大量甲烷化反應器的製造方法

2023-05-12 05:43:36 3

大量甲烷化反應器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種大量甲烷化反應器，解決了現有大量甲烷化反應器內催化反應溫度不均，催化劑使用壽命短的問題。技術方案包括進氣封頭、殼體和出氣封頭，所述進氣封頭上設有進氣口、出氣封頭上設有出氣口，所述殼體內設有催化劑床層，所述進氣封頭內設有與進氣口連接的氣體分布管，所述氣體分布管為由上至下直徑逐級縮小的變徑圓管結構，所述氣體分布管的側管面上均勻開有多個分布孔。本實用新型結構簡單、氣體分布均勻、避免反應死區和高溫區域，且能防止甲烷合成催化劑中毒失活、提高催化劑壽命。
【專利說明】大量甲院化反應器
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種用於煤制天然氣的大量甲烷化反應器。
【背景技術】
[0002]隨著我國天然氣消費量的不斷增加，天然氣供需缺口逐年擴大。為解決國內天然氣的缺口問題，擴大天氣然供給，近年來國內開展了多個煤制天然氣項目的建設，即以煤為原料通過甲烷化合成生產天然氣。煤制天然氣項目流程為:煤氣化裝置生產的粗煤氣經CO變換、酸性氣體脫除後得到淨化氣，淨化氣再經甲烷化反應及乾燥後得到滿足國家相關標準天然氣。
[0003]淨化氣的主要成分為CC^PH2，其經過脫硫處理進入大量甲烷化反應器在催化劑作用下，反應生成CH4和H20，此反應為強放熱反應，催化劑為高鎳型，其中鎳含量約為50%。該催化劑的起活溫度在250°C，最佳活性溫度在300-600°C，失活溫度大於700°C。由於反應溫度的差別，大量甲烷化反應器中催化劑壽命比普通甲烷化反應器中催化劑壽命低2-3年。
[0004]從已運行的情況來看，催化劑失活主要有兩種原因:一是催化劑中毒，其中主要毒物為硫化物；另一原因是催化劑床層出現高溫，造成催化劑失活甚至燒結。若上遊脫硫裝置出現問題，進入反應器的合成氣硫含量超標，會造成大量甲烷化反應器的催化劑失活，同時若進入反應器的合成氣分布不均，部分床層氣體濃度低反應強度低則此處區域溫度偏低，部分床層氣體濃度高反應強度高則此處區域溫度過高，甚至超過失活溫度造成催化劑失活，綜上所述，設置催化劑保護措施和進氣均勻分布成為反應器設計的重要方面。

【發明內容】

[0005]本實用新型的目的是為了解決上述技術問題，提供一種結構簡單、氣體分布均勻、避免反應死區和高溫區域，且能防止`甲烷合成催化劑中毒失活、提高催化劑壽命的大量甲燒化反應器。
[0006]技術方案包括進氣封頭、殼體和出氣封頭，所述進氣封頭上設有進氣口、出氣封頭上設有出氣口，所述殼體內設有催化劑床層，所述進氣封頭內設有與進氣口連接的氣體分布管，所述氣體分布管為由上至下直徑逐級縮小的變徑圓管結構，所述氣體分布管的側管面上均勻開有多個分布孔。
[0007]所述氣體分布管的變徑圓管結構具體為，由上至下包括三段，上段分布管直徑為所述進氣口直徑的0.9-1倍，高度為所述進氣封頭高度的0.15-0.2倍，中段分布管直徑為進氣口直徑的0.5-0.6倍，高度為進氣封頭高度的0.15-0.2倍，下段分布管直徑為進氣口直徑的0.3-0.4倍，高度為進氣封頭高度的0.15-0.2倍。
[0008]所述分布孔的孔徑為25_50mm。
[0009]所述氣體分布管的管面上沿軸向均勻布置有多排沿同一圓周分布的分布孔，相鄰兩排分布孔之間的距離為分布孔孔徑的1.84-2.45倍，相鄰兩孔間距為分布孔孔徑的
1.5-2 倍。[0010]所述相鄰的任意三個分布孔呈正三角形排列。
[0011 ] 在所述催化劑床層上鋪設有脫硫瓷球層。
[0012]所述脫硫瓷球層的厚度為150_200mm。
[0013]本實用新型的氣體分布管採用變徑圓管形式，在分布管側面開孔，分布孔均勻分布，可以滿足催化劑床層均勻進氣的需要，原料氣經氣體分布器分布後速度趨於一致並均勻進入催化劑床層，床層中原料氣濃度分布趨於一致，反應速率趨於一致，溫度趨於一致，避免存在反應死區和高溫區域；通過在催化劑床層上鋪設脫硫瓷球層，利用脫硫瓷球含有的氧化鋅可達到脫除原料氣中的硫化物以防止甲烷合成催化劑中毒失活的目的；除保護催化劑作用外，脫硫瓷球層還有壓緊催化劑以及二次分布原料氣的作用，這些措施很大程度提高了大量甲烷化催化劑的壽命。
[0014]本實用新型結構簡單、氣體分布效果好、避免了反應死區和高溫區域的存在，防止催化劑中毒失活，有效提高了甲烷催化劑的壽命，較現有大量甲烷化反應器而言，其甲烷催化劑的壽命可提高10-15%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的大量甲烷化反應器示意圖。
[0016]圖2為本實用新型分布器分布孔的布置圖。
[0017]其中，1.進氣口、2.氣體分布管、2.1.上段分布管、2.2.中段分布管、2.3.中段分布管、3.脫硫瓷球層、4.催化劑床層、5.集氣環、6.出氣口、7.分布孔、8.進氣封頭、9.殼體、10.出氣封頭。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型作進一步解釋說明:
[0019]參照圖1，本實用新型包括進氣封頭8、殼體9和出氣封頭10，所述進氣封頭8上設有進氣口 1、出氣封頭10上設有出氣口 6，所述殼體9內設有催化劑床層4，所述出氣封頭10內設與出氣口 6連接的集氣環5，所述進氣封頭8內設有與進氣口 I連接的氣體分布管2，所述氣體分布管2為由上至下直徑逐級縮小的變徑圓管結構，本實施例中包括三段布分管，上段分布管2.1直徑為所述進氣口 I直徑的0.9-1倍，高度為所述進氣封頭8高度的0.15-0.2倍，中段分布管2.2直徑為進氣口 I直徑的0.5-0.6倍，高度為進氣封頭8高度的
0.15-0.2倍，下段分布管2.3直徑為進氣口 I直徑的0.3-0.4倍，高度為進氣封頭8高度的
0.15-0.2倍。所述三段分布管的側管面(即圓管的側管面)上均勻開有多個孔徑為25-50mm的分布孔7。所述分布孔7沿氣體分布管2的管面軸向多排均勻布置，每排分布孔7沿同一圓周分布的，相鄰兩排分布孔7之間的距離為分布孔孔徑的1.84-2.45倍，相鄰兩孔間距為分布孔孔徑的1.5-2倍，任意三個分布孔7呈正三角形排列。在所述催化劑床層4上鋪設有脫硫瓷球層3，所述脫硫瓷球層的厚度優選為150-200mm，脫硫瓷球的直徑優選為25mm。
[0020]原料氣經進氣口 1、三段的氣體分布管2經多個分布孔7分布後速度趨於一致沿水平方向進入進氣封頭8內，原料氣均勻下行穿過脫硫瓷球層3進入催化劑床層4，所述脫硫瓷球層3中脫硫瓷球含有的氧化鋅可達到脫除原料氣中的硫化物以防止甲烷合成催化劑中毒失活的目的，同時具有再次均勻分布原料的效果，經脫硫和再分布後的原料氣進入催化劑床層4，在催化劑床層4內進行甲烷化反應，由於原料氣經兩次氣體分布，因此床層中原料氣濃度分布趨於一致，反應速率趨於一致，溫度趨於一致，極少存在反應死區和高溫區域，反應效果好，提高了催化劑的使用壽命。反應後的合成氣進入集氣環5最後經出氣口 6送出大量甲烷化反應器。
【權利要求】
1.一種大量甲烷化反應器，包括進氣封頭、殼體和出氣封頭，所述進氣封頭上設有進氣口、出氣封頭上設有出氣口，所述殼體內設有催化劑床層，其特徵在於，所述進氣封頭內設有與進氣口連接的氣體分布管，所述氣體分布管為由上至下直徑逐級縮小的變徑圓管結構，所述氣體分布管的側管面上均勻開有多個分布孔。
2.如權利要求1所述的大量甲烷化反應器，其特徵在於，所述氣體分布管的變徑圓管結構具體為，由上至下包括三段，上段分布管直徑為所述進氣口直徑的0.9-1倍，高度為所述進氣封頭高度的0.15-0.2倍，中段分布管直徑為進氣口直徑的0.5-0.6倍，高度為進氣封頭高度的0.15-0.2倍，下段分布管直徑為進氣口直徑的0.3-0.4倍，高度為進氣封頭高度的0.15-0.2倍。
3.如權利要求1所述的大量甲烷化反應器，其特徵在於，所述分布孔的孔徑為25-50mmo
4.如權利要求3所述的大量甲烷化反應器，其特徵在於，所述氣體分布管的管面上沿軸向均勻布置有多排沿同一圓周分布的分布孔，相鄰兩排分布孔之間的距離為分布孔孔徑的1.84-2.45倍，相鄰兩孔間距為分布孔孔徑的1.5-2倍。
5.如權利要求4所述的大量甲烷化反應器，其特徵在於，所述相鄰的任意三個分布孔呈正二角形排列。
6.如權利要求1-5任一項所述的大量甲烷化反應器，其特徵在於，在所述催化劑床層上鋪設有脫硫瓷球層。
7.如權利要求6所述的大量甲烷化反應器，其特徵在於，所述脫硫瓷球層的厚度為150_200mm。
【文檔編號】B01J4/00GK203494491SQ201320585948
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】毛俊楠, 晏雙華, 盧文新, 李繁榮, 胡四斌, 徐建民, 夏吳 申請人:中國五環工程有限公司