[实用新型]一种旋转填料式甲烷化反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种甲烷化反应装置，特别是一种旋转填料式甲烷化反应装置。

背景技术

由于我国是“富煤、贫油、少气”的能源格局，为了满足国内天然气日益增长的消费需求，除了进口天然气外，还要加强天然气从其他资源的转化，其中从含碳物质（如煤、生物质和焦炭等）气化成合成气再经甲烷化反应制成天然气是一个主要的天然气来源，其次还有焦炭的附属产品——焦炉煤气也是制取天然气的一个重要途径。以CO、CO₂和H₂等为主要成分的合成气、焦炉煤气、甲醇驰放气和高炉煤气等其他气源（本文以下统称原料气）的原料气制取天然气的过程，都须经过甲烷化反应。

甲烷化反应是体积缩小的强放热反应，气体中每1%的CO转化的绝热温升约为72℃，每1%的CO₂转化的绝热温升约为60℃，故需将甲烷化反应产生的热量及时移去，否则飞温将造成催化剂仓失活和损坏设备，甚至造成事故影响正常生产，因此，控制甲烷化的反应温度至关重要，如何及时有效地将甲烷化反应器中甲烷化反应产生的反应热移除到外界是一个十分重要的研究方向。目前，已投产和在建项目的原料气制取天然气中的甲烷化反应都采取的是固定床反应器，有绝热式固定床和等温式固定床两种，其都是通过向原料气中加入水蒸汽、大量的循环气体（可高达5倍）和多个串并联反应器分段反应等方式来稀释进入甲烷化反应器中的CO、CO₂和H₂浓度，达到控制反应器内甲烷化反应温度的目的，且其甲烷化装置设有多个换热设备和压缩机，存在工艺流程复杂、能耗高、甲烷化转化率较低和不易控制反应器内甲烷化反应温度等问题。甲烷化绝热式固定床因要耐700℃左右的高温，不仅对其催化剂仓的耐温性、强度和耐腐蚀性等性能要求高，而且要用约250mm厚的耐火材料对其进行隔绝保温，造成设备比较笨重，另外由甲烷化反应生成的高温水蒸汽对耐火材料有侵蚀作用，对耐火材料的定期维护和更换费时费力。甲烷化等温式固定床一般在约450℃下使用，虽不需采用耐火材料进行隔绝保温，但催化剂仓装填量少，设备结构复杂，制造成本高，且后期不易检修维护。此外，甲烷化固定床反应器因气体易分布不均，局部甲烷化反应剧烈，局部的飞温可造成催化剂仓失活和损坏设备，因此固定床反应器放大困难，难以适用大规模的制取天然气项目的甲烷化反应。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种易控制反应温度、流程简单、能耗低、甲烷化转化率高、设备结构简单易加工制造、易于维护的和适用范围广的旋转填料式甲烷化反应装置。

本实用新型的目的是这样实现的，一种旋转填料式甲烷化反应装置，其特征是：至少包括甲烷化反应器、第一换热器、循环液缓冲罐、循环液泵、第二换热器和气液分离罐；甲烷化反应器包括气体出口管、气体进口管、液体出口管和液体进口管；所述的甲烷化反应器的液体出口管至液体进口管上至少依次设有第一换热器、循环液缓冲罐和循环液泵，液体出口管、第一换热器、循环液缓冲罐、循环液泵和液体进口管之间通过管件阀门相连，循环液泵的出口与液体进口管之间设有阀门；所述甲烷化反应器的气体出口管和循环液缓冲罐的入口管之间至少依次设有第二换热器和气液分离罐，气液分离罐分离出的循环液去往循环液缓冲罐。

所述的甲烷反应器为圆柱形结构，至少包括固定的圆柱形壳体和相对圆柱形壳体转动的转轴及转子，圆柱形壳体侧部设置有气体进口管，下端设置有液体出口管；转轴在圆柱形壳体的中心由上穿过底部，转轴上侧部是气体出口管，转轴中心是液体进口管；所述的圆柱形壳体内为腔体结构，气体进口管到腔体内至转子内中轴线之间分隔成进气室、反应室和出气室三个同心圆室；进气室和出气室之间为反应室，进气室通过反应室与出气室相通。

所述的反应室内有圆环形催化剂仓，所述的壳体上设有催化剂仓的装卸口。

所述的液体进口管沿转轴的中心线向出气室内延伸，延伸段间隔分布有液体分布器。

所述的转轴与固定的圆柱形壳体之间有密封装置。

所述的催化剂仓在其外环和内环分别设有惰性填料。

所述的催化剂仓为高温甲烷化催化剂仓和低温甲烷化催化剂仓组合而成，高温甲烷化催化剂仓在低温甲烷化催化剂仓的外侧。

所述的催化剂仓为水气变换催化剂仓和高温甲烷化催化剂仓组合而成，水气变换催化剂仓在高温甲烷化催化剂仓的外侧。

所述的催化剂仓包括：水气变换催化剂仓、高温甲烷化催化剂仓和低温甲烷化催化剂仓，由外向内依次布置水气变换催化剂仓、高温甲烷化催化剂仓和低温甲烷化催化剂仓。