[实用新型]一种用于甲烷化反应的集成装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于化学反应的集成装置。具体地，本实用新型涉及一种实验室或工业侧线用的甲烷化反应的集成装置。

背景技术

通用的甲烷化反应装置中，多股气流经过脱氧工段后通常直接进入甲烷化反应器。若某股气流不稳或气流的非持续性供应将引发反应器内催化剂出现“飞温”和/或“析碳”等现象，严重影响催化剂的寿命。另外，甲烷化反应器一般采用不锈钢或碳钢材质，反应过程中原料气会与金属器壁反应或在金属器壁的作用下发生歧化反应等，将影响甲烷化反应的进行，产生无用的副产物，甚至使催化剂毒化迅速失活。

发明内容

因此，本实用新型的目的在于针对上述的实验装置及反应器中存在的问题，提供一种用于甲烷化反应的集成装置，该装置能有效地降低反应过程中出现“飞温”和“析碳”的危险，有效地保护催化剂。

本实用新型提供的用于甲烷化反应的集成装置，该装置包括依次连接的进料控制系统、混合器、净化器和反应器8；其中，该反应器8内壁设有惰性耐火材料1，并且该反应器8包括气体分流器2、催化剂4，以及催化剂4与气体分流器2之间的第一填料3和第二填料5。

在上述甲烷化反应的集成装置中，反应所需热量由外加热和反应放热共同提供，该装置属于部分自热体系，有利于节约能耗。其中，反应器8的材质可以为不锈钢或碳钢，是在通用的管式固定床反应器的基础上加以改进得到。主要改进在于：反应器8为复合式，内衬惰性耐火材料1以避免反应气体与金属器壁反应生成副产物，影响反应的进行；反应器中的催化剂4上层预设气体分流器2，并装填第一填料3和第二填料5以促进原料气分布及混合均匀，同时促进了水的完全汽化，减少了原料气波动对反应结果的影响。

在上述集成装置中，优选地，进料控制系统是自动控制的。该集成装置应用了原料自动控制系统，通过数模转换实现了原料气组成与流量的微机控制，可根据实验的需要通过电脑精确控制各组分的流量，避免了原料气的异常波动。

在上述集成装置中，前端设有原料气混合器，原料气先进入混合器中混合均匀，达到所需稳定流量后才进入净化器单元。同时，混合器和所述的净化器之间设置原料采样阀，用于检测原料气组成；另外混合器与所述净化器之间可以设置切换阀。切换阀可在气流不符合反应要求或异常波动时切换气流，不使原料气进入反应器8。因此，可避免原料气异常波动对催化剂4的影响。

在上述集成装置中，优选地，反应器8还包括用于监测催化剂温度的热偶7，通过热偶7观测并控制反应器各段的温度。

与现有技术相比，本实用新型的优势在于：

1.本实用新型在所述甲烷化反应的集成装置中设置了进料控制系统，通过电脑精确控制各组分的流量，避免了原料气的异常波动；通过该装置中设置在混合器与净化器之间的原料采样阀和切换阀，可以用于检测混合器中的混合气体的组成，也可以在气流不符合反应要求或异常波动时切换气流，不使原料气进入反应器。

2.本实用新型所述的实验集成装置中的反应器是复合式的，内衬惰性耐火材料以避免反应气体与金属器壁反应生成副产物影响反应的进行；反应器催化剂上层预设气体分流器，并装填惰性填料以促进原料气分布及混合均匀，同时促进了水的完全汽化，减少了原料波动对反应结果的影响。

因此，该装置能有效地降低反应过程中出现“飞温”和“析碳”的危险，有效地保护催化剂。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本实用新型的具体实施方式，其中：

图1为本实用新型反应器的轴向剖面图，1为惰性耐火材料，2为气体分流器，3为第一填料，4为催化剂，5为第二填料，6为筛板，7为热偶，8为反应器，9为原料气进口，和10为尾气出口。

图2为本实用新型的甲烷化反应集成装置的流程示意图。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本实用新型。这些实施例仅用于说明本实用新型的目的，其不以任何方式限制本实用新型的范围。

参照附图1和附图2，一氧化碳甲烷化反应装置的操作流程如下，

1)原料气I、II、III、IV分别为H₂、CH₄、CO、CO₂。原料气经减压至2.8-3.2MPa后按照设定的流量进入混合罐混合，H₂、CH₄、CO、CO₂的流量均由进料控制系统，例如，微机程控，来自动控制，该流量与反应器的尺寸有关；