[实用新型]一种轴径向固定床甲烷化反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及制备替代天然气（SNG）的甲烷化反应装置，尤其涉及以煤经气化、变换、酸性气脱除单元后的合成气为原料制备SNG的甲烷化反应设备。本实用新型属于煤制天然气领域。

背景技术

煤制替代天然气（SNG）正在成为煤化工领域的新热点。在我国天然气藏量有限、产能不能满足需求的局面下，煤制天然气是对我国天然气资源的有效补充手段。煤制SNG的核心工艺在于甲烷化技术，而甲烷化反应器正是其中的核心设备。

甲烷化反应为剧烈放热反应，这使得反应器壳体既要承受较高压力又要承受甲烷化反应所带来的急剧温升。如果采用热壁轴向反应器设计，承压壳体材质需选用高合金钢材料，工程造价高；如果采用冷壁绝热反应器设计，反应器内壁需设置耐热衬里，这样不但增加了反应器壳体直经，规模放大困难，而且耐热衬里施工和维护困难；同时轴向固定床反应器具有移热效果差，床层压力降大等诸多弊端。比如专利CN102205220A公开了一种反应器，其具有外通道和内通道，以通过多个通道使反应原料反复通过填料床层，但是上述反应器的承压和承热能力仍然难以适应甲烷化反应的剧烈放热和高压力。目前，工业化的甲烷化反应器多采用冷壁绝热轴向固定床反应器，也没有很好地解决以上技术难题。

实用新型内容

本实用新型提出一种轴径向固定床甲烷化反应器，这种反应器将目前煤制替代天然气甲烷化工艺中冷壁绝热轴向固定床甲烷化反应器替代为新型热壁轴径向固定床甲烷化反应器，使得主要压力载荷和主要温度载荷分别由承压壳体和反应器内构件承担；反应器采用热壁设计，反应原料从顶部轴向进入反应器，经盖板的阻挡进入外筛网与承压壳体间的环形空间，转为径向依次通过外筛网、催化剂床层a、中心筛网管，并汇集到中心筛网管内，最终反应产物由反应器底部轴向排出，甲烷化反应为剧烈放热反应，其产物温度较高，约600~700度，因此本实用新型的反应器仅在底部设置隔热填料区b（不在壳体内设置隔热衬里），以保护反应器底部壳体。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种轴径向固定床甲烷化反应器，其包括壳体和内构件，其特征在于：

所述承压壳体1包括顶封头、底封头、中间壳体，所述顶封头上有反应原料入口，底封头上有反应产物出口。

所述内构件自上而下依次包括顶部的密封帽罩3、中部的中心筛网管4和外筛网5以及底部的催化剂卸料管6。

所述中心筛网管4位于反应器中心，其顶部封闭，底部与所述的底封头的反应产物出口连通。

所述外筛网5位于承压壳体1和中心筛网管4之间，其与中心筛网管4及承压壳体1分别构成内、外两个环形空间，其中：

所述的承压壳体1和外筛网5之间外环形空间的上部是开放的、底部是封闭的，用于接收从顶封头进入的反应原料，所述外筛网5底部设置环形支撑圈与所述承压壳体1固定。

所述中心筛网管4和外筛网5之间的内环形空间分为上、下两个区域，上部为催化剂床层a，下部为填充隔热填料的隔热填料区b。该隔热填料区b内填充隔热填料，所述隔热填料区b内填充单一材质或多种复合材质的隔热填料，例如单一材质或多种复合材质的隔热绳、隔热带、隔热毡毯、隔热球或隔热粉末。如上所述，所述隔热材料区b装填隔热材料而不装填催化剂，形成介质不流动区，因为该区域没有催化剂，介质也不流动，不会产生反应热，使得该区域成为绝热区域，进一步避免了甲烷化反应放热而急剧升温对承压壳体1的影响；埋入所述隔热填料区b的中心筛网管4的管壁封闭。

所述的密封帽罩3扣在中心筛网管4和内环形空间的顶部，所述密封帽罩3和所述外筛网5固定紧密连接，所述密封帽罩3和所述中心筛网管4外壁不固定而采用动态密封，所述密封帽罩3与所述中心筛网管4外壁和所述外筛网5内壁之间的间隙均不得大于催化剂粒径。

所述密封帽罩3是由顶面和侧壁的环形盖箱式结构或环形盖箱与中心盖箱的组合式结构。

当密封帽罩3为组合式结构时，其中心盖箱套扣在所述中心筛网管4顶部，并与扣在内环形空间的顶部的环形盖箱紧密连接。