[實用新型]一種煤制合成氣生產甲烷的甲烷化爐

有效

• 申請號: 201220421767.8
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN202762410U
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 趙斌義;楊建國;劉正文;樹茂華
• 申請（專利權）人: 上海蒙福隴化學工程有限公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;C07C1/04;C07C1/12;C07C9/04
• 代理公司: 上海三方專利事務所 31127
• 代理人: 吳干權;李美立

[技術領域]

本實用新型涉及化工設備技術領域，具體的說是一種應用于煤制合成氣生產天然氣領域中的甲烷化爐。?

[背景技術]

天然氣，是一種多組分的混合氣態化石燃料，已成為我國的三大石化能源之一，其主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，它主要存在于油田和天然氣田，也有少量出于煤層，由于天然氣燃燒后不產生無廢渣、廢水，相較于煤炭、石油等能源具有使用安全、熱值高、潔凈等優勢，因此在發電、化工、民用燃料、工業燃料等重要領域極力推廣應用。?

雖然我國的天然氣天然儲備量相對充足，但是由于天然氣形成方式導致其形成時間極為漫長，若不加控制過度開采，則我國的天然氣田將枯竭，因此利用煤炭間接獲取天然氣主要成分甲烷的方案極為受到推崇，該方案之所以受到推崇是因為它結合了我國能源“富煤缺油少氣”的基本特點，且變相解決了煤炭能源燃燒產生的三廢問題，因此發展以煤為原料的石油及天然氣替代能源勢在必行。?

該方案的實施是利用煤氣化后生產的合成氣，再經甲烷化處理獲得天然氣主要成分甲烷：?

首先，煤氣化過程是一個熱化學過程，以煤或煤焦為原料，氧氣（或空氣或富氧或純氧）、水蒸氣或氫氣等作為氣化劑，在高溫條件下通過化學反應將煤?或煤焦中的可燃部分轉化為燃料煤氣或合成氣，其主要成分包括CO、H₂、CO₂、CH₄等，其中CO、H₂在化工原料氣中被稱為有效氣，在氣化工藝方面，主要包括殼牌氣化法、德士古氣化法、多噴嘴氣化法、GSP氣化法。?

其次，將獲得的合成氣經甲烷化處理，主要利用化學反應有：?

CO+3H₂→CH₄+H₂O+Q????（1）?

CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O+Q??（2）?

CO+?H₂O→H₂+CO₂+Q????（3）?

實現上述反應的裝置是甲烷化爐，目前均采用絕熱式的軸向反應爐型（參見圖1），合成反應氣從上部進入甲烷化爐內，經過催化劑床層進行反應生成甲烷同時釋放出大量熱量，甲烷氣及未反應的合成氣等從下部出口進入廢熱鍋爐（或稱換熱器）進行換熱，將高溫氣體的熱量吸收降溫后進入第二甲烷化爐再次進行甲烷化反應，依次進行三級或四級反應。?

但是絕熱式甲烷化爐在實際生產中存在以下缺點：?

（1）甲烷化爐內反應溫度不易控制，反應過程中釋放的反應熱量不能及時撤出，因此會造成催化劑過燒現象，一段甲烷化爐的轉化率較低，循環氣量大，能耗高。?

（2）催化劑床層高度較高，合成反應阻力降較大，串聯的臺數越多阻力降越大，能耗就越大，三臺串聯總壓降高達0.5～0.8MPa；?

（3）由于絕熱反應的結構特征，導致設備受壓殼體的金屬溫度較高，受壓?殼體厚度厚，對材料的要求較高，設備造價昂貴；?

綜上所述，雖然煤制甲烷的工藝流程看似簡單，但是實際生產中其工藝流程參數及反應裝置均存在有待改進的缺陷。?

[發明內容]

本實用新型的目的在于改進現用煤制合成氣甲烷化工藝中的甲烷化爐結構，提供一種甲烷化爐的新型結構及該新型甲烷化爐的生產工藝，以克服絕熱式甲烷化爐的缺陷。?

為實現上述目的，設計一種用于煤制合成氣生產甲烷的甲烷化爐，包括合成氣入口、催化劑床層和甲烷氣出口，其特征在于甲烷化爐底部設有甲烷氣出口，甲烷化爐左右兩側設有合成氣入口，甲烷化爐中部設有氣體收集器中心管，氣體收集器中心管底部連接甲烷氣出口，氣體收集器中心管徑向外側設有催化劑床層，催化劑床層徑向外側設有氣體分布器，氣體分布器連接合成氣入口。?

另一種用于煤制合成氣生產甲烷的甲烷化爐，包括合成氣入口、催化劑床層和甲烷氣出口，其特征在于甲烷化爐底部設有合成氣入口，甲烷化爐左右兩側設有甲烷氣出口，甲烷化爐中部設有氣體分布器，氣體分布器底部連接合成氣入口，氣體分布器徑向外側設有催化劑床層，催化劑床層徑向外側設有氣體收集器，氣體收集器連接甲烷氣出口。?