本发明涉及化学工程和热能工程,尤其涉及一种紧凑型重整器的温度调节方法及装置。
背景技术:
1、紧凑型重整器(compact reformer)是一种用于将轻质烃类原料转化为氢气和一氧化碳等合成气的小型化、高效化的设备。对于紧凑型重整器而言,温度控制直接影响到催化剂的活性、产物的选择性和系统的安全性。因此,温度调节对于确保重整过程的效率和稳定性至关重要。
2、在进行温度控制时,往往需要从几个方面考虑。首先是催化剂性能,不同的催化剂对温度具有特定要求,温度过高或过低均会影响其催化效率。其次,温度变化会影响化学反应的速度,因此,需要尽量精确控制以达到最佳的产率和选择性。再者,化学反应会释放或吸收热量,从而需要有效的热管理系统以保持温度稳定。
3、当前主要通过控制电加热元件加热方式或者采用比例积分微分(proportional-integral-derivative,pid)控制算法自动调节加热或冷却速率,以实现温度控制。
4、然而,虽然采用电加热元件可以实现快速升温或者降温,但电加热元件长期工作在高温下会加速老化,从而影响使用寿命。且电加热元件加热可能导致局部过热,影响温度均匀性,且无法很好地控制温度。采用pid控制器虽然能根据温度偏差自动调整加热或冷却速率,也具有较高的控制精度,但pid参数调整需要经过大量的经验和试错测试。针对不同系统不同工况,所采用的参数可能需要反复调整。一旦参数选择不当,可能会带来超调或振荡等不良影响。从而,采用当前方式在重整过程中进行温度控制,特别是紧凑型重整器在适应负荷波动时,无法综合多方面因素考虑,仍具有一定的局限性,控温效果不佳。
技术实现思路
1、本发明提供了一种紧凑型重整器的温度调节方法及装置,用于解决或部分解决现有紧凑型重整器在重整过程中所采用的温度控制方法控温效果不佳的技术问题。
2、本发明提供了一种紧凑型重整器的温度调节方法,所述紧凑型重整器包括催化剂腔室以及重整室,所述催化剂腔室内设有汽化室以及位于所述汽化室下方的过热室,所述方法包括:
3、将第一甲醇水原料液通入所述汽化室,通过汽化反应获得甲醇水原料气;
4、将所述甲醇水原料气通入所述过热室进行过热处理,获得重整原料气;
5、将所述重整原料气通入所述重整室,通过重整反应获得甲醇重整气;
6、重整反应过程中,当反应进料量降低时,根据所述催化剂腔室内催化剂的温度变化情况进行超温调节。
7、可选地,所述催化剂腔室内装填有换热管,所述根据所述催化剂腔室内催化剂的温度变化情况进行超温调节,包括:
8、当所述催化剂腔室内催化剂的温度大于等于第一预设温度阈值时,向所述换热管内直接通入第二甲醇水原料液,以对所述催化剂进行换热冷却,实现一级超温调节。
9、可选地,所述方法还包括:
10、当所述催化剂腔室内催化剂的温度大于等于第二预设温度阈值且小于第一预设温度阈值时,向所述换热管内通入预热后的第三甲醇水原料液,以对所述催化剂进行换热冷却,实现二级超温调节。
11、可选地,所述方法还包括:
12、当所述催化剂腔室内催化剂的温度大于等于第三预设温度阈值且小于第二预设温度阈值时,向所述换热管内通入纯净重整气,以对所述催化剂进行换热冷却,实现三级超温调节。
13、可选地,所述过热室包括一级子过热室,所述将所述甲醇水原料气通入所述过热室进行过热处理,获得重整原料气,包括:
14、将所述甲醇水原料气通入所述一级过热室进行一级过热;
15、判断当前的催化剂温度是否处于预设温度范围内;
16、若是,则将一级过热后所获得的全部气体作为重整原料气。
17、可选地,所述过热室还包括与所述一级子过热室连接的二级子过热室,两个子过热室之间通过阀门控制实现相通,所述方法还包括:
18、若当前的催化剂温度不处于预设温度范围内,则通过阀门控制调节,将一级过热后所获得的气体分流为第一过热后气体以及第二过热后气体;
19、将所述第一过热后气体通入所述二级子过热室进行二级过热,获得二级过热气体;
20、将所述第二过热后气体与所述二级过热气体一并作为重整原料气,以通入所述重整室进行重整反应。
21、可选地,所述紧凑型重整器还包括预热器,在所述将第一甲醇水原料液通入所述汽化室之前,所述方法还包括:
22、将从甲醇水原料罐流出的甲醇水原料液通入所述预热器进行预热,获得第一甲醇水原料;
23、预热过程中,当监测到所述预热器的原料液出口温度符合预设温度条件时,控制增大所述预热器的进料流量,以降低所述预热器的原料液出口温度;
24、将通入所述预热器的多余的甲醇水原料液控制回流至所述甲醇水原料罐。
25、可选地,在所述通过重整反应获得甲醇重整气之后,所述方法还包括:
26、对所述甲醇重整气进行冷凝脱水,获得纯净重整气。
27、可选地,所述汽化室的外壁设有隔热室,所述隔热室内装填耐热保温棉,所述汽化室加上所述隔热室的总直径与所述过热室的直径一致。
28、本发明还提供了一种紧凑型重整器的温度调节装置,所述紧凑型重整器包括催化剂腔室以及重整室,所述催化剂腔室内设有汽化室以及位于所述汽化室下方的过热室,所述装置包括:
29、汽化反应模块,用于将第一甲醇水原料液通入所述汽化室,通过汽化反应获得甲醇水原料气;
30、过热处理模块,用于将所述甲醇水原料气通入所述过热室进行过热处理,获得重整原料气;
31、重整反应模块,用于将所述重整原料气通入所述重整室,通过重整反应获得甲醇重整气;
32、超温调节模块,用于重整反应过程中,当反应进料量降低时,根据所述催化剂腔室内催化剂的温度变化情况进行超温调节。
33、从以上技术方案可以看出,本发明具有以下优点:
34、提供了一种紧凑型重整器的温度调节方法。其中,所述紧凑型重整器包括催化剂腔室以及重整室,催化剂腔室内设有汽化室以及位于汽化室下方的过热室。所述方法包括:将第一甲醇水原料液通入汽化室,通过汽化反应获得甲醇水原料气;将甲醇水原料气通入过热室进行过热处理,获得重整原料气;将重整原料气通入重整室,通过重整反应获得甲醇重整气;重整反应过程中,当反应进料量降低时,根据催化剂腔室内催化剂的温度变化情况进行超温调节。从而通过根据温度变化情况设置的超温调节,在紧凑型重整器适应负荷波动时,可以实现较好的控温效果。
1.一种紧凑型重整器的温度调节方法,其特征在于,所述紧凑型重整器包括催化剂腔室以及重整室,所述催化剂腔室内设有汽化室以及位于所述汽化室下方的过热室,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的紧凑型重整器的温度调节方法,其特征在于,所述催化剂腔室内装填有换热管,所述根据所述催化剂腔室内催化剂的温度变化情况进行超温调节,包括:
3.根据权利要求2所述的紧凑型重整器的温度调节方法,其特征在于,还包括:
4.根据权利要求3所述的紧凑型重整器的温度调节方法,其特征在于,还包括:
5.根据权利要求1所述的紧凑型重整器的温度调节方法,其特征在于,所述过热室包括一级子过热室,所述将所述甲醇水原料气通入所述过热室进行过热处理,获得重整原料气,包括:
6.根据权利要求5所述的紧凑型重整器的温度调节方法,其特征在于,所述过热室还包括与所述一级子过热室连接的二级子过热室,两个子过热室之间通过阀门控制实现相通,所述方法还包括:
7.根据权利要求1所述的紧凑型重整器的温度调节方法,其特征在于,所述紧凑型重整器还包括预热器,在所述将第一甲醇水原料液通入所述汽化室之前,所述方法还包括:
8.根据权利要求1所述的紧凑型重整器的温度调节方法,其特征在于,在所述通过重整反应获得甲醇重整气之后,所述方法还包括:
9.根据权利要求1至8任一项所述的紧凑型重整器的温度调节方法,其特征在于,所述汽化室的外壁设有隔热室,所述隔热室内装填耐热保温棉,所述汽化室加上所述隔热室的总直径与所述过热室的直径一致。
10.一种紧凑型重整器的温度调节装置,其特征在于,所述紧凑型重整器包括催化剂腔室以及重整室,所述催化剂腔室内设有汽化室以及位于所述汽化室下方的过热室,所述装置包括:
