CN102464299B - 一种流化床甲烷水蒸气重整制氢的方法 - Google Patents

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Abstract

一种流化床甲烷水蒸气重整制氢的方法,包括将低堆积密度的吸附催化剂在再生器中高温分解再生,再生吸附催化剂在反应器底部与外循环输送的高堆积密度的重整催化剂混合;反应器底部注入甲烷和水蒸气,甲烷与水蒸气与重整催化剂接触,反应生成H2和CO2,CO2与吸附催化剂中的CaO反应,促使反应向生成H2方向进行;反应气体和催化剂向上移动,在反应器上部沉降分离区,大颗粒或大堆比的重整催化剂停留在汽提器的底部区域,由外循环管输送到反应器再次参与反应;小粒径或低堆比的吸附催化剂停留在汽提器上部;汽提后吸附催化剂再生后重复利用。本发明提供的方法省去了重整活性组元Ni在再生器被氧化为NiO后还需要在还原器中还原成金属Ni过程,简化了工艺过程,降低了系统能耗。

Description

一种流化床甲烷水蒸气重整制氢的方法
技术领域
本发明涉及一种流化床甲烷水蒸气重整制氢工艺方法,具体的说,是一种采用两种不同粒度分布或不同密度的催化剂通过重整反应和化学吸附CO2来强化甲烷水蒸气重整反应制取氢气的方法。
背景技术
氢气不仅是炼油、化工、冶金等行业的重要原料气体,也是公认的未来能源载体。天然气水蒸气重整(SteamMethaneReforming,SME)是目前制氢中成本最低、制氢量最大的方法,约有1/2的氢气是通过天然气蒸气转化法(SRM)制取的。甲烷水蒸气重整制氢多采用固定床反应器,为降低反应器压降,催化剂一般采用颗粒直径为Φ(15-20)×(10-15)mm的蜂窝状固体催化剂,活性组分为氧化镍。制氢过程包括在800-820℃的一段或两段转化反应,副产品CO采用300-450℃两段变换为CO2,通过溶剂吸收或甲醇洗涤进一步脱除CO和CO2,最终平衡的CO2气相含量为15-20%,氢气含量小于75%。后续通过变压吸附得到高纯度的工业用氢气。甲烷水蒸气重整制氢具有强吸热可逆反应特点,工艺方面存在反应温度高,氢气浓度低,反应、提纯过程步骤多,生产能力低、投资大等缺点;在催化剂方面,由于催化剂颗粒大,内部热量传递存在梯度,催化剂寿命短等缺陷。
CN200610052788.6公开了一种吸附强化的甲烷水蒸气重整制氢复合催化剂,该催化剂以碳酸钙和/或氢氧化钙粉末为前驱体的CaO和以碳酸镍、氧化镍或硝酸镍为前驱体的活性镍成分和氧化铝载体复合而成,各组分摩尔比为:CaO∶NiO∶Al2O3=1∶(0.1-2.0)∶(0.1-3.0),利用CaO通过化学反应的方法将CO2及时从反应体系中移走,强化甲烷的水蒸气重整反应。另外,CaO和CO2反应放出的热量正好弥补重整制氢的强吸热要求。
CN200610053567.0提出了一种采用循环流化床的吸附强化甲烷水蒸气重整制氢工艺。采用CN200610052788.6中公开的含CaO和活性镍的复合催化剂微粒,催化剂颗粒直径为5-200微米,首先催化剂在氢气环境内进行还原,将催化剂上的活性组元NiO还原成金属Ni;还原后的催化剂进入反应系统,在流化状态下,甲烷和水蒸气与催化剂接触,反应生成H2和CO2,反应生成的CO2与催化剂上的CaO反应化学反应,以CaCO3的形式保留在催化剂颗粒上。反应饱和后催化剂经过汽提,进入的再生器中进行高温煅烧,将CaCO3高温分解为CaO和CO2,使催化剂恢复化学吸附活性,循环使用。
化学吸附强化甲烷水蒸气重整制氢是在传统的甲烷水蒸气制氢基础上,将重整反应产生的CO2用CaO化学吸收脱除,实现催化反应和CO2分离相结合,在同一反应器中实现重整和变换反应。
吸附强化甲烷水蒸气重整制氢的反应方程式为:
Figure GSB00001048011800021
CaO+CO2→CaCO3-178.3KJ/mol
吸附剂通过热分解再生,其反应式为:
CaCO3→CaO+CO2
CN200610053567.0通过循环流化连续操作,有效解决了固定床传热、传质速率低的缺点,但该方法存在以下缺点:
1)由于采用复合型催化剂,作为甲烷重整活性组元的Ni在循环流化过程中的反应器、再生器循环还原、氧化,特别是高温再生过程容易导致Ni活性组元的烧结而失活;
2)重整活性组元Ni在再生器被氧化为NiO后,需要在还原器中还原成金属Ni,其最佳状态是在低温下进行还原,以避免Ni金属粒子的聚集而失活,这样需要把再生后的催化剂进行降温后进行还原反应,还原后的催化剂又要进行升温到反应温度,造成大量的能源消耗。
从甲烷水蒸气重整制氢目前状况来看,由于甲烷水蒸气重整制氢的催化剂开发相对比较成熟,由于甲烷水蒸气重整制氢是一个强吸热过程,如何降低过程能耗成为工艺开发和创新的热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种强化甲烷水蒸气重整制氢反应,同时又能有效保护重整制氢催化剂活性,并且简化工艺流程的甲烷水蒸气重整制氢的方法。
发明人在长期的研究过程中发现不同粒度分布或不同密度的催化剂在反应器中的运行规律不同,因此提出一种新的方法,以解决现有技术中甲烷水蒸气重整工艺方法的缺点。即不同种类的催化剂采用不同粒度分布或密度来区分开,从而实现了两种催化剂的配合使用和分离,达到很好的反应和吸附效果,简化了流程。
本发明的提供的一种流化床甲烷水蒸气重整制氢的方法,包括以下步骤:
1)将颗粒低堆积密度的吸附催化剂在再生器中进行高温分解,使催化剂中的CaCO3分解为CaO,恢复化学吸附活性;
2)将热分解再生后的吸附催化剂引入反应器底部,在反应器底部与颗粒高堆积密度的重整催化剂进行混合;
3)催化剂混合后,在反应器底部注入甲烷和水蒸气混合气,甲烷在重整催化剂的作用下与水蒸气发生反应生成H2和CO2,所述的CO2与吸附催化剂发生化学吸附反应,吸附催化剂中的CaO转化为CaCO3
4)反应气体、吸附催化剂和部分重整催化剂向反应器上部移动,在反应器上部扩大的沉降区域进行气固两相的初步分离,再进一步经过旋风分离器把气体和两种催化剂颗粒分离;
5)在汽提器中由于两种催化剂堆积密度的差别,大堆积密度的重整催化剂停留在汽提器的底部区域,由外循环管输送到反应器底部重复利用;低堆积密度的吸附催化剂停留在汽提器的上部,汽提后吸附催化剂进入再生器中高温再生恢复活性;
6)反应器上部气固分离后得到的反应气体经过换热降温后进入到变压吸附单元进一步吸附其中的CO2,得到纯H2
其中,所述的重整催化剂的颗粒堆积密度与吸附催化剂的颗粒堆积密度之比大于1.2。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1)采用两种不同物性的催化剂,一方面强化了甲烷水蒸气制氢反应,另一方面在沉降分离区将两种催化剂分开,避免了重整催化剂进入再生器,特别是避免了高温再生过程导致Ni活性组元的氧化烧结失活。
2)省去了重整活性组元Ni在再生器被氧化为NiO后需要在还原器中还原成金属Ni过程,简化了工艺过程,大大降低了系统能耗。
附图说明
附图1为本发明提供的甲烷水蒸气重整制氢方法的流程示意图;
附图2为本发明提供的甲烷水蒸气重整制氢方法的装置示意图;
附图3为带有脱气罐的甲烷水蒸气重整制氢方法装置示意图;
其中:1-进料分布器;2-催化剂混合区;5-反应器;6-沉降器;7-汽提介质分布器;8-待生催化剂汽提器;9、12-气固分离器;10、反应器出口;11-催化剂再生器;13-催化剂再生器的密相床层;3、16、17-催化剂流量控制阀;4、15、18-催化剂输送管;19-脱气罐。
具体实施方式
本发明提供的甲烷水蒸气重整制氢方法,是这样具体实施的:
所用的反应、再生和分离设备包括反应器、再生器、沉降分离器、汽提器和反应气体分离系统等,主要工艺步骤如下:
1)将颗粒低堆积密度的吸附催化剂在再生器中进行高温分解,使催化剂中的CaCO3分解为CaO,恢复化学吸附活性;
2)将热分解再生后的吸附催化剂引入反应器底部,在反应器底部与颗粒高堆积密度的重整催化剂进行混合;
3)催化剂混合后,在反应器底部注入甲烷和水蒸气混合气,甲烷在重整催化剂的作用下与水蒸气发生反应生成H2和CO2,生成的CO2与吸附催化剂发生化学吸附反应,吸附催化剂中的CaO转化为CaCO3
4)反应气体、吸附催化剂和部分重整催化剂向反应器上部移动,在反应器上部扩大的沉降区域进行气固两相的初步分离,再进一步经过旋风分离器把气体和两种催化剂颗粒分离;
5)在汽提器中由于两种催化剂堆积密度的差别,大堆积密度的重整催化剂停留在汽提器的底部区域,由外循环管输送到反应器底部重复利用;低堆积密度的吸附催化剂停留在汽提器的上部,汽提后吸附催化剂进入再生器中高温再生恢复活性;
6)反应器上部气固分离后得到的反应气体经过换热降温后进入到变压吸附单元进一步吸附其中的CO2,得到纯H2
其中,所述的重整催化剂的颗粒堆积密度与吸附催化剂的颗粒堆积密度之比大于1.2。
本发明提供的方法中,所述的步骤(1)之后,步骤(2)之前,再生后的吸附催化剂优选引入汽提器,经过汽提脱气、脱除其夹带的气体杂质。其中所述的气体杂质包括O2、NOx等。脱气罐汽提气体介质表观流速为0.05-1.5m/s,优选为0.1-0.85m/s。
本发明提供的方法中,所述的低堆积密度的吸附催化剂的颗粒堆积密度为0.3-1.2。对于低堆积密度的吸附催化剂,优选该吸附催化剂为小粒径微球型催化剂,所述小粒径是指和重整催化剂颗粒相比具有较小的粒径。优选吸附催化剂颗粒平均粒径为5-200微米。更优选地,所述的吸附催化剂的颗粒堆积密度为0.5-0.85,颗粒平均粒径为10-150微米。
所述的吸附催化剂含有碳酸钙和/或氧化钙,以催化剂总量为基准,碳酸钙和氧化钙的重量百分含量为5-95wt%,优选10-90wt%。所述吸附催化剂中还含有基质,所述基质在催化剂中起粘结剂、稀释剂和载体的作用。所述基质可任选自常用作催化剂载体和/或基质的各种耐热无机氧化物中的一种或几种。例如,选氧化铝,二氧化硅,氧化锆,二氧化钛,氧化锑,氧化铁,氧化铜,氧化镁,氧化钼,氧化钨及其混合物。优选其中的氧化硅、氧化铝、氧化钛中一种或它们的化合物,优选的方案是除碳酸钙和/或氧化钙之外,含有余量的基质。
本发明提供的方法中,所述的高堆积密度的重整催化剂的颗粒堆积密度为0.8-1.8。对于高堆积密度的重整催化剂,优选该重整催化剂为大粒径微球型催化剂,所述大粒径是指和吸附催化剂颗粒相比,重整催化剂的颗粒粒径比较大。优选所述的重整催化剂的颗粒平均粒径为40-400微米。更优选地,所述重整催化剂的颗粒堆积密度为0.9-1.5,颗粒平均粒径为80-200微米。
所述的重整催化剂由氧化镍,金属氧化物和载体组成。以催化剂总量为基准,所述的氧化镍的重量百分含量为5-85wt%,所述金属氧化物的含量为10-90wt%,所述的载体含量为5-20wt%。优选含有10-70wt%的氧化镍,15-85wt%的金属氧化物和10-15wt%的载体。
所述的金属氧化物选自选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、氧化锑、氧化铁、氧化铜、氧化镁、氧化钼和氧化钨中的一种或几种的混合物,优选选自氧化铝、氧化硅和氧化钛中的一种或几种的混合物。
所述的载体优选为高岭土。
本发明提供的方法中,步骤(2)中引入反应器底部的重整催化剂为还原态镍催化剂,再生后的吸附催化剂和重整催化剂在反应器下部的催化剂混合区内混合,然后在催化剂混合区上部的流化床反应区催化甲烷和水蒸气反应。
图1为本发明提供的甲烷水蒸气重整制氢方法的流程示意图,图2是本发明的一种实施方式。下面结合图1、图2对本发明提供的方法进行详细的说明。
首先把小粒径、优选小粒径、低堆积密度吸附催化剂引入到再生器11中,在600-900℃下进行高温再生,使CaCO3分解生成CaO,优选再生温度为650-850℃,再生时间为1~60分钟,优选2~30分钟。
再生后吸附催化剂通过输送管15进入反应器5底部的催化剂混合区2和重整催化剂混合,甲烷和水蒸气的混合原料气由进料分布管1进入反应器5内,原料气中水碳比为2-10、优选2.5-8。反应器5中反应温度为400-800℃,绝对压力为0.1-2.0MPa,气体表观流速为0.1-10m/s、优选0.2-8m/s,反应停留时间为1秒~30分钟、优选2秒~20分钟。
反应后气体和催化剂进入反应器5上部扩大了的沉降分离段6,沉降分离段气体的表观速度为0.05~2.5m/s、优选0.1~1.5m/s,在该区域反应气体和催化剂进行初步分离,在沉降段的顶部设有旋风分离器9,将催化剂和反应气体进一步分开,其中全部的吸附催化剂和一部分重整催化剂进入汽提器8中,汽提器8的汽提线速为0.05-1.0m/s、优选为0.1-0.6m/s。
汽提器的作用为,一方面汽提夹带在催化剂中的气体,另一方面汽提蒸汽夹带一部分小粒径吸附催化剂进入二级旋风分离器。汽提后重整催化剂进入汽提器中下部。另外一部分吸附催化剂通过二级旋风分离器9进入汽提器上部。至此,达到了重整催化剂和吸附催化剂的初步分离。
为进一步将催化剂彻底分离,调节汽提器的汽提线速,汽提线速为0.1~1.5m/s,最优为0.15~0.8m/s,另外在汽提段采用盘环挡板、人字挡板、导向填料式等结构,优选填料式汽提结构形式。采用填料式汽提结构形式,一方面提高汽提操作弹性和效率,使汽提器可以在高线速下操作;另一方面通过导向板的阻挡和转向作用,提高大小粒径催化剂的有效分离。
分离后的重整催化剂通过下料斜管4进入到反应器5底部。经过汽提后的吸附催化剂进入到再生器11中进行高温再生,再生后吸附催化剂与重整催化剂混合后循环使用。
图3是本发明的一种实施方式。和图2相比,增加了再生催化剂的脱气罐19。
再生后的吸附催化剂通过输送管进入脱气罐用水蒸气汽提,以脱除催化剂中夹带的杂质气体,脱气罐汽提气体介质表观流速为0.05-1.0m/s、优选为0.1-0.85m/s。脱气后吸附催化剂在反应器底部和重整催化剂混合,与原料气CH4和水蒸气接触进行反应。
与现有技术相比,本发明采用两种不同粒径或堆比的催化剂,一方面强化了甲烷水蒸气制氢反应,另一方面避免了作为甲烷重整活性组元的Ni在循环流化过程中的反应器、再生器循环还原、氧化,特别是高温再生过程容易导致Ni活性组元的烧结失活;另外省去了重整活性组元Ni在再生器被氧化为NiO后需要在还原器中还原成金属Ni过程,简化了工艺过程,大大降低了系统能耗。
下面的实施例将对本发明提供的方法予以进一步的说明,但并不因此而限制本发明。
实施例和对比例中所用的原料:
拟薄水铝石,Al2O3含量为62.0wt%,由山东铝厂生产;
盐酸(浓度36wt%)化学纯试剂,由北京北化精细化学品有限公司;
磷酸镍、硝酸钛、硝酸镁、硝酸锌、碳酸钙均为化学纯试剂,由北京北化精细化学品有限公司生产;
高岭土,固含量为86.0wt%,由苏州高岭土公司生产;
铝溶胶,Al2O3含量为22.0wt%,由齐鲁催化剂厂生产。
对比例1
采用CN200610052788.6中公开的方法制备复合催化剂。具体方法如下:将5g纳米CaCO3粉末、35ml固含量为10wt%的氧化铝水溶胶、10ml饱和硝酸镍溶液和少量去离子水混合打浆,经喷雾干燥、焙烧后得到复合催化剂粉末。催化剂颗粒平均粒径为60微米。
按照CN200610053567.0中实施例1的方法进行甲烷制氢。具体步骤为:将复合催化剂颗粒经再生、脱气、还原后引入流化床反应器中,将原料甲烷和水蒸气经预热后从反应器底部引入流化床反应器,与催化剂接触进行水蒸气重整反应,反应产生的氢气及未反应的少量甲烷、一氧化碳、二氧化碳气体与催化剂颗粒分离,进行进一步回收净化,分离出的复合催化剂颗粒经汽提后引入再生器中再生,再生后恢复活性的复合催化剂返回流化床反应器中重复利用。
所述的制氢条件为:水碳比为6,反应温度为600℃,反应压力为0.3MPa,甲烷流量为0.5m/s,装填的催化剂的量与甲烷的输入量的比例为0.5∶1(g∶ml),再生器温度为800℃。实验结果见表1。
实施例1
实施例1说明采用本发明提供的方法进行强化甲烷水蒸气重整制氢的效果。
重整催化剂制备:
按配比将拟薄水铝石、高岭土、硝酸镍水溶液和脱阳离子水混合打浆,加入盐酸调节pH值,将所得胶体喷雾干燥成型为90-130微米大小的颗粒,之后于550℃焙烧2小时得到微球状载体,焙烧后NiO的含量为37wt%,高岭土含量为33wt%,氧化铝含量30为wt%。焙烧后重整催化剂在350℃在氢气氛围下进行还原,将氧化镍还原为金属Ni,记为ReAT-1。ReAT-1平均粒径为110微米,堆积密度为1.0g/cm3
吸附催化剂制备:
将5.6Kg脱阳离子水、拟薄水铝石2.0kg、碳酸钙粉末6.0kg、高岭土2kg混合打浆0.5小时,将所得胶体喷雾干燥成型为20-80微米大小的颗粒,于550℃焙烧2小时得到微球状催化剂,焙烧后碳酸钙含量为60wt%,高岭土含量为25wt%的,氧化铝含量为15wt%,记为吸附催化剂CAT-1。CAT-1平均粒径为60微米,堆积密度为0.6g/cm3
使用图2所示的设备,将吸附催化剂CAT-1在再生器11中,在800℃下再生30分钟。再生吸附催化剂进入脱气罐用水蒸气汽提,脱气罐中引入汽提蒸汽,表观流速为0.8m/s。脱气后的再生吸附催化剂通过输送管15进入反应器底部和重整催化剂ReCAT-1混合,与原料气CH4和水蒸气接触进行反应,反应温度为600℃,反应压力为0.3MPa,原料气中水碳比为6。反应器气体表观流速为0.5m/s,反应停留时间为10秒。反应后气体和催化剂进入沉降分离段6,沉降分离段气体的表观速度为1.0m/s,在沉降段的顶部设有旋风分离器9,将催化剂和反应气体进一步分开,其中全部的吸附催化剂和一部分重整催化剂进入汽提器8中,汽提器的汽提线速为1.4m/s。分离后的重整催化剂通过下料斜管4进入到反应器底部。经过汽提后的吸附催化剂进入到再生器中进行高温再生,循环使用。实验结果见表1。
实施例2
实施例2说明采用本发明提供的方法进行强化甲烷水蒸气重整制氢的效果。
所用的反应装置,所用的吸附催化剂、重整催化剂,以及具体步骤同实施例1,所不同的是,反应操作条件中,原料气水碳比为4,反应温度为650℃,反应压力为0.1MPa,再生器温度为700℃,汽提器气体线速为0.8m/s,原料气流量为4.5m/s。实验结果见表1。
实施例3
实施例3说明采用本发明提供的方法进行强化甲烷水蒸气重整制氢的效果。
所用的反应装置,所用的吸附催化剂、重整催化剂,以及具体步骤同实施例1,所不同的是,反应操作条件中,原料气水碳比为8,反应温度为700℃,反应压力为0.5MPa,再生器温度为750℃,汽提器气体线速为1.1m/s。实验结果见表1。
表1
实例 对比例 实施例1 实施例2 实施例3
产物气体/wt%
CH4 1.5 1.6 0.8 0.3
H2 93.1 95.2 94.5 97.3
CO 0.4 0.3 0.4 0.1
CO2 2.3 0.9 1.3 0.5
加热功率对比,% 100 75 70 70
由表1可见,本发明提供的甲烷水蒸气重整制氢的方法不但简化了流程,而且得到的氢气产物中氢气含量更高,CO和CO2含量更低。采用本发明提供的方法氢气纯度可达到95%以上,和对比例相比,能量消耗降低了22-30个百分点。

Claims (16)

1.一种流化床甲烷水蒸气重整制氢的方法,包括以下步骤:
1)将颗粒低堆积密度的吸附催化剂在再生器中进行高温分解,使催化剂中的CaCO3分解为CaO,恢复化学吸附活性;
2)将热分解再生后的吸附催化剂引入反应器底部,在反应器底部与颗粒高堆积密度的重整催化剂进行混合;
3)催化剂混合后,在反应器底部注入甲烷和水蒸气混合气,甲烷在重整催化剂的作用下与水蒸气发生反应生成H2和CO2,所述的CO2与吸附催化剂发生化学吸附反应,吸附催化剂中的CaO转化为CaCO3
4)反应气体、吸附催化剂和部分重整催化剂向反应器上部移动,在反应器上部扩大的沉降区域进行气固两相的初步分离,再进一步经过旋风分离器把气体和两种催化剂颗粒分离;
5)在汽提器中由于两种催化剂堆积密度的差别,大堆积密度的重整催化剂停留在汽提器的底部区域,由外循环管输送到反应器底部重复利用;低堆积密度的吸附催化剂停留在汽提器的上部,汽提后吸附催化剂进入再生器中高温再生恢复活性;
6)反应器上部气固分离后得到的反应气体经过换热降温后进入到变压吸附单元进一步吸附其中的CO2,得到纯H2
其中,所述的重整催化剂的颗粒堆积密度与吸附催化剂的颗粒堆积密度之比大于1.2。
2.按照权利要求1的方法,其特征在于步骤(1)之后,步骤(2)之前,再生后的吸附催化剂引入汽提器中汽提脱除其夹带的气体杂质。
3.按照权利要求1或2的方法,其特征在于所述的吸附催化剂的颗粒堆积密度为0.3-1.2g/cm3
4.按照权利要求3的方法,其特征在于所述的吸附催化剂颗粒平均粒径为5-200微米。
5.按照权利要求4的方法,其特征在于所述的吸附催化剂的颗粒堆积密度为0.5-0.85g/cm3,颗粒平均粒径为10-150微米。
6.按照权利要求1或2的方法,其特征在于所述的重整催化剂的颗粒堆积密度为0.8-1.8g/cm3
7.按照权利要求6的方法,其特征在于所述的重整催化剂的颗粒平均粒径为40-400微米。
8.按照权利要求7的方法,其特征在于所述重整催化剂的颗粒堆积密度为0.9-1.5g/cm3,颗粒平均粒径为80-200微米。
9.按照权利要求1的方法,其特征在于所述的步骤(1)再生器中所述的吸附催化剂在600-900℃的温度下再生1-60分钟。
10.按照权利要求1的方法,其特征在于所述的反应器中,反应温度为400-800℃,绝对压力为0.1-2.0MPa,甲烷和水蒸气进料中的水碳比为2-10,反应器气体表观流速为0.1-10m/s,反应停留时间为1秒-30分钟。
11.按照权利要求10的方法,其特征在于所述的反应器中,甲烷和水蒸气进料中的水碳比为2.5-8,反应器气体表观流速为0.2-8m/s,反应停留时间为2秒-20分钟。
12.按照权利要求1的方法,其特征在于所述的反应器上部为管径扩大了的沉降分离段,沉降分离段气体的表观速度为0.05~2.5m/s。
13.按照权利要求12的方法,其特征在于所述的沉降分离段气体的表观气速为0.1~1.5m/s。
14.按照权利要求1的方法,其特征在于所述的反应器上部沉降器连接的汽提器的汽提线速为0.05~1.0m/s。
15.按照权利要求1的方法,其特征在于所述的吸附催化剂含有碳酸钙和/或氧化钙,以催化剂总重量为基准,碳酸钙和/或氧化钙的含量为5-95wt%。
16.按照权利要求1的方法,其特征在于,以催化剂总重量为基准,所述的重整催化剂中含有5-85wt%的氧化镍。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103288049B (zh) * 2013-06-18 2015-06-03 中国石油化工股份有限公司 一种流化-固定复合床反应吸附强化甲烷水蒸气重整制氢的装置及方法
CN104587912B (zh) * 2013-10-31 2017-01-25 中国石油化工股份有限公司 流化床反应器和流化床反应装置以及甲烷水蒸汽重整方法
CN106629600B (zh) * 2016-09-13 2019-03-01 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 粗合成气吸附催化制氢工艺及其设备
CN107321352B (zh) * 2017-07-19 2021-04-09 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 循环流化床镍基重整催化剂及其制备方法和应用
US11918993B2 (en) * 2020-01-14 2024-03-05 Pure Sustainable Technologies, Llc Zero emission nested-loop reforming for hydrogen production

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5356845A (en) * 1993-05-11 1994-10-18 Exxon Research And Engineering Company Process for the reactivation of nickel-alumina catalysts
CN100398203C (zh) * 2006-08-01 2008-07-02 中国石油化工股份有限公司 用于甲烷水蒸汽重整制氢的复合催化剂及制备方法和应用
CN100497160C (zh) * 2006-09-21 2009-06-10 中国石油化工股份有限公司 采用循环流化床的吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢工艺及装置
CN101559924B (zh) * 2009-05-26 2011-03-30 清华大学 一种甲烷水蒸气重整制氢工艺及其装置

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