一种甲烷化反应器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种甲烷化反应器。
【背景技术】
[0002] 甲烷化反应器是煤制天然气项目的核心设备之一。甲烷化反应是强烈的放热反 应。研宄表明，每转化1%的CO和0)2可产生的绝热温升分别达到了 70°C和60°C。为了控 制甲烷化反应温度，回收反应中产生的大量热能，工业化甲烷化工艺采用多个固定床甲烷 化反应器串连，逐级进行甲烷化反应，一种取热方案是在反应器出口设置蒸汽发生器回收 反应热，另一种取热方案是在催化剂床层中设置取热管取热，通过压缩机循环部分产品气 来控制反应转化深度。已实现商业应用的甲烷化技术专利商有英国Davy公司、丹麦T〇pS0e 公司以及德国的Lugri公司。
[0003] 目前甲烷化反应器主要有两种类型，一种是轴向固定床反应器，另一种是径向固 定床反应器。径向床反应器高径比较大、床层压降小、反应物在催化剂床层停留时间短，可 采用冷壁形式，通过锥形筒或中心管的开孔实现反应物均匀分布，反应物在床层中的均匀 分布至关重要。轴向甲烷化反应器存在反应器设备尺寸庞大、床层压降大、容易出现局部飞 温、移热缓慢、转化率低以及反应器需要材质等级高等问题。
[0004] 因此，减小反应器的设备尺寸，降低反应器压降损失和反应器出口温度，提高反应 物的转化效率，尽可能的回收高温位热量，充分延长催化剂的使用寿命，满足反应器大型化 的需求是目前亟待解决的技术问题。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是提供一种甲烷化反应器，该反应器能及时取走反应热量，均 化床层温度。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型提供一种甲烷化反应器，其特征在于：该反应器包 括径向圆筒形密封承压壳体、从所述壳体顶部伸入到壳体内部的进气管、设置在所述壳体 内所述进气管的下方的催化反应单元和中心管；所述催化反应单元为与圆筒形壳体同轴的 可容纳催化剂床层的容器，包括顶部密封板、底部密封板和侧壁；所述侧壁与所述壳体的内 侧壁形成有环隙，该环隙与所述进气管流体联通；所述侧壁上具有气孔以使所述环隙与所 述催化反应单元内部流体联通；所述中心管由下往上依次穿过所述壳体的底部和催化反应 单元的所述底部密封板进入所述催化反应单元的中心并抵靠或固定连接在催化反应单元 的所述顶部密封板的下表面上；所述中心管的底部具有出气口，中心管的内部通过在其位 于所述催化反应单元内的管壁上设置的开孔与所述催化反应单元内部流体联通；所述反应 器还包括设置在所述中心管内的由一根圆管绕制而成的锥形筒；所述圆管的一端通过进口 管与所述壳体上的冷却介质进口连通；所述圆管的另一端通过出口管与所述壳体上的冷却 介质出口连通。
[0007] 优选地，其特征在于，所述进口管和所述出口管穿过催化反应单元的所述顶部密 封板并与所述顶部密封板密封连接。
[0008] 优选地，其特征在于，所述锥形筒的顶部直径为所述中心管内径的0. 5-0. 95倍， 底部直径为所述中心管内径的0. 2-0. 6倍；所述锥形筒的长度为所述催化反应单元的高度 的 0. 6-1. 0 倍。
[0009] 优选地，其特征在于，绕制所述锥形筒的所述圆管的上下层之间焊接密封。
[0010] 优选地，其特征在于，所述进气管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。
[0011] 优选地，其特征在于，所述催化反应单元的所述顶部密封板下设置有用于缓冲催 化剂热膨胀的催化剂封。
[0012] 优选地，其特征在于，所述催化反应单元的所述侧壁为约翰逊网。
[0013] 优选地，其特征在于，所述催化反应单元的所述底部密封板与所述壳体的底部之 间设置有隔热材料区。
[0014] 本实用新型提供的甲烷化反应器与现有甲烷化反应器相比，具有如下优点：
[0015] 1、催化反应单元内温度均匀，不会出现催化剂床层局部过热现象，可以解决有限 的空间条件下反应热的移除问题；
[0016] 2、延长了催化剂的使用寿命（寿命可以提高15%-20%)，床层压降较同处理量的 轴向反应器低（20%-35%)，反应器出口温度较相同条件下不设取热锥形筒低30-80°C ;
[0017] 3、因为取热锥形筒结构外形简单，对反应器内流体流动干扰小。可以根据实际工 程情况，选取合适的圆管直径，设置圆管缠绕数量，达到移除反应热目的；
[0018] 4、不仅可以运用于煤制替代天然气和焦炉煤气甲烷化工艺，还可用于甲醇合成、 CO变换、费托合成等固定床催化放热反应。
[0019] 本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0020] 附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面 的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0021] 图1是本实用新型提供的甲烷化反应器的一种【具体实施方式】的结构示意图（为了 简化附图，并未在图1中具体标出侧壁13的具体形状，可以参考图2);
[0022] 图2是本实用新型提供的甲烷化反应器的一种【具体实施方式】的剖视图（即图1中 A-A面的剖视图）；
[0023] 图3是本实用新型提供的甲烷化反应器的一种【具体实施方式】所采用的锥形筒的 局部示意图。
[0024] 附图标记说明
[0025] 1进气口 2壳体 3第一气体分布器 4进口管
[0026] 5冷却介质进口 6顶部密封板 7锥形筒
[0027] 8催化反应单元 9底部密封板 10出气口
[0028] 11隔热材料区12中心管 13侧壁 14催化剂封 15出口管
[0029] 16冷却介质出口 17第二气体分布器 18进气管 19环隙
【具体实施方式】
[0030] 以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处 所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0031] 本实用新型提供一种甲烷化反应器，其特征在于：该反应器包括径向圆筒形密封 承压壳体2、从所述壳体2顶部伸入到壳体内部的进气管18、设置在所述壳体2内所述进气 管18的下方的催化反应单元8和中心管12 ;所述催化反应单元8为与圆筒形壳体2同轴 的可容纳催化剂床层的容器，包括顶部密封板6、底部密封板9和侧壁13 ;所述侧壁13与所 述壳体2的内侧壁形成有环隙19,该环隙19与所述进气管18流体联通；所述侧壁13上具 有气孔以使所述环隙19与所述催化反应单元内部流体联通；所述中心管12由下往上依次 穿过所述壳体2的底部和催化反应单元的所述底部密封板9进入所述催化反应单元8的中 心并抵靠或固定连接在催化反应单元的所述顶部密封板6的下表面上；所述中心管12的底 部具有出气口 10,中心管12的内部通过在其位于所述催化反应单元内的管壁上设置的开 孔与所述催化反应单元8内部流体联通；所述反应器还包括设置在所述中心管12内的由一 根圆管绕制而成的锥形筒7 ;所述圆管的一端通过进口管4与所述壳体2上的冷却介质进 口 5连通；所述圆管的另一端通过出口管15与所述壳体2上的冷却介质出口 16连通。
[0032] 根据本实用新型，本领域技术人员可以理解的是，与所述锥形筒7连通的所述进 口管4和出口管15可以依次穿过所述中心管12、催化反应单元8和壳体2,分别与所述冷 却介质进口 5和冷却介质出口 16连通。本实用新型优选的是，所述进口管4和所述出口管 15可以穿过催化反应单元的所述顶部密封板6并与所述顶部密封板6密封连接。
[0033] 根据本实用新型，