用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，屬于能源利用技術(shù)領(lǐng)域。該反應(yīng)裝置包括依次連接的氣體分布器、殼程殼體和氣體集氣器，在該殼程殼體的內(nèi)腔中容納有多個(gè)氣體反應(yīng)管，其中，該多個(gè)氣體反應(yīng)管呈正六邊形排列，該多個(gè)氣體反應(yīng)管的一端設(shè)置在該氣體分布器中，該多個(gè)氣體反應(yīng)管的另一端設(shè)置在該殼程殼體中，且在該殼程殼體的外表面上連接有至少兩層火焰燒嘴，該至少兩層火焰燒嘴中的每一層火焰燒嘴均與該多個(gè)氣體反應(yīng)管彼此配合且呈環(huán)狀布置。本發(fā)明提供的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置通過殼程殼體的火焰燒嘴沿氣體反應(yīng)管的六邊形排列邊線同向均勻分布，達(dá)到傳熱穩(wěn)定、傳熱均勻、溫度易控制的效果。
【專利說明】
用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及能源利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]能源與環(huán)境一直是人類得以生存繁衍的焦點(diǎn)問題，伴隨著石油資源的不間斷利用，環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重，尤其是二氧化碳排放日益增加，由此所引起的一系列的環(huán)境問題。隨著2015年我國新《環(huán)保法》的正式實(shí)施，其提高了環(huán)保要求和節(jié)能降排標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國際能源署(IEA)的報(bào)告，2014年全球二氧化碳排放量為323億噸，其中中國全球二氧化碳排放量約80億噸。
[0003]二氧化碳的排放主要來自汽車尾氣、煙道氣、煉鋼轉(zhuǎn)爐氣、窯爐氣以及垃圾填埋氣等。垃圾填埋場排放的沼氣中二氧化碳含量為30 %?40 %，因此如何減排二氧化碳和如何利用二氧化碳成為了研究的熱點(diǎn)。
[0004]在工業(yè)上，甲烷低碳烴的來源非常豐富，主要有焦?fàn)t氣、煤層氣、垃圾填埋氣、甲醇合成馳放氣、費(fèi)托合成馳放氣、油田氣和煉廠氣等。焦?fàn)t氣富含約為20%?25%的甲烷，而我國每年放散的焦?fàn)t氣約200億Nm3，其中山西省約有40億Nm3焦?fàn)t氣未實(shí)現(xiàn)綜合利用。
[0005]煤層氣屬非常規(guī)天然氣，其熱值與天然氣相當(dāng)。2014年我國煤層氣抽采量為152億立方米，中國工程院編制《我國煤層氣開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》顯示，到2030年我國煤層氣產(chǎn)量有望達(dá)到894億方(中規(guī)模)。垃圾填埋場所排放的沼氣中同時(shí)富含甲烷二氧化碳，其中甲烷含量在45 %?60 %，二氧化碳含量為40 %?30 %。目前全球垃圾填埋場每年排放的沼氣中所含甲烷就有75億Nm3，但是其利用率還不到排放量的10 %，應(yīng)用前景極其可期。
[0006]因此，充分利用豐富的甲烷資源，結(jié)合溫室效應(yīng)的二氧化碳?xì)怏w重整制合成氣，在節(jié)能減排的同時(shí)變廢為寶，為綜合利用甲烷減排二氧化碳資源提供了一條可行的技術(shù)路線，具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的多重價(jià)值。
[0007]公開號(hào)為CN101721957B的中國專利申請公開了一種連續(xù)催化CH4-CO2重整反應(yīng)裝置，在倒“T”型反應(yīng)裝置頂部設(shè)有催化劑加料機(jī)構(gòu)，并采用螺旋輸送機(jī)連續(xù)加入催化劑可實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，底部兩側(cè)連通用相對應(yīng)的左橫側(cè)臂和右橫側(cè)臂，兩端設(shè)有O2進(jìn)料與焦?fàn)t煤氣進(jìn)料，底部設(shè)有卸料機(jī)構(gòu)和水封裝置防止污染，反應(yīng)裝置中設(shè)催化床，上側(cè)面設(shè)出氣口。但該反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，供熱不穩(wěn)定，溫度波動(dòng)較大，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
[0008]公開號(hào)為CN103896210A的中國專利申請公開了一種CH4-CO2催化重整反應(yīng)裝置及其工藝，該反應(yīng)裝置主要在多筒式重整反應(yīng)裝置上面板、下底板和進(jìn)料主管上設(shè)有負(fù)離子發(fā)生器；甲烷二氧化碳與負(fù)離子發(fā)生器產(chǎn)生的負(fù)離子通入氣體混合器，混合均勻后送入重整反應(yīng)裝置中進(jìn)行反應(yīng);重整反應(yīng)裝置的上面板和下底板處所設(shè)有負(fù)離子發(fā)生器，用于補(bǔ)充前期消耗掉的負(fù)離子，合成氣出口設(shè)在重整反應(yīng)裝置外壁的上部分。但該反應(yīng)裝置設(shè)有加熱爐等配套設(shè)備，使得設(shè)備復(fù)雜，耦合困難，并且溫度控制區(qū)間略大，會(huì)導(dǎo)致合成氣的產(chǎn)率不穩(wěn)定。
[0009]公開號(hào)為CN103979492A的中國專利申請公開了一種二氧化碳-甲烷自熱重整制備合成氣的工藝方法，該方法將甲烷、二氧化碳和氧氣送入裝填有重整催化劑的二氧化碳-甲烷自熱重整反應(yīng)裝置內(nèi)進(jìn)行混合，使甲烷氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，然后以該氧化反應(yīng)釋放的熱量為熱源，使甲烷二氧化碳發(fā)生重整反應(yīng)，制備出合成氣。但由于該方法是通過利用甲烷氧化反應(yīng)為甲烷二氧化碳重整反應(yīng)提供熱量，因此需要消耗大量的甲烷，從而浪費(fèi)了優(yōu)質(zhì)的甲烷資源，并且因?yàn)橛醒鯕獾拇嬖?，因此溫度波?dòng)較大，催化劑易高溫?zé)Y(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷的至少一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置。所述技術(shù)方案如下:
[0011]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供了一種用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)
目.0
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，所述反應(yīng)裝置包括依次連接的氣體分布器、殼程殼體和氣體集氣器，在所述殼程殼體的內(nèi)腔中容納有多個(gè)氣體反應(yīng)管，其中，
[0013]所述多個(gè)氣體反應(yīng)管呈正六邊形排列，所述多個(gè)氣體反應(yīng)管的一端設(shè)置在所述氣體分布器中，所述多個(gè)氣體反應(yīng)管的另一端設(shè)置在所述殼程殼體中，且在所述殼程殼體的外表面上連接有至少兩層火焰燒嘴，所述至少兩層火焰燒嘴中的每一層火焰燒嘴的所有的火焰噴嘴均與所述多個(gè)氣體反應(yīng)管彼此配合且呈環(huán)狀布置。
[0014]具體地，所述至少兩層火焰燒嘴中的每一層火焰燒嘴包括多個(gè)火焰燒嘴，所述多個(gè)火焰燒嘴中所有的火焰燒嘴的一端均設(shè)置在所述殼程殼體的外面，所述多個(gè)火焰燒嘴中所有的火焰燒嘴的另一端均設(shè)置在所述殼程殼體的內(nèi)腔中。
[0015]優(yōu)選地，位于同一層的多個(gè)火焰燒嘴均與所述正六邊形的六個(gè)邊線彼此一一對應(yīng)設(shè)置呈同向環(huán)形分布，所述同一層的多個(gè)火焰燒嘴中的每一個(gè)火焰燒嘴均沿所述六個(gè)邊線中對應(yīng)的邊線的長度方向設(shè)置。
[0016]進(jìn)一步地，所述多個(gè)氣體反應(yīng)管中的所有的氣體反應(yīng)管均沿殼程殼體的縱長方向設(shè)置，
[0017]所述至少兩層火焰燒嘴中的同一層的多個(gè)火焰燒嘴沿所述殼程殼體的周長方向設(shè)置，所述至少兩層火焰燒嘴中的不同層的火焰燒嘴沿所述殼程殼體的縱長方向設(shè)置。
[0018]進(jìn)一步地，所述所有的氣體反應(yīng)管均包括氣體預(yù)熱段和氣體反應(yīng)段，所述氣體預(yù)熱段靠近所述氣體分布器設(shè)置，所述氣體反應(yīng)段靠近所述氣體集氣器設(shè)置，
[0019]所述所有的氣體反應(yīng)管的氣體預(yù)熱段和氣體反應(yīng)段分別與所述至少兩層火焰燒嘴中的至少一層火焰燒嘴彼此對應(yīng)設(shè)置。
[0020]進(jìn)一步地，在所述所有的氣體反應(yīng)管中的氣體預(yù)熱段中裝填有剛玉球，在所述所有的氣體反應(yīng)管中的氣體反應(yīng)段中裝填有催化劑。
[0021]進(jìn)一步地，所述殼程殼體分為殼體反應(yīng)段和設(shè)置在所述殼體反應(yīng)段下方的殼體冷卻段，所述多個(gè)氣體反應(yīng)管中的所有的氣體反應(yīng)管均設(shè)置在所述殼體反應(yīng)段的內(nèi)腔中，所述殼體冷卻段與所述氣體集氣器彼此連通。
[0022]具體地，在所述殼體反應(yīng)段的兩端分別設(shè)置有耐高溫分隔部，所述所有的氣體反應(yīng)管的兩端在穿過對應(yīng)的所述耐高溫分隔部之后分別插入所述氣體分布器和殼體冷卻段。
[0023]進(jìn)一部地，在所述殼體反應(yīng)段內(nèi)襯有所述耐高溫分隔部，且在所述殼體反應(yīng)段的靠近所述氣體分布器的一端設(shè)置有排煙管，
[0024]在所述殼體冷卻段的相對兩側(cè)分別設(shè)置有冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口。
[0025]進(jìn)一步地，所述冷卻介質(zhì)入口設(shè)置在所述殼體冷卻段的靠近所述氣體集氣器的一端，所述冷卻介質(zhì)出口設(shè)置在所述殼體冷卻段的靠近所述殼體反應(yīng)段的一端，
[0026]在所述氣體分布器上設(shè)置有原料氣進(jìn)料口，在所述氣體集氣器上設(shè)置有合成氣出料口。
[0027]本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明所提供的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置通過采用能燃燒的工業(yè)廢氣或者其它無法直接化學(xué)利用的氣體作為燃?xì)馊紵幔⑶乙粤泄苁焦潭ù矠榛拘问?，通過殼程殼體的火焰燒嘴沿氣體反應(yīng)管的六邊形排列邊線同向均勻分布，從而形成環(huán)形熱流分布，由此達(dá)到傳熱穩(wěn)定、傳熱均勻、溫度易控制的效果，進(jìn)而解決了傳熱不均勻、溫度難以控制所引起的鎳基催化劑燒結(jié)、易積炭等問題，還減少了甲烷資源的浪費(fèi)，提高了資源的利用率，最終節(jié)省了投資。
【附圖說明】
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是沿圖1所示的A-A切割線獲得的剖視圖。
[0030]其中，100用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，10氣體分布器，11原料氣進(jìn)料口，20殼程殼體，21氣體反應(yīng)管，211氣體預(yù)熱段，212氣體反應(yīng)段，22火焰燒嘴，221第一層火焰燒嘴，222第二層火焰燒嘴，223第三層火焰燒嘴，224第四層火焰燒嘴，23殼體反應(yīng)段，24殼體冷卻段，241冷卻介質(zhì)入口，242冷卻介質(zhì)出口，25排煙管，30氣體集氣器，31合成氣出料口，40耐高溫分隔部。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0032]參見圖1，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置100。反應(yīng)裝置100包括依次連接的氣體分布器10、殼程殼體20和氣體集氣器30，在殼程殼體20的內(nèi)腔中容納有多個(gè)氣體反應(yīng)管21。具體地，多個(gè)氣體反應(yīng)管21呈正六邊形排列，多個(gè)氣體反應(yīng)管21的一端設(shè)置在氣體分布器10中，多個(gè)氣體反應(yīng)管21的另一端設(shè)置在殼程殼體20中，且在殼程殼體20的外表面上連接有至少兩層火焰燒嘴，至少兩層火焰燒嘴中的每一層火焰燒嘴的所有的火焰噴嘴均與多個(gè)氣體反應(yīng)管21彼此配合且呈環(huán)狀布置。
[0033]如圖1所示，在氣體分布器10上設(shè)置有原料氣進(jìn)料口 11，且氣體分布器10與多個(gè)氣體反應(yīng)管21的入口相連。相應(yīng)地在氣體集氣器30上設(shè)置有合成氣出料口 31，氣體集氣器30收集來自多個(gè)氣體反應(yīng)管21的合成氣，其中多個(gè)氣體反應(yīng)管21為甲烷和二氧化碳重整反應(yīng)區(qū)域。在使用時(shí)，經(jīng)脫硫凈化后的甲烷和二氧化碳的混合原料氣通過原料氣進(jìn)料口 11進(jìn)入氣體分布器10，之后經(jīng)氣體分布器10由上部均勻進(jìn)入多個(gè)氣體反應(yīng)管21，最后通過該合成出料口 31流出反應(yīng)裝置100。
[0034]在一示例中，反應(yīng)裝置100為管殼列管式固定床反應(yīng)裝置，該反應(yīng)裝置100的整體換熱方式為間接換熱，且殼程殼體20的形狀為圓筒形，在殼程殼體20的靠近氣體分布器1的一端設(shè)置有排煙管25。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，殼程殼體20的形狀可以根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
[0035]在另一不例中，殼程殼體20的內(nèi)腔為燃?xì)馊紵釁^(qū)域，殼程殼體20分為殼體反應(yīng)段23和設(shè)置在殼體反應(yīng)段23下方的殼體冷卻段24。多個(gè)氣體反應(yīng)管21中的所有的氣體反應(yīng)管21均設(shè)置在殼體反應(yīng)段23的內(nèi)腔中，殼體冷卻段24與氣體集氣器30彼此連通。在殼體反應(yīng)段23的兩端和殼體反應(yīng)段23的內(nèi)表面上均設(shè)置有耐高溫分隔部40，這樣氣體分布器10通過耐高溫分隔部40與殼體反應(yīng)段23分隔，同時(shí)氣體集氣器30通過另一耐高溫分隔部40與殼體冷卻段24分隔。
[0036]在還一示例中，耐高溫分隔部40為耐高溫材料制成，通過在殼體反應(yīng)段23的內(nèi)表面內(nèi)襯耐高溫材料，由此形成了雙層保溫形式。在使用時(shí)，所有的氣體反應(yīng)管21的一端穿過殼體反應(yīng)段23的靠近氣體分布器10設(shè)置的耐高溫材料之后插入到氣體分布器10中，所有的氣體反應(yīng)管21的另一端在穿過殼體反應(yīng)段23的靠近殼體冷卻段24設(shè)置的耐高溫材料之后插入到殼體冷卻段24中。
[0037]如圖1所示，多個(gè)氣體反應(yīng)管21中的所有的氣體反應(yīng)管21均沿殼程殼體20的縱長方向設(shè)置，且所有的氣體反應(yīng)管21均包括氣體預(yù)熱段211和氣體反應(yīng)段212，氣體預(yù)熱段211靠近氣體分布器10設(shè)置，氣體反應(yīng)段212靠近氣體集氣器30設(shè)置。在一個(gè)示例中，在所有的氣體反應(yīng)管21中的氣體預(yù)熱段211中主要裝填有剛玉球等具有蓄勢能力的填充物，而在所有的氣體反應(yīng)管21中的氣體反應(yīng)段212中裝填有催化劑。
[0038]眾所周知，在甲烷二氧化碳重整反應(yīng)中，發(fā)生的反應(yīng)有主反應(yīng)和副反應(yīng)兩種。具體地，主反應(yīng):CH4+CO2 = 2C0+2H2 ；ΔΗ=+247.3ΚJ/mo I ；
[0039]副反應(yīng)主要有:
[0040](I)CO 歧化反應(yīng):2C0 = C+C02;AH=-172.4KJ/mol 及其逆反應(yīng)；
[0041 ] (2) CH4 的分解反應(yīng):CH4 = C+2H2 ；ΔΗ=74.6Κ J/mo I ；
[0042 ] (3)逆水煤氣反應(yīng):CO2+H2 = COH2O ；ΔΗ=_4 IK J/mo I。
[0043]由此可見，甲烷二氧化碳重整反應(yīng)在熱力學(xué)上是一種強(qiáng)吸熱反應(yīng)。反應(yīng)溫度需要在600°C以上才有顯著的合成氣產(chǎn)生，當(dāng)反應(yīng)溫度要達(dá)到700?900°C左右時(shí)，才可以顯著提高合成氣的產(chǎn)率，因此在如此高溫條件下如何提供穩(wěn)定的熱量來源是反應(yīng)裝置的重點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)之一;而且若使用鎳基催化劑，在反應(yīng)時(shí)，由于局部高溫極易引起鎳基催化劑的燒結(jié)與積炭失活，因此如何能保證在反應(yīng)過程中傳熱的均勻是反應(yīng)裝置的技術(shù)難點(diǎn)之二。
[0044]由此，本發(fā)明所提供的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置100中設(shè)計(jì)了至少兩層火焰燒嘴，同時(shí)每一層火焰燒嘴均設(shè)置有多個(gè)火焰燒嘴，該多個(gè)火焰燒嘴均勻分布，且形成環(huán)形熱流分布，由此解決了上述傳熱不均勻、溫度難以控制所引起的鎳基催化劑燒結(jié)、易積炭等問題。
[0045]具體地，至少兩層火焰燒嘴包括第一層火焰燒嘴221、第二層火焰燒嘴222、第三層火焰燒嘴223和第四層火焰燒嘴224。第一層和第二層火焰燒嘴均與所有的氣體反應(yīng)管21的氣體預(yù)熱段211彼此對應(yīng)設(shè)置，第三層和第四層火焰燒嘴均與所有的氣體反應(yīng)管21的氣體反應(yīng)段212彼此對應(yīng)設(shè)置。當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，火焰燒嘴可以設(shè)置為2層、3層或者更多層，與氣體預(yù)熱段對應(yīng)的火焰燒嘴可以設(shè)置為I層、2層或者更多層，與氣體反應(yīng)段對應(yīng)的火焰燒嘴也可以設(shè)置為I層、2層或者更多層，本示例僅是一種說明性示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制。
[0046]結(jié)合圖1和圖2所示，第一層、第二層、第三層和第四層火焰燒嘴中的每一層火焰燒嘴包括6個(gè)火焰燒嘴22，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，每一層火焰燒嘴可以根據(jù)需要設(shè)置為7個(gè)、12個(gè)或者更多個(gè)，本示例僅是一種說明性示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制。如圖2所示，每一層火焰燒嘴中的每一個(gè)火焰燒嘴22的一端均設(shè)置在殼程殼體20的外面，每一個(gè)火焰燒嘴22的另一端均設(shè)置在殼程殼體20的內(nèi)腔中。
[0047]在一個(gè)示例中，第一、第二、第三和第四層火焰燒嘴均采用高溫火焰燒嘴，使燃?xì)馀c空氣燃燒形成燃燒室，之后通過燃燒產(chǎn)生的大量的熱為所有的氣體反應(yīng)管21提供穩(wěn)定換熱，而燃燒所產(chǎn)生的煙氣從頂部的排煙管25排出。在另一示例中，第一、第二、第三和第四層火焰燒嘴均勻分布在殼程殼體20的4個(gè)徑向截面上，而設(shè)置在同一層的6個(gè)火焰燒嘴22在每個(gè)截面上均沿正六邊形的邊線均勻分布，同時(shí)使火焰燒嘴22的方向與多個(gè)氣體反應(yīng)管21所排列形成的正六邊形的邊線一致且同向排列。換句話說，第一、第二、第三和第四層火焰燒嘴彼此沿反應(yīng)裝置100的縱長方向均勻分布，而且設(shè)置在同一層的6個(gè)火焰燒嘴22沿殼程殼體20的圓周方向依次布置，同時(shí)使同一層的6個(gè)火焰燒嘴22均與正六邊形的6個(gè)邊線彼此一一對應(yīng)設(shè)置且呈同向環(huán)形分布，且使得每一個(gè)火焰燒嘴22均沿六個(gè)邊線中對應(yīng)的邊線的長度方向設(shè)置，通過上述火焰燒嘴的設(shè)計(jì)可以在殼程殼體的內(nèi)腔中形成環(huán)形的均勻的火焰熱流分布。在此僅以六邊形為例說明如何設(shè)置火焰噴嘴，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)需要設(shè)置成任何其它合適的形狀。
[0048]在另一示例中，氣體反應(yīng)管21的氣體反應(yīng)段212處的溫度為700?900°C，壓力為15?40kPa;相應(yīng)地，殼體反應(yīng)段23的內(nèi)腔中的燃?xì)鉁囟葹?050?1150 °C，壓力為10?15kPa;且火焰燒嘴22處所使用的燃?xì)鈿庠纯梢允悄苋紵墓I(yè)廢氣或者其它無法直接化學(xué)利用的氣體，比如焦?fàn)t煤氣、合成馳放氣、煉廠氣等。
[0049]如圖1所示，多個(gè)氣體反應(yīng)管21中所有的氣體反應(yīng)管的出口設(shè)置在殼體冷卻段24中。具體地，在殼體冷卻段24的相對兩側(cè)分別設(shè)置有冷卻介質(zhì)入口 241和冷卻介質(zhì)出口 242，冷卻介質(zhì)入口 241設(shè)置在殼體冷卻段24的靠近氣體集氣器30的一端，冷卻介質(zhì)出口 242設(shè)置在殼體冷卻段24的靠近殼體反應(yīng)段23的一端，在使用時(shí)，來自于多個(gè)氣體反應(yīng)管21的合成氣在殼體冷卻段24處冷卻，之后流至氣體集氣器30中，最后通過氣體集氣器30的合成氣出料口 31流出反應(yīng)裝置100。
[0050]本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明提供的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置通過采用能燃燒的工業(yè)廢氣或者其它無法直接化學(xué)利用的氣體作為燃?xì)馊紵?，并且以列管式固定床為基本形式，通過殼程殼體的火焰燒嘴沿氣體反應(yīng)管的六邊形排列邊線同向均勻分布，從而形成環(huán)形熱流分布，由此達(dá)到傳熱穩(wěn)定、傳熱均勻、溫度易控制的效果，進(jìn)而解決了傳熱不均勻、溫度難以控制所引起的鎳基催化劑燒結(jié)、易積炭等問題，還減少了甲烷資源的浪費(fèi)，提高了資源的利用率，最終節(jié)省了投資。
[0051]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，所述反應(yīng)裝置包括依次連接的氣體分布器、殼程殼體和氣體集氣器，在所述殼程殼體的內(nèi)腔中容納有多個(gè)氣體反應(yīng)管，其特征在于， 所述多個(gè)氣體反應(yīng)管呈正六邊形排列，所述多個(gè)氣體反應(yīng)管的一端設(shè)置在所述氣體分布器中，所述多個(gè)氣體反應(yīng)管的另一端設(shè)置在所述殼程殼體中，且在所述殼程殼體的外表面上連接有至少兩層火焰燒嘴，所述至少兩層火焰燒嘴中的每一層火焰燒嘴的所有的火焰噴嘴均與所述多個(gè)氣體反應(yīng)管彼此配合且呈環(huán)狀布置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，其特征在于， 所述至少兩層火焰燒嘴中的每一層火焰燒嘴包括多個(gè)火焰燒嘴，所述多個(gè)火焰燒嘴中所有的火焰燒嘴的一端均設(shè)置在所述殼程殼體的外面，所述多個(gè)火焰燒嘴中所有的火焰燒嘴的另一端均設(shè)置在所述殼程殼體的內(nèi)腔中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，其特征在于， 位于同一層的多個(gè)火焰燒嘴均與所述正六邊形的六個(gè)邊線彼此一一對應(yīng)設(shè)置呈同向環(huán)形分布，所述同一層的多個(gè)火焰燒嘴中的每一個(gè)火焰燒嘴均沿所述六個(gè)邊線中對應(yīng)的邊線的長度方向設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，其特征在于， 所述多個(gè)氣體反應(yīng)管中的所有的氣體反應(yīng)管均沿殼程殼體的縱長方向設(shè)置， 所述至少兩層火焰燒嘴中的同一層的多個(gè)火焰燒嘴沿所述殼程殼體的周長方向設(shè)置，所述至少兩層火焰燒嘴中的不同層的火焰燒嘴沿所述殼程殼體的縱長方向設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，其特征在于， 所述所有的氣體反應(yīng)管均包括氣體預(yù)熱段和氣體反應(yīng)段，所述氣體預(yù)熱段靠近所述氣體分布器設(shè)置，所述氣體反應(yīng)段靠近所述氣體集氣器設(shè)置， 所述所有的氣體反應(yīng)管的氣體預(yù)熱段和氣體反應(yīng)段分別與所述至少兩層火焰燒嘴中的至少一層火焰燒嘴彼此對應(yīng)設(shè)置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，其特征在于， 在所述所有的氣體反應(yīng)管中的氣體預(yù)熱段中裝填有剛玉球，在所述所有的氣體反應(yīng)管中的氣體反應(yīng)段中裝填有催化劑。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，其特征在于， 所述殼程殼體分為殼體反應(yīng)段和設(shè)置在所述殼體反應(yīng)段下方的殼體冷卻段，所述多個(gè)氣體反應(yīng)管中的所有的氣體反應(yīng)管均設(shè)置在所述殼體反應(yīng)段的內(nèi)腔中，所述殼體冷卻段與所述氣體集氣器彼此連通。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，其特征在于， 在所述殼體反應(yīng)段的兩端分別設(shè)置有耐高溫分隔部，所述所有的氣體反應(yīng)管的兩端在穿過對應(yīng)的所述耐高溫分隔部之后分別插入所述氣體分布器和殼體冷卻段。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，其特征在于， 在所述殼體反應(yīng)段內(nèi)襯有所述耐高溫分隔部，且在所述殼體反應(yīng)段的靠近所述氣體分布器的一端設(shè)置有排煙管， 在所述殼體冷卻段的相對兩側(cè)分別設(shè)置有冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于甲烷二氧化碳催化重整制備合成氣的反應(yīng)裝置，其特征在于， 所述冷卻介質(zhì)入口設(shè)置在所述殼體冷卻段的靠近所述氣體集氣器的一端，所述冷卻介質(zhì)出口設(shè)置在所述殼體冷卻段的靠近所述殼體反應(yīng)段的一端， 在所述氣體分布器上設(shè)置有原料氣進(jìn)料口，在所述氣體集氣器上設(shè)置有合成氣出料□ O
【文檔編號(hào)】C01B3/38GK105861055SQ201610399592
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】黃偉, 王棟, 白冰, 苗茂謙, 李曉東, 張乾
【申請人】太原理工大學(xué)