[实用新型]一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器

说明书

本实用新型涉及一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，包括反应器壳体，反应器壳体的下方设有反应气进气口，反应器壳体的内部设有与反应气进气口连通的中心进气分布器，中心进气分布器的外壁上分层缠绕换热管层，根据反应热的分布方式，各换热管层的流通量呈现出沿中心向外侧的梯度分布，各换热管层之间形成的夹层通道中设有催化剂填充层。本申请的一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，换热效率高，控温等温效果好；同时还能解决热膨胀问题，壳体与换热管可以使用不同材质的材料，降低反应器成本。

技术领域

本实用新型涉及化工生产工艺及设备技术领域，特别是涉及一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器。

背景技术

甲烷化就是一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)加氢(H2)生成甲烷(CH4)，它是一个强放热的可逆反应，反应一旦开始即迅速达到平衡。亦即是指合成气中CO、CO2和H2在一定温度、压力及催化剂作用下，进行化学反应生成甲烷的过程。由于该反应过程是可逆的反应，其反应条件对温度控制有很高的要求，故是否能够高效的保障反应等温条件是该反应的关键。传统等温反应器采用列管结构，将催化剂装填在换热管内，通过壳程冷介质的强循环来移除反应强放热，维持反应器内温度条件。该技术存在以下缺陷：1)换热效率低，难以控制等温；2)为了解决热膨胀问题，必须保证壳体与换热管采用相同的材质，具备相同的热膨胀系数，反应器成本高。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提出了一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，解决现有等温反应器等温效果难以控制、移热效率低的技术问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，所述反应器壳体的下方设有反应气进气口，所述反应器壳体的内部设有与反应气进气口连通的中心进气分布器，所述中心进气分布器的外壁上分层缠绕换热管层，根据反应热的分布方式，各换热管层的流通量呈现出沿中心向外侧的梯度分布，各所述换热管层之间形成的夹层通道中设有催化剂填充层。

进一步的，各所述换热管层包括至少一根换热管；当某一换热管层包括有多根换热管时，多根换热管之间分层交错缠绕。

进一步的，所述换热管层的两端分别通过膨胀节补偿弯与上下管板相连，所述管板固定在反应器壳体上。

进一步的，各所述催化剂填充层的径向宽度保持一致。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出的一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器，采用分层绕制换热管的结构，且根据反应热梯度不均匀分布换热管，在管移热夹层中填充催化剂，以此使用能量平衡和高效移热，保证控温等温效果；缠绕管式及膨胀节补偿弯解决了热膨胀问题，能够实现壳体与换热管适用不同材质的材料，根据介质的腐蚀性选择更加经济的材料，降低反应器的成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器的主视图；

图2为本实用新型实施例所述一种分层缠绕管式甲烷化等温反应器的俯视图；

图3为本实用新型实施例所述换热管、催化剂填充层的布置结构放大图。

图中：

1、反应器壳体；2、反应气进气口；3、换热管层；4、催化剂填充层；5、中心进气分布器；6、膨胀节补偿弯；7、管板。

具体实施方式

展示一下实例来具体说明本实用新型的某些实施例，且不应解释为限制本实用新型的范围。对本实用新型公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进，所有这些改进，均应落入本实用新型的精神和范围之内。