本发明专利技术提供了一种流化床反应器，该反应器的反应区内设置有具有催化活性的泡沫金属板，泡沫金属板沿反应区的纵向和/或横向设置，泡沫金属板之间的空间和/或泡沫金属板与反应区的内壁之间的空间用于容纳可流态化颗粒，横向设置的泡沫金属板上的孔隙足以使可流态化颗粒通过。本发明专利技术还提供了一种流化床反应装置，包括所述流化床反应器和再生器。本发明专利技术还提供了使用所述流化床反应装置的甲烷水蒸汽重整方法，其中，泡沫金属板对甲烷水蒸汽重整反应具有催化活性，至少部分可流态化颗粒对二氧化碳具有吸附作用。该方法中，催化剂不必随吸附剂进行频繁再生，在确保吸附剂始终能满足使用要求的同时，降低了再生过程的能耗，避免了催化剂活性的无谓下降。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种流化床反应器，本专利技术还涉及一种使用所述流化床反应器的流化床反应装置，本专利技术进一步涉及一种甲烷水蒸汽重整方法。
技术介绍
随着经济社会的发展，对于能源的需求量逐渐增大；但是，石油资源日益枯竭并且环境污染日渐严重，开发并利用清洁能源成为研究的热点。氢气不仅燃烧的热值高，而且由于燃烧产物为水，不会对环境产生不利影响，是一种高效理想的清洁能源。甲烷（即，天然气）通过水蒸汽重整可以制备氢气，而世界范围内天然气的储量较为丰富，因此，开发并利用氢能逐渐受到重视。甲烷水蒸汽重整是一个可逆反应，其反应式如下：对于可逆反应而言，在反应的同时进行分离是获得高的原料转化率和目标产物收率的有效途径之一。因此，吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢技术应运而生。吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢技术是在甲烷水蒸汽重整反应的基础上，通过添加二氧化碳吸附剂（一般为氧化钙），将重整反应过程中产生的二氧化碳除去，从而打破化学反应平衡，提高甲烷的转化率，得到高纯度的氢气。目前，吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢技术主要是将甲烷和水蒸汽与含二氧化碳吸附剂和催化剂的混合物接触，得到氢气。通过吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢技术能够提高反应温度和反应速度，得到高浓度的氢气。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人在研究过程中发现，现有的吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢技术存在催化剂活性下降快的问题。经过研究，发现其主要原因是：在吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢技术中，二氧化碳吸附剂在使用一段时间由于达到吸附平衡需要进行再生，以恢复吸附活性，因此需要将二氧化碳吸附剂和催化剂的混合物定期送入再生单元中进行再生；但是，频繁再生过程增加了催化剂的还原过程，同时也使催化剂经历了不必要的高低温变换，并被钙组分高温包覆，从而导致催化剂活性下降。本专利技术的目的在于克服现有的甲烷水蒸汽重整制氢技术存在的上述技术问题，提供一种新的甲烷水蒸汽重整制氢方法，该方法避免了由于催化剂频繁再生而导致的活性下降。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种流化床反应器，该流化床反应器包括为中空的反应器主体，所述反应器主体的内部空间包括反应区，其中，所述反应区内设置有一个或多个具有催化活性的泡沫金属板，多个所述泡沫金属板间隔设置，所述泡沫金属板沿所述反应区的纵向和/或横向设置，所述泡沫金属板之间的空间和/或所述泡沫金属板与所述反应区的内壁之间的空间用于容纳可流态化颗粒，横向设置的所述泡沫金属板上的孔隙足以使所述可流态化颗粒通过。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供了一种流化床反应装置，该流化床反应装置包括流化床反应器和再生器，所述流化床反应器为本专利技术提供的流化床反应器，所述再生器用于将来自所述流化床反应器的活性降低的可流态化颗粒进行再生。根据本专利技术的流化床反应器在反应区中装填可流态化颗粒的同时，引入具有催化活性的泡沫金属板，在所述可流态化颗粒为具有催化活性的颗粒时，能够实现双重催化效果；在所述可流态化颗粒为具有例如吸附的其它功能的颗粒时，能够在进行反应的同时，实现例如脱除反应过程中产生的小分子提高反应程度的效果。更重要的是，根据本专利技术的流化床反应器，可以将需要经常进行再生的组分制成可流态化颗粒，而将无需频繁再生的组分制成泡沫金属板，不仅能够降低再生的能耗，也避免了将两种物质直接混合使用时，本身使用寿命较长的催化剂由于非必要地频繁再生而导致的活性下降。根据本专利技术的第三个方面，本专利技术提供了一种甲烷水蒸汽重整方法，该方法在本专利技术提供的流化床反应装置中进行，所述泡沫金属板对甲烷水蒸汽重整反应具有催化活性，至少部分所述可流态化颗粒对二氧化碳具有吸附作用，该方法包括将甲烷和水蒸汽送入所述反应区中，在甲烷水蒸汽重整反应条件下接触反应；将至少部分吸附活性降低的可流态化颗粒送入所述再生器中进行再生，并将至少部分再生后的可流态化颗粒送回所述流化床反应器中。与现有的吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢技术相比，本专利技术的方法巧妙地将催化剂制成泡沫金属板或者负载在泡沫金属板上，固定在反应器中，将吸附剂制成可流态化颗粒定期进行再生，这样催化剂不必随吸附剂进行频繁再生，在确保吸附剂的吸附作用始终能够满足使用要求的同时，不仅降低了再生过程的能耗和氢耗，而且避免了催化剂活性的无谓下降。另外，根据本发明的方法，将催化剂制成泡沫金属板或者负载在泡沫金属板上，具有较高的催化活性。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1用于说明根据本专利技术的流化床反应装置的一种实施方式。图2用于说明根据本专利技术的流化床反应装置的另一种实施方式。附图标记说明100：流化床反应器 101：反应器主体102：反应区 103：沉降区104：泡沫金属板 105：用于容纳可流态化颗粒的空间106：旋风分离器 107：失活可流态化颗粒输出管108：再生可流态化颗粒输入管 109：物料入口110：物料出口 111：进料分布器200：再生器 201：再生介质入口202：旋风分离器 203：再生介质出口具体实施方式本专利技术提供了一种流化床反应器，该流化床反应器包括为中空的反应器主体，所述反应器主体的内部空间包括反应区。所述反应区是指反应物进行反应的空间。所述可流态化颗粒是指借助流动流体的作用能够在空间悬浮起来的颗粒。所述反应区可以为直筒型反应区，也可以为变径反应区，优选为变径反应区。在所述反应区为变径反应区时，所述反应区优选包括直筒段和扩径段。扩径段的外轮廓线与水平面的夹角可以为常规选择。一般地，扩径段的外轮廓线与水平面的夹角可以为30-75°，优选为35-60°。所述反应区的截面可以为圆形或方形。所述反应区内设置有一个或多个具有催化活性的泡沫金属板，所述泡沫金属板沿所述反应区的纵向和/或横向设置，所述泡沫金属板之间的空间和/或泡沫金属板与所述反应区的内壁之间的空间用于容纳可流态化颗粒。在所述泡沫金属板为多个时，多个所述泡沫金属板为间隔设置。所述泡沫金属板之间的间隔优选为相同。所述泡沫金属板的尺寸随反应区的尺寸而定。一般地，所述泡沫金属本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种流化床反应器，该流化床反应器包括为中空的反应器主体，所述反应器主体的内部空间包括反应区，其特征在于，所述反应区内设置有一个或多个具有催化活性的泡沫金属板，多个所述泡沫金属板间隔设置，所述泡沫金属板沿所述反应区的纵向和/或横向设置，所述泡沫金属板之间的空间和/或所述泡沫金属板与所述反应区的内壁之间的空间用于容纳可流态化颗粒，横向设置的所述泡沫金属板上的孔隙足以使所述可流态化颗粒通过。
【技术特征摘要】
1.一种流化床反应器，该流化床反应器包括为中空的反应器主体，所
述反应器主体的内部空间包括反应区，其特征在于，所述反应区内设置有一
个或多个具有催化活性的泡沫金属板，多个所述泡沫金属板间隔设置，所述
泡沫金属板沿所述反应区的纵向和/或横向设置，所述泡沫金属板之间的空间
和/或所述泡沫金属板与所述反应区的内壁之间的空间用于容纳可流态化颗
粒，横向设置的所述泡沫金属板上的孔隙足以使所述可流态化颗粒通过。
2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其中，所述泡沫金属板的孔
隙率为90%以上。
3.根据权利要求1所述的流化床反应器，其中，所述反应器主体的内
部空间还包括沉降区，所述沉降区位于所述反应区的上方，用于接纳来自于
所述反应区的反应混合物并使所述反应物混合物中夹带的至少部分可流态
化颗粒返回所述反应区。
4.根据权利要求3所述的流化床反应器，其中，该流化床反应器还包
括设置在所述沉降区中的固体颗粒分离器，所述固体颗粒分离器用于从所述
反应混合物中分离出可流态化颗粒，并将分离出的可流态化颗粒送回所述反
应区中，将分离出了可流态化颗粒的反应混合物送出所述流化床反应器。
5.根据权利要求1、3和4中任意一项所述的流化床反应器，其中，至
少部分所述可流态化颗粒为吸附剂。
6.根据权利要求5所述的流化床反应器，其中，至少部分所述可流态
化颗粒为对二氧化碳具有吸附作用的吸附剂。
7.根据权利要求6所述的流化床反应器，其中，所述泡沫金属板对甲
烷水蒸汽重整反应具有催化活性。
8.一种流化床反应装置，该流化床反应装置包括流化床反应器和再生
器，所述流化床反应器...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊杰，侯栓弟，张同旺，武雪峰，宋宁宁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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