CN206109339U - 无循环焦炉煤气甲烷化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无循环焦炉煤气甲烷化反应器，包括反应器壳体；所述反应器壳体内上部设置绝热Ⅰ段、中部设置等温段、下部设置绝热Ⅱ段；所述反应器壳体内位于绝热Ⅰ段设置气体分布器，所述气体分布器与反应器壳体顶部的原料气进口联通；所述反应器壳体内位于绝热Ⅰ段和等温段之间设置冷激装置Ⅰ，位于等温段和绝热Ⅱ段之间设置冷激装置Ⅱ；所述反应器壳体位于等温段处设置冷媒进口和冷媒出口；所述反应器壳体底面设置产品气出口。本实用新型所述一种无循环焦炉煤气甲烷化反应器，焦炉煤气在其中分段进行甲烷化反应，反应热分段释放，通过冷激和冷媒合理利用反应热，避免了绝热反应器用循环压缩控制反应体系碳含量的工序，实现了焦炉煤气甲烷化反应工艺的无循环化。

Description

无循环焦炉煤气甲烷化反应器

技术领域

本实用新型涉及甲烷化反应装置，具体是一种无循环焦炉煤气甲烷化反应器，利用绝热段和等温段分步反应，利用冷媒和冷激分段换热的甲烷化反应装置。

背景技术

焦炉煤气甲烷化反应是强放热反应，热力学研究表明1%的CO₂甲烷化能够使气体绝热升温60℃，1%的CO甲烷化能够使气体绝热升温72℃。温度急剧升高，一方面从化学平衡来讲不利于甲烷化反应进行，另一方面原料气碳含量过高易导致床层飞温，使催化剂失活。在反应过程中移走热量，不仅能够控制反应温度，保持催化剂活性，还能够提高甲烷收率。传统的等温甲烷化反应器无循环，但换热面积大，投资高，不利于大规模工业化应用。针对目前无循环等温甲烷化反应器投资高、换热面积大的问题，开发一种低成本、低换热面积的无循环反应器对甲烷化产业应用具有重要经济价值。

发明内容

本实用新型是为了解决焦炉煤气甲烷化等温反应器换热面积大、投资高的问题，提供了一种可行的利用多段方式分步反应，逐级换热，从而达到无循环且反应条件温和的甲烷化反应装置。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种无循环焦炉煤气甲烷化反应器，包括反应器壳体；所述反应器壳体内上部设置绝热段、中部设置等温段、下部设置绝热段；所述反应器壳体内位于绝热段设置气体分布器，所述气体分布器与反应器壳体顶部的原料气进口联通；所述反应器壳体内位于绝热段和等温段之间设置冷激装置，位于等温段和绝热段之间设置冷激装置；所述反应器壳体位于等温段处设置冷媒进口和冷媒出口；所述反应器壳体底面设置产品气出口。

工作时，焦炉煤气从原料气进口进入，经气体分布器后进入绝热Ⅰ段进行甲烷化反应，绝热段甲烷化反应释放的热量与冷激气进口进来的冷激焦炉煤气，在冷激装置Ⅰ的作用下混流换热，温度达到平衡后进入等温段进行甲烷化反应，冷媒从反应器等温段冷媒进口进入，冷媒出口流出，等温段甲烷化反应释放的热量通过冷媒移走，使等温段保持在一定的温度范围。等温段出来的富甲烷气与冷激装置Ⅱ出来的冷激气混合换热后，在绝热Ⅱ段进行进一步的甲烷化反应，直至反应结束，生成的富甲烷气从产品气出口排出，进入干燥、分离工序。

上述无循环焦炉煤气甲烷化反应器利用多段结构分段反应，利用冷媒和冷激分级换热，使反应热逐步释放，实现了焦炉煤气甲烷化反应工艺的无循环化。正常运行时，一部分原料气从反应器顶部进入，在绝热Ⅰ段发生甲烷化反应生成的富甲烷气进入冷激区，与冷激区进来的冷激焦炉煤气换热，温度达到平衡后进入等温段进行甲烷化反应，等温段甲烷化反应释放的热量通过冷媒及时移走，使等温段保持在一定的温度范围。等温段出来的富甲烷气与冷激气混合后，在绝热Ⅱ段进行进一步的甲烷化反应，直至反应结束，生成的富甲烷气进入下一工序。

本实用新型具有如下优点：

1、该无循环焦炉煤气甲烷化等温反应器，使甲烷化反应分段进行，分步移走甲烷化反应释放的热量，具有无循环，热量利用率高的优点。

2、等温段冷媒连续移走热量后，反应管束的温度保持在催化剂活性温度范围，有效防止床层飞温，延长了催化剂寿命。

3、绝热Ⅱ段温度可以通过冷激气流量调节，绝热Ⅱ段温度不仅可以进一步提高焦炉煤气中的碳转化率，还可以提高单台设备的产能。

4、冷激气出口小孔在冷激装置上均匀分布，冷激段进来的原料气与上段等温管束出来的气体逆流返混，提高了换热系数，在短时间内使混合气温度达到平衡，从而促进下一步甲烷化反应。

5、冷激气的流量由反应管束上段温度决定，通过流量调节，使焦炉煤气温度维持在催化剂活性温度范围。

本实用新型所述一种无循环焦炉煤气甲烷化反应器，焦炉煤气在其中分段进行甲烷化反应，反应热分段释放，通过冷激和冷媒合理利用反应热，避免了绝热反应器用循环压缩控制反应体系碳含量的工序，实现了焦炉煤气甲烷化反应工艺的无循环化。

附图说明

图1表示本实用新型的结构连接示意图。

图中：1-反应器壳体，2-原料气进口，3-气体分布器，4-绝热Ⅰ段，5-冷激气进口，6-冷激装置Ⅰ，7-等温段，8-冷媒进口，9-冷媒出口，10-冷激装置Ⅱ，11-绝热Ⅱ段，12-产品气出口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

一种无循环焦炉煤气甲烷化反应器，如图1所示，包括反应器壳体1；所述反应器壳体1内上部设置绝热段4、中部设置等温段7、下部设置绝热段11；所述反应器壳体1内位于绝热段4设置气体分布器3，所述气体分布器3与反应器壳体1顶部的原料气进口2联通；所述反应器壳体1内位于绝热段4和等温段7之间设置冷激装置6，位于等温段7和绝热段11之间设置冷激装置10；所述反应器壳体1位于等温段处设置冷媒进口8和冷媒出口9；所述反应器壳体1底面设置产品气出口12。

反应器壳体1用来支撑反应器内部构件，为反应提供密闭空间，焦炉煤气从原料气进口2进入，经气体分布器3后进入绝热Ⅰ段进行甲烷化反应，绝热段甲烷化反应释放的热量与冷激气进口5进来的冷激焦炉煤气，在冷激装置Ⅰ6的作用下混流换热，温度达到平衡后进入等温段7进行甲烷化反应，冷媒从反应器等温段冷媒进口8进入，冷媒出口9流出，等温段甲烷化反应释放的热量通过冷媒移走，使等温段保持在一定的温度范围。等温段出来的富甲烷气与冷激装置Ⅱ10出来的冷激气混合换热后，在绝热Ⅱ段11进行进一步的甲烷化反应，直至反应结束，生成的富甲烷气从产品气出口12排出，进入干燥、分离工序。

具体实施时，冷激气流量由下一反应段的温度联锁控制，冷激气与上段生成的富甲烷气换热后，使混合气温度维持在催化剂活性温度范围，从而进行后续甲烷化反应。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照本实用新型实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本实用新型的权利要求保护范围中。

Claims (1)

1.一种无循环焦炉煤气甲烷化反应器，包括反应器壳体（1）；其特征在于：所述反应器壳体（1）内上部设置绝热段（4）、中部设置等温段（7）、下部设置绝热段（11）；所述反应器壳体（1）内位于绝热段（4）设置气体分布器（3），所述气体分布器（3）与反应器壳体（1）顶部的原料气进口（2）联通；所述反应器壳体（1）内位于绝热段（4）和等温段（7）之间设置冷激装置（6），位于等温段（7）和绝热段（11）之间设置冷激装置（10）；所述反应器壳体（1）位于等温段处设置冷媒进口（8）和冷媒出口（9）；所述反应器壳体（1）底面设置产品气出口（12）。