CN208394781U - 水蒸气重整制氢装置中的重整反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，包括：壳体，壳体上设置有烟气输入管、水蒸气输入管、物料输送管、重整气输出管，壳体内分为重整区和蓄热区，重整区内设置有若干反应管，烟气输入管与反应管进料端的壳体相连通，重整气输出管与反应管的出料端相连通且伸出壳体。蓄热区位于反应管出料端的一侧，蓄热区内设置有若干物料预热管，物料输送管与物料预热管的输入端相连通，物料预热管的输出端以及水蒸气输入管均与反应管的进料端相连通，蓄热区设置有烟气输出机构。本实用新型的优点在于：能充分利用烟气余热，降低制氢成本，并能有效提高反应速度和转化率。
Description
技术领域
本实用新型涉及水蒸气重整制氢设备技术领域，具体涉及重整反应器。
背景技术
目前，水蒸气重整制氢装置的结构主要包括：重整反应器、一氧化碳转换器、变压吸附器。其中，重整反应器的壳体内设置有若干反应管，壳体上设置有燃料气体输送管、空气输送管、水蒸气输入管和物料输送管以及重整气输出管，燃料气体输送管和空气输送管分别与壳体相连通，从而分别将用作燃料的气体和用于助燃的气体输送至重整反应器的壳体内安装有点火装置的一端燃烧供热，水蒸气输入管和物料输送管分别与壳体内的各反应管均相连通，从而分别将参与反应的水蒸气和烃类物料输送至壳体内的各反应管中，重整气输出管与一氧化碳转换器相连通，反应管中反应产生的重整气体由重整气输出管输出。
上述的重整反应器存在以下缺陷：一、需要额外采用燃料气体供热，这导致制氢成本高昂。二、燃料气体与助燃气体需要在壳体内点燃，重整反应器内需要另外安装点火装置，这使得重整反应器结构复杂。
另外，目前有很多行业产生的高温烟气，如焦炉高温烟气，高温烟气的余热大多都没有得到充分利用，这导致热能大量损耗。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种能充分利用高温烟气余热、并能大大降低制氢成本的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，包括：壳体，壳体上设置有烟气输入管、水蒸气输入管、物料输送管、重整气输出管，壳体内分为重整区和蓄热区，重整区内设置有若干反应管，烟气输入管与反应管进料端的壳体相连通，重整气输出管与反应管的出料端相连通，蓄热区位于反应管出料端的一侧，蓄热区内设置有若干物料预热管，物料输送管与物料预热管的输入端相连通，物料预热管的输出端以及水蒸气输入管均与反应管的进料端相连通，蓄热区设置有烟气输出机构，高温烟气由烟气输入管进入至反应管进料端的重整区，重整区内的高温烟气由反应管的进料端运动至反应管的出料端后进入蓄热区，蓄热区的烟气通过烟气输出机构排出；重整气输出管伸出壳体。
进一步地，前述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其中，蓄热区的烟气输出机构与换热锅炉相连通，蓄热区的烟气通过烟气输出机构进入至换热锅炉内从而为换热锅炉供热，换热锅炉内设置有换热水管，换热水管的一端与带水泵的换热锅炉给水管相连通，换热水管的另一端与蒸汽管道相连通，换热锅炉的顶部设置有排烟管道，换热锅炉内的烟气从排烟管道排出，换热水管中产生的蒸汽由蒸汽管道向外输出。
更进一步地，前述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其中，换热锅炉的锅筒与壳体集成为一体，换热锅炉的壳程与重整区和蓄热区之间由隔板相隔。
更进一步地，前述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其中，烟气输出机构的结构包括：在物料预热管输入端位置处的隔板上开设有若干排烟孔，排烟孔与换热锅炉相连通，在物料预热管输入端位置处蓄热区的壳体上还设置有蓄热区烟气排出管，蓄热区的一部分烟气通过排烟孔进入至换热锅炉内供热，一部分烟气通过蓄热区烟气排出管向外输出。
再进一步地，前述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其中，排烟孔布置在换热水管正下方的隔板上。
进一步地，前述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其中，排烟管道上设置有不断将烟气向外输送的鼓风机。
进一步地，前述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其中，烟气输入管上设置有温度调节器，高温烟气经温度调节器调整温度后再进入至重整区内。
进一步地，前述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其中，温度调节器为导热油控温器，导热油控温器连接有导热油换热管，所述的导热油换热管设置在换热锅炉内，导热油换热管上设置有导热油泵，在导热油泵的作用下，导热油不断从导热油控温器中进入至从导热油换热管中，然后再从导热油换热管的输出端进入至导热油控温器内；高温烟气经烟气输入管进入导热油控温器中进行温度调节后，再进入至壳体的重整区内。
进一步地，前述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其中，反应管进料端位置的重整区设置有混合器，物料预热管输出端以及水蒸气输入管均先连通至混合器，混合器再连通至各反应管进料端。
进一步地，前述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其中，伸出壳体的重整气输出管连接至蒸发器，重整气输出管将反应管内反应生成的重整气体输送至蒸发器中供热，所述的蒸发器的蒸汽输出端与水蒸气输入管相连通，蒸发器内产生的水蒸气进入至水蒸气输入管中。
本实用新型的优点是：一、采用高温烟气供热，能充分利用烟气余热，从而降低制氢成本。二、重整反应器的壳体内分为重整区和蓄热区，蓄热区内的物料预热管对进入反应管内反应的烃类物料进行预热，不仅充分利用了烟气的余热，还能有效提高反应管内重整反应的速率以及转化率。三、设置换热锅炉，将蓄热区的内与物料预热管进行了热交换后的烟气输送至换热锅炉内供热，换热锅炉内的产生的蒸汽可用作水蒸气重整制氢装置中的其他装置的加热介质，这能大大降低制氢成本。四、换热锅炉的锅筒与壳体集成为一体，结构大大简化，设备占用空间大大减少，蓄热区内的烟气能够以最短路径进入换热锅炉内，这能有效减少烟气热量的损耗。
附图说明
图1是本实用新型所述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示，水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，包括：壳体11，壳体11上设置有烟气输入管12、水蒸气输入管13、物料输送管14、重整气输出管15。壳体11内分为重整区101和蓄热区102。重整区101内设置有若干反应管16，烟气输入管12与反应管16进料端的壳体11相连通，重整气输出管15与反应管16的出料端相连通并伸出壳体11。蓄热区102位于反应管16出料端的一侧，蓄热区102内设置有若干物料预热管17，物料输送管14与物料预热管17的输入端相连通，物料预热管17的输出端以及水蒸气输入管13均与反应管16的进料端相连通，蓄热区102的壳体11上设置有烟气输出机构。高温烟气由烟气输入管12进入至反应管16进料端的重整区101，重整区101内的高温烟气由反应管16的进料端运动至反应管16的出料端然后进入蓄热区102，蓄热区102的烟气通过烟气输出机构排出。
本实施例中，反应管16进料端位置的重整区101内设置有混合器19，物料预热管17的输出端以及水蒸气输入管13均先连通至混合器19，混合器19再连通至各反应管16的进料端。设置混合器19的目的在于：使参与重整反应的烃类物料与水蒸气混合均匀后再进入反应管16内，这能有效提高反应管16内重整反应的转化率。
蓄热区102的烟气输出机构与换热锅炉4相连通，蓄热区102的烟气通过烟气输出机构进入至换热锅炉4内供热，换热锅炉4内设置有换热水管401，换热水管401的一端与带水泵411的换热锅炉给水管41相连通，换热水管401的另一端与蒸汽管道42相连通，换热锅炉4的顶部设置有排烟管道43，换热锅炉4内的烟气从排烟管道排出，换热水管401中产生的蒸汽由蒸汽管道43向外输出，排烟管道43上设置有不断将烟气向外输送的鼓风机431。换热锅炉4中产生的蒸汽由蒸汽管道43向外输出。
为了简化结构，减少设备占用空间，本实施例中换热锅炉4的锅筒40与壳体11集成为一体，热锅炉4的壳程与重整区101和蓄热区102之间通过隔板111分隔。蓄热区102的烟气输出机构的结构包括：在物料预热管17输入端位置处的隔板111上开设有若干排烟孔110，排烟孔110与换热锅炉4的锅筒40相连通，在物料预热管17输入端位置处的蓄热区102的壳体11上还设置有蓄热区烟气排出管112。蓄热区的一部分烟气通过排烟孔110进入至换热锅炉4内供热，一部分烟气通过蓄热区烟气排出管112向外输出，烟气排出管112中的烟气可以输入至水蒸气重整制氢装置中的其它装置中，如输送至脱硫器中为脱硫反应供热。换热锅炉4的锅筒40与壳体11集成为一体的结构还具有以下优点：蓄热区102内的烟气能够以最短路径进入换热锅炉4内，这能有效减少烟气热量的损耗。
为了对进入壳体11内的高温烟气的温度进行调节和控制，烟气输入管12上设置有温度调节器，高温烟气经温度调节器调整温度后再进入至重整反应器1内。具体的，本实施例中温度调节器为导热油控温器120，导热油控温器120连接有导热油换热管121，所述的导热油换热管121设置在换热锅炉4内，导热油换热管121上设置有导热油泵122，在导热油泵122的作用下，导热油不断从导热油控温器120中进入至从导热油换热管121中，然后再从导热油换热管121的输出端进入至导热油控温器120内；高温烟气经烟气输入管12进入导热油控温器120中进行温度调节后，再进入至重整反应器1的壳体11内，这能有效确保反应管16中重整反应的反应温度，从而有效提高重整反应效率。
另外优选地，将排烟孔110布置在换热水管401正下方的隔板111上，这样在锅炉4内就能形成主要换热和次要换热，其中主要换热为烟气与换热水管401进行热交换，次要换热为烟气与导热油换热管121进行热交换。
为了充分利用反应管16输出的重整气体的余热，重整气输出管15将反应管16内反应生成的重整气体输送至蒸发器6中供热，所述的蒸发器6的蒸汽输出端与水蒸气输入管13相连通，蒸发器6内产生的水蒸气进入至水蒸气输入管13。
下面对水蒸气重整制氢装置中的重整反应器的工作原理作进一步介绍。
由物料输送管14输送的、可以用作制氢的烃类物料通常可以分为气态烃和液态烃，气态烃主要有：天然气、沼气、加氢干气、焦化干气以及芳构化干气等等；液态烃主要有：直馏石脑油、加氢的轻石脑油、重整装置生产的抽余油、拔头油、饱和液化石油气等等。
烃类物料由物料输送管14输送至壳体11的蓄热区102内的物料预热管17内进行预热，物料预热管17内的烃类物料从物料预热管17的输出端进入至混合器19中。烃类物料在蓄热区102内得到充分预热，从而为进入反应管16内进行重整反应做好充分准备，这能大大加快重整反应的反应速度，同时有效提高重整反应的转化率。
蒸发器6中产生的水蒸汽从水蒸气输入管13进入至混合器19中。通常为了提高反应效率，蒸发器6中给水为除盐水，产生的水蒸气为除盐水蒸气。
烃类物料与除盐水蒸气在混合器19中混合均匀后进入至各反应管16中进行重整反应。反应管16中反应生成重整反应气体。重整反应气体由重整气输出管15先输送至蒸发器16中供热，然后被输送至水蒸气重整制氢装置中的一氧化碳转换器中进行反应。
上述工作过程中，高温烟气由烟气输入管12先输入至导热油控温器120中进行温度调节，调节了温度后的高温烟气进入至重整反应器1的重整区101从而为反应管16供热，高温烟气在重整区101从反应管16的进料端向反应管16的出料端方向运动从而释放了大量的热量，释放了大量热量的烟气进入至蓄热区102，蓄热区102的烟气与物料预热管17进行热交换进一步释放热量，蓄热区102释放了热量的烟气一部分进入至换热锅炉4中，一部分由蓄热区烟气排出管112向外输出。进入换热锅炉4中的烟气与换热锅炉4中的换热水管以及导热油换热管121进行热交换，从而充分释放热量，换热锅炉4内充分释放热量的烟气从排烟管道43中排出。烟气排出管112中的烟气可以输入至水蒸气重整制氢装置中的其它装置中供热。
本实用新型的优点在于：一、采用高温烟气供热，能充分利用烟气余热，从而降低制氢成本。二、壳体11内分为重整区101和蓄热区102，蓄热区102内的物料预热管17对进入反应管16内反应的烃类物料进行预热，不仅充分利用了烟气的余热，还能有效提高反应管16内重整反应的速率以及转化率。三、设置换热锅炉4，将蓄热区102内与物料预热管17进行了热交换后的烟气输送至换热锅炉4内供热，换热锅炉4内的产生的蒸汽可用作水蒸气重整制氢装置中的其它装置的加热介质，这能大大降低制氢成本。四、换热锅炉4的锅筒40与壳体11集成为一体，结构大大简化，设备占用空间大大减少，蓄热区102内的烟气能够以最短路径进入换热锅炉4内，这能有效减少烟气热量的损耗。
Claims (10)
1.水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，包括：壳体，壳体上设置有烟气输入管、水蒸气输入管、物料输送管、重整气输出管，其特征在于：壳体内分为重整区和蓄热区，重整区内设置有若干反应管，烟气输入管与反应管进料端的壳体相连通，重整气输出管与反应管的出料端相连通，蓄热区位于反应管出料端的一侧，蓄热区内设置有若干物料预热管，物料输送管与物料预热管的输入端相连通，物料预热管的输出端以及水蒸气输入管均与反应管的进料端相连通，蓄热区设置有烟气输出机构，高温烟气由烟气输入管进入至反应管进料端的重整区，重整区内的高温烟气由反应管的进料端运动至反应管的出料端后进入蓄热区，蓄热区的烟气通过烟气输出机构排出；重整气输出管伸出壳体。
2.根据权利要求1所述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其特征在于：蓄热区的烟气输出机构与换热锅炉相连通，蓄热区的烟气通过烟气输出机构进入至换热锅炉内从而为换热锅炉供热，换热锅炉内设置有换热水管，换热水管的一端与带水泵的换热锅炉给水管相连通，换热水管的另一端与蒸汽管道相连通，换热锅炉的顶部设置有排烟管道，换热锅炉内的烟气从排烟管道排出，换热水管中产生的蒸汽由蒸汽管道向外输出。
3.根据权利要求2所述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其特征在于：换热锅炉的锅筒与壳体集成为一体，换热锅炉的壳程与重整区和蓄热区之间由隔板相隔。
4.根据权利要求3所述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其特征在于：烟气输出机构的结构包括：在物料预热管输入端位置处的隔板上开设有若干排烟孔，排烟孔与换热锅炉相连通，在物料预热管输入端位置处蓄热区的壳体上还设置有蓄热区烟气排出管，蓄热区的一部分烟气通过排烟孔进入至换热锅炉内供热，一部分烟气通过蓄热区烟气排出管向外输出。
5.根据权利要求4所述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其特征在于：排烟孔布置在换热水管正下方的隔板上。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其特征在于：排烟管道上设置有不断将烟气向外输送的鼓风机。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其特征在于：烟气输入管上设置有温度调节器，高温烟气经温度调节器调整温度后再进入至重整区内。
8.根据权利要求7所述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其特征在于：温度调节器为导热油控温器，导热油控温器连接有导热油换热管，所述的导热油换热管设置在换热锅炉内，导热油换热管上设置有导热油泵，在导热油泵的作用下，导热油不断从导热油控温器中进入至导热油换热管中，然后再从导热油换热管的输出端进入至导热油控温器内；高温烟气经烟气输入管进入导热油控温器中进行温度调节后，再进入至壳体的重整区内。
9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其特征在于：反应管进料端位置的重整区设置有混合器，物料预热管输出端以及水蒸气输入管均先连通至混合器，混合器再连通至各反应管进料端。
10.根据权利要求1或2或3或4或5所述的水蒸气重整制氢装置中的重整反应器，其特征在于：伸出壳体的重整气输出管连接至蒸发器，重整气输出管将反应管内反应生成的重整气体输送至蒸发器中供热，所述的蒸发器的蒸汽输出端与水蒸气输入管相连通，蒸发器内产生的水蒸气进入至水蒸气输入管中。
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2018
- 2018-05-16 CN CN201820726328.5U patent/CN208394781U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108467014A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-08-31 | 张家港氢云新能源研究院有限公司 | 水蒸气重整制氢装置中的重整反应器 |
| CN108467014B (zh) * | 2018-05-16 | 2024-02-09 | 张家港氢云新能源研究院有限公司 | 水蒸气重整制氢装置中的重整反应器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20190118 Effective date of abandoning: 20240209 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |
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