[实用新型]一种循环回收反应副产物的化学链重整制氢的装置

说明书

本申请涉及重整制氢的技术领域，尤其涉及一种循环回收反应副产物的化学链重整制氢的装置。本申请包括：第一重整器、第二重整器、再生器、加热器、副产物回收罐和汽化管；第一重整器的产物出口通过加热器与副产物回收罐的第一进口管道连接；副产物回收罐的第一出口与汽化管的进口连接；汽化管的出口与第二重整器的反应物进口连接；第二重整器的产物出口与副产物回收罐的第二进口连接；第一重整器和第二重整器的催化剂出口与再生器的催化剂进口连接。本申请提供的装置，可对反应副产物进行回收并使之能再次得到利用，以便提高化学链重整制氢过程中燃料的利用率，而且降低了能耗和减少污染物的排放。

技术领域

本申请涉及重整制氢的技术领域，尤其涉及一种循环回收反应副产物的化学链重整制氢的装置。

背景技术

氢能以其洁净、高效、高热值、环境友好等特点，成为能源革命的关注热点。据国际氢能委员会(Hydrogen Council)预测，到2050年，氢能占全部能源消费的比重将提高到18％，氢经济的市场规模将达到2.5万亿美元。其中，氢能利用最重要的领域是交通运输，2050年，交通运输用氢能占氢能总消费的比重将达到28％。

通过蒸汽重整方法制氢，特点是技术成熟且制取氧的成本低廉，使得这种方法在工业制氢中占有绝对优势，但由于存在转化工艺流程长，投资大，水碳比高，能耗大，易烧结以及抗中毒能力低等缺点，本发明专利采用了部分氧化的制氢方法，该反应为一强放热反应。该过程虽然不可避免有CO和 H₂O生成，但可利用水汽变换反应消去。故此本专利发明需配合CO₂吸附剂使用，吸附剂能够在制氢反应过程中可起到原位脱除主要反应副产物CO₂，促进水汽变换平衡右移的作用，可以提高原料转化率和氢气纯度。

研究表明，部分氧化反应通常采用的空气直接接触氧化过程的安全性和局部过热问题较为突出，通过把反应所产生的副产物焦油和水蒸气重新引入，部分氧化反应所放出的热量可用于补充焦油或水蒸气重整制氢吸收的热量，不仅节约能源，而且加速化学反应，降低燃料用量，提高燃料利用率。

基于勒夏特列原理(Le Chatelier's principle)，吸附强化是在氢气产生的同时通过吸附剂来连续地原位移除CO₂，这样就使得这种可逆反应的反应平衡朝着向有利于产氢的趋势移动。这种方法的好处是，除了能够原位吸附使之被固定，而且能够大幅度地提高产物中的纯度，从而降低了气体产物进行再分离的成本。并且这种方法也强化了水蒸气变换反应进而降低产品中CO和 CO₂浓度，抑制了甲烷化副反应。另一方面，CO₂的化学吸附一般是放热反应，这样就部分补偿了重整反应进行时所需的热量，使整个系统的能量利用更为高效。

国内外广泛研究的吸附强化甲烷(或天然气)水蒸气重整制氢(SE-MSR)已初步证实了这些重要的效应。国内外已公布的专利都基于上述原理，诸如:英国P.Pimenidou和V.Dupont等人发表在2010年Bioresource Technology(P. Pimenidou,etal,BiorsoureeTechnology，2010年101卷9279-9286页)研究废弃餐饮油化学链重整制氢并进行原位吸附CO₂，实验测定了NiO的还原氧化的氧传递性能，但其过程采用固定床反应器，进行间歇式操作，而且未涉及任何再生问题。现有的重整制氢技术均未考虑到反应过程中会产生诸如焦油等副产物的问题，没有考虑反应过程中污染物排放的问题。

实用新型内容

本申请提供了一种循环回收反应副产物的化学链重整制氢的装置，可对反应副产物进行回收并使之能再次得到利用，以便提高化学链重整制氢过程中燃料的利用率，而且降低了能耗和减少污染物的排放。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种循环回收反应副产物的化学链重整制氢的装置，所述装置包括：

第一重整器、第二重整器、再生器、加热器、副产物回收罐和汽化管；