[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)上方的至少一个柱体(4)；

所述柱体(4)与所述壳体(1)同轴，且所述柱体(4)的外侧面与所述壳体(1)的内侧面相抵触或相重合；相邻两个柱体(4)之间以及最下方柱体的底面与所述壳体(1)的底面之间形成有空隙(6)；所述柱体(4)内设置有多个轴向穿过所述柱体(4)的微反应通道(5)，所述进气管(2)与所述空隙(6)之间以及所述空隙(6)与所述空隙(6)之间仅通过设置在所述柱体(4)内的微反应通道(5)流体连通，最下方的空隙(6)与所述出气管(3)流体连通；所述微反应通道(5)具有微通道反应气体入口(7)和微通道反应产物出口(8)，所述微通道反应气体入口(7)的直径大于所述微通道反应产物出口(8)的直径。

2.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述壳体(1)的侧面设置有至少一对冷却介质入口和冷却介质出口；所述冷却介质入口和冷却介质出口通过穿过所述空隙的冷却介质管线流体连通。

3.根据权利要求2的甲烷化反应器，其特征在于，所述冷却介质管线为选自筒状绕制管线、环状绕制管线和盘状绕制管线中的至少一种。

4.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述柱体(4)的数量为2-500个。

5.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(5) 的内表面负载有催化活性组分。

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(5)的直径从所述微通道反应气体入口(7)向微通道反应产物出口(8)的方向逐渐减小。

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(5)的直径在2-50毫米之间。

8.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(7)的直径与所述微通道反应产物出口(8)的直径的比值为(1.1-25)：1。

9.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(5)的内部空间的总体积为所有柱体(4)的总体积的30％-90％。

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(5)为选自锥形管、喇叭形管和Y形管中的其中一种。

11.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。

12.根据权利要求1的甲烷化反应器，其特征在于，所述最下方的空隙(6)内设置有隔热材料区(9)。

13.一种甲烷化工艺，该工艺包括：

a、将含有含碳氧化合物和氢气的甲烷化合成气经净化处理和预热后分别送入并联的1#主甲烷化反应器和2#主甲烷化反应器进行主甲烷化反应，得到第一产物；

b、将步骤a中所得的第一产物经降温后送入至少一台补充甲烷化反应器进行补充甲烷化反应，得到第二产物；

c、将步骤b中所得的第二产物经降温后进行分离处理，得到甲烷化产物；

其中，所述1#主甲烷化反应器、2#主甲烷化反应器和补充甲烷化反应器中的至少一台为选自权利要求1-12中任意一项所述的甲烷化反应器。

14.根据权利要求13所述的甲烷化工艺，该工艺还包括：将锅炉给水送入1#主甲烷化反应器、2#主甲烷化反应器和补充甲烷化反应器中进行取热，所产生的蒸汽送入汽包中。

15.根据权利要求13所述的甲烷化工艺，其中，所述含碳氧化合物为M值为2.85-3.5的一氧化碳和/或二氧化碳；所述M值为所述甲烷化合成气所含氢气的体积与含碳氧化合物中二氧化碳的体积之差同含碳氧化合物体积的比值。

16.根据权利要求13所述的甲烷化工艺，其中，所述净化处理依次包括水解、脱硫、脱氧和脱硝处理。

17.根据权利要求13所述的甲烷化工艺，其中，所述补充甲烷化反应器的数量为1-2台。

18.根据权利要求13所述的甲烷化工艺，其中，所述主甲烷化反应的 条件为：反应温度为300-700℃，反应压力为1.0-8.5兆帕；所述补充甲烷化反应的条件为：反应温度为300-700℃，反应压力为1.0-8.5兆帕。