[实用新型]焦炉煤气多段一体式等温甲烷化反应器

说明书

技术领域

本实用新型属于焦炉煤气等温甲烷化反应器技术领域，具体是一种焦炉煤气一体多段列管式无循环等温甲烷化反应装置。

背景技术

焦炉煤气是焦炭生产过程中的附属产品，主要由氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氮气等气体成分组成，是一种优质化工原料。随着我国对环保要求的提高，焦炉煤气禁止就地燃烧或直接排放，必须进行综合使用，目前，在焦炉煤气的综合利用途径中，甲烷化是最具有经济性和技术可靠性的途径。所谓甲烷化，就是将焦炉煤气中的一氧化碳和二氧化碳与氢气在催化剂的作用下生成甲烷。甲烷化过程是一个强放热反应，这对甲烷化反应器提出了较高要求。甲烷化反应器主要两种技术路线，一是绝热反应器，即先进行甲烷化，再将反应热通过汽包移走。这类反应温度在500℃以上，通过循环压缩机进行反应控制，由于第二种技术路线为等温甲烷化反应工艺，即是列管式等温反应器。在管程内装入甲烷化催化剂，通过壳程内的蒸汽直接将反应热移走。

绝热式样甲烷化反应器虽然已经实现的工业化，但由于反应温度高，且需要通过循环压缩机来控制的反应量和反应速度，增加了反应能耗，对设备材料和工艺要求较高，要求催化剂有很好的耐高温，抗积碳性能，相对于绝热式反映工艺，等温式甲烷化技术可降低设备投资30%~50%，大幅降低能耗，提高反应效率，简化工艺流程。但由于等温反应器列管长度较长，在反应过程中，焦炉煤气上下成分不同，反应强烈程度也存在差异，导致的上下存在应力，受热不均也会导致，反应列管存在部分点过热而软化，易受到腐蚀。

因此，研究一种新型可控、节能和长期稳定运行的反应器有利于推动焦炉煤气制天然气产业的发展和进步。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种焦炉煤气多段一体式等温甲烷化反应器。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种焦炉煤气多段一体式等温甲烷化反应器，包括等温反应器上封头，所述等温反应器上封头连接一段等温反应器，所述一段等温反应器连接一段混合器，所述一段混合器连接二段等温反应器，所述二段等温反应器连接等温反应器下封头。

所述等温反应器上封头顶部设置焦炉气入口A、其侧面设置焦炉气入口B，所述等温反应器上封头内位于焦炉气入口B上方设置预反应催化剂装填区。

所述一段等温反应器侧面设置有循环蒸汽入口a和循环蒸汽出口b，所述一段等温反应器安装有一段等温反应列管。

所述一段混合器侧面设置有焦炉气入口C。

所述二段等温反应器侧面设置有循环蒸汽入口c和循环蒸汽出口d，所述二段等温反应器安装有二段等温反应列管。

所述等温反应器下封头内上部为瓷球装填区，所述等温反应器下封头底面设置合成气出口D，所述合成气出口D与瓷球装填区之间通过集气盒连接。

由于甲烷化反应是强放热反应，降低催化剂起活温度，合理匹配焦炉煤气碳氢比，有利于在不同反应填装不同型号、不同性能的催化剂，从而使整个反应器温度分布更加均匀，可有效控制部分反应段甲烷化反应。

实施时，焦炉煤气与水蒸气混合加热到预反应催化剂起活温度后，从焦炉煤气入口A进入到预反应器（预反应催化剂装填区）中进行反应，反应完成后与从焦炉煤气入口B进入的低温焦炉煤气进行混合，然后进入第一段等温反应器进行反应。完成反应后，反应气进入第一段混合器，与从焦炉煤气入口C进入的低温焦炉煤气进行混合后，进入第二段等温反应器进行反应，完成反应后，从焦炉煤气出口D，进入到下一工序。在此过程中，水蒸汽分别从水蒸气入口a和水蒸气入口c进入到第一段和第二段等温反应器壳程，带走反应热，分别从水蒸气出口b和水蒸气出口d流出，进入蒸汽冷却工序。整个工艺过程，按照各个区域的反应温度和反应速度，对焦炉煤气和水蒸气量进行调节，使反应充分进行。

本实用新型具有如下优点：

1、该装置单一部件尺寸减小，降低了设备制造难度和成本，便于设备的运输和装配；甲烷化反应过程更为容易控制，便于的焦炉煤气反应负荷的调节。

2、反应器温度场分布更为均匀，消除了设备中温度差应力，设备运行更为稳定可靠。

3、减少了焦炉煤气循环设备，改为通过焦炉煤气入口流量调节，降低了能耗，节约了资源。

4、反应器某一列管损坏时，只要更坏单一部件即可，不必更换全部等温反应器，维修便捷，成本降低。

本实用新型设计合理，设备制造方便，同时减少反应器的单一部件的长度，有利于制造、运输和现场装配，同时可防止因设备过长，造成现场催化剂装填不合格或堵塞。

附图说明