[发明专利]一种低温甲烷化反应器及工作过程

权利要求书

1.一种低温甲烷化反应器，其特征在于：主要包括反应器冷激气腔、反应器管程和壳程以及产品气收集腔；所述反应器冷激气腔由设置在反应器内的冷激气套管管板(17)和设置在反应器顶部的反应器上法兰(1)围成，反应器冷激气腔的侧壁上开有冷激气从中通入的冷激气入口(2)；所述反应器管程和壳程通过位于冷激气套管管板(17)下部的上饶性管板(4)和下饶性管板(13)分为两个独立的空间，多个反应器列管(15)将上饶性管板(4)上部和下饶性管板(13)下部的腔体连通，甲烷化催化剂位于反应器列管(15)中，反应器列管(15)与原料气入口(16)相连通，冷激气套管(3)插入反应器列管(15)中，且冷激气套管(3)顶部固定在冷激气套管管板(17)并与反应器冷激气腔连通，冷激气套管(3)外表面有开孔率不等的通气小孔(14)，热电偶组(11)位于中心位置的反应器列管(15)中，反应器壳程的侧壁上开有汽水出口(5)和锅炉水入口(6)；所述产品气收集腔由位于下饶性管板(13)下部的不锈钢丝网(8)和位于反应器底部的反应器下法兰(10)围成，产品气收集腔内安装有支撑架(9)，产品气收集腔侧壁开有产品气出口(12)；

所述冷激气套管管板(17)通过可拆卸的法兰连接固定于反应器内壁，所述冷激气套管(3)采用带锥形螺栓的高温卡套密封连接于冷激气套管管板(17)上，便于拆卸；

所述热电偶组(11)采用耐高温的带锥形螺栓的高温卡套密封连接于反应器下法兰(10)。

2.根据权利要求1所述的一种低温甲烷化反应器，其特征在于：所述汽水出口(5)是由八组等外径的出口管汇集于上水管与汽包中部相连接，锅炉水入口(6)由八组等外径的入口管汇集于下降管与汽包底部相连接，其中八组汽水出口和八组锅炉水入口的位置沿反应器径向等距离分布于反应器外壁；通过控制汽包外送蒸汽流量，调节汽包压力为8-10MPa维持汽包内沸腾水的温度为290-310℃，利用锅炉水温度变化的自然循环作用与反应器壳程建立热量循环，维持整个床层温度受热均匀，避免出现温度剧烈波动。

3.根据权利要求1所述的一种低温甲烷化反应器，其特征在于：所述冷激气套管(3)均匀分布于反应器管程中，并一直延伸到管程的中下部；冷激气套管(3)的通气小孔(14)的开孔率至上而下逐渐降低，这与反应器床层的轴向热点温度的分布位置相对应。

4.根据权利要求1所述的一种低温甲烷化反应器，其特征在于：所述支撑架(9)上分布有两张20目的不锈钢丝网(8)，不锈钢丝网(8)上是两层耐高温导热瓷球，其中第一层是φ10的耐高温导热瓷球，装填高度是10-15cm，位于反应器最下层，φ5的耐高温导热瓷球位于第二层。

5.根据权利要求1所述的一种低温甲烷化反应器，其特征在于：所述原料气入口(16)和产品气出口(12)均采用可拆卸的径向法兰连接，便于拆装运输。

6.据权利要求1所述的一种低温甲烷化反应器，其特征在于：所述热电偶组(11)包含有五根沿轴向、等距离延长的热电偶，时刻监测反应器各个床层温度变化。

7.权利要求1至6任一项所述低温甲烷化反应器的工作过程，其特征在于：反应原料气流量为300-500Nm³/h，压力为2.8-3.2MPa，温度达到250-300℃，由原料气入口(16)进入反应器列管(15)中，与反应器列管(15)中的甲烷化催化剂进行甲烷化催化反应；冷激气流量为100-300Nm³/h，压力为2.8-3.2MPa，温度为10-25℃，由冷激气入口(2)进入冷激气套管(3)中，通过冷激气套管(3)外壁的通气小孔(14)溢出，与甲烷化反应后的混合气换热，抑制反应器床层热点温度飞温；反应器壳程通过汽水出口(5)和锅炉水入口(6)与汽包相连通换热，甲烷化反应放出的大量热量通过冷却介质锅炉水迅速移走；反应器壳程的冷却介质锅炉水和冷激气协同控制反应器床层温度，维持反应器床层温度300-350℃。