[发明专利]一种等离子体催化重整液体燃料反应器及控制方法

说明书

本发明涉及一种一种等离子体催化重整液体燃料反应器及控制方法，实现反应器自热重整过程中产生的热量使进料温度提高至400℃以上，抛弃电加热汽化方式(柴油蒸发器、空气电加热预热装置、水蒸发器)，实现热量的高效利用，同时降低反应器密封难度。

技术领域

本发明属于等离子体化学领域，涉及一种等离子体重整柴油反应器热量耦合的装置及方法。

技术背景

柴油是组分复杂的混合物，它的主要成分是含9-18个碳原子的链烷、环烷或芳烷。针对等离子体重整柴油制备合成气，柴油液体进料下的转化率非常低，通常采用电加热使柴油汽化后再进入反应器的方式。柴油沸点范围有180℃～370℃和350℃～410℃两类。等离子体自热重整柴油时要求空气、水蒸气、柴油三种进料组成的混合物温度高于400℃，否则柴油发生冷凝，将导致柴油转化率降低。柴油热值高达3.6×10⁷J/L，自热重整过程中放出大量热量，使反应器温度升高，甚至达到1000℃以上，对反应器材质选择、反应器密封以及反应安全性提出巨大挑战。

本发明涉及一种等离子体自热重整柴油热量耦合的装置与方法，实现反应器自热重整过程中产生的热量使进料温度提高至400℃以上，抛弃电加热汽化方式(柴油蒸发器、空气电加热预热装置、水蒸发器)，实现热量的高效利用，同时降低反应器密封难度。

发明内容

一种等离子体催化重整液体燃料反应器，包括等离子体重整器和催化重整器，催化重整器上设有等离子体重整产物入口和催化重整产物排出口，等离子体重整器包括液体燃料蒸汽进口、水蒸汽进口和空气进口和等离子体重整产物出口，燃料蒸汽、水蒸汽和空气经等离子体重整器的等离子体产生区后形成的重整产物经等离子体重整产物出口流入催化重整器，经催化重整后排出，燃料储罐的燃料出口、水储罐的水出口、空气气泵的出口分别通过管路与燃料蒸汽进口、水蒸汽进口和空气进口相连通，

所述等离子体重整器和催化重整器均为中空筒状结构；

所述催化重整器套设于所述等离子体重整器外部的下端，或所述等离子体重整器与所述催化重整器壁面贴接；

一中空密闭的物料预混腔通过管路与等离子体重整器的燃料蒸汽进口、水蒸汽进口和热空气进口相连通；

于催化重整器的侧壁面外表面设有以筒体的中心线为中线、从筒状一端向另一端螺旋盘绕的螺旋状流道(即S形流道)

与常规换热翅片结构相比，S形流道能够增加液体流通路径长度，从而增大换热面积。针对柴油这种复杂混合物，它的主要成分是含9-18个碳原子的链烷、环烷或芳烷，黏度大，沸点高，柴油汽化腔采用换热面积更大的S形流道汽化柴油，能够避免流道堵塞现象的发生。

催化重整器内部装填催化剂，因此催化重整器内壁面与催化剂接触，螺旋状流道(S形流道)设于催化重整器外壁面，催化重整器壁面材料选用316不锈钢，使用温度范围1200℃以下，外壁面温度约900℃。外壁面与催化重整反应器直接接触，不锈钢材质导热系数10～30W/(m`℃)，空气导热系数0.024W/(m`℃)，金属导热系数远大于空气导热系数。

柴油馏程为180～370℃，汽油馏程为30～220℃。

于催化重整器的侧壁面的外表面套设有一上下二端开口的套管，套管由上下二端开口外管和穿于其内的上下二端开口内管组成，外管和内管的上下二开口端密闭连接，于外管和内管之间形成一水汽化腔；于套管二端水汽化腔分别设有水入口和水蒸汽出口，水储罐的水出口与设置于套管上的水入口相连，水蒸汽出口经管路与物料预混腔相连通；

套管上下二开口端与催化重整器的外壁面密闭连接，形成燃料汽化腔；即燃料储罐的燃料出口与燃料汽化腔的螺旋状流道入口相连，燃料汽化腔的螺旋状流道出口经管路与物料预混腔相连通。