[發(fā)明專利]一種甲烷化反應(yīng)系統(tǒng)及甲烷化催化劑的再生工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310201126.0
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103265394A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田大勇;鄭文濤;徐柏慶;孫守理;孫琦;苗強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 神華集團(tuán)有限責(zé)任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: C07C9/04
• 分類號: C07C9/04;C07C1/04;B01J23/94;B01J38/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

1.一種甲烷化反應(yīng)系統(tǒng)，包括：

至少兩個并聯(lián)的反應(yīng)器，其中，至少一個反應(yīng)器在進(jìn)行甲烷化反應(yīng)的同時，至少另一個反應(yīng)器在CO₂參與下進(jìn)行催化劑消碳再生反應(yīng)或也進(jìn)行甲烷化反應(yīng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述反應(yīng)器是具有催化劑床層的固定床反應(yīng)器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每個所述反應(yīng)器交替進(jìn)行甲烷化反應(yīng)和催化劑消碳再生反應(yīng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中，進(jìn)行甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)器工作溫度逐漸由400℃升至650℃，進(jìn)行催化劑消碳再生反應(yīng)的反應(yīng)器工作溫度逐漸由650℃降至400℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，每個所述反應(yīng)器的內(nèi)部都設(shè)有換熱器，以便從進(jìn)行甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)器中汲取熱能向進(jìn)行催化劑消碳再生反應(yīng)的反應(yīng)器中提供催化劑消碳再生反應(yīng)所需的熱能。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述催化劑消碳再生反應(yīng)是催化劑表面上的積碳與CO₂反應(yīng)生成CO的反應(yīng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，在進(jìn)行催化劑消碳再生反應(yīng)的反應(yīng)器中生成的CO氣體被循環(huán)至進(jìn)行甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)器中，與合成氣原料一起進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，從而提高甲烷的產(chǎn)率。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述催化劑是以Ni為催化活性組分的甲烷化反應(yīng)催化劑。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述CO₂來自于從甲烷化反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物氣體中分離得到的CO₂。

10.一種用權(quán)利要求1-9任何之一所述的系統(tǒng)進(jìn)行甲烷化反應(yīng)的工藝，其依次包括：

（1）將合成氣原料通入至少一個所述反應(yīng)器中，使所述合成氣在催化劑作用下進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，其中，合成氣原料中的CO和H₂經(jīng)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镃H₄和CO₂；

（2）當(dāng)上述至少一個所述反應(yīng)器中的催化劑隨甲烷化反應(yīng)的進(jìn)行而積碳失活后，將合成氣原料通入至少另一個所述反應(yīng)器中，使甲烷化反應(yīng)在至少另一個所述反應(yīng)器中繼續(xù)進(jìn)行，同時，向停止甲烷化反應(yīng)的至少一個所述反應(yīng)器中通入CO₂氣體，使其中的催化劑表面上的積碳與CO₂反應(yīng)形成CO，從而使積碳失活的催化劑消碳再生；

（3）當(dāng)繼續(xù)進(jìn)行甲烷化反應(yīng)的至少另一個所述反應(yīng)器中的催化劑隨甲烷化反應(yīng)的進(jìn)行而積碳失活后，將合成氣原料通入其中催化劑被消碳再生的至少一個所述反應(yīng)器中，同時，向其中催化劑積碳失活的至少另一個所述反應(yīng)器中通入CO₂氣體，使其中的催化劑表面上的積碳與CO₂反應(yīng)形成CO，從而使積碳失活的催化劑消碳再生；

（4）每個反應(yīng)器如此交替地進(jìn)行甲烷化反應(yīng)和催化劑消碳再生反應(yīng)，使甲烷化反應(yīng)順利持續(xù)地進(jìn)行，同時，催化劑保持原始反應(yīng)活性。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的工藝，其中，利用甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)熱或余熱向催化劑消碳再生反應(yīng)提供所需的熱能。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，其中，利用換熱器將甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)熱由進(jìn)行甲烷化反應(yīng)的反應(yīng)器中移入到進(jìn)行催化劑消碳再生反應(yīng)的反應(yīng)器中。

13.一種催化劑消碳再生工藝，包括：使催化劑表面上的積碳與CO₂接觸并反應(yīng)生成CO，從而清除掉催化劑表面上的積碳而使所述催化劑再生。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的再生工藝，其中，所述催化劑是甲烷化反應(yīng)催化劑。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的再生工藝，其中，所述甲烷化反應(yīng)催化劑是以Ni為催化活性組分的甲烷化反應(yīng)催化劑。