一种水汽变换反应器、重整制氢的方法及水汽变换反应器的应用技术

本申请公开了一种水汽变换反应器、重整制氢的方法及水汽变换反应器的应用，所述水汽变换反应器，包括具有圆柱状腔体的高温变换反应器和具有圆柱状腔体的低温变换反应器；所述高温变换反应器与所述高温变换反应器同轴；所述高温变换反应器的腔体半径为r1，所述低温变换反应器的腔体半径为r2；所述r1＜r2。本申请所提供的水汽变换反应器，可以提高反应器体积比功率，提高CO转化率，高效利用反应所产生的热量。高效利用反应所产生的热量。

【技术实现步骤摘要】
一种水汽变换反应器、重整制氢的方法及水汽变换反应器的应用


[0001]本申请涉及一种水汽变换反应器、重整制氢的方法及水汽变换反应器的应用，属于燃料电池


技术介绍

[0002]自热重整反应为燃料在高氧碳比下进行反应本身提供所需热量，在超700℃下经过重整反应得到富氢反应气体，再依次经过高温水汽变换和低温水汽变换后产生低一氧化碳的富氢气体的反应。
[0003]传统重整制氢反应领域中高温变换反应器和低温变换反应器采用独立的两个柱状反应器，经过高温约700℃蒸汽重整后的尾气经过高温变换反应器反应将CO含量降低至3～5％；在经过降温后进入与其串联的低温变换反应器将CO含量进一步降低。

技术实现思路

[0004]为了提高反应器体积比功率；提高CO转化率；高效利用反应产生的热量，本申请提出一种自热重整制氢反应用水汽变换反应器。
[0005]本申请的一个方面，提供了一种水汽变换反应器，所述水汽变换反应器，包括具有圆柱状腔体的高温变换反应器和具有圆柱状腔体的低温变换反应器；
[0006]所述高温变换反应器与所述高温变换反应器同轴；
[0007]所述高温变换反应器的顶部位于所述低温变换反应器的腔体内；
[0008]所述高温变换反应器的底部位于所述低温变换反应器的腔体外；
[0009]所述高温变换反应器的腔体半径为r1，所述低温变换反应器的腔体半径为r2；
[0010]所述r1＜r2。
[0011]可选地，所述高温变换反应器的顶部设有支撑栅板I，所述支撑栅板设有若干个气孔；
[0012]所述高温变换反应器的底部设有进料入口和可拆卸的底板。
[0013]可选地，所述低温变换反应器的顶部设有可拆卸的盖板；
[0014]所述低温变换反应器的腔体内设有支撑栅板II；
[0015]所述支撑栅板设有若干个气孔。
[0016]可选地，所述低温变换反应器的侧壁下部设有气体出口；
[0017]所述支撑栅板II的安装位置位于气体出口的上方。
[0018]可选地，所述高温变换反应器的壁厚为2mm～5mm。提供热量用于加热低温变换反应器。
[0019]可选地，本申请给定的壁厚只是针对本申请所提及的反应，实际应用过程中，可以根据低温变换反应器所需要的温度调整所述高温变换反应器壁厚，调节达到最优反应温度分布。
[0020]可选地，所述15mm＜r2‑
r1＜35mm。
[0021]可选地，所述低温变换反应器的盖板与所述高温变换反应器的支撑栅板的距离为d；所述高温变换反应器位于所述低温变换反应器腔体内的高度为h；d<1/5h。
[0022]可选地，所述低温变换反应器的盖板与所述高温变换反应器的支撑栅板的距离＜所述高温变换反应器位于所述低温变换反应器腔体内的高度为1/5。
[0023]本申请的另一个方面，提供一种重整制氢的方法，所述方法包括：含有CO和H2O的气体原料，通过设有高变催化剂、低变催化剂的反应器，反应制备含有CO2和H2的产物；
[0024]所述反应器选自上述的水汽变换反应器；
[0025]其中所述低变催化剂设于所述低温变换反应器的腔体中；
[0026]所述高变催化剂设于所述高温变换反应器的腔体中。
[0027]可选地，所述方法具体包括以下步骤：
[0028](1)分别通过所述盖板和底板向低温变换反应器的腔体、高温变换反应器的腔体中填充低变催化剂和高变催化剂；
[0029](2)通过进料入口向高温变换反应器的腔体中通入含有CO和H2O的气体原料，所述进气原料与高变催化剂接触反应I，产生的产物通过支撑栅板I的气孔流入所述低温变换反应器中，与所述低变催化剂接触反应II，获得含有CO2和H2的产物，含有CO2和H2的产物通过支撑栅板II、气体出口排出反应器。
[0030]作为一种具体实施方式，所述方法包括：燃料经过蒸汽重整催化剂反应后为富氢的含有CO(9～15％)的重整气体，经过由底部入口进入高温变换反应器，由上方支撑栅板出来经过四周同心圆柱状低温变换反应器，反应器温度由内部高温变换反应器反应放热提供，经过低温变换反应后有出口排出。
[0031]所述低变催化剂、高变催化剂可采用贵金属或颗粒状工业催化剂，进而达到较优CO转化率。内部装填催化剂为颗粒状或蜂窝陶瓷整体式催化剂。
[0032]可选地，所述CO和H2O的气体原料中，CO的体积含量为9～15％。
[0033]可选地，所述接触反应I的温度为380～420℃；
[0034]所述接触反应II的温度为180～260℃。
[0035]本申请的又一个方面，提供一种上述的水汽变换反应器在两个连续反应中的应用，所述两个连续反应的反应温度具有温度差。
[0036]可选地，所述两个连续反应包括低温水汽变换反应和一氧化碳选择性氧化反应；
[0037]所述低温水汽变换反应在所述高温变换反应器中进行；
[0038]所述一氧化碳选择性氧化反应在所述低温变换反应器中进行可选地，
[0039]本申请能产生的有益效果包括：
[0040]本申请所提供的水汽变换反应器，可以提高反应器体积比功率，提高CO转化率，高效利用反应所产生的热量。
附图说明
[0041]图1为本申请实施例1中水汽变换反应器示意图。
[0042]其中：
[0043]1、高温变换反应器；2、低温变换反应器；3、支撑栅板I；4、支撑栅板II；5、进料入
口；6、出口；7、盖板；8、底板；9、高变催化剂；10、低变催化剂。
具体实施方式
[0044]下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
[0045]如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
[0046]其中，气体中CO含量采用气相色谱分析得到，CO转化率公式如下：
[0047]CO转化率＝[Vco
‑
V'co]/Vco；
[0048]Vco，V'co
‑‑‑
分别是反应前、后气体(不含水)中的CO含量。
[0049]实施例1
[0050]如图1所示的水汽变换反应器示意图，包括同轴安装的高温变换反应器1和低温变换反应器2，低温变换反应器的下端面固定在高温变换反应器的器璧上，高温变换反应器的下部设有进料入口5、和底板8，上端面设有带气孔的支撑栅板I，高温变换反应器的壁厚为3mm，内径为70mm；低温变换反应器2上端面设有可拆卸的盖板7，低温变换反应器的内径为93mm；盖板7距离高温变换反应器的支撑栅板的距离为高温变换反应器置于低温变换反应器腔体中的长度的1/5；低温变换反应器的侧壁上设有出口6，低温变换反应器的腔体内、出口6的上方设有支撑栅板II。
[0051]实施例2
[0052]采用实施例1所述的水汽变换反应器，其中，高温变换反应器1的腔体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水汽变换反应器，其特征在于，所述水汽变换反应器，包括具有圆柱状腔体的高温变换反应器和具有圆柱状腔体的低温变换反应器；所述高温变换反应器的顶部位于所述低温变换反应器的腔体内；所述高温变换反应器的底部位于所述低温变换反应器的腔体外；所述高温变换反应器与所述高温变换反应器同轴；所述高温变换反应器的腔体半径为r1，所述低温变换反应器的腔体半径为r2；所述r1＜r2。2.根据权利要求1所述的水汽变换反应器，其特征在于，所述高温变换反应器的顶部设有支撑栅板I，所述支撑栅板设有若干个气孔；所述高温变换反应器的底部设有进料入口和可拆卸的底板；优选地，所述低温变换反应器的顶部设有可拆卸的盖板；所述低温变换反应器的腔体内设有支撑栅板II；所述支撑栅板设有若干个气孔；优选地，所述低温变换反应器的侧壁下部设有气体出口；所述支撑栅板II的安装位置位于气体出口的上方。3.根据权利要求1所述的水汽变换反应器，其特征在于，所述高温变换反应器的壁厚为2mm～5mm，提供热量用于加热低温变换反应器；优选地，所述15mm＜r2‑
r1＜35mm。4.根据权利要求2所述的水汽变换反应器，其特征在于，所述低温变换反应器的盖板与所述高温变换反应器的支撑栅板的距离为d；所述高温变换反应器位于所述低温变换反应器腔体内的高度为h；d<1/5h；可选地，所述低温变换反应器的下端面与所述高温变换反应器的底板的距离＜所述高温变换反应器位于所述低温变换反应器腔体内的高度为1/5。5.一种重整制氢的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素力，于文宇，孙公权，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：