一种采用流化床进行深度脱除co的优先氧化方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及深度脱除富氢气体中C0的C0优先氧化工艺及装置，尤其涉及一种采 用流化床进行深度脱除C0的优先氧化方法及装置。
【背景技术】
[0002] 燃料电池是一种将燃料的化学能转化为电能的高效能源转换装置。目前，技术发 展比较成熟的质子交换膜燃料电池在应用过程中对燃料中C0含量有着严格的要求，一般 要求小于lOppm。因此，需将富氢气中的C0进行深度脱除（<lOppm)才能作为燃料电池的 燃料。C0优先氧化是目前除去富氢气体中C0的最有效方法之一，富氢气体中C0优先氧化 是燃料电池原料气制备的关键技术之一。
[0003] 采用优先氧化技术，将重整气中的C0脱除至lOppm以下，减少空气通入量，提高氢 气收率，优先氧化反应器的设计是其中一项关键技术。目前，优先氧化反应器主要有以下几 种：多段加氧反应器、膜反应器和微通道反应器。多段进氧反应器的结构相对简单，反应性 能较好，但仍需要进一步优化进氧区域的配置、进氧量和传热结构，提高反应催化剂的选择 性，改善多段进氧反应器的性能。膜反应器有着它独特的优点，即获得高纯度的目标产物， 但反应气通过膜的动力来源是气体在膜两侧的压力差，需要原料气有较高的压力。微通道 反应器可以强化反应器的传热、传质性能，相对于传统的流化床反应器，应用于C0优先氧 化反应具有一定优势。
[0004] C0优先氧化的工作原理是在重整气中通入02, 02相对于氢气优先氧化C0,这样既 脱除了C0,同时避免了氢气的消耗。C0优先氧化过程通过优化的反应器设计和高选择性的 催化剂可将C0的浓度降至lOppm以下，在氧化C0的同时，尽可能减少H2的氧化，保证整个 燃料电池系统的效率。其主要的反应过程是：
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种采用流化床进行深 度脱除C0的优先氧化方法及装置。与传统的固定床反应器相比，本发明具有床层温度均 匀、催化效率高、床层阻力小等优点。
[0010] 本发明通过下述技术方案实现：
[0011] 一种采用流化床进行深度脱除C0的优先氧化装置，包括反应器筒体6、水蒸汽夹 套15 ;所述水蒸汽夹套15套设于反应器筒体6的外部，水蒸汽夹套15内壁与反应器筒体6 外壁之间的空隙形成水蒸汽夹套层16;
[0012] 所述反应器筒体6及水蒸汽夹套15的上端均通过一盖板9密封，在盖板9上设有 一合成气引出管13伸入反应器筒体6内；
[0013] 所述反应器筒体6的下端开口，依次安装有用于将催化剂7承载在其上的原料气 分布器4和具有一原料进气管1的下封头2 ;
[0014] 所述水蒸汽夹套15的下端侧壁及上端侧壁分别设有水蒸汽引入管17和水蒸汽引 出管18;
[0015] 所述反应器筒体6的内部设有一空气分布器11。
[0016] 所述空气分布器11为一根由盖板9伸入反应器筒体6内部的管体，在其管壁上贯 穿有用于引入空气的孔洞12。
[0017] 所述孔洞12的数量为3至5个，各孔洞12以交错的方式沿着管体的轴向方向间 隔分布；各孔洞12均埋没于催化剂7中。
[0018] 所述反应器筒体6的内部设置有多点热电偶10。
[0019] 所述下封头2为圆弧形结构。
[0020] 所述反应器筒体6、盖板9和下封头2的外部，均包覆有保温层19,其厚度为 30mm~50mm〇
[0021] 水蒸汽引入管17上设置有阀门20。
[0022] 上述采用流化床进行深度脱除C0的优先氧化方法如下：
[0023](1)、将过热水蒸汽接入水蒸汽引入管17,并引入到水蒸汽夹套层16中，水蒸汽夹 套层16中的过热水蒸汽包覆着反应器筒体6的外壁，以对热反应器筒体6内的催化剂7进 行预加热，直到多点热电偶10的各测温点测得的温度平均值稳定在ll〇°C~120°C;
[0024] (2)、接着，将需要深度去除C0的含氢原料气60L/min由原料进气管1通入到反 应器筒体6中，含氢原料气按体积百分数组成：0. 45%C0、0. 34%CH4、16. 55%C02、50. 25% H2、N2平衡，将空气通过空气分布器11引入到反应器筒体6中，空气的流量控制在空气中的 氧气的摩尔流量与含氢合成气中的C0的摩尔流量的比值为2. 5,流量为0. 675L/min;
[0025] (3)、通过调整过热水蒸汽的流量，使多点热电偶的各个测温点测得的温度平均值 继续保持在110°c~120°C;C0在反应器筒体6中氧化脱除，脱除C0的气体通过经过过滤 器14后由合成气引出管13导出。
[0026] 所述催化剂7为Pt/y_A1203催化剂，其为负载于y-A1 203颗粒上的Pt催化剂，Pt 的质量负载量为1. 〇%。
[0027] 本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
[0028] 1)反应器筒体的内部具有空气分布器，床层流动均匀，避免产生反应局部过热和 催化剂（床层）温度分布不均等问题，催化剂催化效率高；
[0029] 2)使用水蒸气夹套有利于热量及时的排除，有利于反应器筒体（即流化床反应 器）维持在一个相对稳定的温度；
[0030] 3)与固定床反应器相比，流化床反应器的床层压力损失大大减少，可用于低压原 料气的处理。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
[0033] 实施例
[0034] 如图1所示。本发明一种采用流化床进行深度脱除C0的优先氧化装置，包括反应 器筒体6、水蒸汽夹套15;所述水蒸汽夹套15套设于反应器筒体6的外部，水蒸汽夹套15 内壁与反应器筒体6外壁之间的空隙形成水蒸汽夹套层16;
[0035] 水蒸汽夹套层16,用于启动装置时利用过热水蒸汽预热，及在反应进行中利用饱 和水蒸汽移除反应所产生的热量。
[0036] 所述反应器筒体6及水蒸汽夹套15的上端均通过一盖板9密封，在盖板9上设有 一合成气引出管13伸入反应器筒体6内。
[0037] 所述反应器筒体6的下端开口，依次安装有用于将催化剂7承载在其上的原料气 分布器4和具有一原料进气管1的下封头2。
[0038] 所述水蒸汽夹套15的下端侧壁及上端侧壁分别设有水蒸汽引入管17和水蒸汽引 出管18。
[0039] 所述反应器筒体6的内部设有一空气分布器11，用于向反应器筒体6内提供空气。
[0040] 所述空气分布器11为一根由盖板9伸入反应器筒体6内部的管体，在其管壁上贯 穿有用于引入空气的孔洞12。
[0041] 所述孔洞12的数量为3至5个，各孔洞12以交错的方式沿着管体的轴向方向间 隔分布；各孔洞12均埋没于催化剂7中；孔洞12的直径0. 4mm~1. 0_。
[0042] 所述反应器筒体6的内部设置有多点热电偶10。多点热电偶10,为含有3个测温 点的热电偶，为K型，3个测温点大约间隔90mm，安装时使