[发明专利]一种水汽变换反应器、重整制氢的方法及水汽变换反应器的应用

权利要求书

1.一种水汽变换反应器，其特征在于，

所述水汽变换反应器，包括具有圆柱状腔体的高温变换反应器和具有圆柱状腔体的低温变换反应器；

所述高温变换反应器的顶部位于所述低温变换反应器的腔体内；

所述高温变换反应器的底部位于所述低温变换反应器的腔体外；

所述高温变换反应器与所述高温变换反应器同轴；

所述高温变换反应器的腔体半径为r₁，所述低温变换反应器的腔体半径为r₂；

所述r₁＜r₂。

2.根据权利要求1所述的水汽变换反应器，其特征在于，

所述高温变换反应器的顶部设有支撑栅板I，所述支撑栅板设有若干个气孔；

所述高温变换反应器的底部设有进料入口和可拆卸的底板；

优选地，所述低温变换反应器的顶部设有可拆卸的盖板；

所述低温变换反应器的腔体内设有支撑栅板II；

所述支撑栅板设有若干个气孔；

优选地，所述低温变换反应器的侧壁下部设有气体出口；

所述支撑栅板II的安装位置位于气体出口的上方。

3.根据权利要求1所述的水汽变换反应器，其特征在于，

所述高温变换反应器的壁厚为2mm～5mm，提供热量用于加热低温变换反应器；

优选地，所述15mm＜r₂-r₁＜35mm。

4.根据权利要求2所述的水汽变换反应器，其特征在于，

所述低温变换反应器的盖板与所述高温变换反应器的支撑栅板的距离为d；所述高温变换反应器位于所述低温变换反应器腔体内的高度为h；d1/5h；

可选地，所述低温变换反应器的下端面与所述高温变换反应器的底板的距离＜所述高温变换反应器位于所述低温变换反应器腔体内的高度为1/5。

5.一种重整制氢的方法，其特征在于，

含有CO和H₂O的气体原料，通过设有高变催化剂、低变催化剂的反应器，反应制备含有CO₂和H₂的产物；

所述反应器选自权利要求1～4任一项所述的水汽变换反应器；

其中所述低变催化剂设于所述低温变换反应器的腔体中；

所述高变催化剂设于所述高温变换反应器的腔体中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述方法具体包括以下步骤：

(1)分别通过所述盖板和底板向低温变换反应器的腔体、高温变换反应器的腔体中填充低变催化剂和高变催化剂；

(2)通过进料入口向高温变换反应器的腔体中通入含有CO和H₂O的气体原料，所述进气原料与高变催化剂接触反应I，产生的产物通过支撑栅板I的气孔流入所述低温变换反应器中，与所述低变催化剂接触反应II，获得含有CO₂和H₂的产物，含有CO₂和H₂的产物通过支撑栅板II、气体出口排出反应器。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述CO和H₂O的气体原料中，CO的体积含量为9～15％。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述接触反应I的温度为380～420℃；

所述接触反应II的温度为180～260℃。

9.一种权利要求1～8任一项所述的水汽变换反应器在两个连续反应中的应用，其特征在于，所述两个连续反应的反应温度具有温度差。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，

所述两个连续反应包括低温水汽变换反应和一氧化碳选择性氧化反应；

所述低温水汽变换反应在所述高温变换反应器中进行；

所述一氧化碳选择性氧化反应在所述低温变换反应器中进行。