一种饱和水蒸气过热进气装置的制作方法

本技术涉及一种饱和水蒸气过热进气装置，属于干重整。

背景技术：

1、二氧化碳是全球排放量最大的温室气体，同时也是亟待开发利用的碳资源，但是目前的二氧化碳利用率只有1％左右。实现规模化的二氧化碳资源化转化利用至关重要。甲烷是另一种温室气体，在自然界有多种存在形态，如天然气、富碳天然气、沼气、焦炉煤气、工业驰放气等。甲烷二氧化碳干重整技术能够同时利用二氧化碳和甲烷两种温室气体，符合降低碳排放、发展清洁能源、提高能源利用效率的要求，对缓和全球气候变化问题及推动传统化工产业转型升级均具有重大意义，是科学界与工业界的重要研究方向。

2、当前甲烷二氧化碳干重整技术尚不成熟，处于实验室研究和中试放大阶段。为了获取支撑工业放大生产的基础研究数据，各科研单位都致力于进行实验室的催化剂开发和性能评价工作。其中，催化剂评价需要在高温(500-1000℃)、一定压力(常压-5.0mpa)、含一定量水蒸气(水气摩尔比0-3)的条件下进行。为了满足严苛的实验条件，科研单位通常选择如图3所示的催化剂评价装置对干重整催化剂的性能进行评价。

3、如图3所示，为给反应提供带压水蒸气条件，通常选择各种微量计量泵和加热炉(也即水汽化炉)的组合，将少量的去离子水连续注入一定温度和压力的加热炉进行水汽化，并与其他原料气混合后进入反应器。但是，该方案存在严重缺陷，由于加压实验条件下的微量计量泵为容积泵，不可避免产生进液脉动，影响水蒸气进料的连续性和稳定性，从而影响反应原料气的组成，并最终导致实验数据的波动和积炭的产生。

4、因此，目前的干重整催化剂性能评价装置至少存在以下技术问题：在高压条件下，水蒸气进料的连续性和稳定性无法保证。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种饱和水蒸气过热进气装置。本实用新型的装置用于干重整催化剂性能评价，使水蒸气进料的连续性和稳定性好。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供了一种饱和水蒸气过热进气装置，所述饱和水蒸气过热进气装置包括：

3、多个原料气进料单元，至少包括二氧化碳进料管线和甲烷进料管线；

4、气体缓冲单元，与所述多个原料气进料单元连通；

5、饱和水蒸气单元，与所述气体缓冲单元连通，并包括水槽、水进料管线以及气体导出口，通过加热使所述水槽中的气相中的水蒸气达到饱和；以及

6、过热单元，与所述饱和水蒸气单元的所述气体导出口连通，并具有饱和过热气输出口。

7、在上述的饱和水蒸气过热进气装置中，优选地，所述二氧化碳进料管线和所述甲烷进料管线上均设置有质量流量计。

8、在上述的饱和水蒸气过热进气装置中，优选地，所述多个原料气进料单元进一步包括氮气进料管线和/或氢气进料管线。

9、在上述的饱和水蒸气过热进气装置中，优选地，所述氮气进料管线和/或所述氢气进料管线上设置有质量流量计。

10、在上述的饱和水蒸气过热进气装置中，优选地，所述水槽的外部设置有加热套，用于加热所述水槽。

11、在上述的饱和水蒸气过热进气装置中，优选地，所述水进料管线上设置有计量泵。

12、在上述的饱和水蒸气过热进气装置中，优选地，所述饱和水蒸气单元的气体导出口与所述过热单元通过具有伴热和保温功能的管线连通。

13、在上述的饱和水蒸气过热进气装置中，优选地，所述具有伴热和保温功能的管线为具有伴热套管和/或保温层的管线。

14、根据本实用新型的具体实施方式，在使用所述饱和水蒸气过热进气装置对甲烷二氧化碳干重整催化剂的性能进行评价时，多种原料气经由所述多个原料气进料单元在所述气体缓冲单元中混合得到混合气，所述混合气进入所述饱和水蒸气单元，同时水也进入所述饱和水蒸气单元，进而得到水蒸气饱和混合气，所述水蒸气饱和混合气进入所述过热单元过热后，得到用于干重整催化剂性能评价的饱和水蒸气过热混合气。

15、本实用新型提供了一种饱和水蒸气过热进气装置，能够应用于高温、高压、高水蒸汽含量等较苛刻的干重整催化剂评价条件，为干重整催化剂的评价提供保障。本实用新型的技术方案至少具有以下有益效果：通过设置饱和水蒸气单元，使反应原料气中含有所需的水蒸汽含量，并通过饱和水蒸气单元提供连续、稳定的水蒸汽进料，同时通过“过热器+具有伴热和保温功能的管线”的双保险设置，防止管线中的反应原料气中所含有的水蒸气在进入反应器前发生冷凝。因此，本实用新型具有水蒸气进料连续性好、反应原料气组成稳定的优点，极大提高了实验数据的稳定性，且减少了积碳的生成，提高了催化剂评价的准确性。

技术特征：

1.一种饱和水蒸气过热进气装置，其特征在于，所述饱和水蒸气过热进气装置包括：

2.根据权利要求1所述的饱和水蒸气过热进气装置，其特征在于，所述二氧化碳进料管线和所述甲烷进料管线上均设置有质量流量计。

3.根据权利要求1所述的饱和水蒸气过热进气装置，其特征在于，所述多个原料气进料单元进一步包括氮气进料管线和/或氢气进料管线。

4.根据权利要求3所述的饱和水蒸气过热进气装置，其特征在于，所述氮气进料管线和/或所述氢气进料管线上设置有质量流量计。

5.根据权利要求1所述的饱和水蒸气过热进气装置，其特征在于，所述水槽的外部设置有加热套，用于加热所述水槽。

6.根据权利要求1所述的饱和水蒸气过热进气装置，其特征在于，所述水进料管线上设置有计量泵。

7.根据权利要求1所述的饱和水蒸气过热进气装置，其特征在于，所述饱和水蒸气单元的气体导出口与所述过热单元通过具有伴热和保温功能的管线连通。

8.根据权利要求7所述的饱和水蒸气过热进气装置，其特征在于，所述具有伴热和保温功能的管线为具有伴热套管和/或保温层的管线。

技术总结本技术提供了一种饱和水蒸气过热进气装置。该饱和水蒸气过热进气装置包括：多个原料气进料单元，至少包括二氧化碳进料管线和甲烷进料管线；气体缓冲单元，与所述多个原料气进料单元连通；饱和水蒸气单元，与所述气体缓冲单元连通，并包括水槽、水进料管线以及气体导出口，通过加热使所述水槽中的气相中的水蒸气达到饱和；以及过热单元，与所述饱和水蒸气单元的所述气体导出口连通，并具有饱和过热气输出口。本技术的饱和水蒸气过热进气装置使水蒸气进料的连续性和稳定性好，极大提高了实验数据的稳定性，且减少了积碳的生成，提高了催化剂评价的准确性。技术研发人员：李晨佳,刘鹏翔,赵海龙,余长春,邓兆敬,张小明,李然家受保护的技术使用者：中化学科学技术研究有限公司技术研发日：20230817技术公布日：2024/4/17