[實用新型]一種內置盤管式蒸汽發生設備的甲烷化反應器

有效

• 申請號: 201621331392.0
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN206343160U
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 李春啟;左玉幫;劉佳男;賈靖華;蔡興業;梅長松
• 申請（專利權）人: 大唐國際化工技術研究院有限公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;C10L3/08
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司11280
• 代理人: 郭廣迅

技術領域

本實用新型屬于煤制天然氣技術領域，涉及一種甲烷化反應器，具體涉及一種內置盤管式蒸汽發生設備的甲烷化反應器。

背景技術

合成氣甲烷化反應是由H₂、CO、CO₂、CH₄、H₂O和惰性氣體組成的合成氣在甲烷化催化劑的作用下生成CH₄的反應。合成氣甲烷化反應屬于強放熱反應，反應速度快，高溫下瞬間達到化學平衡。絕熱條件下每轉化1％的CO，反應體系溫升為72℃，每轉化1％的CO₂，反應體系溫升為60℃。如何控制甲烷化反應溫度，并充分回收甲烷化反應放熱是甲烷化工藝的技術關鍵。

關于控制甲烷化反應溫度，已有較成熟的方案。關于回收利用甲烷化反應放熱，目前通常通過將甲烷化反應器的產品氣經管道送入廢熱鍋爐生產蒸汽來回收熱量。但是，獨立設置的廢熱鍋爐及相關配套的管道投資高、占地面積大、熱量損失較大。

實用新型內容

因此，本實用新型的目的是針對現有技術中采用獨立設置廢熱鍋爐來回收熱量所具有的投資大、占地面積大、熱量損失較大等問題，提供了一種內置盤管式蒸汽發生設備的甲烷化反應器。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。

本實用新型提供了一種甲烷化反應器，所述甲烷化反應器包括反應器筒體，反應器筒體頂部設有原料氣入口，底部設有產品氣出口，其中，所述甲烷化反應器還包括設置在反應器筒體內的篩孔支撐板，所述篩孔支撐板負載有自上而下布置的第一惰性填料層、催化劑床層和第二惰性填料層，所述篩孔支撐板下方設有盤管式蒸汽發生設備，所述盤管式蒸汽發生設備在其下部設有連接到其盤管的給水入口管和在其上部設有連接到其盤管的蒸汽出口管，所述反應器筒體上設置有催化劑卸出口，所述催化劑卸出口位于所述篩孔支撐板上方且配置成卸出第一惰性填料層、催化劑床層和第二惰性填料層。

運行期間，原料氣通過甲烷化反應器頂部的原料氣入口進入反應器，經由第一惰性填料層與催化劑床層接觸。這樣設置可以使工藝氣體分布均勻，從而降低或避免因反應不均而引起的催化劑床層局部超溫現象。

工藝氣體與催化劑床層接觸發生反應，將大部分H₂、CO和CO₂轉化為CH₄，反應后的高溫產品氣經由第二惰性填料層均勻通過盤管式蒸汽發生設備。鍋爐給水經由給水入口管進入盤管式蒸汽發生設備的管程，通過與其盤管外的高溫產品氣進行換熱來充分回收高溫產品氣的熱量并生產蒸汽，產生的蒸汽經蒸汽出口管離開甲烷化反應器。

如果需要更換催化劑和/或惰性填料，可以通過催化劑卸出口卸出催化劑床層、第一惰性填料層和第二惰性填料層。

根據本實用新型提供的甲烷化反應器，其中，所述反應器筒體可以由普通碳鋼材料如Q235、Q335或Q345碳鋼材料制成。

根據本實用新型提供的甲烷化反應器，其中，所述盤管式蒸汽發生設備可以配置為單層螺旋盤管蒸汽發生器、雙層螺旋盤管蒸汽發生器或多層螺旋盤管蒸汽發生器。在一些實施方案中，所述盤管式蒸汽發生設備配置為雙層螺旋盤管蒸汽發生器、3層螺旋盤管蒸汽發生器或4層螺旋盤管蒸汽發生器。

根據本實用新型提供的甲烷化反應器，其中，所述甲烷化反應器還包括位于所述原料氣入口下游以及且位于第一惰性填料層上游的氣體分布器。

根據本實用新型提供的甲烷化反應器，其中，所述氣體分布器為噴嘴輻散式氣體分布器(如噴嘴斜上設置的噴嘴輻散式氣體分布器)、雙切向環流式氣體分布器或雙列葉片式氣體分布器。

根據本實用新型提供的甲烷化反應器，其中，所述甲烷化反應器還包括第三惰性填料層、氣體收集器和惰性填料卸出口，其中所述氣體收集器位于反應器筒體底部且與產品氣出口連通，所述第三惰性填料層設置在盤管式蒸汽發生設備和氣體收集器之間，以及所述惰性填料卸出口配置成卸出第三惰性填料層。

本實用新型中，設置第三惰性填料層是為了使產品氣均勻通過反應器的產品氣出口。

根據本實用新型提供的甲烷化反應器，其中，所述氣體收集器呈圓柱形，并且在其上表面和側面安裝有篩網。

根據本實用新型提供的甲烷化反應器，其中，所述篩網為不銹鋼絲網或約翰遜網。

根據本實用新型提供的甲烷化反應器，其中，所述第一惰性填料層、所述第二惰性填料層和所述第三惰性填料層各自獨立地由圓形瓷球、開孔瓷球、表面凸凹的玻璃球、微孔瓷球和氧化鋁球中的一種或多種構成。