[发明专利]一种复合塔式甲烷化反应器

说明书

本发明提供一种复合塔式甲烷化反应器，包括：异径塔式承压壳体、取热介质分布大环管、取热介质列管、取热介质集合大环管、管箱、缠绕式换热管、缠绕式换热管支撑管、取热介质进口、弯管、取热介质出口。取热介质分布大环管分布于壳体底部，并与取热介质列管直连，取热介质列管与取热介质集合大环管通过弯管连接；取热介质进口设置在取热介质分布大环管上；取热介质出口设置在取热介质集合大环管上；缠绕式换热管缠绕于缠绕式换热管支撑管上，并通过管箱进出壳体，缠绕式换热管支撑管两端固定于壳体中部内壁。该反应器简化了流程，加深反应平衡，减少甲烷化反应器和蒸汽发生器的设置，同时能够解决高温管线的热应力问题。

技术领域

本发明涉及甲烷化反应技术领域，更具体地，涉及一种复合塔式甲烷化反应器。

背景技术

甲烷化是煤制替代天然气制备过程的核心技术，甲烷化反应器是核心设备。甲烷化反应具有强放热、体积减小的特点，目前，现有工业化装置的甲烷化反应器均为绝热固定床反应器，一方面由于甲烷化反应很快达到热点温度，使得下部大量的催化剂长期处于极端温度状态影响其使用寿命，而且高温限制了甲烷化反应的平衡深度，只能通过增加反应器数量来达到产品其要求，同时大量的反应热通过反应器外蒸汽发生器发生蒸汽进行回收，使得工艺流程复杂，设备投资及占地增加；另一方面绝热固定床反应器出口温度通常在600-700℃，反应器出口与蒸汽发生器之间的管线应力及设备间的布置是一大难点。

发明内容

本发明的目的是针对现有的甲烷化反应器存在的问题，提供一种复合塔式甲烷化反应器，能够综合绝热固定床反应器、等温反应器、缠绕式换热器的特点及优势，简化了流程，加深反应平衡，减少甲烷化反应器和蒸汽发生器的设置，同时能够解决高温管线的热应力问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种复合塔式甲烷化反应器，该反应器包括：

异径塔式承压壳体、取热介质分布大环管、取热介质列管、取热介质集合大环管、管箱、缠绕式换热管、缠绕式换热管支撑管、取热介质进口、弯管、取热介质出口。

所述取热介质分布大环管分布于所述异径塔式承压壳体底部，并与所述取热介质列管直连，所述取热介质列管与所述取热介质集合大环管通过弯管连接；

所述取热介质进口设置在所述取热介质分布大环管上，述取热介质出口设置在取热介质集合大环管上；

所述缠绕式换热管缠绕于缠绕式换热管支撑管上，并通过管箱进出异径塔式承压壳体，所述缠绕式换热管支撑管两端固定于异径塔式承压壳体中部内壁。

根据本发明提供的复合塔式甲烷化反应器，优选地，所述异径塔式承压壳体分为：下部等温反应区、中部换热区和上部绝热反应区；所述上部绝热反应区的壳体直径小于所述下部等温反应区和中部换热区的壳体直径；所述下部等温反应区和中部换热区的壳体直径相等。

进一步优选地，所述上部绝热反应区的壳体不设置衬里，所述下部等温反应区和中部换热区的壳体设置衬里。所述下部等温反应区和中部换热区的壳体设置100mm-200mm厚的耐磨、耐热衬里。

进一步优选地，所述下部等温反应区和上部绝热反应区的下方均设有支撑格栅，上方均设有压块格栅。

进一步优选地，所述中部换热区为单股流换热或多股流换热。

根据本发明，从所述异径塔式承压壳体底部进入壳体内部的取热介质分布大环管、取热介质列管以及取热介质进口，均位于下部等温反应区中；从所述异径塔式承压壳体中部进出壳体内部的管箱、缠绕式换热管、缠绕式换热管支撑管、取热介质集合大环管以及取热介质出口，均位于中部换热区中。