[发明专利]一种甲烷化反应器和甲烷化工艺

权利要求书

1.一种甲烷化反应器，其特征在于，该反应器包括径向圆筒形密封承压壳体(1)、从所述壳体(1)顶部伸入到壳体内部的进气管(2)、从所述壳体(1)底部伸入到壳体内部的出气管(3)、以及设置在所述壳体(1)内所述进气管(2)下方所述出气管(3)上方的催化反应单元；

所述催化反应单元包括中心筒(4)以及包括或不包括套设在中心筒(4)外的至少一个套筒(5)；中心筒(4)具有中心管(6)，中心管(6)与出气管(3)之间流体连通；中心筒(4)与套筒(5)的筒壁之间以及相邻两个套筒(5)的筒壁之间通过挡板(26)流体隔绝并隔离出集流道(7)和分流道(8)；最外层的套筒(5)的外壁或中心筒(4)的外壁与壳体(1)的内壁之间形成有环隙(9)；中心筒(4)和套筒(5)均具有多个径向设置的微反应通道(10)，并且中心筒(4)的筒体内外以及套筒(5)的筒体内外仅通过该微反应通道(10)流体连通；进气管(2)通过分流道(8)或环隙(9)与微反应通道(10)的微通道反应气体入口(11)流体连通，微反应通道(10)的微通道反应产物出口(12)通过集流道(7)或中心管(6)与出气管(3)流体连通；

所述壳体(1)的侧面设置有至少一个冷却介质入口，所述壳体(1)的底面设置有至少一个冷却介质出口，所述冷却介质入口与冷却介质出口之间通过穿过所述中心筒(4)和/或套筒(5)和/或中心管(6)和/或集流道(7)的冷却介质管线流体连通。

2.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述套筒(5)的数量为2-500个。

3.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述壳体(1)的侧面相对地设置有1#冷却介质入口和2#冷却介质入口；所述壳体(1)的底面对称地设置有1#冷却介质出口和2#冷却介质出口；所述1#冷却介质入口与所述2#冷却介质入口通过冷却介质管线同所述中心筒(4)的内壁与所述微反应通道(10)的外壁所形成的腔室流体连通；所述腔室通过冷却介质管线与所述1#冷却介质出口和2#冷却介质出口流体连通。

4.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述冷却介质入口与冷却介质出口之间通过设置在所述中心管(6)内并由一根冷却介质管线绕制而成的管线筒流体连通。

5.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述冷却介质入口与冷却介质出口之间通过设置在所述集流道(7)内且环绕所述中心筒(4)和/或所述套筒(5)的冷却介质管线流体连通。

6.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述微反应通道(10)的内表面负载有催化活性组分。

7.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述微反应通道(10)的直径从所述微通道反应气体入口(11)向微通道反应产物出口(12)的方向逐渐减小。

8.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述微反应通道(10)的直径在2-50毫米之间。

9.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述微通道反应气体入口(11)的直径与所述微通道反应产物出口(12)的直径的比值为(1.1-25)：1。

10.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述微反应通道(10)的内部空间的总体积为所述催化反应单元的体积的30％-90％。

11.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述微反应通道(10)为选自锥形管、喇叭形管和Y形管中的其中一种。

12.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述进气管(2)的下部设置有至少一个用于分布送入所述反应器的反应气的气体分布器。

13.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述环隙(9)的上端为开口并与进气管(2)流体连通，环隙(9)的底端封闭。