[實用新型]用于甲烷化工藝的微通道反應器

有效

• 申請號: 201320593757.7
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN203540513U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 王照成;晏雙華;盧文新;李繁榮;胡四斌;徐建民;夏吳
• 申請（專利權）人: 中國五環工程有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

技術領域

本實用新型涉及一種甲烷化反應器，具體的說是一種用于甲烷化工藝的微通道反應器。

背景技術

甲烷化裝置是煤制天然氣項目中的重要組成部分，其中甲烷化反應器是其核心設備。甲烷化反應是強放熱反應，研究表明，每轉化1%的CO的絕熱溫升超過70℃。同時，由于受催化劑起活溫度的限制，催化劑入口溫度一般在280℃左右，目前工業化的煤制天然氣的甲烷化均采用多個絕熱甲烷化反應器串聯，分級進行甲烷化反應。主要的甲烷化技術專利商有：德國魯奇公司，丹麥托普索公司和英國戴維公司。傳統的甲烷化反應器存在設備尺寸龐大、空間利用率低、存在催化劑死區、存在氣體偏流等問題。

微化工技術是20世紀90年代興起的一個現代化工前沿研究領域，在解決傳統化工過程中高能耗、高物耗、環境污染嚴重等諸多令人困擾的難題方面提供了一種全新的思路，被公認為是化學工程領域的優先發展方向之一。微通道反應器是一種單元反應界面尺度為微米量級的微型化的化學反應系統，由于它具有微尺度、短擴散距離、大比表面積、小體積和規整的微通道等特點，其在傳質、傳熱和反應效率等方面表現出超常的能力，主要應用于氣固催化反應、氣液和液液過程的研究。

目前應用于大型煤制天然氣項目的微通道反應器尚未見報道。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種結構簡單、尺寸小，空間利用率高、催化劑用量少，CO轉化率高，無氣體偏流和短路現象的用于甲烷化工藝的微通道反應器。

技術方案包括包括上端設有進氣口、下端設有出氣口的殼體，所述殼體內進氣口處設有第一氣體分布器，所述殼體的中部設有微通道反應區，所述微通道反應區由多條相互平行的裝填或涂敷有甲烷化催化劑的微通道組成，所述微通道的上、下兩端經上、下支撐板固定在殼體上。

所述第一氣體分布器和微通道反應區之間還設有第二氣體分布器。

所述微通道的直徑為1mm-10mm。

所述微通道的下端設有用于阻擋甲烷催化劑掉落的金屬絲網。

所述微通道的截面形狀為圓形、三角形、菱形或者長方形。

所述微通道反應區與殼體的間隙控制在10mm-100mm。

本實用新型采用高效的微通道技術，在微通道中裝填或涂敷甲烷化催化劑，創造微反應環境，極大提高反應的比表面積，獲得很高的傳質速率。通過設置氣體分布器，使氣體均勻進入每個微通道，催化劑無死區，每個微通道內的反應互不干涉，優選采用第一氣體分布器和第二氣體分布器進行兩級氣體分布；微通道與殼體之間存在一定間隙，優選為10mm-100mm，更為優選30mm-50mm，使得殼體溫度較低，從而降低殼體的材質要求，達到降成本的目的。

所述第二氣體分布器可以有1個或多個，具體根據處理的原料氣的氣量來選取。所述金屬絲網的設置可以陰擋微通道內甲烷催化劑的掉落。

本實用新型反應器不存在反應死角，不會產生氣體偏流短路現象，不會出現甲烷催化劑部分過熱燒結失活現象，提高催化劑的使用壽命（壽命可提高15-20%），且比表面積高，CO轉化率高（轉化率可高達99%以上），反應器尺寸小（設備尺寸可減少30%-40%），結構緊湊，設備材質要求低，催化劑裝填量較現有反應器的填裝量可減少20-30%，設備空間利用率高，本新型反應器不僅可用于煤制天然氣和焦爐煤氣的甲烷化工藝中，還可用于一氧化碳變換、甲醇合成、天然氣轉換等所有固定床催化反應中。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

圖3為圖2中I部的局部放大圖。

圖4為金屬絲網的安裝示意圖。

其中，1-進氣口、2-殼體、3-第一氣體分布器、4-第二氣體分布器、5-上支撐板、6-微通道區、6.1-微通道、6.2-金屬絲網、7-下支撐板、8-出氣口、9-間隙。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步解釋說明：