一种焦炉气冷激式甲烷化反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种焦炉气冷激式甲烷化反应装置，即利用焦炉气中H2、CO、CO2通过甲烷化反应生成甲烷，属于新型煤化工领域。
【背景技术】
[0002]焦炉气是制取焦炭时产生的副产物，是煤焦化过程得到的可燃气体。焦炉气的主要成分是H2、CH4, CO、0)2等，利用焦炉气生产甲烷(CNG或LNG)是很有前景的发展方向，将其中的仏与CO、CO 2进行甲烷化反应可将甲烷的产量提高30-40%。近年来，国内外对焦炉气的甲烷化技术进行了大量的研宄和开发，积累了较多的经验，也产生了很多新问题。
[0003]目前国内外焦炉气制甲烷大部分采用绝热反应器，如专利CN101649232，CN104099148A，CN101607859，CN102676251A，CN101391935 均为绝热式反应器，由于甲烷化反应放热量大，温升高，这些装置为了降低反应温度，均采用循环的方法，用循环气稀释入塔气中的C0、C02含量，从而降低甲烷化反应温度。温度控制越低，循环比就越大，能耗就越高。专利CN102021054 A提出一种降低循环比的方法，采用多级串联的绝热式反应器，在第二级及后续甲烷化反应器的入口补加一定量的焦炉气，循环至一级反应器的气量就可以按比例减少。但这种方法的缺点是反应器的数量要增加，流程变长，压降会增加。
【发明内容】
[0004]为降低焦炉气甲烷化反应的循环量，本实用新型提出一种焦炉气冷激式甲烷化反应装置，该装置流程短、效率高。
[0005]本实用新型采用的技术方案是:一种焦炉气冷激式甲烷化反应装置，它包括甲烷化反应器，它还包括冷激式甲烷化反应器，净化焦炉气的一部分通过连接管道连接冷激式甲烷化反应器中的冷激气分布器，冷激式甲烷化反应器的出气口通过连接管道依次连接第一废热锅炉和第二废热锅炉，第二废热锅炉一路通过连接管连接循环机，另一路通过连接管经二级甲烷化反应器与第三废热锅连接，净化焦炉气的另一部分通过连接管道经第一换热器的管外流程后，通过连接管与循环机出口管及来自废热锅炉的蒸汽管一起连接到冷激式甲烷化反应器的进气口 ；所述第三废热锅通过连接管依次连接第一换热器的管内流程、第一冷却器、第一分水器和第二换热器的管内流程，第二换热器的管内流程出口通过连接管经三级甲烷化反应器连接第二换热器的管外流程后，通过连接管依次连接第二冷却器、第二分水器后供产品气。
[0006]所述冷激式甲烷化反应器采用第一冷激式甲烷化反应器，第一冷激式甲烷化反应器为第一段甲烷化催化剂床层、第一冷激气分布器和第二段甲烷化催化剂床层依次排列的结构。
[0007]所述冷激式甲烷化反应器采用第二冷激式甲烷化反应器，第二冷激式甲烷化反应器为第一段甲烷化催化剂床层、第一冷激气分布器、第二段甲烷化催化剂床层、第二冷激气分布器和第三段甲烷化催化剂床层依次排列的结构。
[0008]所述净化焦炉气的一部分通过连接管道分二路分别连接第二冷激式甲烷化反应器中的第一冷激气分布器和第二冷激气分布器。
[0009]本实用新型的有益效果是:用于焦炉气甲烷化反应的第一级反应器采用冷激式反应器，该反应器的特点是催化剂分段装填，两段催化剂床层之间为冷激区，反应器内含有至少一个冷激区。含有适量循环气的焦炉气从反应器的上部进入，进入第一段催化剂床层后，发生甲烷化反应，温度升高。从第一段床层流出的气体进入冷激区，与一定量的低温焦炉气混合，进入第二段催化剂床层，发生甲烷化反应，温度升高。或从第二段床层流出的气体进入冷激区，与一定量的低温焦炉气混合，进入第三段催化剂床层，发生甲烷化反应，温度升高。根据需要冷激式甲烷化反应器可以设置I个或多个冷激区。根据需要，流出冷激式甲烷化反应器的气体，进入后续二级或多级串联绝热甲烷化反应器，继续甲烷化反应，直至达到产品要求。上述冷激式甲烷化反应装置，只需对进入冷激式反应器第一段床层的焦炉气进行循环稀释，因此，循环量相应降低。该装置流程短、效率高。
【附图说明】
[0010]图1是一种焦炉气冷激式甲烷化反应装置的系统图。
[0011]图2是另一种焦炉气冷激式甲烷化反应装置的系统图。
[0012]图3是采用一次冷激式甲烷化反应器。
[0013]图4是采用二次冷激式甲烷化反应器。
[0014]图中:E-101、第一废热锅炉，E-102、第二废热锅炉，E-103、第三废热锅炉，H-10U第一换热器，H-102、第二换热器，L-101、第一冷却器，L-102、第二冷却器，R-101、第一冷激式甲烷化反应器，R-101a、第二冷激式甲烷化反应器，R-102、二级甲烷化反应器，R-103、三级甲烧化反应器，S-101、循环机，V-101、第一分水器，V-102、第二分水器，R1、反应器壳体，R2、第一冷激气分布器，R3、第一段甲烷化催化剂床层，R4、第二段甲烷化催化剂床层，R5、进气口，R6、出气口，R7、第二冷激气分布器，R8、第三段甲烷化催化剂床层。
【具体实施方式】
[0015]图1、3示出了一种焦炉气冷激式甲烷化反应装置的系统图。图中，冷激式甲烷化反应器采用第一冷激式甲烷化反应器R-101，第一冷激式甲烷化反应器R-101为第一段甲烷化催化剂床层R3、第一冷激气分布器R2和第二段甲烷化催化剂床层R4依次排列的结构。净化焦炉气的一部分通过连接管道连接第一冷激式甲烷化反应器R-101中的第一冷激气分布器R2，第一冷激式甲烷化反应器R-101的出气口 R6通过连接管道依次连接第一废热锅炉E-101和第二废热锅炉E-102，第二废热锅炉E-102 —路通过连接管连接循环机S-101，另一路通过连接管经二级甲烷化反应器R-102与第三废热锅E-103连接，净化焦炉气的另一部分通过连接管道经第一换热器H-101的管外流程(换热管外与壳体间的空间)后，通过连接管与循环机S-101出口管及来自废热锅炉的蒸汽管一起连接到第一冷激式甲烷化反应器R-101的进气口 R5。第三废热锅E-103通过连接管依次连接第一换热器H-101的管内流程、第一冷却器L-101、第一分水器V-101和第二换热器H-102的管内流程(换热管内的空间)，第二换热器H-102的管内流程出口通过连接管经三级甲烷化反应器R-103连接第二换热器H-102的管外流程后，通过连接管依次连接第二冷却器L-102、第二分水器V-102后供产品气。
[0016]图2、4示出了另一种焦炉气冷激式甲烷化反应装置的系统图。图中，冷激式甲烷化反应器采用第二冷激式甲烷化反应器R-101a，第二冷激式甲烷化反应器R-1Ola为第一段甲烷化催化剂床层R3、第一冷激气分布器R2、第二段甲烷化催化剂床层R4、第二冷激气分布器R7和第三段甲烷化催化剂床层R4依次排列的结构。净化焦炉气的一部分通过连接管道分二路分别连接第二冷激式甲烧化反应器R-1Ola中的第一冷激气分布器R2和第二冷激气分布器R7。第二冷激式甲烷化反应器R-1Ola的出气口 R6通过连接管道依次连接第一废热锅炉E-101和第二废热锅炉E-102，第二废热锅炉E-102 —路通过连接管连接循环机S-101，另一路通过连接管经二级甲烷化反应器R-102与第三废热锅E-103连接，净化焦炉气的另一部分通过连接管道经第一换热器H-101的管外流程后，通过连接管与循环机S-101出口管及来自废热锅炉的蒸汽管一起连接到第二冷激式甲烷化反应器R-1Ola的进气口 R5。第三废热锅E-103通过连接管依次连接第一换热器H-101的管内流程、第一冷却器L-101、第一分水器V-101和第二换热器H-102的管内流程，第二换热器H-102的管内流程出口通过连接管经三级甲烷化反应器R-103连接第二换热器H-102的管外流程后，通过连接管依次连接第二冷却器L-102、第二分水器V-102后供产品气。
[0017]下面通过实施例说明焦炉气冷激式甲烷化反应装置的工作过程，实施例中气体组成均为摩尔组成。
[0018]实施例1
[0019]净化后的焦炉气，其组成(干基:％)为!12:57.4 ;CH4:25.8 ；C0:8.