[实用新型]一种内置列管式蒸汽发生设备的甲烷化反应器

说明书

技术领域

本实用新型属于煤制天然气技术领域，涉及一种甲烷化反应器，具体涉及一种内置列管式蒸汽发生设备的甲烷化反应器。

背景技术

合成气甲烷化反应是由H₂、CO、CO₂、CH₄、H₂O和惰性气体组成的合成气在甲烷化催化剂的作用下生成CH₄的反应。合成气甲烷化反应属于强放热反应，反应速度快，高温下瞬间达到化学平衡。绝热条件下每转化1％的CO，反应体系温升为72℃，每转化1％的CO₂，反应体系温升为60℃。如何控制甲烷化反应温度，并充分回收甲烷化反应放热是甲烷化工艺的技术关键。

关于控制甲烷化反应温度，已有较成熟的方案。关于回收利用甲烷化反应放热，目前通常通过将甲烷化反应器的产品气经管道送入废热锅炉生产蒸汽来回收热量。但是，独立设置的废热锅炉及相关配套的管道投资高、占地面积大、热量损失较大。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是针对现有技术中采用独立设置废热锅炉来回收热量所具有的投资大、占地面积大、热量损失较大等问题，提供了一种内置列管式蒸汽发生设备的甲烷化反应器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型提供了一种甲烷化反应器，所述甲烷化反应器包括反应器筒体，反应器筒体顶部设有原料气入口，底部设有产品气出口，其中，所述甲烷化反应器还包括设置在反应器筒体内的筛孔支撑板，所述筛孔支撑板负载有自上而下布置的第一惰性填料层、催化剂床层和第二惰性填料层，所述筛孔支撑板下方设有列管式蒸汽发生设备，所述列管式蒸汽发生设备在其下部设有给水入口管和在其上部设有蒸汽出口管，所述反应器筒体上设置有催化剂卸出口，所述催化剂卸出口位于所述筛孔支撑板上方且配置成卸出第一惰性填料层、催化剂床层和第二惰性填料层。

运行期间，原料气通过甲烷化反应器顶部的原料气入口进入反应器，经由第一惰性填料层与催化剂床层接触。这样设置可以使工艺气体分布均匀，从而降低或避免因反应不均而引起的催化剂床层局部超温现象。

工艺气体与催化剂床层接触发生反应，将大部分H₂、CO和CO₂转化为CH₄，反应后的高温产品气经由第二惰性填料层均匀进入列管式蒸汽发生设备的管程。锅炉给水经由给水入口管进入列管式蒸汽发生设备的壳程，通过与管程内的高温产品气进行换热来充分回收高温产品气的热量并生产蒸汽，产生的蒸汽经蒸汽出口管离开甲烷化反应器。

如果需要更换催化剂和/或惰性填料，可以通过催化剂卸出口卸出催化剂床层、第一惰性填料层和第二惰性填料层。

根据本实用新型提供的甲烷化反应器，其中，所述列管式蒸汽发生设备包括多层延圆周排列的列管，并且所述蒸汽出口管和所述给水入口管与所述列管式蒸汽发生设备的壳程连通。在一些实施方案中，所述列管式蒸汽发生设备包括3-10层如5层延圆周排列的列管；以及在一些实施方案中，所述列管等间距排列。

根据本实用新型提供的甲烷化反应器，其中，所述反应器筒体可以由普通碳钢材料如Q235、Q335或Q345碳钢材料制成。

根据本实用新型提供的甲烷化反应器，其中，所述甲烷化反应器还包括位于所述原料气入口下游且位于所述第一惰性填料层上游的气体分布器。

根据本实用新型提供的甲烷化反应器，其中，所述气体分布器为喷嘴辐散式气体分布器(如喷嘴斜上设置的喷嘴辐散式气体分布器)、双切向环流式气体分布器或双列叶片式气体分布器。

根据本实用新型提供的甲烷化反应器，其中，所述甲烷化反应器还包括第三惰性填料层、气体收集器和惰性填料卸出口，其中所述气体收集器位于反应器筒体底部且与产品气出口连通，所述第三惰性填料层设置在所述列管式蒸汽发生设备和所述气体收集器之间，以及所述惰性填料卸出口配置成卸出所述第三惰性填料层。

本实用新型中，设置第三惰性填料层是为了使产品气均匀通过甲烷化反应器的产品气出口。

根据本实用新型提供的甲烷化反应器，其中，所述气体收集器呈圆柱形，并且在其上表面和侧面安装有筛网。

根据本实用新型提供的甲烷化反应器，其中，所述筛网为不锈钢丝网或约翰逊网。

根据本实用新型提供的甲烷化反应器，其中，所述第一惰性填料层、所述第二惰性填料层和所述第三惰性填料层各自独立地由圆形瓷球、开孔瓷球、表面凸凹的玻璃球、微孔瓷球和氧化铝球中的一种或多种构成。