专利名称：一种用于甲烷化反应的集成装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于化学反应的集成装置。具体地，本实用新型涉及一种实 验室或工业侧线用的甲烷化反应的集成装置。
背景技术：
通用的甲烷化反应装置中，多股气流经过脱氧工段后通常直接进入甲烷化反应 器。若某股气流不稳或气流的非持续性供应将引发反应器内催化剂出现“飞温”和/或“析 碳”等现象，严重影响催化剂的寿命。另外，甲烷化反应器一般采用不锈钢或碳钢材质，反应 过程中原料气会与金属器壁反应或在金属器壁的作用下发生歧化反应等，将影响甲烷化反 应的进行，产生无用的副产物，甚至使催化剂毒化迅速失活。
发明内容因此，本实用新型的目的在于针对上述的实验装置及反应器中存在的问题，提供 一种用于甲烷化反应的集成装置，该装置能有效地降低反应过程中出现“飞温”和“析碳”的 危险，有效地保护催化剂。本实用新型提供的用于甲烷化反应的集成装置，该装置包括依次连接的进料控制 系统、混合器、净化器和反应器8 ；其中，该反应器8内壁设有惰性耐火材料1，并且该反应器 8包括气体分流器2、催化剂4，以及催化剂4与气体分流器2之间的第一填料3和第二填料 5。在上述甲烷化反应的集成装置中，反应所需热量由外加热和反应放热共同提供， 该装置属于部分自热体系，有利于节约能耗。其中，反应器8的材质可以为不锈钢或碳钢， 是在通用的管式固定床反应器的基础上加以改进得到。主要改进在于反应器8为复合式， 内衬惰性耐火材料1以避免反应气体与金属器壁反应生成副产物，影响反应的进行；反应 器中的催化剂4上层预设气体分流器2，并装填第一填料3和第二填料5以促进原料气分布 及混合均勻，同时促进了水的完全汽化，减少了原料气波动对反应结果的影响。在上述集成装置中，优选地，进料控制系统是自动控制的。该集成装置应用了原料 自动控制系统，通过数模转换实现了原料气组成与流量的微机控制，可根据实验的需要通 过电脑精确控制各组分的流量，避免了原料气的异常波动。在上述集成装置中，前端设有原料气混合器，原料气先进入混合器中混合均勻，达 到所需稳定流量后才进入净化器单元。同时，混合器和所述的净化器之间设置原料采样阀， 用于检测原料气组成；另外混合器与所述净化器之间可以设置切换阀。切换阀可在气流不 符合反应要求或异常波动时切换气流，不使原料气进入反应器8。因此，可避免原料气异常 波动对催化剂4的影响。在上述集成装置中，优选地，反应器8还包括用于监测催化剂温度的热偶7，通过 热偶7观测并控制反应器各段的温度。与现有技术相比，本实用新型的优势在于[0010]1.本实用新型在所述甲烷化反应的集成装置中设置了进料控制系统，通过电脑精 确控制各组分的流量，避免了原料气的异常波动；通过该装置中设置在混合器与净化器之 间的原料采样阀和切换阀，可以用于检测混合器中的混合气体的组成，也可以在气流不符 合反应要求或异常波动时切换气流，不使原料气进入反应器。2.本实用新型所述的实验集成装置中的反应器是复合式的，内衬惰性耐火材料以 避免反应气体与金属器壁反应生成副产物影响反应的进行；反应器催化剂上层预设气体分 流器，并装填惰性填料以促进原料气分布及混合均勻，同时促进了水的完全汽化，减少了原 料波动对反应结果的影响。因此，该装置能有效地降低反应过程中出现“飞温”和“析碳”的危险，有效地保护 催化剂。
以下，结合附图来详细说明本实用新型的具体实施方式
，其中图1为本实用新型反应器的轴向剖面图，1为惰性耐火材料，2为气体分流器，3为 第一填料，4为催化剂，5为第二填料，6为筛板，7为热偶，8为反应器，9为原料气进口，和10 为尾气出口。图2为本实用新型的甲烷化反应集成装置的流程示意图。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本实用新型。这些实施例仅用于说明本实用新型的 目的，其不以任何方式限制本实用新型的范围。参照附图1和附图2，一氧化碳甲烷化反应装置的操作流程如下，1)原料气 I、II、III、IV 分别为 H2、CH4、CO、C02。原料气经减压至 2. 8-3. 2MPa 后 按照设定的流量进入混合罐混合，H2、CH4、CO、co2的流量均由进料控制系统，例如，微机程 控，来自动控制，该流量与反应器的尺寸有关；2)混合后的原料气经净化器I除去其中可能存在的氧气，而后经过净化器II除去 其中可能含有的硫化物、羰基金属化合物等毒物。同时，混合器和净化器I之间设置原料采 样阀，用于检测原料气组成；另外混合器与净化器I之间还可以设置切换阀。切换阀可在气 流不符合反应要求或异常波动时切换气流，不使原料气进入反应器8 (在紧急情况时，将微 量的原料气在实验室的条件下可以放空，而侧线必须采用去火炬系统)。然后原料气通过原 料气进口 9通入内部装有甲烷化催化剂的反应器8，反应器8置于管式加热炉中，为部分自 热装置；3)水经高压恒流泵直接注入反应器8，通过反应器8上部的气体分流器2，随后在 设置在催化剂4与气体分流器2之间的第一填料3和第二填料5中完全气化，并随后与原 料气混合均勻后进入催化剂床层发生反应，所述催化剂4可以采用含镍的金属氧化物，所 述第一填料3和所述第二填料5可以采用氧化铝球、二氧化硅和合成树脂等；4)反应后的气体通过冰水冷却装置冷凝后，经背压阀、尾气取样阀、流量计I流出 排放到大气，所述流量计I可以是浮子流量计；5)混合罐后、背压阀前均设有气体旁路以保护反应器8中催化剂4 ；[0023]6)混合罐、反应器配置压力表以监测混合罐压力和反应器压力，使得反应器的压 力保持在2. 0-3. 5MPa ；背压阀后依次首尾相连设有尾气取样阀、干燥器、切换阀II、流量计 和检测器，其中，所述干燥器是为了避免产物气含有微量的水对检测仪器的损害，所述切换 阀II有助于进行原料气和尾气组分检测，所述流量计是为了记录反应原料及尾气的流量， 并以此为基准，计算出反应的空速。7)用管式加热炉提供反应初始温度，由于催化剂4的起活温度在220°C以上，因此 所述初始温度应高于220°C，并将反应器8内催化剂床层的温度控制在在300-700°C，反应 器8压力由背压阀控制。
权利要求一种用于甲烷化反应的集成装置，其特征在于，该装置包括依次连接的进料控制系统、混合器、净化器和反应器；其中，该反应器内壁设有惰性耐火材料，并且该反应器包括原料气体分流器、催化剂，以及催化剂与原料气体分流器之间的填料。
2.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于，所述反应器的材质为不锈钢或碳钢。
3.根据权利要求1或2所述的集成装置，其特征在于，进料控制系统是自动控制的。
4.根据权利要求1或2所述的集成装置，其特征在于，所述混合器与所述净化器之间设 置切换阀。
5.根据权利要求1或2所述的集成装置，其特征在于，所述反应器还包括用于监测催化 剂温度的热偶。
专利摘要本实用新型提供一种用于甲烷化反应的集成装置，该装置包括依次连接的进料控制系统、混合器、净化器和反应器；其中，该反应器内壁设有惰性耐火材料，并且该反应器包括原料气体分流器、催化剂，以及催化剂与原料气体分流器之间的填料。该装置能减少原料波动对反应结果的影响，有效地降低反应过程中出现“飞温”和“析碳”的危险，有效地保护催化剂。
文档编号C07C1/06GK201558698SQ200920222699
公开日2010年8月25日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者刘振峰, 刘永健, 夏元有, 宫玉峰, 左玉帮, 忻仕河, 李春启, 李楠, 邱波 申请人:大唐国际化工技术研究院有限公司;大连普瑞特化工科技有限公司