一种自热式裂解气催化重整反应系统技术方案

本发明专利技术提供了一种自热式裂解气催化重整反应系统，属于催化气化技术领域，其包括立式多室反应器和显热回收装置，其中：立式多室反应器的氧化反应室中失活催化剂上的积碳发生氧化反应，生成重整催化剂和CO2并送入还原反应室；重整催化剂上的残碳与CO2发生还原反应生成重整催化剂和CO并送入重整反应室；裂解气在重整催化剂的作用下发生催化重整反应，生成重整气和失活催化剂，重整气与CO混合从重整气出口排出，失活催化剂送入蒸汽加热室；蒸汽加热室用于通入蒸汽和裂解气，同时将失活催化剂送入显热回收装置；显热回收装置分利用失活催化剂的显热生成蒸汽并送入蒸汽加热室，从而实现催化剂的重复利用的和裂解气重整过程的自供热。供热。供热。

【技术实现步骤摘要】
一种自热式裂解气催化重整反应系统


[0001]本专利技术属于催化气化
，更具体地，涉及一种自热式裂解气催化重整反应系统。

技术介绍

[0002]作为一种可再生能源，生物质具有碳中和、环境友好、储量巨大的优点。生物质气化是利用氧气或者含氧气体(如水蒸气或空气)作为气化剂，在高温条件下将生物质转化为可燃气体的一种热化学反应过程，被认为是生物质利用的最佳途径之一。采用先进的气化技术将农村、城市和工业领域丰富的废弃生物质资源转化为清洁燃气，替代传统能源，既是保护环境的重要措施，也是充分利用废弃物的重要手段，符合我国现阶段绿色低碳发展的要求。
[0003]在生物质气化产物中，焦油的存在是限制生物质气化技术商业化应用的最关键障碍之一。焦油是一种可冷凝有机化合物的复杂混合物，其主要成分为包括苯在内的单环到多环芳香族化合物以及酚类。焦油的危害主要体现在：(1)堵塞并腐蚀系统管道，威胁设备安全；(2)降低气化的能量转化效率和产气品质；(3)危害环境和人体健康。目前采用较多的脱除气化焦油的方法是在生物质气化炉后增设催化重整设备以实现焦油的进一步裂解脱除。
[0004]目前已有一些专利技术专利针对催化重整设备及系统做出了具有一定创造性的工作，例如CN1454907A公开了一种连续催化重整反应器，其中催化剂借助重力由上往下连续流动，但是却忽略了催化剂的循环利用，也未能利用出口物料的显热。针对大部分催化重整反应器需要外部热源这一特点，CN112387218A提出了一种自热型列管式重整制氢反应器，其采用内套管的结构，实现了重整反应和燃烧反应的耦合，整个系统不需要外界提供热量，但该反应器沿气流方向温度会不断降低，存在温度调控难、重整效率低等问题，而且催化剂固定在内套管内，不便于进行回收和更新。综上所述，现有的催化重整反应器存在着不能稳定自供热、余热难以利用以及催化剂难以顺利回收再利用的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种自热式裂解气催化重整反应系统，旨在解决现有的催化重整反应器不能自供热、催化剂难以回收再利用的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种自热式裂解气催化重整反应系统，该反应系统包括立式多室反应器和显热回收装置，其中：
[0007]所述立式多室反应器自上而下被预设数量的翻板分隔为氧化反应室、还原反应室、重整反应室和蒸汽加热室，所述氧化反应室的上方设有催化剂入口和氧气入口，用于通入失活催化剂和氧气，所述失活催化剂上的积碳在氧气作用下发生氧化反应，生成重整催化剂和CO2并送入还原反应室；
[0008]所述还原反应室中重整催化剂上的残碳与CO2发生还原反应生成重整催化剂和CO
并送入重整反应室；
[0009]所述重整反应室开设有重整气出口，用于使裂解气在重整催化剂的作用下发生催化重整反应，生成重整气和失活催化剂，所述重整气与CO混合从所述重整气出口排出，所述失活催化剂送入蒸汽加热室；
[0010]所述蒸汽加热室的下方设有蒸汽入口和裂解气入口，分别用于通入蒸汽和裂解气并通过隔板进入重整反应室，同时该蒸汽加热室的下方还设置有失活催化剂出口，并与显热回收装置连接，以将失活催化剂送入显热回收装置；
[0011]所述显热回收装置分别与催化剂出口和蒸汽入口连接，以利用失活催化剂的显热生成蒸汽并送入蒸汽加热室。
[0012]作为进一步优选的，所述立式多室反应器的顶端还设置有分料装置，该分料装置位于催化剂入口的下端，用于将失活催化剂铺平。
[0013]作为进一步优选的，所述氧化反应室的上方还设置有翻板，用于控制进入氧化反应室中失活催化剂的速度。
[0014]作为进一步优选的，所述自热式裂解气催化重整反应系统还包括提升装置，所述提升装置分别与显热回收装置和立式多室反应器连接，以将换热后的失活催化剂送入立式多室反应器。
[0015]作为进一步优选的，各个所述翻板上均匀开设有气孔以供气流通过，该气孔的孔径为1～10mm。
[0016]作为进一步优选的，各个所述翻板的开孔率为5％～20％。
[0017]作为进一步优选的，各个所述翻板均可绕中心轴旋转180
°
，并且相邻翻板的转轴之间成0～90
°
的夹角。
[0018]作为进一步优选的，所述失活催化剂包括显热回收装置排出的失活催化剂和废弃催化剂。
[0019]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下
[0020]有益效果：
[0021]1.本专利技术提供的自热式裂解气催化重整反应系统中立式多室反应器沿高度方向设置若干个翻板，一方面起支撑催化剂的作用，使其与气流充分接触以完成氧化、还原和催化重整反应以及热量传递过程；另一方面，通过翻板的数量和转动的时间，可以控制催化剂在不同反应室(氧化反应室、还原反应室、重整反应室和蒸汽加热室)的停留时间，从而实现最佳的催化重整效果，适用于不同成分的裂解气和各种类型的催化剂；同时，该立式多室反应器从上至下分别设有氧气入口、重整气出口、裂解气入口和蒸汽入口，使催化剂在逐层下落过程中处于不同的气氛、起到不同的作用，在重整气出口之上，催化剂主要经历活化再生，其中的积碳转化为可燃气CO，同时温度达到催化重整反应的要求，从而实现能量自供给，无需额外供热装置；裂解气催化重整发生在重整气出口和裂解气进口之间，催化剂会积碳失活；而在裂解气进口之下，催化剂将热量传递给蒸汽，催化剂先后经历了活化
‑
催化
‑
积碳，升温
‑
降温两个循环过程，既可以重复使用催化剂，又实现了催化剂和蒸汽的自加热；
[0022]2.同时，本专利技术通过在氧化反应室的上方设置分料装置和翻板，能够将失活催化剂铺平以提高其与氧气的接触面积，控制失活催化剂进入氧化反应室的速度，以调节氧化速度，提高反应效率；
[0023]3.此外，本专利技术还可以将石油化工过程废弃的催化剂作为失活催化剂通入氧化反应室中，有利于进一步降低催化剂的成本。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例提供的自热式裂解气催化重整反应系统的结构示意图；
[0025]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0026]1‑
催化剂入口，2
‑
分料装置，3
‑
氧气入口，4
‑
第一翻板，5
‑
第二翻板，6
‑
第三翻板，7
‑
第四翻板，8
‑
第五翻板，9
‑
氧化反应室，10
‑
还原反应室，11
‑
重整反应室，12
‑
蒸汽加热室，13
‑
引风机，14
‑
显热回收装置，15
‑
提升装置，16
‑
补充催化剂，17
‑
失活催化剂，18
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自热式裂解气催化重整反应系统，其特征在于，该反应系统包括立式多室反应器和显热回收装置(14)，其中：所述立式多室反应器自上而下被预设数量的翻板分隔为氧化反应室(9)、还原反应室(10)、重整反应室(11)和蒸汽加热室(12)，所述氧化反应室(9)的上方设有催化剂入口(1)和氧气入口(3)，用于通入失活催化剂和氧气，所述失活催化剂上的积碳在氧气作用下发生氧化反应，生成重整催化剂和CO2并送入还原反应室(10)；所述还原反应室(10)中重整催化剂上的残碳与CO2发生还原反应生成重整催化剂和CO并送入重整反应室(11)；所述重整反应室(11)开设有重整气出口，用于使裂解气在重整催化剂的作用下发生催化重整反应，生成重整气和失活催化剂，所述重整气与CO混合从所述重整气出口排出，所述失活催化剂送入蒸汽加热室(12)；所述蒸汽加热室(12)的下方设有蒸汽入口和裂解气入口，分别用于通入蒸汽和裂解气并通过隔板进入重整反应室，同时该蒸汽加热室(12)的下方还设置有失活催化剂出口，并与显热回收装置(14)连接，以将失活催化剂送入显热回收装置(14)；所述显热回收装置(14)分别与蒸汽加热室(12)的催化剂出口和蒸汽入口连接，以利用失活催化剂的显热生成蒸汽并送入蒸汽加热室(12)。2.如权利要求1所述的自热式裂解气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贤华，郭智勇，李宝林，陈应泉，杨海平，曾阔，张世红，陈汉平，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
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