中心筒4可以由密封连接的顶部密封 板、底部密封板和侧壁构成，其内可以空心，可以实心，只要能够容纳微反应通道7即可。所 述中心筒4的直径与中心管5的直径之比可以为适合的任意比。
[0038] 根据本实用新型，为了使所述甲烷化反应器能够用于制取甲烷，所述微反应通道7 的内表面可以负载有催化活性组分。所述催化活性组分可以采用本领域技术人员所熟知的 催化活性组分，例如可以是具有甲烷化反应活性的镍、钌和铑等金属；所述的负载是指可以 通过浸渍、离子溅射、涂覆或装填等方法将含有活性组分的催化剂或直接将活性组分负载 到微反应通道内。其中，活性金属组分涂覆负载过程可以采用本领域技术人员所熟知的包 括金属基体的预处理和催化剂沉积两个阶段的涂覆方法。
[0039]根据本实用新型，为了保证甲烷化反应的效率，所述微反应通道7的直径可以在 2-50毫米之间。由于甲烷化反应是总体积缩小的反应，因此所述微反应通道7的直径可以 从所述微通道反应气体入口 8向微通道反应产物出口 9的方向逐渐减小（保证微通道反应 气体入口 8的直径大于微通道反应产物出口 9的直径即可，也包括通道直径先减小后不变 的情况）。所述微通道反应气体入口 8的直径与所述微通道反应产物出口 9的直径的比值 可以为（1.1-25) :1，优选为（2-10) :1。需要说明的是，如果将本实用新型的反应器用于其 它反应，可以根据该反应的具体情况设置微反应通道7的直径。
[0040]根据本实用新型，由于甲烷化反应是放热反应，为了兼顾反应效率和甲烷化反应 器的温度控制，所述多个径向设置的微反应通道7的内部空间的总体积为所述中心筒4的 体积的30 % -90 %，优选为50 % -85 %。
[0041]根据本实用新型的一种【具体实施方式】，所述微反应通道7可以为选自锥形管、喇 叭形管和Y形管中的其中一种（分别如图3、图4和图5所示）；应该理解的是，所述微通道 反应气体入口 8的直径大于所述微通道反应产物出口 9的直径。所述锥形管、喇叭形管和 Y形管可以采用金属材质管、陶瓷材质管，优选采用不与甲烷化反应系统中的气体发生反应 的金属管。需要说明的是，本领域技术人员常规使用的锥形管是指两端开口的圆台形中空 型材，而非轴向截面为锥形的型材。
[0042]根据本实用新型，所述进气管2的下部可以设置有至少一个用于分布送入所述反 应器的反应气的气体分布器。所述气体分布器可以采用本领域技术人员所常规使用的，本 实用新型不再赘述，所述气体分布器优选设置有两个。
[0043]根据本实用新型，所述环隙6的上端可以为开口并与进气管2流体连通，所述环隙 6的底端可以密封。
[0044]根据本实用新型，为了防止壳体1的底部过度受热以及阻止中心筒4向下移动，所 述中心筒4的底面与所述壳体1的底面之间可以设置有隔热材料区12。所述隔热材料区 12内可以放置有本领域技术人员所熟知的单一材质或多种复合材质的隔热球、隔热毡毯或 隔热带等隔热材料。
[0045]下面将结合附图通过实施例来进一步说明本实用新型，但是本实用新型并不因此 而受到任何限制。
[0046]如图1所示，本实施例所采用的甲烷化反应器包括上端设有进气管2、下端设有出 气管3的承压壳体1，所述进气管2的上部设置有进气口，下部设有第一气体分布器10,第 一气体分布器10的下方设置有第二气体分布器11。设置在所述壳体1内所述进气管2的 下方的是具有中心管5的中心筒4。所述中心筒4为与圆筒形壳体1同轴的可容纳微反应 通道7的容器，包括底部密封板、顶部密封板和侧壁，该中心筒4的侧壁与所述壳体1的内 侧壁形成有环隙6,所述底部密封板能够阻止中心筒4向下移动，并防止反应气体进入底部 密封板与壳体1底部之间的隔热材料区12。所述壳体1中反应区为径向流反应区，如图2 所示，所述中心筒4包括由若干内表面涂覆有甲烷化活性催化剂的微反应通道7构成的径 向流反应区。如图3所示，所述锥形管结构的微反应通道7,管壁涂覆有甲烷化活性组分，两 端分别与中心筒4的侧壁和中心管密封连接。
[0047]甲烷化反应器中心筒的高度为1000mm，中心管直径为200_，所采用的锥形管微 反应通道长度为300_，锥形管入口处直径10_，出口处直径4_，所有锥形管的总体积占 中心筒4体积的比例为62. 4%。
[0048] 表1中给出的是本实用新型采用的微通道反应器与现有技术中径向反应器对比 情况。两种反应器催化反应单元具有相同尺寸，从目标产物的选择性、使用寿命、床层压降 以及活性金属Ni的用量四个指标可以看出，微通道反应器都表现出了较为优异的性能。
[0049] 表1微通道反应器与径向反应器对比表
[005U^本实用新型实施例所提供的甲烷化反应器的工作原理如下:
[0052] 参照图1，煤基合成气由反应器进气口进入壳体1内，依次通过第一气体分布器10 和第二气体分布器11，在反应器横截面上均匀分布后，原料气进入环隙6,然后从微通道反 应气体入口 8进入并径向穿过由锥形管构成的微反应通道7的中心筒4,合成气在涂覆有甲 烷化活性催化组分的锥形管内表面进行甲烷化反应。反应后的气体沿微反应通道7的微通 道反应产物出口 9在中心管5汇集。产品气沿中心管5向下流动，并穿过隔热材料区12,在 壳体1底部通过出气管3的出气口离开甲烷化反应器。
[0053] 本实用新型提供的甲烷化反应器结构紧凑、活性金属用量少、床层压降小、无明显 放大效应、单位体积催化剂生产强度大、产物在催化剂表面停留时间短，能及时移除反应 热，避免催化剂出现过热区域，延长了催化活性组分的使用寿命。
【主权项】
1. 一种用于煤制替代天然气的甲烷化反应器，其特征在于，该反应器包括径向圆筒形 密封承压壳体（1)、从所述壳体（1)顶部伸入到壳体内部的进气管（2)、从所述壳体（1)底 部伸入到壳体内部的出气管（3)、设置在所述壳体（1)内所述进气管（2)下方所述出气管 (3)上方的中心筒（4); 所述中心筒（4)具有中心管（5)，所述中心管（5)与所述出气管（3)流体连通；所述中 心筒（4)的外壁与所述壳体（1)的内壁之间形成有环隙（6);所述中心筒（4)具有多个径 向设置的微反应通道（7)，并且中心筒（4)的筒体内外仅通过该微反应通道（7)流体连通； 进气管（2)通过环隙（6)与微反应通道（7)的微通道反应气体入口（8)连通，微反应通道 (7)的微通道反应产物出口（9)通过中心管（5)与所述出气管（3)流体连通。2. 根据权利要求1所述的甲烷化反应器，其特征在于，所述微反应通道（7)的内表面负 载有催化活性组分。3. 根据权利要求1所述的甲烷化反应器，其特征在于，所述微反应通道（7)的直径从所 述微通道反应气体入口（8)向微通道反应产物出口（9)的方向逐渐减小。4. 根据权利要求1所述的甲烷化反应器，其特征在于，所述微反应通道（7)的直径在 2-50毫米之间。5. 根据权利要求1所述的甲烷化反应器，其特征在于，所述微通道反应气体入口（8)的 直径与所述微通道反应产物出口（9)的直径的比值为（1. 1-25) :1。6. 根据权利要求1所述的甲烷化反应器，其特征在于，所述多个径向设置的微反应通 道（7)的内部空间的总体积为所述中心筒（4)的体积的30% -90%。7. 根据权利要求1所述的甲烷化反应器，其特征在于，所述微反应通道（7)为选自锥形 管、喇叭形管和Y形管中的其中一种。8. 根据权利要求1所述的甲烷化反应器，其特征在于，所述进气管（2)的下部设置有至 少一个用于分布送入所述反应器的反应气的气体分布器。9. 根据权利要求1所述的甲烷化反应器，其特征在于，所述环隙（6)的上端为开口并与 进气管（2)流体连通，所述环隙（6)的底端封闭。10. 根据权利要求1所述的甲烷化反应器，其特征在于，所述中心筒（4)的底面与所述 壳体（1)的底面之间设置有隔热材料区（12)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于煤制替代天然气的甲烷化反应器，该反应器包括壳体、进气管、中心筒、中心管、出气管和设置在中心筒内用于流体连通中心管和进气管的微反应通道，在该微反应通道内可以负载催化活性组分。与现有技术相比，本实用新型的甲烷化反应器不仅催化剂使用量少，而且床层压降低，气体停留时间短，反应床空间利用率高、无气体偏流和短路现象。
【IPC分类】C10L3/08, B01J8/02
【公开号】CN204816459
【申请号】CN201520580863
【发明人】张旭, 戴文松, 王子宗, 蒋荣兴
【申请人】中国石化工程建设有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月4日