一種采用流化床進(jìn)行深度脫除co的優(yōu)先氧化方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及深度脫除富氫氣體中C0的C0優(yōu)先氧化工藝及裝置，尤其涉及一種采 用流化床進(jìn)行深度脫除C0的優(yōu)先氧化方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃料電池是一種將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的高效能源轉(zhuǎn)換裝置。目前，技術(shù)發(fā) 展比較成熟的質(zhì)子交換膜燃料電池在應(yīng)用過程中對(duì)燃料中C0含量有著嚴(yán)格的要求，一般 要求小于lOppm。因此，需將富氫氣中的C0進(jìn)行深度脫除（<lOppm)才能作為燃料電池的 燃料。C0優(yōu)先氧化是目前除去富氫氣體中C0的最有效方法之一，富氫氣體中C0優(yōu)先氧化 是燃料電池原料氣制備的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003] 采用優(yōu)先氧化技術(shù)，將重整氣中的C0脫除至lOppm以下，減少空氣通入量，提高氫 氣收率，優(yōu)先氧化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)是其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前，優(yōu)先氧化反應(yīng)器主要有以下幾 種：多段加氧反應(yīng)器、膜反應(yīng)器和微通道反應(yīng)器。多段進(jìn)氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，反應(yīng)性 能較好，但仍需要進(jìn)一步優(yōu)化進(jìn)氧區(qū)域的配置、進(jìn)氧量和傳熱結(jié)構(gòu)，提高反應(yīng)催化劑的選擇 性，改善多段進(jìn)氧反應(yīng)器的性能。膜反應(yīng)器有著它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即獲得高純度的目標(biāo)產(chǎn)物， 但反應(yīng)氣通過膜的動(dòng)力來源是氣體在膜兩側(cè)的壓力差，需要原料氣有較高的壓力。微通道 反應(yīng)器可以強(qiáng)化反應(yīng)器的傳熱、傳質(zhì)性能，相對(duì)于傳統(tǒng)的流化床反應(yīng)器，應(yīng)用于C0優(yōu)先氧 化反應(yīng)具有一定優(yōu)勢(shì)。
[0004] C0優(yōu)先氧化的工作原理是在重整氣中通入02, 02相對(duì)于氫氣優(yōu)先氧化C0,這樣既 脫除了C0,同時(shí)避免了氫氣的消耗。C0優(yōu)先氧化過程通過優(yōu)化的反應(yīng)器設(shè)計(jì)和高選擇性的 催化劑可將C0的濃度降至lOppm以下，在氧化C0的同時(shí)，盡可能減少H2的氧化，保證整個(gè) 燃料電池系統(tǒng)的效率。其主要的反應(yīng)過程是：


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種采用流化床進(jìn)行深 度脫除C0的優(yōu)先氧化方法及裝置。與傳統(tǒng)的固定床反應(yīng)器相比，本發(fā)明具有床層溫度均 勻、催化效率高、床層阻力小等優(yōu)點(diǎn)。
[0010] 本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0011] 一種采用流化床進(jìn)行深度脫除C0的優(yōu)先氧化裝置，包括反應(yīng)器筒體6、水蒸汽夾 套15 ;所述水蒸汽夾套15套設(shè)于反應(yīng)器筒體6的外部，水蒸汽夾套15內(nèi)壁與反應(yīng)器筒體6 外壁之間的空隙形成水蒸汽夾套層16;
[0012] 所述反應(yīng)器筒體6及水蒸汽夾套15的上端均通過一蓋板9密封，在蓋板9上設(shè)有 一合成氣引出管13伸入反應(yīng)器筒體6內(nèi)；
[0013] 所述反應(yīng)器筒體6的下端開口，依次安裝有用于將催化劑7承載在其上的原料氣 分布器4和具有一原料進(jìn)氣管1的下封頭2 ;
[0014] 所述水蒸汽夾套15的下端側(cè)壁及上端側(cè)壁分別設(shè)有水蒸汽引入管17和水蒸汽引 出管18;
[0015] 所述反應(yīng)器筒體6的內(nèi)部設(shè)有一空氣分布器11。
[0016] 所述空氣分布器11為一根由蓋板9伸入反應(yīng)器筒體6內(nèi)部的管體，在其管壁上貫 穿有用于引入空氣的孔洞12。
[0017] 所述孔洞12的數(shù)量為3至5個(gè)，各孔洞12以交錯(cuò)的方式沿著管體的軸向方向間 隔分布；各孔洞12均埋沒于催化劑7中。
[0018] 所述反應(yīng)器筒體6的內(nèi)部設(shè)置有多點(diǎn)熱電偶10。
[0019] 所述下封頭2為圓弧形結(jié)構(gòu)。
[0020] 所述反應(yīng)器筒體6、蓋板9和下封頭2的外部，均包覆有保溫層19,其厚度為 30mm~50mm〇
[0021] 水蒸汽引入管17上設(shè)置有閥門20。
[0022] 上述采用流化床進(jìn)行深度脫除C0的優(yōu)先氧化方法如下：
[0023](1)、將過熱水蒸汽接入水蒸汽引入管17,并引入到水蒸汽夾套層16中，水蒸汽夾 套層16中的過熱水蒸汽包覆著反應(yīng)器筒體6的外壁，以對(duì)熱反應(yīng)器筒體6內(nèi)的催化劑7進(jìn) 行預(yù)加熱，直到多點(diǎn)熱電偶10的各測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的溫度平均值穩(wěn)定在ll〇°C~120°C;
[0024] (2)、接著，將需要深度去除C0的含氫原料氣60L/min由原料進(jìn)氣管1通入到反 應(yīng)器筒體6中，含氫原料氣按體積百分?jǐn)?shù)組成：0. 45%C0、0. 34%CH4、16. 55%C02、50. 25% H2、N2平衡，將空氣通過空氣分布器11引入到反應(yīng)器筒體6中，空氣的流量控制在空氣中的 氧氣的摩爾流量與含氫合成氣中的C0的摩爾流量的比值為2. 5,流量為0. 675L/min;
[0025] (3)、通過調(diào)整過熱水蒸汽的流量，使多點(diǎn)熱電偶的各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的溫度平均值 繼續(xù)保持在110°c~120°C;C0在反應(yīng)器筒體6中氧化脫除，脫除C0的氣體通過經(jīng)過過濾 器14后由合成氣引出管13導(dǎo)出。
[0026] 所述催化劑7為Pt/y_A1203催化劑，其為負(fù)載于y-A1 203顆粒上的Pt催化劑，Pt 的質(zhì)量負(fù)載量為1. 〇%。
[0027] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0028] 1)反應(yīng)器筒體的內(nèi)部具有空氣分布器，床層流動(dòng)均勻，避免產(chǎn)生反應(yīng)局部過熱和 催化劑（床層）溫度分布不均等問題，催化劑催化效率高；
[0029] 2)使用水蒸氣夾套有利于熱量及時(shí)的排除，有利于反應(yīng)器筒體（即流化床反應(yīng) 器）維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫度；
[0030] 3)與固定床反應(yīng)器相比，流化床反應(yīng)器的床層壓力損失大大減少，可用于低壓原 料氣的處理。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0033] 實(shí)施例
[0034] 如圖1所示。本發(fā)明一種采用流化床進(jìn)行深度脫除C0的優(yōu)先氧化裝置，包括反應(yīng) 器筒體6、水蒸汽夾套15;所述水蒸汽夾套15套設(shè)于反應(yīng)器筒體6的外部，水蒸汽夾套15 內(nèi)壁與反應(yīng)器筒體6外壁之間的空隙形成水蒸汽夾套層16;
[0035] 水蒸汽夾套層16,用于啟動(dòng)裝置時(shí)利用過熱水蒸汽預(yù)熱，及在反應(yīng)進(jìn)行中利用飽 和水蒸汽移除反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量。
[0036] 所述反應(yīng)器筒體6及水蒸汽夾套15的上端均通過一蓋板9密封，在蓋板9上設(shè)有 一合成氣引出管13伸入反應(yīng)器筒體6內(nèi)。
[0037] 所述反應(yīng)器筒體6的下端開口，依次安裝有用于將催化劑7承載在其上的原料氣 分布器4和具有一原料進(jìn)氣管1的下封頭2。
[0038] 所述水蒸汽夾套15的下端側(cè)壁及上端側(cè)壁分別設(shè)有水蒸汽引入管17和水蒸汽引 出管18。
[0039] 所述反應(yīng)器筒體6的內(nèi)部設(shè)有一空氣分布器11，用于向反應(yīng)器筒體6內(nèi)提供空氣。
[0040] 所述空氣分布器11為一根由蓋板9伸入反應(yīng)器筒體6內(nèi)部的管體，在其管壁上貫 穿有用于引入空氣的孔洞12。
[0041] 所述孔洞12的數(shù)量為3至5個(gè)，各孔洞12以交錯(cuò)的方式沿著管體的軸向方向間 隔分布；各孔洞12均埋沒于催化劑7中；孔洞12的直徑0. 4mm~1. 0_。
[0042] 所述反應(yīng)器筒體6的內(nèi)部設(shè)置有多點(diǎn)熱電偶10。多點(diǎn)熱電偶10,為含有3個(gè)測(cè)溫 點(diǎn)的熱電偶，為K型，3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)大約間隔90mm，安裝時(shí)使