[发明专利]循环流化床甲烷水蒸汽重整制氢反应工艺及反应装置

摘要

循环流化床甲烷水蒸汽重整制氢反应工艺及反应装置，属于石油化工技术领域。该工艺包括甲烷水蒸气重整、催化剂氧化以消除积碳和催化剂还原再生三个主要步骤，整个过程将反应热量自补给和催化剂再生相互结合，降低了能耗并增大了氢气的产率；本发明综合利用了吸热及放热反应结合和金属氧化物还原及金属的氧化反应结合，将催化剂固体颗粒作为热和氧的载体实现了热量与氧的双循环；该工艺的主要反应装置包括：提升管反应器实现甲烷水蒸气重整反应，流化床燃烧反应器实现催化剂氧化和积碳的消除，以及催化剂再生装置；整套装置设计结构简单、紧凑。

主权项

1.一种循环流化床甲烷水蒸汽重整制氢反应工艺，其特征在于该工艺按如下步骤进行：(1)水蒸汽与甲烷作为原料气以摩尔比为1.2～1.5的比例首先进入提升管反应器，与镍/氧化铝催化剂颗粒充分接触，催化重整生成氢气，提升管反应器的进口温度与出口温度分别为850℃～860℃和800℃～810℃；(2)从提升管反应器出来的气固混合物进入旋风分离器进行分离，分离出来的气体经工业处理装置，最终得到纯净的氢气；(3)从旋风分离器分离出来的催化剂颗粒进入流化床燃烧反应器，向流化床燃烧反应器中通入空气，催化剂上的积碳与空气中氧气发生燃烧反应，清除了积碳，同时镍被空气中的氧气氧化生成氧化镍，使催化剂的温度由800℃～810℃升高到1170℃～1220℃，流出流化床燃烧反应器的气体直接排空；(4)被完全氧化的催化剂颗粒进入再生装置，向其中通入甲烷气体，使催化剂得到再生，并使颗粒的温度由1170℃～1220℃降到850℃～860℃；从再生装置的顶部流出的气体进入下一步工业处理装置，得到纯净的氢气；再生得到的催化剂返回提升管反应器，与预热后的原料气混合，催化剂将原料气加热到840℃～850℃后进行新一轮的甲烷重整反应。