[发明专利]一种合成气完全甲烷化反应装置

摘要

一种合成气完全甲烷化管壳反应装置，其由管壳式反应器、换热器、汽包、补给水泵、冷凝器和气液分离器组成，反应器内的列管中装填催化剂，壳程为用于移热的过热水；甲烷化反应放出的热量通过反应器壳程中高压过热水的相变吸热带出装置，产生的蒸汽进入汽包实现气液平衡后，可直接产生过热蒸汽外供；通过控制过热蒸汽平衡压力调控反应器列管内催化剂床层温度；反应产物出口气体和原料气换热后继续冷凝，通过气液分离器实现气相产物和液相产物分离，本装置可实现合成气完全甲烷化反应的连续稳定运行，利用高温高压下相变传热方式，可有效提高传热效能和控制反应床层温度，扩展了合成气完全甲烷化反应的操作范围，并可有效回收利用反应放热。

主权项

一种合成气完全甲烷化反应装置，其包括：一管壳式反应器、一换热器(2)、一汽包(8)、一补给水泵(6)、一冷凝器(10)和一气液分离器(11)；所述管壳式反应器由反应器腔体、分别固定于反应器腔体内腔上部和底部腔壁上的将所述反应器腔体分为上部腔室(3)、中部腔室和底部腔室(31)三部分的上水平气体分布板(32)和下水平气体分布板(32’)，及由列管构成的列管阵列组成；所述下水平气体分布板(32’)和上水平气体分布板(32)上分别开有上下对应的一组通孔，列管阵列中的列管(33)分别装于所述下水平气体分布板(32’)和上水平气体分布板(32)的所述通孔上；所述列管(33)中装填有甲烷化催化剂(4)构成甲烷化催化反应床层；所述列管(33)与反应器腔体之间以及所述列管(33)之间留有空隙，所述空隙由中部汽相部分和中部液相部分组成，所述中部液相部分内装有温度为100至550℃的过热水换热介质，所述上部汽相部分内充满水蒸汽；所述换热器(2)入口与合成气原料气气源相连通，原料气经换热升温后由换热器(2)出口通过管道从反应器腔体底部进入底部腔室并与所述列管阵列中的所有列管(33)相连通；所述汽包(8)底部通过管道与所述空隙的中部液相部分相连通；汽包(8)上部通过管道与空隙的中部气相部分相连通；所述补给水泵(6)通过管道与所述汽包(8)相连通，并在相连通的管道上安装一水量调节阀(7)；所述冷凝器(10)底部与所述气液分离器(11)顶部相连通；所述冷凝器(10)下部与所述补给水泵(6)相连通；所述冷凝器(10)顶部与所述换热器(2)相连通；所述汽包(8)顶端装有带压力调节阀(9)的过热蒸汽输出口管(14)；所述冷凝器(10)上部装有冷凝水入口管；所述气液分离器(11)顶端装有合成气甲烷化后的产物出口管(12)；所述气液分离器(11)底端装有副产品出口管(13)。