[实用新型]一种部分氧化重整与水蒸汽重整结合的重整器

说明书

本实用新型公开了一种部分氧化重整与水蒸汽重整结合的重整器。本实用新型的技术方案是：包括燃烧器模块与水蒸汽重整器模块；所述燃烧器模块包括燃烧器用燃料气化室、自热重整反应室以及燃烧室；所述水蒸汽重整器模块包括水蒸汽重整用水气化室、水蒸汽重整用燃料气化室以及水蒸汽重整反应室，所述水蒸汽重整用水气化室输送水蒸汽至水蒸汽重整反应室，所述水蒸汽重整反应室输出水蒸汽重整气。本实用新型提供的方案通过部分氧化重整法获得氢气用于催化剂燃烧，为水蒸汽重整反应提供热量，实现重整器可以使用同一种燃料完成快速启动，且重整气中氢气浓度维持较高水平，无含氮化合物杂质。

技术领域

本实用新型涉及重整制氢反应设备技术技术领域，特别涉及一种轻烃、醇类及柴油等燃料的重整器。

背景技术

随着燃料电池及氢气内燃机技术的发展，氢能作为一种替代能源，成为了科研与产品开发人员的共识。由于氢气储运过程中存在的高压、易爆等问题，直接存储氢气作为能源将是一个使用成本高昂，存在极大安全隐患的方案。因此，采用富氢液体燃料进行催化重整反应制备氢气得到研究者的青睐。

燃料重整技术有多种，其中水蒸汽重整法得到了广泛应用。水蒸汽重整法将气态燃料与水蒸汽在高温下通过催化剂作用发生反应，生产氢气，其氢气来源不仅来自燃料，同时将水中氢气也置换出，所以产物中氢气浓度高，主要产物为氢气、二氧化碳，一氧化碳。但重整反应为高温吸热反应，本身需要催化燃烧等外部供热，特别是在启动时，需要漫长的加热过程；催化燃烧对于氢气、甲醇等小分子具有非常好的催化效果，特别是对氢气，可以在较低温度下启燃，但对于分子中含碳原子较多的燃料，催化燃烧效果不佳，燃烧往往不充分，造成了大部分轻烃与柴油不能直接使用催化燃烧作为系统热源。

部分氧化重整法通过燃料与氧气发生直接反应，生成氢气与CO，与水蒸汽重整反应相比，其为强放热反应，具有冷启动时间短，动态响应快特点，由于无需外部供热，所以反应器结构紧凑。但由于实际应用中通过引入空气来获得氧气，而空气中存在大量氮气，造成重整气的组分中含有大量氮气，降低了氢气浓度，且氮气在高温通过催化剂作用，易于氢气发生反应，生产氨等副产物。同时由于部分氧化重整需要烧掉部分氢气为重整提供热量，其氢气产率较低，所以在实际应用中不多。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种将燃料通过部分氧化重整法获得氢气用于催化剂燃烧，为水蒸汽重整反应提供热量，实现重整器可以使用同一种燃料完成快速启动，且重整气中氢气浓度维持较高水平，无含氮化合物杂质的部分氧化重整与水蒸汽重整结合的重整器。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种部分氧化重整与水蒸汽重整结合的重整器，包括燃烧器模块与水蒸汽重整器模块；所述燃烧器模块包括燃烧器用燃料气化室、自热重整反应室以及燃烧室，所述燃烧器用燃料气化室输送燃料气体至自热重整反应室，所述自热重整反应室输送含氢的部分氧化重整气体至燃烧室，所述燃烧室输送高温尾气至水蒸汽重整器模块；所述水蒸汽重整器模块包括水蒸汽重整用水气化室、水蒸汽重整用燃料气化室以及水蒸汽重整反应室，所述水蒸汽重整用水气化室输送水蒸汽至水蒸汽重整反应室，所述水蒸汽重整用燃料气化室输送燃料气体至水蒸汽重整反应室，所述水蒸汽重整反应室输出水蒸汽重整气，所述高温尾气经过水蒸汽重整器模块换热后形成低温燃烧尾气。

优选的，所述燃烧室和自热重整反应室中均设置有颗粒状或蜂窝一体式或涂敷在燃烧室和自热重整反应室表面的催化剂。

本实用新型相对于现有技术具有如下优点，本方案通过部分氧化重整法与水蒸汽重整法结合，设计一种重整器，将燃料通过部分氧化重整法获得氢气用于催化剂燃烧，为水蒸汽重整反应提供热量，实现重整器可以使用同一种燃料完成快速启动，且重整气中氢气浓度维持较高水平，无含氮化合物杂质。与现有技术相比，特别是对于多碳烃、柴油而言，实现了采用同一种燃料进行水蒸汽重整的供热。目前已有的水蒸汽重整反应器预热时间1-2小时，采用该技术，可以将时间缩短到0.5-1小时。

附图说明