具有改进的启动特性的蒸汽重整系统的制作方法

本公开涉及一种具有改进的启动特性的蒸汽重整系统，更具体地，涉及一种可以通过在启动阶段实现平稳蒸汽蒸发而快速启动的蒸汽重整系统。

背景技术：

1、蒸汽重整反应器可以是通过使用具有甲烷作为主要成分的天然气作为原料气从蒸汽中产生氢的反应器。原料气和蒸汽可以通过催化剂被转化为包括彼此混合的氢、一氧化碳和二氧化碳的重整气。转化为重整气的过程可通过强吸热反应来进行，即，通常通过使用诸如燃烧器或催化剂燃烧器的燃烧装置来供应单独的反应热并加热催化剂层来进行。

2、在蒸汽重整系统中，整个过程可以通过将蒸汽反应所需的原水的蒸汽发生器与包括原料气和蒸汽的反应原料预热器连接来进行。这里，蒸汽发生器和预热器所需的热量可以通过加热催化剂层从排放的燃烧废气或产生的重整气中回收废热来供应。

3、传统的蒸汽重整系统可以使用直流锅炉方法，在该方法中，仅配置不带蒸汽鼓的单个管，并且当需要快速启动、停止和负载变化响应特性时，随着由进料泵供应的原水依次通过预热部分、蒸发部分和过热部分而产生蒸汽。

4、在直流锅炉方法中，可以自由设置管，从而容易地实现整个装置的紧凑尺寸，并且每个传热区域的保留水量非常小。因此，在产生要消耗的蒸汽所需的时间短的同时，可以基于负载变化而极大改变压力和保留水量。因此，未蒸发的原水和蒸汽可以在启动和负载改变阶段一起被引入到蒸汽重整反应器中，这可能引起诸如工艺稳定性降低、催化剂损坏、用于再干燥浸湿的催化剂层的时间延迟等问题。

5、当燃烧装置(例如燃烧器或催化剂燃烧器)的输出持续增加以用于快速启动时，与燃烧装置直接交换热量的蒸汽重整催化剂层可能过热到合适的温度或更高，从而引起对催化剂的热损伤。因此，在启动操作期间对燃烧装置的输出存在限制。

6、因此，需要一种蒸汽重整系统，该系统可以解决上述问题，同时通过在蒸汽重整反应器的启动阶段的平稳蒸汽蒸发而快速启动。

7、[现有技术文献]

8、[专利文献]

9、(专利文献1)韩国专利：no.10-1098850b1

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开的目的是提供一种蒸汽重整系统，该系统可以通过在启动阶段平稳蒸汽蒸发而快速启动。

3、本公开的另一目的是提供一种蒸汽重整系统，该系统可以通过防止液体原水在启动阶段和负载变化阶段被引入到蒸汽重整反应器中并防止副反应或对催化剂的损坏来稳定地进行蒸汽重整过程。

4、本公开的又另一目的是提供一种电加热器型蒸发器和包括该电加热器型蒸发器的蒸汽重整系统，该电加热器型蒸发器可以通过优化热接触面积来极大地缩短启动时间，从而最大化其蒸发效率。

5、此外，本公开的技术任务不限于上述任务，本公开所属领域的技术人员可以从以下说明中清楚地理解此处未提及的其他任务。

6、技术方案

7、在一个总体方面，蒸汽重整系统包括：热交换型水气变换反应器，原水被引入到该热交换型水气变换反应器中以产生第一流；蒸汽发生器，第一流从热交换型水气变换反应器被引入到蒸汽发生器中以产生第二流；混合器，第二流从蒸汽发生器被引入到混合器中并且原料气被单独地引入以产生混合原料；过热器，混合原料从混合器引入到过热器中以产生第三流；以及蒸汽重整反应器，第三流从过热器被引入到蒸汽重整反应器中以产生重整气，并且蒸汽重整系统还包括形成在蒸汽重整反应器地前面的电加热器型蒸发器。

8、电加热器型蒸发器可包括在蒸汽发生器和混合器之间。

9、第二流可从蒸汽发生器被引入到电加热器型蒸发器中以产生2-1-股流，并且2-1-股流从电加热器型蒸发器被引入到混合器中。

10、在蒸汽重整反应器中产生的重整气可在依次通过蒸汽发生器和水气变换反应器的同时被冷却，并且原水可通过与重整气交换热而被蒸汽化。

11、电加热器型蒸发器可包括在长度方向上延伸的金属管，并且金属管可包括形成在顶部或底部的供应端口、形成在一侧的出口、以及形成在金属管中并且在长度方向上平行于金属管的至少一个u形加热管。

12、电加热器型蒸发器可包括形成在金属管中并在厚度方向上延伸的多个挡板，并且多个挡板被布置为彼此间隔开。

13、多个挡板可依次并交替地布置成从金属管的供应端口朝向出口在金属管的顶部和底部彼此间隔开。

14、多个挡板可依次并交替地布置成从金属管的供应端口朝向出口在金属管的底部和顶部彼此间隔开。

15、多个挡板彼此间隔开的距离可以为金属管的长度l的1/9l至4/9l。

16、电加热器型蒸发器可包括形成在金属管中的多孔传热填料。

17、多孔传热填料可对金属管的内部进行缓冲。

18、多孔传热填料可设置在朝向端口远离金属管的供应端口的区域中。

19、设置多孔传热填料的区域与供应端口的距离可以为金属管的长度l的1/9l至3/9l。

20、电加热器型蒸发器可包括形成在供应端口的端部的喷雾喷嘴。

21、有利效果

22、根据本公开的蒸汽重整系统可以通过在启动阶段的平稳蒸汽蒸发来快速启动。

23、根据本公开的实施例的蒸汽重整系统可以通过防止液体原水在启动阶段和负载变化阶段被引入到蒸汽重整反应器中并防止副反应或对催化剂的损坏来稳定地进行蒸汽重整过程。

24、根据本公开的蒸汽重整系统可以通过防止液体原水被引入到蒸汽重整反应器中并防止副反应或对催化剂的损坏来稳定地进行蒸汽重整过程。

25、根据本公开的电加热器型蒸发器和包括电加热器型蒸发器的蒸汽重整系统可以通过优化热接触效率来最大化蒸汽蒸发效率，从而极大地缩短启动时间。

技术特征：

1.一种蒸汽重整系统，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电加热器型蒸发器包括在所述蒸汽发生器和所述混合器之间。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第二流从所述蒸汽发生器被引入到所述电加热器型蒸发器中以产生2-1-股流，并且所述2-1-股流从所述电加热器型蒸发器被引入到所述混合器中。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述蒸汽重整反应器中产生的所述重整气在依次通过所述蒸汽发生器和所述水气变换反应器的同时被冷却，并且所述原水通过与所述重整气交换热而被蒸汽化。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电加热器型蒸发器包括在长度方向上延伸的金属管，并且

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述电加热器型蒸发器包括形成在所述金属管中并在厚度方向上延伸的多个挡板，并且

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述多个挡板依次并交替地布置成从所述金属管的所述供应端口朝向所述出口在所述金属管的顶部和底部彼此间隔开。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述多个挡板依次并交替地布置成从所述金属管的所述供应端口朝向所述出口在所述金属管的底部和顶部彼此间隔开。

9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述多个挡板彼此间隔开的距离为所述金属管的长度l的1/9l至4/9l。

10.根据权利要求5所述的系统，其中，所述电加热器型蒸发器包括形成在所述金属管中的多孔传热填料。

11.根据权利要求5所述的系统，其中，所述多孔传热填料对所述金属管的内部进行缓冲。

12.根据权利要求5所述的系统，其中，所述多孔传热填料设置在远离于所述金属管的所述供应端口且朝向所述出口的区域中。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，设置所述多孔传热填料的区域与所述供应端口的距离为所述金属管的长度l的2/9l至5/9l。

14.根据权利要求5所述的系统，其中，所述电加热器型蒸发器包括形成在所述供应端口的端部的喷雾喷嘴。

技术总结提供了一种蒸汽重整系统，包括：热交换型水气变换反应器，原水被引入热交换型水气变换反应器中以产生第一流；蒸汽发生器，第一流从热交换型水气变换反应器被引入到蒸汽发生器中以产生第二流；混合器，第二流从蒸汽发生器被引入到混合器中并且原料气被单独地引入以产生混合原料；过热器，混合原料从混合器被引入到过热器中以产生第三流；以及蒸汽重整反应器，第三流从过热器被引入到蒸汽重整反应器中以产生重整气，并且蒸汽重整系统还包括在蒸汽重整反应器的前面的电加热器型蒸发器。技术研发人员：李廷彬受保护的技术使用者：圆一科技与产业株式会社技术研发日：技术公布日：2024/8/1