本实用新型专利技术提供一种自热仿地幔熔融催化甲烷重整装置，包括重整炉、预冷室，重整炉中装有熔融铁基催化剂液，熔融铁基催化剂液的上方设有熔渣层；重整炉上设有高温合成气管道、用于向熔融铁基催化剂液中喷吹甲烷气体的甲烷浸没式喷枪和用于向熔融铁基催化剂液中喷吹氧化剂的氧化剂浸没式喷枪，高温合成气管道与预冷室的进气口相连，预冷室上设有用于向预冷室中通入甲烷与氧化剂混合气源的进气管；重整炉的上端设有高位氧枪。本实用新型专利技术中，利用熔融铁基催化剂液作为甲烷重整制取合成气的催化剂，熔融铁基催化剂液以熔融金属铁或铁基合金为主要的成分，相比传统的固体催化剂，材料容易获得，制作工艺简单，成本低。成本低。成本低。
【技术实现步骤摘要】
自热仿地幔熔融催化甲烷重整装置
[0001]本技术涉及能源
,特别涉及一种自热仿地幔熔融催化甲烷重整装置。
技术介绍
[0002]以天然气作为原料，获得化工原料诸如甲醇、乙烯、氢气等，需要经过甲烷重整制取以一氧化碳、氢气为主要成分的合成气，在这过程中可以用的氧化剂包括纯氧、二氧化碳、水蒸汽等，同时需要在固体催化剂作用下实现甲烷重整。
[0003]其中，在甲烷重整过程中，需要依赖固体催化剂，而固体催化剂的成分及制造工艺复杂，成本高；且在利用固体催化剂进行催化反应时，容易发生析碳反应，导致碳原子沉积并附着在固体催化剂表面，使固体催化剂无法持续与待重整的甲烷分子接触而停止催化反应。
技术实现思路
[0004]本技术的目的是解决现有技术中的不足之处，提供一种自热仿地幔熔融催化甲烷重整装置。
[0005]本技术的目的是通过如下技术方案实现的：一种自热仿地幔熔融催化甲烷重整装置，包括重整炉、预冷室，重整炉中装有熔融铁基催化剂液，熔融铁基催化剂液的上方设有熔渣层；重整炉上设有高温合成气管道、用于向熔融铁基催化剂液中喷吹甲烷气体的甲烷浸没式喷枪和用于向熔融铁基催化剂液中喷吹氧化剂的氧化剂浸没式喷枪，高温合成气管道与预冷室的进气口相连，预冷室上设有用于向预冷室中通入甲烷与氧化剂混合气源的进气管；重整炉的上端设有高位氧枪，高位氧枪用于向重整炉中通入氧气，通过氧气与反应产生的部分合成气发生燃烧反应从而对熔融铁基催化剂液和熔渣层进行加热。
[0006]作为优选，所述高位氧枪从重整炉的上端穿过，高位氧枪下端的喷口位于熔渣层上方。
[0007]作为优选，还包括高温换热器和低温换热器，高温换热器上设有第一高温换热器进气口、第二高温换热器进气口、与第一高温换热器进气口相对应的第一高温换热器出气口、与第二高温换热器进气口相对应的第二高温换热器出气口；低温换热器上设有第一低温换热器进气口、第二低温换热器进气口、与第一低温换热器进气口相对应的第一低温换热器出气口、与第二低温换热器进气口相对应的第二低温换热器出气口；第一高温换热器进气口与预冷室上的出气口相连，第一高温换热器出气口与第一低温换热器进气口相连，第二高温换热器出气口与氧化剂浸没式喷枪上的进气口相连，氧化剂从第二高温换热器进气口通入；第二低温换热器出气口与甲烷浸没式喷枪上的进气口相连，甲烷从第二低温换热器进气口通入。
[0008]作为优选，所述甲烷浸没式喷枪和氧化剂浸没式喷枪均设置在重整炉的侧面，甲烷浸没式喷枪和氧化剂浸没式喷枪的喷口均位于熔融铁基催化剂液的液面下方。
[0009]作为优选，所述重整炉包括钢炉壳和设置在钢炉壳内侧的耐火衬里。
[0010]作为优选，所述氧化剂为二氧化碳、氧气、水蒸气中的一种或几种。
[0011]作为优选，所述预冷室的下端设有清灰口。
[0012]本技术的有益效果是：本技术中，利用熔融铁基催化剂液作为甲烷重整制取合成气的催化剂，熔融铁基催化剂液以熔融金属铁或铁基合金为主要的成分，相比传统的固体催化剂，材料容易获得，制作工艺简单，成本低；且熔融铁基催化剂液不存在传统固体催化剂表面容易附着碳原子而导致催化剂失效的问题，使用寿命长，反应催化效果好；本技术中通过高位氧枪向重整炉中通入氧气的方式实现对熔融铁基催化剂液的加热，加热过程中不需要外界提供电能。
附图说明
[0013]图1为本技术的结构示意图。
[0014]图中：101、重整炉，102、钢炉壳，103、耐火衬里，104、熔融铁基催化剂液，105、熔渣层，106、甲烷浸没式喷枪，107、氧化剂浸没式喷枪，108、高温合成气管道，111、高位氧枪，201、预冷室，202、进气管，203、清灰口，301、高温换热器，302、氧化剂气源，401、低温换热器，402、甲烷与氧化剂混合气源，501、合成气用户。
具体实施方式
[0015]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0016]本领域技术人员应理解的是，在本技术的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本技术的限制。
[0017]可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
[0018]如图1所示，一种自热仿地幔熔融催化甲烷重整装置，包括重整炉101、预冷室201。其中，重整炉101包括钢炉壳102和设置在钢炉壳102内侧的耐火衬里103。重整炉101中装有熔融铁基催化剂液104，熔融铁基催化剂液104的上方设有熔渣层105。熔融铁基催化剂液104的主要成分为熔融金属铁或铁基合金，其中碳元素的重量百分率为2
‑
4.3wt％。熔渣层105为熔融多元氧化物熔渣，主要成分为硅、铝、镁、钙的氧化物，熔渣层105的密度小于熔融铁基催化剂液104的密度，故熔渣层105浮在熔融铁基催化剂液104的上方，对熔融铁基催化剂液起到一定的保温作用。熔融铁基催化剂液104和熔渣层105共同组成高温熔池，温度1300
‑
1500℃。
[0019]重整炉101上设有高温合成气管道108、高位氧枪111、用于向熔融铁基催化剂液
104中喷吹甲烷气体的甲烷浸没式喷枪106和用于向熔融铁基催化剂液中喷吹氧化剂的氧化剂浸没式喷枪107。高温合成气管道108与预冷室201的进气口相连，预冷室201上设有用于向预冷室中通入甲烷与氧化剂混合气体的进气管202。预冷室201的下端设有清灰口203。预冷室201的底面呈斜坡状，清灰口203设置在斜坡状底面位置较低的一端。
[0020]其中，甲烷浸没式喷枪106和氧化剂浸没式喷枪107均设置在重整炉101的侧面，甲烷浸没式喷枪106和氧化剂浸没式喷枪107的喷口均位于熔融铁基催化剂液104的液面下方。
[0021]高位氧枪111设置在重整炉101的上端，高位氧枪111从重整炉101的上端穿过，高位氧枪111下端的喷口位于熔渣层105上方。高位氧枪111用于向重整炉中通入氧气，通过氧气与反应产生的部分合成气发生燃烧反应从而对熔融铁基催化剂液104和熔渣层105进行加热，从而弥补熔融铁基催化剂液104损失的热量，使得熔融铁基催化剂液104的温度能够维持在1300
‑
1500℃。
[0022]进一步本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自热仿地幔熔融催化甲烷重整装置，其特征在于，包括重整炉、预冷室，重整炉中装有熔融铁基催化剂液，熔融铁基催化剂液的上方设有熔渣层；重整炉上设有高温合成气管道、用于向熔融铁基催化剂液中喷吹甲烷气体的甲烷浸没式喷枪和用于向熔融铁基催化剂液中喷吹氧化剂的氧化剂浸没式喷枪，高温合成气管道与预冷室的进气口相连，预冷室上设有用于向预冷室中通入甲烷与氧化剂混合气源的进气管；重整炉的上端设有高位氧枪，高位氧枪用于向重整炉中通入氧气，通过氧气与反应产生的部分合成气发生燃烧反应从而对熔融铁基催化剂液和熔渣层进行加热。2.根据权利要求1所述的自热仿地幔熔融催化甲烷重整装置，其特征在于，所述高位氧枪从重整炉的上端穿过，高位氧枪下端的喷口位于熔渣层上方。3.根据权利要求1所述的自热仿地幔熔融催化甲烷重整装置，其特征在于，还包括高温换热器和低温换热器，高温换热器上设有第一高温换热器进气口、第二高温换热器进气口、与第一高温换热器进气口相对应的第一高温换热器出气口、与第二高温换热器进气口相对应的第二高温换热器出气口；低温换热器上设有第一低温换热器进气口、第二低温换热器进气口、与第一低温换热器进气口相对应的第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛强，
申请(专利权)人：嘉兴中科海石合金技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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