一種甲烷化反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種甲烷化反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲烷化反應(yīng)器是煤制天然氣項目的核心設(shè)備之一。甲烷化反應(yīng)是強烈的放熱反 應(yīng)。研宄表明，每轉(zhuǎn)化1%的CO和0)2可產(chǎn)生的絕熱溫升分別達(dá)到了 70°C和60°C。為了控 制甲烷化反應(yīng)溫度，回收反應(yīng)中產(chǎn)生的大量熱能，工業(yè)化甲烷化工藝采用多個固定床甲烷 化反應(yīng)器串連，逐級進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，一種取熱方案是在反應(yīng)器出口設(shè)置蒸汽發(fā)生器回收 反應(yīng)熱，另一種取熱方案是在催化劑床層中設(shè)置取熱管取熱，通過壓縮機循環(huán)部分產(chǎn)品氣 來控制反應(yīng)轉(zhuǎn)化深度。已實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用的甲烷化技術(shù)專利商有英國Davy公司、丹麥T〇pS0e 公司以及德國的Lugri公司。
[0003] 目前甲烷化反應(yīng)器主要有兩種類型，一種是軸向固定床反應(yīng)器，另一種是徑向固 定床反應(yīng)器。徑向床反應(yīng)器高徑比較大、床層壓降小、反應(yīng)物在催化劑床層停留時間短，可 采用冷壁形式，通過錐形筒或中心管的開孔實現(xiàn)反應(yīng)物均勻分布，反應(yīng)物在床層中的均勻 分布至關(guān)重要。軸向甲烷化反應(yīng)器存在反應(yīng)器設(shè)備尺寸龐大、床層壓降大、容易出現(xiàn)局部飛 溫、移熱緩慢、轉(zhuǎn)化率低以及反應(yīng)器需要材質(zhì)等級高等問題。
[0004] 因此，減小反應(yīng)器的設(shè)備尺寸，降低反應(yīng)器壓降損失和反應(yīng)器出口溫度，提高反應(yīng) 物的轉(zhuǎn)化效率，盡可能的回收高溫位熱量，充分延長催化劑的使用壽命，滿足反應(yīng)器大型化 的需求是目前亟待解決的技術(shù)問題。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的是提供一種甲烷化反應(yīng)器，該反應(yīng)器能及時取走反應(yīng)熱量，均 化床層溫度。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種甲烷化反應(yīng)器，其特征在于：該反應(yīng)器包 括徑向圓筒形密封承壓殼體、從所述殼體頂部伸入到殼體內(nèi)部的進(jìn)氣管、設(shè)置在所述殼體 內(nèi)所述進(jìn)氣管的下方的催化反應(yīng)單元和中心管；所述催化反應(yīng)單元為與圓筒形殼體同軸的 可容納催化劑床層的容器，包括頂部密封板、底部密封板和側(cè)壁；所述側(cè)壁與所述殼體的內(nèi) 側(cè)壁形成有環(huán)隙，該環(huán)隙與所述進(jìn)氣管流體聯(lián)通；所述側(cè)壁上具有氣孔以使所述環(huán)隙與所 述催化反應(yīng)單元內(nèi)部流體聯(lián)通；所述中心管由下往上依次穿過所述殼體的底部和催化反應(yīng) 單元的所述底部密封板進(jìn)入所述催化反應(yīng)單元的中心并抵靠或固定連接在催化反應(yīng)單元 的所述頂部密封板的下表面上；所述中心管的底部具有出氣口，中心管的內(nèi)部通過在其位 于所述催化反應(yīng)單元內(nèi)的管壁上設(shè)置的開孔與所述催化反應(yīng)單元內(nèi)部流體聯(lián)通；所述反應(yīng) 器還包括設(shè)置在所述中心管內(nèi)的由一根圓管繞制而成的錐形筒；所述圓管的一端通過進(jìn)口 管與所述殼體上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口連通；所述圓管的另一端通過出口管與所述殼體上的冷卻 介質(zhì)出口連通。
[0007] 優(yōu)選地，其特征在于，所述進(jìn)口管和所述出口管穿過催化反應(yīng)單元的所述頂部密 封板并與所述頂部密封板密封連接。
[0008] 優(yōu)選地，其特征在于，所述錐形筒的頂部直徑為所述中心管內(nèi)徑的0. 5-0. 95倍， 底部直徑為所述中心管內(nèi)徑的0. 2-0. 6倍；所述錐形筒的長度為所述催化反應(yīng)單元的高度 的 0. 6-1. 0 倍。
[0009] 優(yōu)選地，其特征在于，繞制所述錐形筒的所述圓管的上下層之間焊接密封。
[0010] 優(yōu)選地，其特征在于，所述進(jìn)氣管的下部設(shè)置有至少一個用于分布送入所述反應(yīng) 器的反應(yīng)氣的氣體分布器。
[0011] 優(yōu)選地，其特征在于，所述催化反應(yīng)單元的所述頂部密封板下設(shè)置有用于緩沖催 化劑熱膨脹的催化劑封。
[0012] 優(yōu)選地，其特征在于，所述催化反應(yīng)單元的所述側(cè)壁為約翰遜網(wǎng)。
[0013] 優(yōu)選地，其特征在于，所述催化反應(yīng)單元的所述底部密封板與所述殼體的底部之 間設(shè)置有隔熱材料區(qū)。
[0014] 本實用新型提供的甲烷化反應(yīng)器與現(xiàn)有甲烷化反應(yīng)器相比，具有如下優(yōu)點：
[0015] 1、催化反應(yīng)單元內(nèi)溫度均勻，不會出現(xiàn)催化劑床層局部過熱現(xiàn)象，可以解決有限 的空間條件下反應(yīng)熱的移除問題；
[0016] 2、延長了催化劑的使用壽命（壽命可以提高15%-20%)，床層壓降較同處理量的 軸向反應(yīng)器低（20%-35%)，反應(yīng)器出口溫度較相同條件下不設(shè)取熱錐形筒低30-80°C ;
[0017] 3、因為取熱錐形筒結(jié)構(gòu)外形簡單，對反應(yīng)器內(nèi)流體流動干擾小?？梢愿鶕?jù)實際工 程情況，選取合適的圓管直徑，設(shè)置圓管纏繞數(shù)量，達(dá)到移除反應(yīng)熱目的；
[0018] 4、不僅可以運用于煤制替代天然氣和焦?fàn)t煤氣甲烷化工藝，還可用于甲醇合成、 CO變換、費托合成等固定床催化放熱反應(yīng)。
[0019] 本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0020] 附圖是用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面 的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中：
[0021] 圖1是本實用新型提供的甲烷化反應(yīng)器的一種【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖（為了 簡化附圖，并未在圖1中具體標(biāo)出側(cè)壁13的具體形狀，可以參考圖2);
[0022] 圖2是本實用新型提供的甲烷化反應(yīng)器的一種【具體實施方式】的剖視圖（即圖1中 A-A面的剖視圖）；
[0023] 圖3是本實用新型提供的甲烷化反應(yīng)器的一種【具體實施方式】所采用的錐形筒的 局部示意圖。
[0024] 附圖標(biāo)記說明
[0025] 1進(jìn)氣口 2殼體 3第一氣體分布器 4進(jìn)口管
[0026] 5冷卻介質(zhì)進(jìn)口 6頂部密封板 7錐形筒
[0027] 8催化反應(yīng)單元 9底部密封板 10出氣口
[0028] 11隔熱材料區(qū)12中心管 13側(cè)壁 14催化劑封 15出口管
[0029] 16冷卻介質(zhì)出口 17第二氣體分布器 18進(jìn)氣管 19環(huán)隙
【具體實施方式】
[0030] 以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處 所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0031] 本實用新型提供一種甲烷化反應(yīng)器，其特征在于：該反應(yīng)器包括徑向圓筒形密封 承壓殼體2、從所述殼體2頂部伸入到殼體內(nèi)部的進(jìn)氣管18、設(shè)置在所述殼體2內(nèi)所述進(jìn)氣 管18的下方的催化反應(yīng)單元8和中心管12 ;所述催化反應(yīng)單元8為與圓筒形殼體2同軸 的可容納催化劑床層的容器，包括頂部密封板6、底部密封板9和側(cè)壁13 ;所述側(cè)壁13與所 述殼體2的內(nèi)側(cè)壁形成有環(huán)隙19,該環(huán)隙19與所述進(jìn)氣管18流體聯(lián)通；所述側(cè)壁13上具 有氣孔以使所述環(huán)隙19與所述催化反應(yīng)單元內(nèi)部流體聯(lián)通；所述中心管12由下往上依次 穿過所述殼體2的底部和催化反應(yīng)單元的所述底部密封板9進(jìn)入所述催化反應(yīng)單元8的中 心并抵靠或固定連接在催化反應(yīng)單元的所述頂部密封板6的下表面上；所述中心管12的底 部具有出氣口 10,中心管12的內(nèi)部通過在其位于所述催化反應(yīng)單元內(nèi)的管壁上設(shè)置的開 孔與所述催化反應(yīng)單元8內(nèi)部流體聯(lián)通；所述反應(yīng)器還包括設(shè)置在所述中心管12內(nèi)的由一 根圓管繞制而成的錐形筒7 ;所述圓管的一端通過進(jìn)口管4與所述殼體2上的冷卻介質(zhì)進(jìn) 口 5連通；所述圓管的另一端通過出口管15與所述殼體2上的冷卻介質(zhì)出口 16連通。
[0032] 根據(jù)本實用新型，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，與所述錐形筒7連通的所述進(jìn) 口管4和出口管15可以依次穿過所述中心管12、催化反應(yīng)單元8和殼體2,分別與所述冷 卻介質(zhì)進(jìn)口 5和冷卻介質(zhì)出口 16連通。本實用新型優(yōu)選的是，所述進(jìn)口管4和所述出口管 15可以穿過催化反應(yīng)單元的所述頂部密封板6并與所述頂部密封板6密封連接。
[0033] 根據(jù)本實用新型，