一种天然气制氢反应器及其制氢工艺制造技术

一种天然气制氢反应器及其制氢工艺，该反应器由多个不同反应腔体组合而成，整个反应器包含了重整、催化燃烧、预催化燃烧、变换、净化等5个反应区域和物料气化、物料预热等3个区域，提高了反应器的紧凑度，降低了反应器的加工难度，易于规模放大；不同反应腔体之间物流的流动方式以并流和逆流为主，内部不同物流之间的能量匹配合理，传热效率高。本发明专利技术的反应器可以广泛用于强放热和强吸热的耦合反应体系，特别适用于1-10kW的燃料电池分布式电源的氢源系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于氢能与燃料电池
，具体涉及一种天然气制氢反应器及其制氢工艺。
技术介绍
我国天然气资源丰富，大部分主要分布在西部、西北部等偏远地区，导致其压缩、运输、储存、利用等成本较高。目前，为了实现天然气的经济利用，通常把天然气作为初始原料进行加工，生产多碳烃和醇等化合物，主要分两步完成:首先将甲烷转化成CO和H2 (即合成气)，然后将合成气转化成多碳烃和醇类化合物，如采用F-T合成等方式。几乎含碳化合物均可制备合成气，如煤、天然气等，制备合成气的成本可变，主要由H2/C0比、原料、制备工艺过程、规模、系统集成度和其它一些等因素决定。合成气用途广泛，可作为工业原料生产氨气、氢气、甲醇等。近年来制氢过程引起了越来越多的关注，应用的目标主要是固定式和移动式的供热、供电系统。天然气制氢过程主要有四种反应途径:水蒸汽重整、CO2重整、部分氧化和自热重整，各反应过程分别如下:CH4 (g)+H20(g) — C0(g)+3H2(g)+Q.------(I)CH4 (g)+CO2 (g) — 2C0(g)+2H2(g) +Q------(2)CH4(g)+0.5O2 (g) — C0(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气制氢反应器，其特征在于：该反应器由多个不同反应腔体组合而成，包含催化燃烧（1b）、重整（1c）、预催化燃烧（1d）、变换（1f）、净化（1h）5个反应区域和物料气化（1a）、两个物料预热（1e和1g）3个区域；两个制氢的原料气体入口为（12和13），一个产品气出口（14）；其中，物料气化（1a）、重整（1c）、变换（1f）和净化（1h）4个区域依次连通，两个物料预热（1e和1g）区域均和催化燃烧（1b）、预催化燃烧（1d）反应区域相连通；从入口（12和13）进入的原料气在经过预热后，首先进入混合分布器（1i）。

【技术特征摘要】
1.一种天然气制氢反应器，其特征在于:该反应器由多个不同反应腔体组合而成，包含催化燃烧(lb)、重整(lc)、预催化燃烧(Id)、变换(If)、净化(Ih) 5个反应区域和物料气化(la)、两个物料预热(Ie和lg)3个区域；两个制氢的原料气体入口为(12和13)，一个产品气出口(14)； 其中，物料气化(la)、重整(lc)、变换(If)和净化(Ih) 4个区域依次连通，两个物料预热(Ie和Ig)区域均和催化燃烧(lb)、预催化燃烧(Id)反应区域相连通；从入口(12和13)进入的原料气在经过预热后，首先进入混合分布器(I i )。2.按照权利要求1所述天然气制氢反应器，其特征在于:所述反应器由多个不同区域组合而成，通过平行增加反应区域的数量和尺寸可达到扩大反应规模的目的。3.一种利用权利要求1所述反应器制氢工艺，其特征在于:该工艺过程为:可燃气体天然气和空气首先分别由入口(12和13)进入各自对应的物料预热(Ie和Ig)区域，然后在预催化燃烧(Id)反应区域内通过混合分布器(Ii)混合并启动催化燃烧反应，放出的热量通过对流和热传导方式传递给了重整(Ic)反应区域和物料预热(Ie)区域；燃烧气体经预催化燃烧(Id)反应区域后进入催化燃烧(Ib)反应区域继续发生催化燃烧反应，并将大量的热量传递给了物料气化(Ia)区域和重整(Ic)反应区域；反应原料由入口(11)依次进入制氢反应器的物料气化(la)、重整(lc)、变换(If )和净化(lh)4个区域，并最终在反应器出口(14)处得到符合要求的富氢混合气。4.按照权利要求3所述制氢工艺，其特征在于:所述反应器的重整(lc)、变换(If)和净化(Ih) 3个反应区域内均装填有不同的催化剂，重整(lc)、变换(If)和净化(Ih) 3个反应区域内的催化剂为颗粒催化剂或壁载催化剂。5.按照权利要求3所述制氢工艺，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树东，潘立卫，倪长军，袁中山，张骋，
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：