[实用新型]钯膜组件呈环型放射状排列的流化床膜反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种流化床膜反应器，具体涉及一种钯膜组件呈环型放射状排列的流化床膜反应器。

背景技术

氢能，作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源，被视为本世纪最具发展潜力的清洁能源，也被视为解决温室效应问题，提高能量利用率的有效替代能源。天然气水蒸气重整(SMR)技术是工业上普遍应用的用于生产氢气及合成气的技术。该反应是一个强吸热反应，并且几乎能达到平衡状态。常用的催化剂为镍基催化剂，典型的反应温度为800-900℃，压力2.5-3.5MPa。

工业上最常用的反应器是固定床列管式反应器，通过外部加热或部分氧化来提供反应所需的热量。变压吸附是最常用的氢气纯化技术。SMR制取氢气在小型化分布式制氢中还有很多技术问题需要解决。水蒸汽重整是一个强吸热反应，传热是制约该反应的一个瓶颈问题。传统的反应器采用固定床列管式反应器，反应器体积庞大，且传热效果比较差，不适合小规模分布式氢气生产的要求。

                        实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种单位体积的反应器容积内有足够的膜表面积，易于安装，可用于天然气或其它碳氢化合物与水蒸汽重整制取高纯度氢气的反应装置。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种钯膜组件呈环型放射状排列的流化床膜反应器，其特征在于，包括外管、内管、钯膜组件、尾气过滤器、进料布风板、支撑板和风箱；所述内管位于外管中心，内外管之间形成环形空间，多个钯膜组件位于内管和外管之间的环型空间，呈放射状排列，每个膜组件的两面都覆盖有钯(或其合金)膜，所有的钯膜组件的纯氢气侧与一汇流管相连，该汇流管穿过反应器顶部引出反应器；进料布风板为多孔板，设置于反应器底部，位于内管和外管之间；支撑板位于进料布风板下端，风箱设置支撑板下方；催化剂装填在内管和外管之间的环型空间环型区域，高度至少覆盖钯膜组件；尾气过滤器设置在反应器顶部，其出口管穿过反应器顶部。

为进一步实现本实用新型目的，所述的钯膜组件在环型反应器空间内呈放射状均匀排列。膜组件为由不锈钢支撑框架(内含气体流通通道)、多孔烧结金属支撑体及钯或其合金膜组成的平板型结构体，该结构体在450-600℃的温度下可以使结构体外的含有氢气的合成气中的氢气组分穿过钯合金膜和多孔烧结金属进入不锈钢支撑框架中的气体流通通道。

所述的环型反应空间底部的布风板采用烧结金属不锈钢。

所述的尾气过滤器采用烧结金属不锈钢过滤器。

所述的进料布风板5为多孔不锈钢板。

本实用新型反应所需的热量可由反应器的内壁及外壁传热提供，也可向反应区内引入空气进行自热反应提供。

本实用新型与现有技术相比有如下优点：

(1)通过环型的反应器的结构设计，控制反应器的高度/截面积比，进而使单位体积的反应器容积内有足够的膜表面积；

(2)反应器单位体积内有较小的横截面积，从而控制反应气体在反应器内的空速超过催化剂颗粒的最小流化速度，且有一定的富余量；

(3)环状结构使得膜组件易于安装排列；

(4)环型放射状排列的钯膜组件不影响流化床的流态化效果；

(5)环型放射状排列的钯膜组件不影响流化床与壁的传热效果；

(6)将钯膜组件安装在反应器内，可将碳氢化合物制氢过程与氢气分离过程耦合起来，破坏制氢反应的平衡转化率，使可逆的制氢反应的化学反应平衡向生产氢气的方向移动，且在一个反应器内就能生产出高纯度的氢气。

附图说明

图1为反应器的纵向结构示意图；

图2为反应器的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合实例和附图对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。