中反应器筒体5与气体存储区3通过第一法兰4连接。
[0030] 反应器筒体5与气体收集区9可拆卸连接，反应器筒体5与气体收集区9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，在本实施例中反应器筒体5与气体收集区9通过第二法兰8连接。反应器筒体5与气体 存储区3W及反应器筒体5与气体收集区8的可拆卸连接可便于生产过程中的检修和其他操 作。
[0031] 反应器筒体5外设置有加热装置，反应器筒体外壁由耐高溫不诱钢材料(904L)制 成，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。
[00创蜂窝状氧载体选自La日jS；T().3Mn03、La日jSro.sNi%和La化化中的一种，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。
[0033] 本实用新型的工作原理是:开启反应器筒体外加热装置，控制反应器溫度850°C-900°C，燃料(CH4)、空气、惰性气体(化)交替经反应器底部的反应器气体入口 1进入反应器。 首先打开反应器气体入口 1中化吹扫反应器5分钟，之后关闭化，打开反应器气体入口 1中的 燃料入口，来自反应器底部的CH4进入福射式气体预分布器2，进福射式气体预分布器2分散 均匀后，在自身的压力下沿蜂窝状氧载体通道7自下而上流动，高溫时CH4和蜂窝状氧载体6 发生反应，使用蜂窝状氧载体中晶格氧来部分氧化重整CH4,生成CO和此为主要组分的合成 气，合成气经气体收集区9后由尾气出口 10排出，经余热锅炉获得热量后，到分离净化系统 净化后得到较纯的合成气，甲烧转化率超过90% ,CO和此接近1:2,加压后存储或是进入合 成工段;反应30分钟后，关闭燃料进气，打开化气入口，吹扫残余的未反应气体5分钟，尾气 经顶部尾气出口 10排出，排出后的气体经余热锅炉或换热器回收热量后排入大气；吹扫完 成后，关闭惰性气体入口，打开反应器气体入口 1中的空气入口，空气经福射式气体预分布 器2进入反应器，在自身的压力下沿蜂窝状氧载体道7自下而上流动，高溫时空气中的气态 氧和蜂窝状氧载体6发生反应，使蜂窝状氧载体6中的晶格氧得W恢复，并与蜂窝状氧载体6 进行热量交换，促进反应的持续进行，尾气经出口 10排出，再经余热锅炉或换热器回收热量 后排入大气，如此交替通入燃料、惰性气体、空气，反应持续循环进行。
[0034] 实施例2
[0035] 反应装置与实施例1相同，选取LaFe化为蜂窝状氧载体材料，开启反应器筒体外加 热装置，控制反应器溫度850°C，燃料(CH4)、空气、惰性气体(化)交替经反应器底部的反应器 气体入口 1进入反应器。首先打开反应器气体入口 1中化吹扫反应器5分钟，气体流量80LA， 之后关闭化，打开反应器气体入口 1中的燃料入口，来自反应器底部的CH4进入福射式气体预 分布器2,气体流量12化A，进福射式气体预分布器2分散均匀后，在自身的压力下沿蜂窝状 氧载体通道7自下而上流动，高溫时CH4和蜂窝状氧载体6发生反应，使用蜂窝状氧载体中晶 格氧来部分氧化重整CH4,生成CO和出为主要组分的合成气，合成气经气体收集区9后由尾气 出口 10排出，经余热锅炉获得热量后，到分离净化系统净化后得到较纯的合成气，加压后存 储或是进入合成工段;反应30分钟后，关闭燃料进气，打开化气入口，吹扫残余的未反应气 体5分钟，尾气经顶部尾气出口 10排出，排出后的气体经余热锅炉或换热器回收热量后排入 大气；吹扫完成后，关闭惰性气体入口，打开反应器气体入口 1中的空气入口，空气经福射式 气体预分布器2进入反应器，在自身的压力下沿蜂窝状氧载体道7自下而上流动，流量为 180LA，高溫时空气中的气态氧和蜂窝状氧载体6发生反应，使蜂窝状氧载体6中的晶格氧 得W恢复，并与蜂窝状氧载体6进行热量交换，促进反应的持续进行，尾气经出口 10排出，再 经余热锅炉或换热器回收热量后排入大气，如此交替通入燃料、惰性气体、空气，反应持续 循环进行。
[0036] 实施例2的实施条件及实施例结果，如表1所示。
[0037] 表 1
[00；3 引
[0039] 实施例3
[0040] 与实施例2相同，不同之处在于：
[0041] 实施例3的实施条件及实施例结果，如表2所示。
[0042] 表 2
[0044] 实施例4
[0045] 与实施例2相同，不同之处在于：
[0046] 实施例4的实施条件及实施例结果，如表3所示。
[0047] 表 3 [004引
[0049] 由表1、表2和表3可W看出，甲烧转化率超过90%，CO和出接近1:2。
[0050] 甲烧化学链重整反应装置与传统的水蒸汽或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;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;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;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;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。
[0051] W上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可W有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种甲烷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。2. 根据权利要求1的甲烷化学链重整制合成反应装置，其特征在于:所述气体存储区还 设置有气体辐射式预分布器，所述气体辐射式预分布器与所述反应器气体入口连接。3. 根据权利要求1所述的甲烷化学链重整制合成反应装置，其特征在于:所述反应器筒 体与所述气体存储区可拆卸连接。4. 根据权利要求3所述的甲烷化学链重整制合成反应装置，其特征在于:反应器筒体与 所述气体存储区通过法兰连接。5. 根据权利要求1的甲烷化学链重整制合成反应装置，其特征在于:所述反应器筒体与 所述气体收集区可拆卸连接。6. 根据权利要求5的甲烷化学链重整制合成反应装置，其特征在于:所述反应器筒体与 所述气体收集区通过法兰连接。7. 根据权利要求1的甲烷化学链重整制合成反应装置，其特征在于:所述反应器筒体外 设置有加热装置。8. 根据权利要求1的甲烷化学链重整制合成反应装置，其特征在于:所述蜂窝状氧载体 选自Lao. 7Sr〇. 3Mn〇3、La〇. 7Sr〇. 3Ni〇3 和LaFe〇3 中的一种。
【专利摘要】本实用新型公开了一种甲烷化学链重整制合成反应装置，包括反应器筒体，反应器筒体内设置有蜂窝状氧载体和若干个贯穿反应器筒体的蜂窝状氧载体孔道，反应器筒体一端设置有气体存储区，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，气体收集区设置有尾气出口。本实用新型的优点是：甲烷化学链重整反应装置与传统的水蒸汽或CO2重整相比，省去了水蒸气和纯氧制备环节，成本显著降低；易于实现反应的等温操作，而且避免了甲烷与气相氧直接接触可能发生爆炸的危险；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；蜂窝状氧载体在反应中具有蓄热功能，帮助反应器维持反应温度，有利于反应的稳定进行。
【IPC分类】C01B3/02
【公开号】CN205115038
【申请号】CN201520880921
【发明人】魏国强, 何方, 赵增立, 李海滨, 黄振, 郑安庆, 赵坤
【申请人】中国科学院广州能源研究所
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月5日