一种重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器制造技术

本申请公开一种重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器，包括氧化反应器本体、密封法兰、出气管道和进气管道。氧化反应器本体具有氧化反应腔和上开口。密封法兰密封该上开口，出气管道连接在氧化反应器本体上背离所述上开口的一端。进气管道延伸至所述氧化反应腔内，所述进气管道具有多个出气口，各所述出气口沿纵向依次分布在所述氧化反应腔内。本申请中，通过在氧化反应器本体的氧化反应腔内沿纵向依次设置多个出气口，在氧化反应腔内形成了多段式进气，使得气体能够均匀分布在氧化反应器本体内，增加一氧化碳选择性氧化的空间，防止氧化反应腔内仅局部发生一氧化碳选择性氧化过程，从而显著地降低了重整气体中CO的浓度。从而显著地降低了重整气体中CO的浓度。从而显著地降低了重整气体中CO的浓度。

【技术实现步骤摘要】
一种重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器


[0001]本技术涉及天然气重整制氢
，尤其涉及一种重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器。

技术介绍

[0002]氢气作为一种清洁能源，具有燃烧热值大、产物无污染等优点，是一种理想的二次能源。目前，氢气制备主要有三种方法，分别是矿物燃料制备、电解水制备以及生物质气化。但电解水制备及生物质气化产氢成本较高，因此约90%的氢气是以矿物燃料为原料制备的。天然气储量丰富，是一种较为经济且合理的原料选择。
[0003]天然气重整制氢技术包括水蒸气重整、部分氧化重整和自热重整制氢技术，其中天然气水蒸汽重整是传统的主要制氢方法，从1926年工业应用至今已有 90 多年，并不断发展与完善。通常，向质子交换膜燃料电池（PEMFC）提供氢气作为燃料的天然气重整系统由四个单元过程组成：脱硫、水蒸气重整、水气转换、选择性氧化。经过选择性氧化过程的重整气体的出口组成通常包括40%
‑
75%的H2、15%
‑
20%的CO2、10%
‑
20%的H2O、1%
‑
2%的CO和0
‑
25%的N2。即使是微量的CO也会在质子交换膜燃料电池的Pt
‑
Ru阳极上发生化学吸附，使催化剂中毒，导致PEMFC性能急剧下降，因此必须将一氧化碳的浓度脱除到1
×
10
‑4%以下。通常脱除CO的方法有：吸附法、Pd膜提纯法、CO甲烷化法和CO选择性氧化法。吸附法受容量限制，并且设备体积庞大，应用受到限制。Pd膜提纯法成本很高，并要求在较高温度(350
‑
500℃)的条件下操作；甲烷化法脱除1 mol的CO需要消耗3 mol 的H2，且重整气中含有20 %左右的CO2，容易发生甲烷化，反应会消耗大量的H2。综合分析，采用CO选择性氧化法将重整气中的CO脱除到1
ꢀ×
10
‑4%以下是比较经济、有效的方法。在选择性氧化的反应器设计中，应同时考虑到重整气体和空气的混合问题，以及反应器的换热装置，使CO的氧化反应保持在适当的温度范围内，避免氢气被氧化。
[0004]现有的一氧化碳选择性氧化反应器的仅包括一个进气管，进气管延伸至氧化反应腔的顶部，由进气管排入氧化反应腔顶部的混合其他会直接发生剧烈反应，温度急剧升高，而氧气反应器的其他部位却没有发生反应，降低了CO的氧化效率，且最终CO浓度的降低效果变差。

技术实现思路

[0005]本公开实施例提供一种重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器，能显著地降低了重整气体中CO的浓度。
[0006]为了解决上述问题，本公开采用下述技术方案：
[0007]一种重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器，包括：
[0008]氧化反应器本体，所述氧化反应器本体内部具有沿纵向延伸的氧化反应腔，所述氧化反应器本体顶部具有连通所述氧化反应腔的上开口;
[0009]密封法兰，所述密封法兰连接在所述氧化反应器本体上，且封闭所述上开口；
[0010]出气管道，所述出气管道连接在所述氧化反应器本体上背离所述上开口的一端；
[0011]进气管道，所述进气管道延伸至所述氧化反应腔内，所述进气管道具有多个出气口，各所述出气口均位于所述氧化反应腔内；在由所述密封法兰至所述出气管道的方向上，各所述出气口依次分布设置。
[0012]可选的，所述进气管道包括主进气管道和附加进气管道；
[0013]所述主进气管道延伸至所述氧化反应腔内，且所述主进气管道的出气口位于所述氧化反应腔的顶部；
[0014]所述附加进气管道包括多个分管道，所述分管道延伸至所述氧化反应腔内，且各所述分管道的出气口沿纵向依次分布在所述氧化反应腔内。
[0015]可选的，所述附加进气管道包括总管道，各所述分管道沿所述总管道的延伸方向依次连接在所述总管道上。
[0016]可选的，一氧化碳选择性氧化反应器包括母管道，所述主进气管道和所述总管道分别连接在所述母管道上，所述总管道上设置有阀门。
[0017]可选的，所述氧化反应腔内沿纵向依次设置有多个气流均布装置，各所述分管道的出气口分别连接在相应的气流均布装置上。
[0018]可选的，所述气流均布装置包括壳体，所述壳体具有气腔和连通所述气腔的多个出气孔。
[0019]可选的，所述壳体为环状，所述壳体水平设置在所述氧化反应腔内，且所述壳体的底部沿周向依次设置有多个出气孔。
[0020]可选的，在由上至下的方向上，各壳体上的出气孔的孔径逐渐减小。
[0021]可选的，一氧化碳选择性氧化反应器还包括第一换热水管和第二换热水管；所述第一换热水管的部分管段沿纵向盘绕设置在所述氧化反应腔内，所述第二换热水管绕设在所述氧化反应器本体外壁上。
[0022]可选的，所述第二换热水管包括分别绕设在所述氧化反应器本体外壁上的多个盘绕段，各所述盘绕段分别对应相应的出气口设置。
[0023]本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：
[0024]本申请中，通过在氧化反应器本体的氧化反应腔内沿纵向依次设置多个出气口，在氧化反应腔内形成了多段式进气，使得气体能够均匀分布在氧化反应器本体内，增加一氧化碳选择性氧化的空间，防止氧化反应腔内仅局部发生一氧化碳选择性氧化过程，从而显著地降低了重整气体中CO的浓度。
附图说明
[0025]此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
[0026]图1为本申请实施例提供的重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器的结构示意图；
[0027]图2为本申请实施例提供的重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器中高位置处的气流均布装置的结构示意图；
[0028]图3为本申请实施例提供的重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器中低位置处的气流均布装置的结构示意图。
[0029]图中：
[0030]1、氧化反应器本体；11、密封法兰；12、加热装置；13、热电偶；14、气体分布板；15、出气管；2、主进气管道；3、分管道；4、总管道；5、母管道；6、阀门；7、气流均布装置；71、出气孔；8、第一换热水管；9、第二换热水管。
具体实施方式
[0031]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开具体实施例及相应的附图对本公开技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0032]本公开的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器，其特征在于，包括：氧化反应器本体，所述氧化反应器本体内部具有沿纵向延伸的氧化反应腔，所述氧化反应器本体顶部具有连通所述氧化反应腔的上开口;密封法兰，所述密封法兰连接在所述氧化反应器本体上，且封闭所述上开口；出气管道，所述出气管道连接在所述氧化反应器本体上背离所述上开口的一端；进气管道，所述进气管道延伸至所述氧化反应腔内，所述进气管道具有多个出气口，各所述出气口均位于所述氧化反应腔内；在由所述密封法兰至所述出气管道的方向上，各所述出气口依次分布设置。2.根据权利要求1所述的重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器，其特征在于，所述进气管道包括主进气管道和附加进气管道；所述主进气管道延伸至所述氧化反应腔内，且所述主进气管道的出气口位于所述氧化反应腔的顶部；所述附加进气管道包括多个分管道，所述分管道延伸至所述氧化反应腔内，且各所述分管道的出气口沿纵向依次分布在所述氧化反应腔内。3.根据权利要求2所述的重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器，其特征在于，所述附加进气管道包括总管道，各所述分管道沿所述总管道的延伸方向依次连接在所述总管道上。4.根据权利要求3所述的重整制氢一氧化碳选择性氧化反应器，其特征在于，包括母管道，所述主进气管...

【专利技术属性】
技术研发人员：党士佳，张欣禹，贺丙飞，李莉，徐晓存，索红亮，
申请(专利权)人：北京英博新能源有限公司，
类型：新型
国别省市：