[发明专利]一种甲烷化反应器及甲烷化工艺

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)、设置在所述壳体(1)内所述进气管(2)下方所述出气管(3)上方的径向催化反应区、以及所述径向催化反应区的取热设备；

所述径向催化反应区包括中心筒(4)以及包括或不包括套设在中心筒(4)外的至少一个套筒(9)；中心筒(4)具有中心管(5)，中心管(5)与出气管(3)流体连通；中心筒(4)与最内层的套筒(9)的筒壁之间以及相邻套筒(9)的筒壁之间形成有集流道(15)；最外层的套筒(9)的外壁或者不存在套筒(9)时的中心筒(4)的外壁与壳体(1)的内壁之间形成有环隙(8)；中心筒(4)和套筒(9)均具有多个径向设置的径向微反应通道(13)，并且中心筒(4)的筒体内外以及套筒(9)的筒体内外仅通过该径向微反应通道(13)流体连通；进气管(2)通过其下方的环隙(8)与中心筒(4)或最外层套筒(9)中的径向微反应通道(13)的微通道反应气体入口(6)流体连通，中心筒(4)中的径向微反应通道(13)的微通道反应产物出口(7)通过中心管(5)与出气管(3)流体连通；

所述径向微反应通道(13)内设置有增加流体湍动作用的导流组件(14)；

所述壳体(1)的上部具有至少一个冷却介质入口，所述壳体(1)的下部具有至少一个冷却介质出口，所述取热设备包括冷却介质管线；所述中心筒(4)和每个套筒(9)各自具有由各自筒的内壁和外壁形成的容纳所述微反应通道(13)的封闭空间(16)，每一个封闭空间(16)的上部通过所述冷却介质管线与所述冷却介质入口流体连通，每一个封闭空间(16)的下部通过所述冷却介质管线与所述冷却介质出口流体连通，并且每一个封闭空间(16)与所述进气管(2)、中心管(5)和出气管(3)均为流体不连通。

2.一种甲烷化反应器，其特征在于，该反应器包括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)、设置在所述壳体(1)内所述进气管(2)下方所述出气管(3)上方的径向催化反应区、以及所述径向催化反应区的取热设备；

所述径向催化反应区包括中心筒(4)以及包括或不包括套设在中心筒(4)外的至少一个套筒(9)；中心筒(4)具有中心管(5)，中心管(5)与出气管(3)流体连通；中心筒(4)与最内层的套筒(9)的筒壁之间以及相邻套筒(9)的筒壁之间形成有集流道(15)；最外层的套筒(9)的外壁或者不存在套筒(9)时的中心筒(4)的外壁与壳体(1)的内壁之间形成有环隙(8)；中心筒(4)和套筒(9)均具有多个径向设置的径向微反应通道(13)，并且中心筒(4)的筒体内外以及套筒(9)的筒体内外仅通过该径向微反应通道(13)流体连通；进气管(2)通过其下方的环隙(8)与中心筒(4)或最外层套筒(9)中的径向微反应通道(13)的微通道反应气体入口(6)流体连通，中心筒(4)中的径向微反应通道(13)的微通道反应产物出口(7)通过中心管(5)与出气管(3)流体连通；

所述径向微反应通道(13)内设置有增加流体湍动作用的导流组件(14)；

所述壳体(1)的上部具有至少一个冷却介质入口，所述壳体(1)的下部具有至少一个冷却介质出口，所述取热设备包括冷却介质管线；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(15)内且环绕所述中心筒(4)和/或所述套筒(9)的冷却介质管线流体连通。

3.根据权利要求1或2的甲烷化反应器，其中，所述导流组件(14)包括与所述径向微反应通道(13)的内壁固定连接的固定轴(17)和串联在所述固定轴(17)上的导流元件(18)，所述导流元件(18)的朝向所述径向微反应通道(13)进气方向的一端为凸形。

4.根据权利要求1或2的甲烷化反应器，其中，所述导流元件(18)为选自圆锥体、圆锥面、半球体、半球面、球体和球面中的至少一种；

所述圆锥体、圆锥面的底面直径介于微通道反应产物出口(7)的直径与微通道反应气体入口(6)的直径之间；所述半球体、半球面、球面、球体的球面直径介于微通道反应产物出口(7)的直径与微通道反应气体入口(6)的直径之间；相邻两个所述导流元件(18)的间距不小于所述导流元件(18)的高度。