[发明专利]一种应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢的方法及装置

权利要求书

1.一种应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢的装置，其特征在于：包括燃烧室本体(2)、置于燃烧室本体(2)下方的燃烧器(3)、装有催化剂(16)的反应管(1)、分别呈螺旋状缠绕在燃烧室本体(2)外壁的天然气换热管(5)和水换热管(6)、呈螺旋状缠绕在燃烧室本体(2)内壁的内换热盘管(4)；

所述反应管(1)置于燃烧室本体(2)内部，燃烧室本体(2)及反应管(1)的上端开口均通过一盖板(8)密封；

所述天然气换热管(5)和水换热管(6)的出口端分别接混合阀(14)的两个入口端，混合阀(14)出口端通过进料管(13)连通内换热盘管(4)的上端口，内换热盘管(4)的下端口通过反应管(1)底部的下密封头(17)连通反应管(1)的内部；

所述反应管(1)的外壁与燃烧室本体(2)的内壁之间的空隙形成燃烧室(7)；

在对应于燃烧室(7)的盖板(8)上设有燃烧室尾气出口(12)，在对应于反应管(1)的盖板(8)上设有反应合成气出气管(10)；

通入天然气换热管(5)的天然气以及通入水换热管(6)的水，分别自下而上进入混合阀(14)内混合，混合后再进入进料管(13)，然后自上而下螺旋式经过内换热盘管(4)，最后由反应管(1)的底部流入反应管(1)内。

2.根据权利要求1所述应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢的装置，其特征在于：所述反应管(1)的下端与下密封头(17)的之间设置有分布器(15)，催化剂(16)填充在分布器(15)的上方空间内。

3.根据权利要求1所述应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢的装置，其特征在于：所述内换热盘管(4)的管径大于天然气换热管(5)和水换热管(6)的管径。

4.根据权利要求1至3中任一项所述应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢的装置，其特征在于：所述反应管(1)的下密封头(17)为圆弧封头，内换热盘管(4)的下端口通过原料进气管(9)连接在圆弧封头的侧边。

5.根据权利要求4所述应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢的装置，其特征在于：所述反应合成气出气管(10)的进口端设有尾气过滤器(10-1)。

6.根据权利要求4所述应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢的装置，其特征在于：所述反应管(1)内设有多点热电偶(11)，多点热电偶(11)贯穿盖板(8)并固定在其上。

7.根据权利要求4所述应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢的装置，其特征在于：所述天然气换热管(5)和水换热管(6)的缠绕圈数为8～15圈；内换热盘管(4)的缠绕圈数为6～10圈。

8.根据权利要求4所述应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢的装置，其特征在于：所述燃烧器(3)为大气式燃烧器。

9.根据权利要求4所述应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢的装置，其特征在于：所述催化剂(16)为镍基催化剂。

10.一种应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢方法，其特征在于：采用权利要求1至9中任一项所述的应用流化床的天然气水蒸汽重整制氢的装置实现，实现步骤如下：

(1)、启动燃烧器(3)，先对反应管(1)、燃烧室(7)、内换热盘管(4)进行加热；

(2)、当反应管(1)内部测温点温度在110℃～120℃以上时，先向水换热管(6)内通水，水流自下而上经螺旋状进入水换热管(6)、混合阀(14)、进料管(13)后，再自上而下螺旋状进入内换热盘管(4)加热后变成过热水蒸汽，并通过原料进气管(9)进入反应管(1)内，用于吹扫反应管(1)及管路；

(3)、当反应管(1)的测温点温度达到500℃～600℃时，向天然气换热管(5)中通入天然气，天然气自下而上螺旋状经天然气换热管(5)后流入混合阀(14)，并在混合阀(14)内与水混合后一同经进料管(13)再自上而下螺旋状进入内换热盘管(4)，经过燃烧器(3)加热后变成过热水蒸气与天然气的混合物进入反应管(1)，此时天然气与水蒸汽在反应管(1)内催化剂(16)的作用下发生重整反应，产生富氢合成气，富氢合成气再经过尾气过滤器(10-1)，最后由反应合成气出气管(10)输出。