[发明专利]一种非催化重整反应器及其工艺

说明书

本发明公开了一种非催化重整反应器及其工艺，所述反应器包括换热区，混合区，重整反应区，换热区在外层，内层为混合区和重整反应区；混合区位于重整反应区的下方；换热区通过直接金属激光烧结技术，逐层构建成端到端的瑞士卷式结构；换热区通过空气与产物的相向式流动实现热交换；混合区为可拆卸式的螺旋式管路结构；重整反应区为圆柱体结构，位于混合区的上方。所述换热区的空气出口与混合区的空气进口相连通；混合区出口与重整反应区的进口相连通；重整反应区的出口与换热区的产物进口相连通。本发明避免了使用催化剂；换热区入口反应物为空气，实现了低能、高效的产出；本发明提高了重整产率的同时响应了绿色化学的号召。

技术领域

本发明涉及一种非催化重整反应器及其工艺，特别涉及对烃类气体液体燃料、普通生物物质热解气以及焦化厂、化肥厂、炼油和煤矿开采等过程产生的富甲烷气体进行重整的装置。

背景技术

部分氧化是将高能量密度烃类燃料（丙烷，天然气，汽油，JP-8等）转化为合成气的简单方法，合成气可以很容易地被固体氧化物燃料电池（SOFC）用于发电， 或进一步纯化用于高纯度氢气生成。 由于部分氧化重整产物保留了大部分化学能，如何利用这些化学能存在一些问题。

催化方法对烃类燃料重整有一些缺点。当燃料含有高浓度的硫物质时，催化剂也面临挑战。硫会使许多催化剂中毒，导致需要在引入重整系统之前更换催化剂或预处理燃料。 此外，催化剂通常需要额外注意启动和关闭过程，这增加了整个系统的复杂性。

在这种反应器中进行气相燃料重整的难题是重整反应。 高度预热的燃料和空气混合物在进入所需反应区之前引起自燃。 在先前的开发中，应用中心燃料喷射方法来应对这一挑战。但是，空气和燃料的分离导致在进入部分氧化反应区之前混合不充分，导致大量烟灰形成。

德国专利DE 103 95 205 A1可知重整区填充有多孔材料的重整器，其内表面增强催化反应，而减小气体流过重整区的速度。但其送料器的缺点在于喷射装置的复杂设计需要复杂的用于控制的机械和电子特征，不理想地增加了成本。中国专利 200810012601.9公开了一种热解及气体过程中焦油焦炭的清除方法及可燃气体重整方法，通过以整体式蓄热蜂窝陶瓷为载体，通过负载催化剂的方法，在氧化剂的作用下进行转化重整，但需清除多孔陶瓷表面附着的焦油和焦炭，增加了成本且降低了生产效率。

发明内容

本发明旨在提供一种非催化重整反应器，避免了使用催化剂，在重整反应前使气体充分混合，在混合气体达到自燃点之前进入重整反应区进行反应，使其烟灰率降到最低，该设备是一种低能、高产率的新设备。

本发明通过设计不使用催化剂的重整反应器，实现了节能减排。本发明的产物为发生重整反应后的生成物，反应物为空气和烃类燃料，用产物中回收的热量来预热反应物，使反应无需借助外界而有很高的温度，从而使反应在不使用催化剂的情况下还能顺利进行，并且产率也比较高。此外，瑞士卷式几何形状有效地减少了大部分热损失（例如表面损失和烟气损失），减少了能量损失，改造过程使重整产品具有高能量，因此具有高的重整效率。混合区的螺旋式设计以及内部的挡板设计都能有效地增加气体混合的均匀程度。

本发明提供了一种非催化重整反应器，包括换热区，混合区，重整反应区，换热区在外层，内层为混合区和重整反应区；混合区位于重整反应区的下方；

换热区通过直接金属激光烧结技术，逐层构建成端到端的瑞士卷式结构；换热区通过空气与产物的相向式流动实现热交换；混合区为可拆卸式的螺旋式管路结构；

重整反应区为圆柱体结构，位于混合区的上方；

所述换热区的空气出口与混合区的空气进口相连通；混合区出口与重整反应区的进口相连通；重整反应区的出口与换热区的产物进口相连通。

所述的直接金属激光烧结技术，是通过使用高能量的激光束再由3D模型数据控制来局部熔化金属基体，同时烧结固化粉末金属材料并自动地层层堆叠，以生成致密的几何形状的实体零件。