CN219885676U - 一种甲烷蒸汽重整反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种甲烷蒸汽重整反应器，包括承压炉腔，承压炉腔内填充有催化剂，并设置有多条电加热管，多条电加热管沿承压炉腔内部周向设置，外部连接三相电，承压炉腔的中心贯穿设置有水蒸气管，水蒸气管上设置有喷气孔，反应物流在承压炉腔内的流动方向与加热管的方向平行。本实用新型在传统高温催化剂制富氢气体反应炉中加入水蒸气管，可解决制富氢气体过程中催化剂积碳失活问题，有助于减少生产成本，提高大规模生产效率。
Description
技术领域
本实用新型属于电气化天然气制氢技术领域，具体涉及一种甲烷蒸汽重整反应器。
背景技术
随着环境问题逐渐受到重视，可再生能源迅速发展。但由于可再生能源存在波动性因素，有大量可再生能源不能被及时消纳。氢能由于其能量密度高，清洁等优势成为优秀的能量载体。因此通过制氢来消纳富裕可再生能源成为了解决这一问题的重要方式。
目前世界上的主流制氢方式是天然气水蒸气重整技术，该技术相比于其他方式技术有成本低、效率高、技术成熟等优势。但该过程中使用催化剂存在积碳失活问题，因此现有天然气蒸汽重整设备一般需要定期取出催化剂进行除碳或更换。此外现有设备在该过程中使用部分天然气燃烧提供反应吸热，造成额外碳排放的同时带来大量的排烟热损失。现有蒸汽重整炉及使用方法是通过在反应管中设置点火室燃烧反应原料为提供热量，无需外加燃料，使得整体结构较为简单，方便操作。但是燃烧加热难以保证反应腔内受热均匀，会发生局部过热导致积碳等问题，甚至影响设备寿命，为设备安全运行带来隐患。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种甲烷蒸汽重整反应器，用于解决制富氢气体过程中催化剂积碳失活的技术问题。
本实用新型采用以下技术方案：
一种甲烷蒸汽重整反应器，包括承压炉腔，承压炉腔内填充有催化剂，并设置有多条电加热管，多条电加热管沿承压炉腔内部周向设置，外部连接三相电，承压炉腔的中心贯穿设置有水蒸气管，水蒸气管上设置有喷气孔，反应物流在承压炉腔内的流动方向与加热管的方向平行。
具体的，电加热管通过对应的环形支架与承压炉腔连接。
具体的，承压炉腔的外侧设置有外壳。
进一步的，外壳上设置有接电座，电加热管通过接电座与三相电连接。
进一步的，承压炉腔与外壳之间设置有绝热保温层。
具体的，喷气孔包括多个，均匀分别在水蒸气管上。
具体的，承压炉腔的一侧设置有入口管，另一侧对应设置有出口管。
进一步的，水蒸气管的一端设置有蒸汽入口管，另一端对应设置有蒸汽出口管。
更进一步的，蒸汽入口管位于入口管的一侧设置，蒸汽出口管位于出口管的一侧设置。
具体的，水蒸汽管的内压力高于承压炉腔的内压力。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
1、天然气制氢(富氢气体)电气化：电能耦合天然气蒸汽重整炉，避免了天然气燃烧产生的额外二氧化碳排放和烟气能量损失。
2、重整炉内受热均匀化：通过电加热管加热，实现重整炉内温度的均匀分布，避免局部高温问题，提高了重整炉的寿命。
3、低成本高效解决催化剂积碳问题：通过在炉腔中心设置一根独立的水蒸气管向腔内喷射水蒸气，增大催化剂表面水蒸气占比，大幅降低积碳产生，同时水蒸气与碳进行水煤气反应，可有效且低成本地解决催化剂积碳问题
综上所述，本实用新型在传统高温催化剂制富氢气体反应炉中加入水蒸气管，减少生产成本，提高大规模生产效率。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型横截面A示意图。
其中：1.入口管；2.环形支架；3.催化剂；4.喷气孔；5.接电座；6.外壳；7.蒸汽入口管；8.电热管；10.绝热保温层；11.蒸汽出口管；12.出口管；13.承压炉腔；14.水蒸气管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本实用新型提供了一种甲烷蒸汽重整反应器，由外至内依次包括外壳6、绝热保温层10和承压炉腔13；承压炉腔13内沿周向盘踞多条电加热管8，电加热管8通过环形支架2与承压炉腔13的炉壁固定连接，外部通过三个接电座5以三角形方式连接三相电；承压炉腔13的中心贯穿设置一条独立的水蒸气管14，水蒸气管14上均匀分布有若干细小的喷气孔4；承压炉腔13内填充有催化剂3；承压炉腔13的两侧对应设置有入口管1与出口管12，入口管1一侧承压炉腔13的下方设置有水蒸气管的蒸汽入口管7，出口管12一侧承压炉腔13的下方设置有水蒸气管的蒸汽出口管11。
请参阅图1和图2，本实用新型一种甲烷蒸汽重整反应器，包括外壳6、绝热保温层10和承压炉腔13；外壳6设置在承压炉腔13的外侧，绝热保温层10设置在外壳6和承压炉腔13之间，承压炉腔13的两侧分别设置有入口管1与出口管12，承压炉腔13内填充有催化剂3，并沿承压炉腔13周向设置有多条电加热管8，电加热管8的两端分别通过外壳6上设置的接电座5连接三相电，承压炉腔13的中心贯穿设置有一条独立的水蒸气管14。
每三个电加热管8通过环形支架2与承压炉腔13的炉壁固定连接，利于反应物流的通过，外部通过对应的三个接电座5连接三相电，接电座5均布在外壳6上，以三角形方式连接三相电。
水蒸气管14上均匀分布有若干细小的喷气孔4，水蒸气管14通过喷气孔4向承压炉腔13内均匀喷射水蒸气，在高温条件下与碳反应，除去催化剂中的碳，避免催化剂积碳失活。
水蒸气管14的两端对应设置蒸汽入口管7与蒸汽出口管11，蒸汽入口管7位于入口管1的一侧，蒸汽出口管11位于出口管12的一侧。
反应物流在承压炉腔13内的流动方向与加热管8的方向平行，同时加热管8能够均匀加热承压炉腔13的内部，避免局部受热导致强度降低，同时保护水蒸气管14上的喷气孔4。
水蒸汽管14的内压力高于承压炉腔13的内压力，保障扩大蒸汽喷射冲刷面。
本实用新型一种甲烷蒸汽重整反应器的工作过程如下：
运行时，通过接电座5接入三相电，启动电热管8；
从入口管1通入成比例的甲烷与水蒸气，同时从水蒸气管14通入水蒸气，在高温与催化剂作用下，承压炉腔13内发生甲烷蒸汽重整反应，制得富氢气体，并从出口管12处排出。
综上所述，本实用新型一种甲烷蒸汽重整反应器，采用高效且低成本的方法对重整炉腔内催化剂进行除碳，保持催化剂的高催化效率，延长催化剂寿命。从而有效减少了催化剂积碳问题带来的成本；通过将电能引入天然气水蒸气重整炉中，便于控制反应炉内温度均匀，同时减少碳排放以及热损失。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，包括承压炉腔(13)，承压炉腔(13)内填充有催化剂(3)，并设置有多条电加热管(8)，多条电加热管(8)沿承压炉腔(13)内部周向设置，外部连接三相电，承压炉腔(13)的中心贯穿设置有水蒸气管(14)，水蒸气管(14)上设置有喷气孔(4)，反应物流在承压炉腔(13)内的流动方向与加热管(8)的方向平行。
2.根据权利要求1所述的甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，电加热管(8)通过对应的环形支架(2)与承压炉腔(13)连接。
3.根据权利要求1所述的甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，承压炉腔(13)的外侧设置有外壳(6)。
4.根据权利要求3所述的甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，外壳(6)上设置有接电座(5)，电加热管(8)通过接电座(5)与三相电连接。
5.根据权利要求3所述的甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，承压炉腔(13)与外壳(6)之间设置有绝热保温层(10)。
6.根据权利要求1所述的甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，喷气孔(4)包括多个，均匀分别在水蒸气管(14)上。
7.根据权利要求1所述的甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，承压炉腔(13)的一侧设置有入口管(1)，另一侧对应设置有出口管(12)。
8.根据权利要求7所述的甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，水蒸气管(14)的一端设置有蒸汽入口管(7)，另一端对应设置有蒸汽出口管(11)。
9.根据权利要求8所述的甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，蒸汽入口管(7)位于入口管(1)的一侧设置，蒸汽出口管(11)位于出口管(12)的一侧设置。
10.根据权利要求1所述的甲烷蒸汽重整反应器，其特征在于，水蒸汽管(14)的内压力高于承压炉腔(13)的内压力。
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