用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置，属于能源利用技术领域。该反应装置包括依次连接的气体分布器、壳程壳体和气体集气器，在壳程壳体的内腔中容纳有多个气体反应管，其中，多个气体反应管呈正六边形排列，多个气体反应管的一端设置在气体分布器中，该多个气体反应管的另一端设置在该壳程壳体中，且在该壳程壳体的外表面上连接有至少两层火焰烧嘴，该至少两层火焰烧嘴中的每一层火焰烧嘴均与该多个气体反应管彼此配合且呈环状布置。本实用新型专利技术提供的用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置通过壳程壳体的火焰烧嘴沿气体反应管的六边形排列边线同向均匀分布，达到传热稳定、传热均匀、温度易控制的效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及能源利用
，特别涉及用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置。
技术介绍
能源与环境一直是人类得以生存繁衍的焦点问题，伴随着石油资源的不间断利用，环境污染问题也日益严重，尤其是二氧化碳排放日益增加，由此所引起的一系列的环境问题。随着2015年我国新《环保法》的正式实施，其提高了环保要求和节能降排标准。根据国际能源署(IEA)的报告，2014年全球二氧化碳排放量为323亿吨，其中中国全球二氧化碳排放量约80亿吨。二氧化碳的排放主要来自汽车尾气、烟道气、炼钢转炉气、窑炉气以及垃圾填埋气等。垃圾填埋场排放的沼气中二氧化碳含量为30％～40％，因此如何减排二氧化碳和如何利用二氧化碳成为了研究的热点。在工业上，甲烷低碳烃的来源非常丰富，主要有焦炉气、煤层气、垃圾填埋气、甲醇合成驰放气、费托合成驰放气、油田气和炼厂气等。焦炉气富含约为20％～25％的甲烷，而我国每年放散的焦炉气约200亿Nm3，其中山西省约有40亿Nm3焦炉气未实现综合利用。煤层气属非常规天然气，其热值与天然气相当。2014年我国煤层气抽采量为152亿立方米，中国工程院编制《我国煤层气开发利用战略研究》显示，到2030年我国煤层气产量有望达到894亿方(中规模)。垃圾填埋场所排放的沼气中同时富含甲烷二氧化碳，其中甲烷含量在45％～60％，二氧化碳含量为40％～30％。目前全球垃圾填埋场每年排放的沼气中所含甲烷就有75亿Nm3，但是其利用率还不到排放量的10％，应用前景极其可期。因此，充分利用丰富的甲烷资源，结合温室效应的二氧化碳气体重整制合成气，在节能减排的同时变废为宝，为综合利用甲烷减排二氧化碳资源提供了一条可行的技术路线，具有环保、经济、科学的多重价值。公开号为CN101721957B的中国专利申请公开了一种连续催化CH4-CO2重整反应装置，在倒“T”型反应装置顶部设有催化剂加料机构，并采用螺旋输送机连续加入催化剂可实现连续操作，底部两侧连通用相对应的左横侧臂和右横侧臂，两端设有O2进料与焦炉煤气进料，底部设有卸料机构和水封装置防止污染，反应装置中设催化床，上侧面设出气口。但该反应装置结构复杂，供热不稳定，温度波动较大，难以实现工业化。公开号为CN103896210A的中国专利申请公开了一种CH4-CO2催化重整反应装置及其工艺，该反应装置主要在多筒式重整反应装置上面板、下底板和进料主管上设有负离子发生器；甲烷二氧化碳与负离子发生器产生的负离子通入气体混合器，混合均匀后送入重整反应装置中进行反应；重整反应装置的上面板和下底板处所设有负离子发生器，用于补充前期消耗掉的负离子，合成气出口设在重整反应装置外壁的上部分。但该反应装置设有加热炉等配套设备，使得设备复杂，耦合困难，并且温度控制区间略大，会导致合成气的产率不稳定。公开号为CN103979492A的中国专利申请公开了一种二氧化碳-甲烷自热重整制备合成气的工艺方法，该方法将甲烷、二氧化碳和氧气送入装填有重整催化剂的二氧化碳-甲烷自热重整反应装置内进行混合，使甲烷氧气发生氧化反应，然后以该氧化反应释放的热量为热源，使甲烷二氧化碳发生重整反应，制备出合成气。但由于该方法是通过利用甲烷氧化反应为甲烷二氧化碳重整反应提供热量，因此需要消耗大量的甲烷，从而浪费了优质的甲烷资源，并且因为有氧气的存在，因此温度波动较大，催化剂易高温烧结。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本技术提供了一种用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置。所述技术方案如下：本技术的一个目的是提供了一种用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置。根据本技术的一个方面，提供了一种用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置，所述反应装置包括依次连接的气体分布器、壳程壳体和气体集气器，在所述壳程壳体的内腔中容纳有多个气体反应管，其中，所述多个气体反应管呈正六边形排列，所述多个气体反应管的一端设置在所述气体分布器中，所述多个气体反应管的另一端设置在所述壳程壳体中，且在所述壳程壳体的外表面上连接有至少两层火焰烧嘴，所述至少两层火焰烧嘴中的每一层火焰烧嘴的所有的火焰喷嘴均与所述多个气体反应管彼此配合且呈环状布置。具体地，所述至少两层火焰烧嘴中的每一层火焰烧嘴包括多个火焰烧嘴，所述多个火焰烧嘴中所有的火焰烧嘴的一端均设置在所述壳程壳体的外面，所述多个火焰烧嘴中所有的火焰烧嘴的另一端均设置在所述壳程壳体的内腔中。优选地，位于同一层的多个火焰烧嘴均与所述正六边形的六个边线彼此一一对应设置呈同向环形分布，所述同一层的多个火焰烧嘴中的每一个火焰烧嘴均沿所述六个边线中对应的边线的长度方向设置。进一步地，所述多个气体反应管中的所有的气体反应管均沿壳程壳体的纵长方向设置，所述至少两层火焰烧嘴中的同一层的多个火焰烧嘴沿所述壳程壳体的周长方向设置，所述至少两层火焰烧嘴中的不同层的火焰烧嘴沿所述壳程壳体的纵长方向设置。进一步地，所述所有的气体反应管均包括气体预热段和气体反应段，所述气体预热段靠近所述气体分布器设置，所述气体反应段靠近所述气体集气器设置，所述所有的气体反应管的气体预热段和气体反应段分别与所述至少两层火焰烧嘴中的至少一层火焰烧嘴彼此对应设置。进一步地，在所述所有的气体反应管中的气体预热段中装填有刚玉球，在所述所有的气体反应管中的气体反应段中装填有催化剂。进一步地，所述壳程壳体分为壳体反应段和设置在所述壳体反应段下方的壳体冷却段，所述多个气体反应管中的所有的气体反应管均设置在所述壳体反应段的内腔中，所述壳体冷却段与所述气体集气器彼此连通。具体地，在所述壳体反应段的两端分别设置有耐高温分隔部，所述所有的气体反应管的两端在穿过对应的所述耐高温分隔部之后分别插入所述气体分布器和壳体冷却段。进一部地，在所述壳体反应段内衬有所述耐高温分隔部，且在所述壳体反应段的靠近所述气体分布器的一端设置有排烟管，在所述壳体冷却段的相对两侧分别设置有冷却介质入口和冷却介质出口。进一步地，所述冷却介质入口设置在所述壳体冷却段的靠近所述气体集气器的一端，所述冷却介质出口设置在所述壳体冷却段的靠近所述壳体反应段的一端，在所述气体分布器上设置有原料气进料口，在所述气体集气器上设置有合成气出料口。本技术的技术方案的有益效果是：本技术所提供的用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置通过采用能燃烧的工业废气或者其它无法直接化学利用的气体作为燃气燃烧供热，并且以列管式固定床为基本形式，通过壳程壳体的火焰烧嘴沿气体反应管的六边形排列边线同向均匀分布，从而形成环形热流分布，由此达到传热稳定、传热均匀、温度易控制的效果，进而解决了传热不均匀、温度难以控制所引起的镍基催化剂烧结、易积炭等问题，还减少了甲烷资源的浪费，提高了资源的利用率，最终节省了投资。附图说明图1是根据本技术的一个实施例的用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置的结构示意图；图2是沿图1所示的A-A切割线获得的剖视图。其中，100用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置，10气体分布器，11原料气进料口，20壳程壳体，21气体反应管，211气体预热段，212气体反应段，22火焰烧嘴，221第一层火焰烧嘴，222第二层火焰烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置，所述反应装置包括依次连接的气体分布器、壳程壳体和气体集气器，在所述壳程壳体的内腔中容纳有多个气体反应管，其特征在于，所述多个气体反应管呈正六边形排列，所述多个气体反应管的一端设置在所述气体分布器中，所述多个气体反应管的另一端设置在所述壳程壳体中，且在所述壳程壳体的外表面上连接有至少两层火焰烧嘴，所述至少两层火焰烧嘴中的每一层火焰烧嘴的所有的火焰喷嘴均与所述多个气体反应管彼此配合且呈环状布置。

【技术特征摘要】
1.一种用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置，所述反应装置包括依次连接的气体分布器、壳程壳体和气体集气器，在所述壳程壳体的内腔中容纳有多个气体反应管，其特征在于，所述多个气体反应管呈正六边形排列，所述多个气体反应管的一端设置在所述气体分布器中，所述多个气体反应管的另一端设置在所述壳程壳体中，且在所述壳程壳体的外表面上连接有至少两层火焰烧嘴，所述至少两层火焰烧嘴中的每一层火焰烧嘴的所有的火焰喷嘴均与所述多个气体反应管彼此配合且呈环状布置。2.根据权利要求1所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置，其特征在于，所述至少两层火焰烧嘴中的每一层火焰烧嘴包括多个火焰烧嘴，所述多个火焰烧嘴中所有的火焰烧嘴的一端均设置在所述壳程壳体的外面，所述多个火焰烧嘴中所有的火焰烧嘴的另一端均设置在所述壳程壳体的内腔中。3.根据权利要求2所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置，其特征在于，位于同一层的多个火焰烧嘴均与所述正六边形的六个边线彼此一一对应设置呈同向环形分布，所述同一层的多个火焰烧嘴中的每一个火焰烧嘴均沿所述六个边线中对应的边线的长度方向设置。4.根据权利要求3所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置，其特征在于，所述多个气体反应管中的所有的气体反应管均沿壳程壳体的纵长方向设置，所述至少两层火焰烧嘴中的同一层的多个火焰烧嘴沿所述壳程壳体的周长方向设置，所述至少两层火焰烧嘴中的不同层的火焰烧嘴沿所述壳程壳体的纵长方向设置。5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制备合成气的反应装置，其特征在于，所述所有的气体反应管均包括气体预热...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，王栋，白冰，苗茂谦，李晓东，张乾，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：新型
国别省市：山西;14