[发明专利]复合式反应器水蒸汽重整制氢方法及装置

摘要

一种复合式反应器水蒸汽重整制氢方法及装置，属于水蒸汽重整轻烃制氢技术领域。本发明装置由固定床反应器和半循环流化床反应器组成；本发明方法是利用本发明装置，以天然气或炼油干气或轻质油为原料，先对镍基催化剂进行还原，再经固定床反应器内催化重整反应和流化床提升管反应器内再催化重整及吸附二氧化碳反应，然后经气固分离而制得氢气产品，并且二氧化碳吸附剂颗粒再生利用。本发明具有工艺流程短，操作简便，节约能源，生产成本低；制氢效率高，氢气产品纯度高；充分利用资源，不污染环境等特点。本发明可广泛应用于水蒸汽重整制氢，采用本发明方法制得的氢气可广泛应用于石油、化工、冶金等领域中。

主权项

一种复合式反应器水蒸汽重整制氢装置，包括固定床反应器(1)，其特征在于所述装置还包括半循环流化床反应器，所述的半循环流化床反应器主要包括流化床提升管反应器(2‑1)、旋风分离器(2‑2)和吸附剂再生器(2‑3)；在所述的固定床反应器(1)中，装有工业圆柱形镍基催化剂，原料和水蒸汽从所述固定床反应器(1)顶端的气体入口(1‑1)通入后，在所述固定床反应器(1)中，在所述的工业圆柱形镍基催化剂作用下，进行高温催化重整反应而产生混合气体，所述的混合气体通过所述固定床反应器(1)底端的气体出口(1‑2)和气管及所述流化床提升管反应器(2‑1)底端的气体入口(2‑1‑3)，输送到所述流化床提升管反应器(2‑1)中；所述流化床提升管反应器(2‑1)的形状为上部呈圆管形、底端呈截锥管形，所述流化床提升管反应器(2‑1)的内径为300～3000mm，且所述底端截锥管的下底面不封口，即底端气体入口(2‑1‑3)，在所述的上部圆管与底端截锥管的结合处装设有第一气体分布板(2‑1‑4)，所述的第一气体分布板(2‑1‑4)开孔率为1％～10％、孔直径为0.5～2.5mm，在所述上部圆管的下部一侧设置有一圆通孔，即进料口，在所述进料口处固接一进料管(2‑1‑5)，所述的镍基催化剂颗粒和二氧化碳吸附剂颗粒通过所述进料管(2‑1‑5)和所述进料口装入所述的流化床提升管反应器(2‑1)中，所述镍基催化剂颗粒的粒径为500～800μm，所述二氧化碳吸附剂颗粒的粒径为45～150μm，所述镍基催化剂颗粒的质量∶二氧化碳吸附剂颗粒的质量之比为1∶2～10，在所述上部圆管顶端的一侧设置一圆通孔，即顶部出口(2‑1‑7)，并通过气管与所述旋风分离器(2‑2)的上部一侧的旋风分离器入口(2‑2‑1)连通，在所述上部圆管的底端的同一侧设置一圆通孔，即循环颗粒入口(2‑1‑6)；所述旋风分离器(2‑2)的回料腿(2‑2‑3)与所述吸附剂再生器(2‑3)的固体颗粒入口(2‑3‑2)连通，所述的回料腿(2‑2‑3)与所述吸附剂再生器(2‑3)的夹角为15°～45°，所述旋风分离器(2‑2)顶部的气体出口(2‑2‑2)将旋风分离器(2‑2)分离出的气体经除尘器后获得氢气产品；所述吸附剂再生器(2‑3)形状为上部呈圆管形、底端呈漏斗形，所述上部圆管形内径为500～5000mm，并在顶端面的轴向中心设置一圆孔，即吸附剂再生器(2‑3)的气体出口(2‑3‑1)，在所述的吸附剂再生器(2‑3)上部一侧设置一固体颗粒入口(2‑3‑2)，所述的吸附剂再生器(2‑3)通过所述固体颗粒入口(2‑3‑2)和所述回料腿(2‑2‑3)与所述旋风分离器(2‑2)的底端连通，在所述的吸附剂再生器(2‑3)的底端同一侧设置一固体颗粒出口(2‑3‑3)，在所述吸附剂再生器(2‑3)的固体颗粒出口(2‑3‑3)与所述流化床提升管反应器(2‑1)的循环颗粒入口(2‑1‑6)之间固接一倾斜管(2‑3‑7)，所述倾斜管(2‑3‑7)与所述流化床提升管反应器(2‑1)的夹角为15°～30°，在所述的倾斜管(2‑3‑7)上，装设有调节阀(2‑3‑6)，在所述吸附剂再生器(2‑3)的底部设置辅助气体 入口(2‑3‑5)；在所述上部圆管形与底端漏斗形的结合处装设有第二气体分布板(2‑3‑4)，所述第二气体分布板(2‑3‑4)开孔率为1％～15％、孔直径为0.5～2.5mm。