一种甲烷化学链重整制合成反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及燃料清洁燃烧、功能材料、环境保护技术领域，尤其是设及一种甲 烧化学链重整制合成反应装置。
【背景技术】
[0002] 甲烧是天然气、煤层气和天然气水合物的主要成分，随着石油资源的日渐枯竭，储 量相对丰富的甲烧资源将成为后石油时代最具希望的替代能源之一，勘探表明，我国煤层 气储量约为35万亿m 3，天然气远景储量达到43万亿m3，因此，研究开发经济、高效的甲烧转化 技术具有重大的战略意义。而将甲烧转化为液体燃料和化学品的一个重要途径是首先将甲 烧转化为合成气化2+C0)，再经过Fischer-化opsch合成等手段将合成气进一步转化为液体 燃料和化学品，所W，合成气是天然气化工的重要中间产物。
[0003] 传统的天然气重整是通过甲烧与水蒸气（steam methane reforming,SMR)或C〇2 (carbon dioxide reforming,CDR)发生重整反应生成合成气，再由合成气制氨、甲醇、合成 氨和汽油等液体燃料等。SMR和CDR都是强烈的吸热反应，设备庞大复杂，操作费用昂贵，其 中合成气制备约占整个天然气化工总投资和生产成本的60%-70%。因此，研究更经济、更 高效的甲烧转化技术就显得迫在眉睫。
[0004] 甲烧化学链重整是近年来发展起来的一种甲烧制合成气技术，其实质是甲烧部分 氧化制合成气。化学链重整是根据化学链式反应的原理，利用金属氧化物分子中的晶格氧 作为氧源将甲烧部分氧化成合成气;然后，失去晶格氧的金属氧化物又被空气氧化恢复晶 格氧，完成链式循环反应。可见，在甲烧化学链重整与甲烧水蒸汽或C〇2重整相比，省去了纯 氧制备环节，是一个溫和的放热反应，可W在低能耗的条件下实现甲烧的高转化率和也、CO 的高选择性，具有投资少、效率高、能耗低等优点，而且还避免了甲烧与气相氧直接接触可 能发生爆炸的危险。
[0005] 需要指出的是，传统的甲烧重整循环流化床反应器需要不断驱动催化剂快速循 环，不但能耗较大，对设备的磨损也很严重，同时不易实现等溫操作。而一种良好的甲烧重 整反应器装置不仅要能实现高效的燃料重整，还应考虑到装置的能耗及反应的等溫操作。 因此，需要一种新型的甲烧化学链重整制合成反应装置来解决上述问题。
【发明内容】
[0006] 本实用新型的目的是提供一种甲烧化学链重整制合成反应装置，其不需纯氧的制 备，不需要推动催化剂在应器之间循环，降低能耗，反应溫和，容易实现等溫操作，来克服现 有技术的缺陷。
[0007] 本实用新型的技术解决方案是:一种甲烧化学链重整制合成反应装置，包括反应 器筒体，其特征在于:所述反应器筒体内设置有蜂窝状氧载体和若干个贯穿所述反应器筒 体的蜂窝状氧载体孔道，所述反应器筒体一端设置有气体存储区，所述气体存储区设置有 反应器气体入口，另一端设置有气体收集区，所述气体收集区设置有尾气出口。甲烧和空气 交替通过氧载体孔道进行晶格氧和热量的传递，实现燃料的重整。
[0008] 尾气出口用于连接余热锅炉换热等设备W及合成气净化加压装置，净化后的合成 气可加压存储或进入合成工段。
[0009] 本实用新型提出的反应装置在运行过程中只需调节反应器气体入口的进气量、气 体流速W及反应溫度即可实现稳定持续的等溫操作，不需纯氧制备，不需要驱动催化剂颗 粒循环所需的较大能耗，延长了反应器壁的使用寿命，避免了甲烧与气相氧直接接触可能 发生爆炸的危险，较好地解决了当前流化床反应器中存在的能耗大，易磨损，操作不稳定， 溫度各点波动较大的问题，如反应器中氧载体再生时W水替代空气，还可获得较为纯净的 氨气，可用于燃料电池。
[0010] 所述气体存储区还设置有气体福射式预分布器，所述气体福射式预分布器与所述 反应器气体入口连接。用于对反应器气体入口进入的气体再分布，使气体均匀稳定地进入 蜂窝状氧载体孔道。
[0011] 优选地，所述反应器筒体与所述气体存储区可拆卸连接，反应器筒体与所述气体 存储区通过法兰连接。
[0012] 优选地，所述反应器筒体与所述气体收集区可拆卸连接，所述反应器筒体与所述 气体收集区通过法兰连接。反应器筒体与所述气体存储区W及反应器筒体与气体收集区的 可拆卸连接可便于生产过程中的检修和其他操作。
[0013] 优选地，所述反应器筒体外设置有加热装置。反应器筒体外壁由炉膛式加热系统 供热，W维持反应所需的溫度。
[0014] 优选地，所述蜂窝状氧载体选自1^曰日.751'日.3]^]1〇3、1^曰日.751'日.3化〇3和1^曰。6〇3中的一种， 蜂窝状氧载体由复合过渡金属氧化物压制烧结而成。蜂窝状氧载体由复合过渡金属氧化物 制成，结构上具有大量的氧空位且具有较大的比表面积，由中屯、向周边等径均匀排列圆柱 形孔道，孔道与轴向平行，在高溫时能可逆的吸收和传递氧，对甲烧等燃料具有较高的催化 活性，具有很好的热力学稳定性和适宜的机械强度，对阴离子、电子、空位显示出混合类型 的传导特性，因此，适宜在氧载体反应器中进行化学链重整。已有的实验表明，复合金属化 物可W为甲烧的化学链重整提供足够的晶格氧，且具有优秀的结构稳定性和良好的氧化还 原循环反应活性。
[0015] 本实用新型的有益效果是：
[0016] 1)甲烧化学链重整与传统的水蒸汽或C〇2重整相比，省去了水蒸气和纯氧制备环 节，成本显著降低；
[0017] 2)易于实现反应的等溫操作，而且还避免了甲烧与气相氧直接接触可能发生爆炸 的危险；
[0018] 3)不需要驱动催化剂颗粒在反应器中循环，能量损耗低，设备使用寿命长；
[0019] 4)氧载体再生时，如使用水蒸气代替空气，水蒸气裂解可W生成较为纯净的氨气， 可用于燃料电池；
[0020] 5)蜂窝状氧载体在反应中具有蓄热功能，可帮助反应器维持反应溫度，减轻外加 热设备的热负荷，有利于反应的稳定进行。
【附图说明】
[0021] 附图I为本实用新型甲烧化学链重整制合成反应装置的结构示意图；
[0022] 1、反应器气体入口，2、气体福射式预分布器，3、气体存储区，4、第一法兰，5、反应 器筒体，6、蜂窝状氧载体，7、蜂窝状氧载体孔道，8、第二法兰，9、气体收集区，10、尾气出口。
【具体实施方式】
[0023] W下结合附图对本发明做进一步说明，图1中的箭头方向为气体流动的方向。
[0024] 实施例1
[0025] 参阅图1，一种甲烧化学链重整制合成反应装置，由反应器筒体5、蜂窝状氧载体6、 入口福射式气体预分布器2、气体存储区3、气体收集区9、尾气出口 10、第一法兰4和第二法 兰8组成。反应器筒体5内设置有蜂窝状氧载体6和若干个贯穿反应器筒体5的蜂窝状氧载体 孔道7,蜂窝状氧载体6固定于甲烧化学链重整制合成反应装置中间，空气中的气态氧、燃料 所需的晶格氧W及燃料反应区中的部分反应热量通过蜂窝状氧载体进行交换。甲烧和空气 交替通过氧载体孔道进行晶格氧和热量的传递，实现燃料的重整。
[0026] 气体存储区3设置有反应器气体入口 1。反应器气体入口 1由=通电磁阀控制。反应 器气体入口 1用于分别连接不同气体的存储、加压和净化设备。气体收集区设置有尾气出口 10,尾气出口 10用于连接余热锅炉换热等设备W及合成气净化加压装置，净化后的合成气 可加压存储或进入合成工段。
[0027] 本实用新型提出的反应装置本装置采用了蜂窝状氧载体与空气、甲烧交替反应的 的设计方式进行甲烧重整制取合成气，通过蜂窝状氧载体来传递晶格氧和热量，在运行过 程中只需调节燃料反应器气体入口 1的进气量、气体流速W及反应溫度即可实现稳定持续 的等溫操作，不需纯氧制备，不需要驱动催化剂颗粒循环所需的较大能耗，延长了反应器壁 的使用寿命，避免了甲烧与气相氧直接接触可能发生爆炸的危险，较好地解决了当前流化 床反应器中存在的能耗大，易磨损，操作不稳定，溫度各点波动较大的问题，如反应器中氧 载体再生时W水替代空气，还可获得较为纯净的氨气，可用于燃料电池。
[00%]气体福射式预分布器2与反应器气体入口 1连接。用于对反应器气体入口 1进入的 气体再分布，使气体均匀稳定地进入蜂窝状氧载体孔道。
[0029] 反应器筒体5与气体存储区3可拆卸连接，反应器筒体5与气体存储区3可通过螺栓 或法兰连接，或通过本领域技术人员可W想到的连接方式连接均在本实用新型的保护范围 之内，在本实施例