本實(shí)用新型屬于焦?fàn)t煤氣等溫甲烷化反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種焦?fàn)t煤氣一體多段列管式無循環(huán)等溫甲烷化反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

焦?fàn)t煤氣是焦炭生產(chǎn)過程中的附屬產(chǎn)品，主要由氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氮?dú)獾葰怏w成分組成，是一種優(yōu)質(zhì)化工原料。隨著我國對(duì)環(huán)保要求的提高，焦?fàn)t煤氣禁止就地燃燒或直接排放，必須進(jìn)行綜合使用，目前，在焦?fàn)t煤氣的綜合利用途徑中，甲烷化是最具有經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)可靠性的途徑。所謂甲烷化，就是將焦?fàn)t煤氣中的一氧化碳和二氧化碳與氫氣在催化劑的作用下生成甲烷。甲烷化過程是一個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)，這對(duì)甲烷化反應(yīng)器提出了較高要求。甲烷化反應(yīng)器主要兩種技術(shù)路線，一是絕熱反應(yīng)器，即先進(jìn)行甲烷化，再將反應(yīng)熱通過汽包移走。這類反應(yīng)溫度在500℃以上，通過循環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)行反應(yīng)控制，由于第二種技術(shù)路線為等溫甲烷化反應(yīng)工藝，即是列管式等溫反應(yīng)器。在管程內(nèi)裝入甲烷化催化劑，通過殼程內(nèi)的蒸汽直接將反應(yīng)熱移走。

絕熱式樣甲烷化反應(yīng)器雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的工業(yè)化，但由于反應(yīng)溫度高，且需要通過循環(huán)壓縮機(jī)來控制的反應(yīng)量和反應(yīng)速度，增加了反應(yīng)能耗，對(duì)設(shè)備材料和工藝要求較高，要求催化劑有很好的耐高溫，抗積碳性能，相對(duì)于絕熱式反映工藝，等溫式甲烷化技術(shù)可降低設(shè)備投資30%~50%，大幅降低能耗，提高反應(yīng)效率，簡化工藝流程。但由于等溫反應(yīng)器列管長度較長，在反應(yīng)過程中，焦?fàn)t煤氣上下成分不同，反應(yīng)強(qiáng)烈程度也存在差異，導(dǎo)致的上下存在應(yīng)力，受熱不均也會(huì)導(dǎo)致，反應(yīng)列管存在部分點(diǎn)過熱而軟化，易受到腐蝕。

因此，研究一種新型可控、節(jié)能和長期穩(wěn)定運(yùn)行的反應(yīng)器有利于推動(dòng)焦?fàn)t煤氣制天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種焦?fàn)t煤氣多段一體式等溫甲烷化反應(yīng)器。

本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種焦?fàn)t煤氣多段一體式等溫甲烷化反應(yīng)器，包括等溫反應(yīng)器上封頭，所述等溫反應(yīng)器上封頭連接一段等溫反應(yīng)器，所述一段等溫反應(yīng)器連接一段混合器，所述一段混合器連接二段等溫反應(yīng)器，所述二段等溫反應(yīng)器連接等溫反應(yīng)器下封頭。

所述等溫反應(yīng)器上封頭頂部設(shè)置焦?fàn)t氣入口A、其側(cè)面設(shè)置焦?fàn)t氣入口B，所述等溫反應(yīng)器上封頭內(nèi)位于焦?fàn)t氣入口B上方設(shè)置預(yù)反應(yīng)催化劑裝填區(qū)。

所述一段等溫反應(yīng)器側(cè)面設(shè)置有循環(huán)蒸汽入口a和循環(huán)蒸汽出口b，所述一段等溫反應(yīng)器安裝有一段等溫反應(yīng)列管。

所述一段混合器側(cè)面設(shè)置有焦?fàn)t氣入口C。

所述二段等溫反應(yīng)器側(cè)面設(shè)置有循環(huán)蒸汽入口c和循環(huán)蒸汽出口d，所述二段等溫反應(yīng)器安裝有二段等溫反應(yīng)列管。

所述等溫反應(yīng)器下封頭內(nèi)上部為瓷球裝填區(qū)，所述等溫反應(yīng)器下封頭底面設(shè)置合成氣出口D，所述合成氣出口D與瓷球裝填區(qū)之間通過集氣盒連接。

由于甲烷化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，降低催化劑起活溫度，合理匹配焦?fàn)t煤氣碳?xì)浔?，有利于在不同反?yīng)填裝不同型號(hào)、不同性能的催化劑，從而使整個(gè)反應(yīng)器溫度分布更加均勻，可有效控制部分反應(yīng)段甲烷化反應(yīng)。

實(shí)施時(shí)，焦?fàn)t煤氣與水蒸氣混合加熱到預(yù)反應(yīng)催化劑起活溫度后，從焦?fàn)t煤氣入口A進(jìn)入到預(yù)反應(yīng)器（預(yù)反應(yīng)催化劑裝填區(qū)）中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后與從焦?fàn)t煤氣入口B進(jìn)入的低溫焦?fàn)t煤氣進(jìn)行混合，然后進(jìn)入第一段等溫反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。完成反應(yīng)后，反應(yīng)氣進(jìn)入第一段混合器，與從焦?fàn)t煤氣入口C進(jìn)入的低溫焦?fàn)t煤氣進(jìn)行混合后，進(jìn)入第二段等溫反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，完成反應(yīng)后，從焦?fàn)t煤氣出口D，進(jìn)入到下一工序。在此過程中，水蒸汽分別從水蒸氣入口a和水蒸氣入口c進(jìn)入到第一段和第二段等溫反應(yīng)器殼程，帶走反應(yīng)熱，分別從水蒸氣出口b和水蒸氣出口d流出，進(jìn)入蒸汽冷卻工序。整個(gè)工藝過程，按照各個(gè)區(qū)域的反應(yīng)溫度和反應(yīng)速度，對(duì)焦?fàn)t煤氣和水蒸氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使反應(yīng)充分進(jìn)行。

本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、該裝置單一部件尺寸減小，降低了設(shè)備制造難度和成本，便于設(shè)備的運(yùn)輸和裝配；甲烷化反應(yīng)過程更為容易控制，便于的焦?fàn)t煤氣反應(yīng)負(fù)荷的調(diào)節(jié)。

2、反應(yīng)器溫度場(chǎng)分布更為均勻，消除了設(shè)備中溫度差應(yīng)力，設(shè)備運(yùn)行更為穩(wěn)定可靠。

3、減少了焦?fàn)t煤氣循環(huán)設(shè)備，改為通過焦?fàn)t煤氣入口流量調(diào)節(jié)，降低了能耗，節(jié)約了資源。

4、反應(yīng)器某一列管損壞時(shí)，只要更壞單一部件即可，不必更換全部等溫反應(yīng)器，維修便捷，成本降低。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，設(shè)備制造方便，同時(shí)減少反應(yīng)器的單一部件的長度，有利于制造、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)裝配，同時(shí)可防止因設(shè)備過長，造成現(xiàn)場(chǎng)催化劑裝填不合格或堵塞。

附圖說明

圖1表示本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：10-等溫反應(yīng)器上封頭，11-焦?fàn)t氣入口A，12-焦?fàn)t氣入口B，13-預(yù)反應(yīng)催化劑裝填區(qū)；20-一段等溫反應(yīng)器，21-一段循環(huán)蒸汽入口a，22-一段循環(huán)蒸汽入口b，23-一段等溫反應(yīng)列管；30-一段混合器，31-焦?fàn)t氣入口C；40-二段等溫反應(yīng)器，41-二段循環(huán)蒸汽入口c，42-二段循環(huán)蒸汽入口d，43-二段等溫反應(yīng)列管；50-等溫反應(yīng)器下封頭，51-瓷球裝填區(qū)，52-集氣盒，53-合成氣出口D。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

一種焦?fàn)t煤氣多段一體式等溫甲烷化反應(yīng)器，包括反應(yīng)器上封頭及預(yù)反應(yīng)器、第一段等溫反應(yīng)器、第一段混合器、第二段等溫反應(yīng)器及設(shè)備下封頭。

具體連接結(jié)構(gòu)如圖1所示，等溫反應(yīng)器上封頭10通過法蘭結(jié)構(gòu)連接一段等溫反應(yīng)器20，所述一段等溫反應(yīng)器20通過法蘭結(jié)構(gòu)連接一段混合器30，所述一段混合器30通過法蘭結(jié)構(gòu)連接二段等溫反應(yīng)器40，所述二段等溫反應(yīng)器40通過法蘭結(jié)構(gòu)連接等溫反應(yīng)器下封頭50。

如圖1所示，所述等溫反應(yīng)器上封頭10頂部設(shè)置焦?fàn)t氣入口A 11、其側(cè)面設(shè)置焦?fàn)t氣入口B 12，所述等溫反應(yīng)器上封頭10內(nèi)位于焦?fàn)t氣入口B 12上方設(shè)置預(yù)反應(yīng)催化劑裝填區(qū)13。

如圖1所示，所述一段等溫反應(yīng)器20側(cè)面設(shè)置有循環(huán)蒸汽入口a 21和循環(huán)蒸汽出口b 22，所述一段等溫反應(yīng)器20安裝有一段等溫反應(yīng)列管23。

如圖1所示，所述一段混合器30側(cè)面設(shè)置有焦?fàn)t氣入口C 31。

如圖1所示，所述二段等溫反應(yīng)器40側(cè)面設(shè)置有循環(huán)蒸汽入口c 41和循環(huán)蒸汽出口d 42，所述二段等溫反應(yīng)器40安裝有二段等溫反應(yīng)列管43。

如圖1所示，所述等溫反應(yīng)器下封頭50內(nèi)上部為瓷球裝填區(qū)51，所述等溫反應(yīng)器下封頭50底面設(shè)置合成氣出口D 53，所述合成氣出口D 53與瓷球裝填區(qū)51之間通過集氣盒52連接。

具體實(shí)施時(shí)，焦?fàn)t煤氣與水蒸氣混合加熱到預(yù)反應(yīng)催化劑起活溫度后，從焦?fàn)t煤氣入口A 11進(jìn)入到預(yù)反應(yīng)催化劑裝填區(qū)13中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后與從焦?fàn)t煤氣入口B 12進(jìn)入的低溫焦?fàn)t煤氣進(jìn)行混合，然后進(jìn)入一段等溫反應(yīng)器20的一段等溫反應(yīng)列管23進(jìn)行反應(yīng)。完成反應(yīng)后，反應(yīng)氣進(jìn)入一段混合器30，與從焦?fàn)t煤氣入口C 31進(jìn)入的低溫焦?fàn)t煤氣進(jìn)行混合后，進(jìn)入二段等溫反應(yīng)器40進(jìn)行反應(yīng)，完成反應(yīng)后，穿過下封頭50的瓷球裝填區(qū)51，進(jìn)入集氣盒52，從焦?fàn)t煤氣出口D 53進(jìn)入到下一工序。在此過程中，水蒸汽分別從水蒸氣入口a 21和水蒸氣入口c41進(jìn)入到一段和二段等溫反應(yīng)器殼程，帶走反應(yīng)熱，分別從水蒸氣出口b 22和水蒸氣出口d 42流出，進(jìn)入蒸汽冷卻工序。整個(gè)工藝過程，按照各個(gè)區(qū)域的反應(yīng)溫度和反應(yīng)速度，對(duì)焦?fàn)t煤氣和水蒸氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使反應(yīng)充分進(jìn)行。

以上實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以借鑒實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替換，而不脫離本實(shí)用新型的總之和范圍，都應(yīng)被視為包括在實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。