[發明專利]一種末級采用等溫反應器的無循環甲烷化工藝及系統

在審

• 申請號: 201710879459.7
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107400541A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 王志遠;陳兆文
• 申請（專利權）人: 北京華福工程有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 魏彥

技術領域

本發明涉及化工技術領域，具體而言，涉及一種末級采用等溫反應器的無循環甲烷化工藝及系統。

背景技術

目前，甲烷化工藝，是指合成氣中CO、CO₂和H₂在一定的溫度、壓力及催化劑的作用下，進行化學反應生成甲烷的過程。甲烷化反應是分子量顯著減小的化學反應，同時也是一種強放熱反應，在通常的合成氣體組份下，每一個百分點的CO甲烷化可產生74℃的絕熱溫升，每一個百分點的CO₂甲烷化可產生60℃的絕熱溫升。目前的甲烷化工藝，產品中CH₄的含量低，合成天然氣的熱值低。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種末級采用等溫反應器的無循環甲烷化系統，以使產品質量更穩定易控。

本發明的另一目的在于提供一種末級采用等溫反應器的無循環甲烷化工藝，以提高CO、CO₂及H₂的轉化率。

為了解決上述技術問題中的至少一個，本發明提供了以下技術方案：

一種末級采用等溫反應器的無循環甲烷化系統，包括：沿原料氣的流向依次設置且連接的配氣甲烷化反應單元和補充甲烷化反應單元；補充甲烷化反應單元包括等溫反應器，等溫反應器為管殼式結構，等溫反應器包括殼體及列管，列管內裝填有甲烷化催化劑，補充甲烷化反應單元還包括在反應過程中持續對等溫反應器的列管進行降溫的降溫單元。

進一步地，在本發明的可選實施例中，配氣甲烷化反應單元包括2～4級串聯的高溫固定床絕熱反應器。

進一步地，在本發明的可選實施例中，以富H₂氣和富CO氣為原料生產合成天然氣(SNG)，其中富H₂氣一次性通入配氣甲烷化反應單元第1級高溫固定床絕熱反應器的入口，富CO氣則分別通入配氣甲烷化反應單元各級高溫固定床絕熱反應器的入口。且富H₂氣和富CO氣的總氫碳比符合甲烷合成反應的化學計量比。

進一步地，在本發明的可選實施例中，補充甲烷化反應單元還包括串聯于高溫固定床絕熱反應器和等溫反應器之間的中低溫固定床絕熱反應器組；中低溫固定床絕熱反應器組包括0～2級串聯的中低溫固定床絕熱反應器。

進一步地，在本發明的可選實施例中，降溫單元包括汽包，汽包具有鍋爐水進水管道和蒸汽排出管道以及安裝于蒸汽排出管道的壓力控制閥，汽包通過第一鍋爐水管道和第二鍋爐水管道與等溫反應器的殼程連通，以形成換熱回路。

進一步地，在本發明的可選實施例中，第一鍋爐水管道的一端與等溫反應器的頂部連接且與殼程連通；第二鍋爐水管道的一端與等溫反應器的底部連接且與殼程連通。

進一步地，在本發明的可選實施例中，合成氣管道連接于等溫反應器的頂部并與列管連通，工藝氣管道連接于等溫反應器的底部并與列管連通。

進一步地，在本發明的可選實施例中，等溫反應器的殼體內設置有多個列管，多個列管并排設置，等溫反應器的頂部設置有合成氣管道連通的氣體分布器，等溫反應器的底部設置有氣體收集器。

進一步地，在本發明的可選實施例中，殼體內靠近等溫反應器的頂部設置有用于固定列管的上層管板，上層管板與氣體分布器之間設有間隔。

進一步地，在本發明的可選實施例中，殼體內靠近等溫反應器的底部設置有用于固定列管的下層管板，下層管板和氣體收集器之間設有間隔。

進一步地，在本發明的可選實施例中，上層管板與氣體分布器之間設置有至少一層瓷球；下層管板和氣體收集器之間設置有至少一層瓷球。

本發明還提供一種末級采用等溫反應器的無循環甲烷化工藝，包括：

依次進行的配氣甲烷化及補充甲烷化兩個階段，其中補充甲烷化階段先在0～2級串聯的中低溫固定床絕熱反應器內反應，然后在等溫反應器內反應，在等溫反應器內反應的過程中，對等溫反應器進行連續降溫以保持反應溫度恒定。

本發明的有益效果是：本發明通過上述設計得到的末級采用等溫反應器的無循環甲烷化工藝及系統，可以在反應過程中持續對等溫反應器的列管進行降溫，降低末級反應器的平衡溫度，推動化學反應正向進行。降低了列管內甲烷化反應的平衡溫度，提高了CO、CO₂及H₂的轉化率，提高了合成天然氣產品中CH₄的含量及合成天然氣的熱值，使產品質量更穩定易控。

附圖說明