[实用新型]用于甲烷化工艺的微通道反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种甲烷化反应器，具体的说是一种用于甲烷化工艺的微通道反应器。

背景技术

甲烷化装置是煤制天然气项目中的重要组成部分，其中甲烷化反应器是其核心设备。甲烷化反应是强放热反应，研究表明，每转化1%的CO的绝热温升超过70℃。同时，由于受催化剂起活温度的限制，催化剂入口温度一般在280℃左右，目前工业化的煤制天然气的甲烷化均采用多个绝热甲烷化反应器串联，分级进行甲烷化反应。主要的甲烷化技术专利商有：德国鲁奇公司，丹麦托普索公司和英国戴维公司。传统的甲烷化反应器存在设备尺寸庞大、空间利用率低、存在催化剂死区、存在气体偏流等问题。

微化工技术是20世纪90年代兴起的一个现代化工前沿研究领域，在解决传统化工过程中高能耗、高物耗、环境污染严重等诸多令人困扰的难题方面提供了一种全新的思路，被公认为是化学工程领域的优先发展方向之一。微通道反应器是一种单元反应界面尺度为微米量级的微型化的化学反应系统，由于它具有微尺度、短扩散距离、大比表面积、小体积和规整的微通道等特点，其在传质、传热和反应效率等方面表现出超常的能力，主要应用于气固催化反应、气液和液液过程的研究。

目前应用于大型煤制天然气项目的微通道反应器尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种结构简单、尺寸小，空间利用率高、催化剂用量少，CO转化率高，无气体偏流和短路现象的用于甲烷化工艺的微通道反应器。

技术方案包括包括上端设有进气口、下端设有出气口的壳体，所述壳体内进气口处设有第一气体分布器，所述壳体的中部设有微通道反应区，所述微通道反应区由多条相互平行的装填或涂敷有甲烷化催化剂的微通道组成，所述微通道的上、下两端经上、下支撑板固定在壳体上。

所述第一气体分布器和微通道反应区之间还设有第二气体分布器。

所述微通道的直径为1mm-10mm。

所述微通道的下端设有用于阻挡甲烷催化剂掉落的金属丝网。

所述微通道的截面形状为圆形、三角形、菱形或者长方形。

所述微通道反应区与壳体的间隙控制在10mm-100mm。

本实用新型采用高效的微通道技术，在微通道中装填或涂敷甲烷化催化剂，创造微反应环境，极大提高反应的比表面积，获得很高的传质速率。通过设置气体分布器，使气体均匀进入每个微通道，催化剂无死区，每个微通道内的反应互不干涉，优选采用第一气体分布器和第二气体分布器进行两级气体分布；微通道与壳体之间存在一定间隙，优选为10mm-100mm，更为优选30mm-50mm，使得壳体温度较低，从而降低壳体的材质要求，达到降成本的目的。

所述第二气体分布器可以有1个或多个，具体根据处理的原料气的气量来选取。所述金属丝网的设置可以阴挡微通道内甲烷催化剂的掉落。

本实用新型反应器不存在反应死角，不会产生气体偏流短路现象，不会出现甲烷催化剂部分过热烧结失活现象，提高催化剂的使用寿命（寿命可提高15-20%），且比表面积高，CO转化率高（转化率可高达99%以上），反应器尺寸小（设备尺寸可减少30%-40%），结构紧凑，设备材质要求低，催化剂装填量较现有反应器的填装量可减少20-30%，设备空间利用率高，本新型反应器不仅可用于煤制天然气和焦炉煤气的甲烷化工艺中，还可用于一氧化碳变换、甲醇合成、天然气转换等所有固定床催化反应中。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图2中I部的局部放大图。

图4为金属丝网的安装示意图。

其中，1-进气口、2-壳体、3-第一气体分布器、4-第二气体分布器、5-上支撑板、6-微通道区、6.1-微通道、6.2-金属丝网、7-下支撑板、8-出气口、9-间隙。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：