[發明專利]一種甲烷化反應系統及甲烷化催化劑的再生工藝

有效

• 申請號: 201310201126.0
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103265394A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 田大勇;鄭文濤;徐柏慶;孫守理;孫琦;苗強
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;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所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

1.一種甲烷化反應系統，包括：

至少兩個并聯的反應器，其中，至少一個反應器在進行甲烷化反應的同時，至少另一個反應器在CO₂參與下進行催化劑消碳再生反應或也進行甲烷化反應。

2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述反應器是具有催化劑床層的固定床反應器。

3.根據權利要求1所述的系統，其中，每個所述反應器交替進行甲烷化反應和催化劑消碳再生反應。

4.根據權利要求3的系統，其中，進行甲烷化反應的反應器工作溫度逐漸由400℃升至650℃，進行催化劑消碳再生反應的反應器工作溫度逐漸由650℃降至400℃。

5.根據權利要求1-4任何之一所述的系統，其中，每個所述反應器的內部都設有換熱器，以便從進行甲烷化反應的反應器中汲取熱能向進行催化劑消碳再生反應的反應器中提供催化劑消碳再生反應所需的熱能。

6.根據權利要求1-4任何之一所述的系統，其中，所述催化劑消碳再生反應是催化劑表面上的積碳與CO₂反應生成CO的反應。

7.根據權利要求6所述的系統，其中，在進行催化劑消碳再生反應的反應器中生成的CO氣體被循環至進行甲烷化反應的反應器中，與合成氣原料一起進行甲烷化反應，從而提高甲烷的產率。

8.根據權利要求1-4任何之一所述的系統，其中，所述催化劑是以Ni為催化活性組分的甲烷化反應催化劑。

9.根據權利要求1-4任何之一所述的系統，其中，所述CO₂來自于從甲烷化反應產生的產物氣體中分離得到的CO₂。

10.一種用權利要求1-9任何之一所述的系統進行甲烷化反應的工藝，其依次包括：

（1）將合成氣原料通入至少一個所述反應器中，使所述合成氣在催化劑作用下進行甲烷化反應，其中，合成氣原料中的CO和H₂經反應轉變為CH₄和CO₂；

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

（3）當繼續進行甲烷化反應的至少另一個所述反應器中的催化劑隨甲烷化反應的進行而積碳失活后，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器中，同時，向其中催化劑積碳失活的至少另一個所述反應器中通入CO₂氣體，使其中的催化劑表面上的積碳與CO₂反應形成CO，從而使積碳失活的催化劑消碳再生；

（4）每個反應器如此交替地進行甲烷化反應和催化劑消碳再生反應，使甲烷化反應順利持續地進行，同時，催化劑保持原始反應活性。

11.根據權利要求10所述的工藝，其中，利用甲烷化反應的反應熱或余熱向催化劑消碳再生反應提供所需的熱能。

12.根據權利要求11所述的工藝，其中，利用換熱器將甲烷化反應的反應熱由進行甲烷化反應的反應器中移入到進行催化劑消碳再生反應的反應器中。

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.根據權利要求13所述的再生工藝，其中，所述催化劑是甲烷化反應催化劑。

15.根據權利要求14所述的再生工藝，其中，所述甲烷化反應催化劑是以Ni為催化活性組分的甲烷化反應催化劑。