[实用新型]一种烃化反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及烃化反应设备领域，具体为一种烃化反应器。

背景技术

少量CO、CO₂氨原料气中含有少量CO、CO₂（质量百分含量为0.05％～0.2％），少量CO、CO₂对氨合成催化剂有氧化中毒，必需清除至10PPM以下。此过程称为精制。有一种精制方法将CO、CO₂转化为碳氢化化合物（烃化），化学反应式：

CO+2nH₂→(CH₂)_n+H₂O+Q

CO+2H₂→CH₃OH +Q

CO+3H₂→CH₄+H₂0+Q

CO+H₂O→CO₂+H₂+Q

上述反应是放热的，并且在装有一定催化剂的塔内进行反应。如果绝热进行反应，以生成CH₄为例，每反应1％CO温升72℃，每反应1％CO₂温升59℃。

由于氨原料气中含有质量百分含量约0.15％的CO以及约0.05％的CO₂，则温升=（0.15×70）+（0.05×59）=13.45℃；因为反应时催化反应塔有热损失，且反应放出的热不足抵消热损失，因而温度不升反降，即要求外供热，以维持反应在一定温度下平稳进行。

实用新型内容

为了克服现有的氨原料气中CO和CO₂质量含量大于10PPM，容易对氨合成催化剂产生氧化中毒的不足，本实用新型旨在提供一种烃化反应器，该烃化反应器可以将质量百分含量为0.05％~3％的CO+CO2混合氨原料气烃化至CO和CO₂的质量含量小于10PPM。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种烃化反应器，包括外筒和内筒，该外筒与内筒之间设有环隙；所述外筒上部设有进气口a；其结构特点是，所述内筒内设有中心管，该内筒与中心管之间设有自上而下的多级催化床，相邻两级催化床之间通过连通管连通，且最上一级催化床与所述中心管上端连通，每级催化床的上下侧面设有过气孔板；所述外筒底部设有出气口b，该出气口b通过热交换器与蒸汽加热器相连，所述蒸汽加热器的出口与所述中心管下端连通；所述内筒底部设有与最下一级催化床连通的出气口c，该出气口c通过热交换器与下一工序设备相连。

本实用新型所述催化床的过气孔板的孔径小于催化剂的颗粒粒径，保证气体通过而催化剂不漏下。

以下为本实用新型的进一步改进的技术方案：

为了所述相邻两级催化床之间设有集气空腔，气体通过上一级催化床反应后，经过集气空腔再往下一级催化床继续烃化反应。

为了方便更换催化剂，所述外筒顶部设有装料管，该装料管通过阀门与催化剂贮罐相连；所述外筒底部设有卸料管；需要装填还原型催化剂时，关闭与反应器连接管道的各阀门，封闭卸料管，在反应器内充入氮气，保持正压，将还原型催化剂桶，将连接软管与装料管连接，开催化剂桶装下部阀门，催化剂自动流入内件并填满。

所述最下一级催化床与内筒底部之间设有多个瓷球，反应后的气体通过瓷球之间的间隙，然后通过出气口c进入热交换器内。

所述中心管内设有电炉，在新催化剂需要升温加热气体时，或蒸汽加热器出现故障时使用。

根据本实用新型的实施例，所述催化床包括两级，分别为上催化床和下催化床；所述上催化床与所述中心管顶端连通，所述下催化床与出气口c连通。

本实用新型的烃化反应工艺采用如上所述的烃化反应器，其工艺步骤包括：

 1）将质量百分含量为0.05％~3％的CO与CO2混合氨原料气经过进气口a进入内、外筒之间的环隙，然后向下经出气口b进入热交换器内加热至185℃～195℃后，再送入蒸汽加热器内加热至215℃～225℃；

2）经蒸汽加热器加热后的气体进入中心管内，从中心管顶端进入多级催化床内进行烃化反应至气体中CO与CO2的质量百分含量＜10PPM；

3）烃化反应后的气体通过出气口c进入热交换器内降温至70℃～100℃，再通过水冷降温后送入下一工序。

在步骤1）中，所述蒸汽加热器中的蒸汽采用260℃～280℃过热蒸汽或240℃～250℃的饱和蒸汽。