CN206945632U - 一种甲醇制氢催化剂活性检验用反应器 - Google Patents

Abstract

一种甲醇制氢催化剂活性检验用反应器，其特征在于它以内而外依次包括反应管、反应器加热套、反应器保温套和反应器壳体；所述反应管位于反应器中心，通过螺帽与反应器壳体连接；反应管上端有进气管，下端有出气管，反应管内嵌入式植入热电偶管套，中空内置热电偶；反应管内设有催化剂装填区；反应器加热套内有缠绕于反应管耐热耐压壳体外层的电炉丝，反应器保温套与反应器壳体之间填充保温层。本实用新型简单易装卸，具有较好的热稳定性。

Description

一种甲醇制氢催化剂活性检验用反应器

技术领域

本实用新型涉及一种甲醇制氢催化剂活性检验用反应器，该反应器主要应用于甲醇制氢催化剂的活性检验。在一定温度和压力下，一定比例的甲醇和水汽化后在催化剂的催化作用下，在反应器内发生化学反应生成氢气和二氧化碳。

背景技术

氢气是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。甲醇水蒸气重整制氢技术在中小型用氢领域具有较大的竞争优势，近年来发展较快，其核心催化剂是以CuO、ZnO为活性组分，以Al₂O₃为载体的固体催化剂，与甲醇蒸汽在低压、300℃下发生甲醇裂解和一氧化碳变换反应，操作简单、易于控制，克服了传统以石油类、天然气或煤为原料气来分离制氢的投资庞大，以及中小企业电解水制氢的能源消耗巨大等缺点，通过重整反应生成大量氢气和食品级二氧化碳，无任何对环境有毒有害物产生，该类催化剂及技术已被广泛采用。现有各种型号反应器主要服务于大规模工业制氢，而未有应用于活性评价的小型反应器，各公司提供技术主要服务于工业应用，特点是反应器大、催化剂装填量大、气体产量高，该类反应器设计以规模化为前提，不适宜用来作为反应器评价催化剂活性优异。而该催化剂活性评价方面尚无合适的反应器，生产企业依据各自制定的简单装置或应用数据为评价依据，给客户在选择产品、验货方式及发生质量纠纷时的仲裁都造成了一定困难。

发明内容

本实用新型主要解决问题是甲醇制氢催化剂活性优劣评价，并提供一种小型甲醇制氢催化剂活性检验用反应器，该反应器具有体积小、物料用量少、催化剂装填量少和装卸方便等优点，双反应器设计能在相同条件下同时完成两个样品的检验，较大的节约成本、提高了工作效率。

本实用新型的技术解决方案：甲醇制氢催化剂活性检验用反应器，其特征在于它以内而外依次包括反应管、反应器加热套、反应器保温套和反应器壳体；所述反应管位于反应器中心，通过螺帽与反应器壳体连接；反应管上端有进气管，下端有出气管，反应管内嵌入式植入热电偶管套，中空内置热电偶；反应管内设有催化剂装填区；反应器加热套内有缠绕于反应管耐热耐压壳体外层的电炉丝，反应器保温套与反应器壳体之间填充保温层。

一般地，所述反应器壳体为不锈钢铸件通过支架与活性检验装置固定。

所述反应管长度为465mm，热电偶长680mm置于反应管内长度为500mm。

所述催化剂填充区的上下两端填充瓷球，上端有孔洞。

所述保温层厚度30cm。

本实用新型反应器接入甲醇制氢活性检验装置，汽化后甲醇和水混合气体通过反应管进入催化剂床层发生催化反应，通过反应器加热套和阀门控制反应温度和压力，生成的混合气体经过冷凝器去除残余的甲醇和水后，得到氢气和二氧化碳混合气体。本反应器通过热电偶控制反应温度，厚度合适的反应器保温套和反应器壳体能较好的保证催化剂床层处于等温区内。反应器与装置采用管线连接，一套反应装置含有两个相同的反应器。

上述反应管供气体进行预热、反应用，处于高温及氢气、甲醇腐蚀，选用耐腐蚀高强度特种合金钢；外壳温度较低，无腐蚀，采用高强度低合金钢；螺栓帽使用不锈钢。

上述反应器上端连接物料气，下端为反应后气体出口，与冷凝器连接，通过螺帽连接。

上述反应管材质选用导热较好特种合金钢，中间装填催化剂，两端填充瓷球，上端有孔洞，以便原料气进入催化剂床层反应。

上述电加热器为缠绕于反应管耐热耐压壳体外层电炉丝，通过程序控温；

本实用新型的技术优点为：

1、该反应器简单易装卸，具有较好的热稳定性。

2、反应器与装置采用管线连接，通过控温热电偶及流量计能精准实现温度控制和空速控制。

3、该反应器采用固定床层，催化剂填装后不易磨损及粉化，该反应器阻力较小，床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，使用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的产率。

4、原料气的停留时间和反应温度可严格控制，有利于达到高选择性和转化率，接近工业生产控制条件，检验数据更具有科学性。

5、反应管采用特种钢材质，传热更好，更有利于管内温度平衡。

6、独特的双反应器设计能同时检测两个样品，较大的提高了工作效率，减少了热量及原料气的浪费。

附图说明

图1为实施例反应器剖面示意图。

图中，1——反应管；2——催化剂装填区；3——反应器加热套；4——反应器保温套；5——反应器壳体；6——热电偶；7——出气管。

具体实施方式

下面结合实施方式和附图对本实用新型做进一步说明。

实施例：甲醇制氢催化剂活性检验用反应器参见附图1，以内而外依次包括反应管1、反应器加热套3、反应器保温套4和反应器壳体5；反应管1位于反应器中心，通过螺帽与反应器壳体5连接；反应管1上端有进气管（图中未标出），下端有出气管7，反应管1内嵌入式植入热电偶管套，中空内置热电偶6；反应管1内设有催化剂装填区2；反应器加热套3内有缠绕于反应管耐热耐压壳体外层的电炉丝，反应器保温套4与反应器壳体5之间填充保温层。

实施例中，反应器壳体5为不锈钢铸件通过支架与活性检验装置固定，各管路接通后即可进行活性检验，一套反应装置含有两个相同的反应器，反应器使用温度最高700℃，压力为10MP。

反应管长度为465mm，热电偶长680mm置于反应管内长度为500mm。

催化剂填充区的上下两端填充瓷球，上端有孔洞。先于反应管底部垫一层格栅板，填入4—5 mm瓷球敲实，填至等温区所确定位置，再添加一层铜网，将尺寸为5.0mm—6.0mm催化剂装入反应管并敲实，再填充一定量瓷球敲实后，拧紧螺母。

实施例中的保温层厚度30cm。

本实施例反应器接入甲醇制氢活性检验装置，其流程主要有其有计量管、平流泵、汽化器、反应管、冷凝器、转子流量计、湿式气体流量计、气相色谱组成。一定比例甲醇和水混合液经计量管计量后，经平流泵打入汽化器汽化，汽化后甲醇和水混合气体通过反应器中催化剂床层，转子流量计控制气体空速，在一定温度和压力下发生裂解反应生成氢气和二氧化碳，反应得到气体进入冷凝器，除去残余的甲醇和水，氢气和二氧化碳通过湿式气体流量计量单位时间气体产量，再进入气相色谱测得混合气体中氢气的含量。

Claims (4)

1.一种甲醇制氢催化剂活性检验用反应器，其特征在于它以内而外依次包括反应管、反应器加热套、反应器保温套和反应器壳体；所述反应管位于反应器中心，通过螺帽与反应器壳体连接；反应管上端有进气管，下端有出气管，反应管内嵌入式植入热电偶管套，中空内置热电偶；反应管内设有催化剂装填区；反应器加热套内有缠绕于反应管耐热耐压壳体外层的电炉丝，反应器保温套与反应器壳体之间填充保温层。

2.根据权利要求1所述甲醇制氢催化剂活性检验用反应器，其特征在于反应器壳体为不锈钢铸件通过支架与活性检验装置固定。

3.根据权利要求1所述甲醇制氢催化剂活性检验用反应器，其特征在于反应管长度为465mm，热电偶长680mm置于反应管内长度为500mm。

4.根据权利要求1所述甲醇制氢催化剂活性检验用反应器，其特征在于保温层厚度30cm。