一種焦爐氣冷激式甲烷化反應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種焦爐氣冷激式甲烷化反應(yīng)裝置，即利用焦爐氣中H2、CO、CO2通過甲烷化反應(yīng)生成甲烷，屬于新型煤化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]焦爐氣是制取焦炭時產(chǎn)生的副產(chǎn)物，是煤焦化過程得到的可燃氣體。焦爐氣的主要成分是H2、CH4, CO、0)2等，利用焦爐氣生產(chǎn)甲烷(CNG或LNG)是很有前景的發(fā)展方向，將其中的仏與CO、CO 2進行甲烷化反應(yīng)可將甲烷的產(chǎn)量提高30-40%。近年來，國內(nèi)外對焦爐氣的甲烷化技術(shù)進行了大量的研宄和開發(fā)，積累了較多的經(jīng)驗，也產(chǎn)生了很多新問題。
[0003]目前國內(nèi)外焦爐氣制甲烷大部分采用絕熱反應(yīng)器，如專利CN101649232，CN104099148A，CN101607859，CN102676251A，CN101391935 均為絕熱式反應(yīng)器，由于甲烷化反應(yīng)放熱量大，溫升高，這些裝置為了降低反應(yīng)溫度，均采用循環(huán)的方法，用循環(huán)氣稀釋入塔氣中的C0、C02含量，從而降低甲烷化反應(yīng)溫度。溫度控制越低，循環(huán)比就越大，能耗就越高。專利CN102021054 A提出一種降低循環(huán)比的方法，采用多級串聯(lián)的絕熱式反應(yīng)器，在第二級及后續(xù)甲烷化反應(yīng)器的入口補加一定量的焦爐氣，循環(huán)至一級反應(yīng)器的氣量就可以按比例減少。但這種方法的缺點是反應(yīng)器的數(shù)量要增加，流程變長，壓降會增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為降低焦爐氣甲烷化反應(yīng)的循環(huán)量，本實用新型提出一種焦爐氣冷激式甲烷化反應(yīng)裝置，該裝置流程短、效率高。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種焦爐氣冷激式甲烷化反應(yīng)裝置，它包括甲烷化反應(yīng)器，它還包括冷激式甲烷化反應(yīng)器，凈化焦爐氣的一部分通過連接管道連接冷激式甲烷化反應(yīng)器中的冷激氣分布器，冷激式甲烷化反應(yīng)器的出氣口通過連接管道依次連接第一廢熱鍋爐和第二廢熱鍋爐，第二廢熱鍋爐一路通過連接管連接循環(huán)機，另一路通過連接管經(jīng)二級甲烷化反應(yīng)器與第三廢熱鍋連接，凈化焦爐氣的另一部分通過連接管道經(jīng)第一換熱器的管外流程后，通過連接管與循環(huán)機出口管及來自廢熱鍋爐的蒸汽管一起連接到冷激式甲烷化反應(yīng)器的進氣口 ；所述第三廢熱鍋通過連接管依次連接第一換熱器的管內(nèi)流程、第一冷卻器、第一分水器和第二換熱器的管內(nèi)流程，第二換熱器的管內(nèi)流程出口通過連接管經(jīng)三級甲烷化反應(yīng)器連接第二換熱器的管外流程后，通過連接管依次連接第二冷卻器、第二分水器后供產(chǎn)品氣。
[0006]所述冷激式甲烷化反應(yīng)器采用第一冷激式甲烷化反應(yīng)器，第一冷激式甲烷化反應(yīng)器為第一段甲烷化催化劑床層、第一冷激氣分布器和第二段甲烷化催化劑床層依次排列的結(jié)構(gòu)。
[0007]所述冷激式甲烷化反應(yīng)器采用第二冷激式甲烷化反應(yīng)器，第二冷激式甲烷化反應(yīng)器為第一段甲烷化催化劑床層、第一冷激氣分布器、第二段甲烷化催化劑床層、第二冷激氣分布器和第三段甲烷化催化劑床層依次排列的結(jié)構(gòu)。
[0008]所述凈化焦爐氣的一部分通過連接管道分二路分別連接第二冷激式甲烷化反應(yīng)器中的第一冷激氣分布器和第二冷激氣分布器。
[0009]本實用新型的有益效果是:用于焦爐氣甲烷化反應(yīng)的第一級反應(yīng)器采用冷激式反應(yīng)器，該反應(yīng)器的特點是催化劑分段裝填，兩段催化劑床層之間為冷激區(qū)，反應(yīng)器內(nèi)含有至少一個冷激區(qū)。含有適量循環(huán)氣的焦爐氣從反應(yīng)器的上部進入，進入第一段催化劑床層后，發(fā)生甲烷化反應(yīng)，溫度升高。從第一段床層流出的氣體進入冷激區(qū)，與一定量的低溫焦爐氣混合，進入第二段催化劑床層，發(fā)生甲烷化反應(yīng)，溫度升高?；驈牡诙未矊恿鞒龅臍怏w進入冷激區(qū)，與一定量的低溫焦爐氣混合，進入第三段催化劑床層，發(fā)生甲烷化反應(yīng)，溫度升高。根據(jù)需要冷激式甲烷化反應(yīng)器可以設(shè)置I個或多個冷激區(qū)。根據(jù)需要，流出冷激式甲烷化反應(yīng)器的氣體，進入后續(xù)二級或多級串聯(lián)絕熱甲烷化反應(yīng)器，繼續(xù)甲烷化反應(yīng)，直至達到產(chǎn)品要求。上述冷激式甲烷化反應(yīng)裝置，只需對進入冷激式反應(yīng)器第一段床層的焦爐氣進行循環(huán)稀釋，因此，循環(huán)量相應(yīng)降低。該裝置流程短、效率高。
【附圖說明】
[0010]圖1是一種焦爐氣冷激式甲烷化反應(yīng)裝置的系統(tǒng)圖。
[0011]圖2是另一種焦爐氣冷激式甲烷化反應(yīng)裝置的系統(tǒng)圖。
[0012]圖3是采用一次冷激式甲烷化反應(yīng)器。
[0013]圖4是采用二次冷激式甲烷化反應(yīng)器。
[0014]圖中:E-101、第一廢熱鍋爐，E-102、第二廢熱鍋爐，E-103、第三廢熱鍋爐，H-10U第一換熱器，H-102、第二換熱器，L-101、第一冷卻器，L-102、第二冷卻器，R-101、第一冷激式甲烷化反應(yīng)器，R-101a、第二冷激式甲烷化反應(yīng)器，R-102、二級甲烷化反應(yīng)器，R-103、三級甲燒化反應(yīng)器，S-101、循環(huán)機，V-101、第一分水器，V-102、第二分水器，R1、反應(yīng)器殼體，R2、第一冷激氣分布器，R3、第一段甲烷化催化劑床層，R4、第二段甲烷化催化劑床層，R5、進氣口，R6、出氣口，R7、第二冷激氣分布器，R8、第三段甲烷化催化劑床層。
【具體實施方式】
[0015]圖1、3示出了一種焦爐氣冷激式甲烷化反應(yīng)裝置的系統(tǒng)圖。圖中，冷激式甲烷化反應(yīng)器采用第一冷激式甲烷化反應(yīng)器R-101，第一冷激式甲烷化反應(yīng)器R-101為第一段甲烷化催化劑床層R3、第一冷激氣分布器R2和第二段甲烷化催化劑床層R4依次排列的結(jié)構(gòu)。凈化焦爐氣的一部分通過連接管道連接第一冷激式甲烷化反應(yīng)器R-101中的第一冷激氣分布器R2，第一冷激式甲烷化反應(yīng)器R-101的出氣口 R6通過連接管道依次連接第一廢熱鍋爐E-101和第二廢熱鍋爐E-102，第二廢熱鍋爐E-102 —路通過連接管連接循環(huán)機S-101，另一路通過連接管經(jīng)二級甲烷化反應(yīng)器R-102與第三廢熱鍋E-103連接，凈化焦爐氣的另一部分通過連接管道經(jīng)第一換熱器H-101的管外流程(換熱管外與殼體間的空間)后，通過連接管與循環(huán)機S-101出口管及來自廢熱鍋爐的蒸汽管一起連接到第一冷激式甲烷化反應(yīng)器R-101的進氣口 R5。第三廢熱鍋E-103通過連接管依次連接第一換熱器H-101的管內(nèi)流程、第一冷卻器L-101、第一分水器V-101和第二換熱器H-102的管內(nèi)流程(換熱管內(nèi)的空間)，第二換熱器H-102的管內(nèi)流程出口通過連接管經(jīng)三級甲烷化反應(yīng)器R-103連接第二換熱器H-102的管外流程后，通過連接管依次連接第二冷卻器L-102、第二分水器V-102后供產(chǎn)品氣。
[0016]圖2、4示出了另一種焦爐氣冷激式甲烷化反應(yīng)裝置的系統(tǒng)圖。圖中，冷激式甲烷化反應(yīng)器采用第二冷激式甲烷化反應(yīng)器R-101a，第二冷激式甲烷化反應(yīng)器R-1Ola為第一段甲烷化催化劑床層R3、第一冷激氣分布器R2、第二段甲烷化催化劑床層R4、第二冷激氣分布器R7和第三段甲烷化催化劑床層R4依次排列的結(jié)構(gòu)。凈化焦爐氣的一部分通過連接管道分二路分別連接第二冷激式甲燒化反應(yīng)器R-1Ola中的第一冷激氣分布器R2和第二冷激氣分布器R7。第二冷激式甲烷化反應(yīng)器R-1Ola的出氣口 R6通過連接管道依次連接第一廢熱鍋爐E-101和第二廢熱鍋爐E-102，第二廢熱鍋爐E-102 —路通過連接管連接循環(huán)機S-101，另一路通過連接管經(jīng)二級甲烷化反應(yīng)器R-102與第三廢熱鍋E-103連接，凈化焦爐氣的另一部分通過連接管道經(jīng)第一換熱器H-101的管外流程后，通過連接管與循環(huán)機S-101出口管及來自廢熱鍋爐的蒸汽管一起連接到第二冷激式甲烷化反應(yīng)器R-1Ola的進氣口 R5。第三廢熱鍋E-103通過連接管依次連接第一換熱器H-101的管內(nèi)流程、第一冷卻器L-101、第一分水器V-101和第二換熱器H-102的管內(nèi)流程，第二換熱器H-102的管內(nèi)流程出口通過連接管經(jīng)三級甲烷化反應(yīng)器R-103連接第二換熱器H-102的管外流程后，通過連接管依次連接第二冷卻器L-102、第二分水器V-102后供產(chǎn)品氣。
[0017]下面通過實施例說明焦爐氣冷激式甲烷化反應(yīng)裝置的工作過程，實施例中氣體組成均為摩爾組成。
[0018]實施例1
[0019]凈化后的焦爐氣，其組成(干基:％)為!12:57.4 ;CH4:25.8 ；C0:8.