一種采用流化床進行深度脫除co的優先氧化方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及深度脫除富氫氣體中C0的C0優先氧化工藝及裝置，尤其涉及一種采 用流化床進行深度脫除C0的優先氧化方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 燃料電池是一種將燃料的化學能轉化為電能的高效能源轉換裝置。目前，技術發 展比較成熟的質子交換膜燃料電池在應用過程中對燃料中C0含量有著嚴格的要求，一般 要求小于lOppm。因此，需將富氫氣中的C0進行深度脫除（<lOppm)才能作為燃料電池的 燃料。C0優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優先氧化 是燃料電池原料氣制備的關鍵技術之一。
[0003] 采用優先氧化技術，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，優先氧化反應器的設計是其中一項關鍵技術。目前，優先氧化反應器主要有以下幾 種：多段加氧反應器、膜反應器和微通道反應器。多段進氧反應器的結構相對簡單，反應性 能較好，但仍需要進一步優化進氧區域的配置、進氧量和傳熱結構，提高反應催化劑的選擇 性，改善多段進氧反應器的性能。膜反應器有著它獨特的優點，即獲得高純度的目標產物， 但反應氣通過膜的動力來源是氣體在膜兩側的壓力差，需要原料氣有較高的壓力。微通道 反應器可以強化反應器的傳熱、傳質性能，相對于傳統的流化床反應器，應用于C0優先氧 化反應具有一定優勢。
[0004] C0優先氧化的工作原理是在重整氣中通入02, 02相對于氫氣優先氧化C0,這樣既 脫除了C0,同時避免了氫氣的消耗。C0優先氧化過程通過優化的反應器設計和高選擇性的 催化劑可將C0的濃度降至lOppm以下，在氧化C0的同時，盡可能減少H2的氧化，保證整個 燃料電池系統的效率。其主要的反應過程是：
【發明內容】
[0009] 本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種采用流化床進行深 度脫除C0的優先氧化方法及裝置。與傳統的固定床反應器相比，本發明具有床層溫度均 勻、催化效率高、床層阻力小等優點。
[0010] 本發明通過下述技術方案實現：
[0011] 一種采用流化床進行深度脫除C0的優先氧化裝置，包括反應器筒體6、水蒸汽夾 套15 ;所述水蒸汽夾套15套設于反應器筒體6的外部，水蒸汽夾套15內壁與反應器筒體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上設有 一合成氣引出管13伸入反應器筒體6內；
[0013] 所述反應器筒體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和具有一原料進氣管1的下封頭2 ;
[0014] 所述水蒸汽夾套15的下端側壁及上端側壁分別設有水蒸汽引入管17和水蒸汽引 出管18;
[0015] 所述反應器筒體6的內部設有一空氣分布器11。
[0016] 所述空氣分布器11為一根由蓋板9伸入反應器筒體6內部的管體，在其管壁上貫 穿有用于引入空氣的孔洞12。
[0017] 所述孔洞12的數量為3至5個，各孔洞12以交錯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] 所述反應器筒體6的內部設置有多點熱電偶10。
[0019] 所述下封頭2為圓弧形結構。
[0020] 所述反應器筒體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上設置有閥門20。
[0022] 上述采用流化床進行深度脫除C0的優先氧化方法如下：
[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器筒體6的外壁，以對熱反應器筒體6內的催化劑7進 行預加熱，直到多點熱電偶10的各測溫點測得的溫度平均值穩定在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由原料進氣管1通入到反 應器筒體6中，含氫原料氣按體積百分數組成：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)、通過調整過熱水蒸汽的流量，使多點熱電偶的各個測溫點測得的溫度平均值 繼續保持在110°c~120°C;C0在反應器筒體6中氧化脫除，脫除C0的氣體通過經過過濾 器14后由合成氣引出管13導出。
[0026] 所述催化劑7為Pt/y_A1203催化劑，其為負載于y-A1 203顆粒上的Pt催化劑，Pt 的質量負載量為1. 〇%。
[0027] 本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：
[0028] 1)反應器筒體的內部具有空氣分布器，床層流動均勻，避免產生反應局部過熱和 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的排除，有利于反應器筒體（即流化床反應 器）維持在一個相對穩定的溫度；
[0030] 3)與固定床反應器相比，流化床反應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為本發明結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。
[0033] 實施例
[0034] 如圖1所示。本發明一種采用流化床進行深度脫除C0的優先氧化裝置，包括反應 器筒體6、水蒸汽夾套15;所述水蒸汽夾套15套設于反應器筒體6的外部，水蒸汽夾套15 內壁與反應器筒體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,用于啟動裝置時利用過熱水蒸汽預熱，及在反應進行中利用飽 和水蒸汽移除反應所產生的熱量。
[0036] 所述反應器筒體6及水蒸汽夾套15的上端均通過一蓋板9密封，在蓋板9上設有 一合成氣引出管13伸入反應器筒體6內。
[0037] 所述反應器筒體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和具有一原料進氣管1的下封頭2。
[0038] 所述水蒸汽夾套15的下端側壁及上端側壁分別設有水蒸汽引入管17和水蒸汽引 出管18。
[0039] 所述反應器筒體6的內部設有一空氣分布器11，用于向反應器筒體6內提供空氣。
[0040] 所述空氣分布器11為一根由蓋板9伸入反應器筒體6內部的管體，在其管壁上貫 穿有用于引入空氣的孔洞12。
[0041] 所述孔洞12的數量為3至5個，各孔洞12以交錯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] 所述反應器筒體6的內部設置有多點熱電偶10。多點熱電偶10,為含有3個測溫 點的熱電偶，為K型，3個測溫點大約間隔90mm，安裝時使