多级冷激式焦炉煤气甲烷化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种多级冷激式焦炉煤气甲烷化装置，包括甲烷化反应器（1）、电加热器（3）、风冷器（41、42、43、44）、锅炉给水预热器（5）、中压汽包（6）和气液分离器（7）；所述甲烷化反应器（1）由绝热反应段Ⅰ（11）、冷激室Ⅰ（21）、绝热反应段Ⅱ（12）、冷激室Ⅱ（22）、绝热反应段Ⅲ（13）、冷激室Ⅲ（23）和等温反应段（14）依次连通组成，所述冷激室Ⅲ（23）进口处设置二氧化碳入口，所述等温反应段（14）为列管式，其壳程与中压汽包（6）连接。该装置通过多级冷激降低反应气的温度，使甲烷化反应器反应床层温度保持在可控范围内，避免了床层温度过高使催化剂烧结失活。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于煤化工领域，涉及焦炉煤气甲烷化装置，具体是一种焦炉煤气连续甲烷化反应装置，利用多级冷激移热促进甲烷化反应的进行。
技术介绍
焦炉煤气的综合利用是焦炭行业的一大难题，基于其富氢、富甲烷、碳少的特点，焦炉煤气合成天然气不仅可以实现资源的有效利用，而且还会为焦化企业产生巨大的经济效益。焦炉煤气甲烷化反应为强放热反应，其中每1%CO转化的绝热温升为57℃，每1%CO2转化的绝热温升为51℃。在反应器入口温度为280~350℃时，受反应热的影响，反应器出口温度超过600℃。温度的急剧升高，一方面不利于甲烷化放热反应的进行，另一方面温度升高会导致催化剂烧结失活。目前，国内外关于焦炉煤气甲烷化反应大多采用绝热反应器，专利104593109A提供了一种焦炉煤气冷激式甲烷化反应装置及方法，其特点是催化剂分段填装，两段催化剂床层之间设置冷激区，反应气依次经过催化剂床层、冷激区、催化剂床层实现焦炉煤气甲烷化。专利CN205398571U提供了一种焦炉煤气甲烷化装置，该反应装置由上段的等温段反应器和位于下段的绝热段反应器构成。专利CN203498325U提供了一种多段冷激式甲醇制汽油装置，说明带有冷激室的反应器对放热反应的行进具有促进作用。针对目前甲烷化反应器投资大、甲烷化效率低、循环量大、反应床层温度难以控制等问题，开发一种低成本、催化反应床层温度易控制、甲烷化效率低的反应器对甲烷化产业用用具有重要的意义。
技术实现思路
本技术为了解决焦炉煤气甲烷化反应器制作成本高、反应床层温度难以控制、反应不完全、循环量大的问题，提供了一种多级冷激式焦炉煤气甲烷化装置，该装置流程短、投资小、效率高、反应床层温度可控。本技术是采用如下技术方案实现的：一种多级冷激式焦炉煤气甲烷化装置，包括包括甲烷化反应器，所述甲烷化反应器由绝热反应段Ⅰ、冷激室Ⅰ、绝热反应段Ⅱ、冷激室Ⅱ、绝热反应段Ⅲ、冷激室Ⅲ和等温反应段依次连通组成，所述等温反应段为列管式，其壳程与中压汽包连接。净化后的焦炉煤气分为四股，第一股焦炉煤气与饱和蒸汽混合后经电加热器加热后进入绝热反应段Ⅰ，第二股和第三股焦炉煤气分别经风冷器Ⅰ和风冷器Ⅱ进入冷激室Ⅰ和冷激室Ⅱ，第四股焦炉煤气与二氧化碳混合后经风冷器Ⅲ进入冷激室Ⅲ。出等温反应段的富甲烷气经锅炉给水预热器、风冷器和气液分离器送出界外。净化后的焦炉煤气分为四股，第一股与饱和蒸汽混合稀释后，经电加热器预热后进入甲烷化反应器绝热反应段Ⅰ进行反应，反应后进入甲烷化反应器冷激室Ⅰ与第二股经空冷器冷却后冷激气混合，进入绝热反应段Ⅱ反应，反应后进入甲烷化反应器冷激室Ⅱ与第三股经空冷器冷却后冷激气混合，进入绝热反应段Ⅲ反应，反应后进入甲烷化反应器冷激室Ⅲ，与第四股焦炉煤气和补入的二氧化碳气冷激混合后，进入等温反应段反应，并通过中压汽包移走等温反应段的反应热。出等温反应段的富甲烷气经锅炉给水预热器、产品气风冷器和气液分离器送出界外。与现有技术相比，本技术具有以下优点：1、该装置通过多级冷激降低反应气的温度，使甲烷化反应器反应床层温度保持在可控范围内，避免了床层温度过高使催化剂烧结失活。2、该装置在等温反应段前设置二氧化碳补气入口，一方面可以促进反应气中剩余氢的转化，另一方面等温反应段温度较绝热段易于控制，防止二氧化碳与氢气反应放热引起催化剂床层温度巨变。3、该装置只需对第一股焦炉煤气进行水蒸气稀释，因此降低了水蒸气的循环量。4、该装置流程短、投资小、效率高，在焦炉煤气甲烷化过程中具有较高的经济效益。附图说明图1表示多级冷激式焦炉煤气甲烷化装置的示意图。图中：1-甲烷化反应器，11-绝热反应段Ⅰ，12-绝热反应段Ⅱ，13-绝热反应段Ⅲ，14-等温反应段，21-冷激室Ⅰ，22-冷激室Ⅱ，23-冷激室Ⅲ，3-电加热器，41-风冷器Ⅰ，42-风冷器Ⅱ，43-风冷器Ⅲ，44-风冷器，5-锅炉给水预热器，6-中压汽包，7-气液分离器。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本技术作进一步说明。一种多级冷激式焦炉煤气甲烷化装置，包括甲烷化反应器1、电加热器3、风冷器、锅炉给水预热器5、中压汽包6和气液分离器7。连接关系如图1所示，甲烷化反应器1由绝热反应段Ⅰ11、冷激室Ⅰ21、绝热反应段Ⅱ12、冷激室Ⅱ22、绝热反应段Ⅲ13、冷激室Ⅲ23和等温反应段14依次连通组成，所述冷激室Ⅲ23进口处设置二氧化碳入口，所述等温反应段14为列管式，其壳程与中压汽包6连接。如图1所示，净化后的焦炉煤气分为四股，一股与饱和蒸汽混合后经电加热器3加热后进入绝热反应段Ⅰ11，另三股分别经风冷器41、42、43进入冷激室Ⅰ21、冷激室Ⅱ22、冷激室Ⅲ23。如图1所示，二氧化碳与第四股焦炉煤气混合后经风冷器43进入冷激室Ⅲ23。使用时，净化后的焦炉煤气分为四股，第一股焦炉煤气与饱和蒸汽混合稀释后，经电加热器3预热后进入甲烷化反应器绝热反应段Ⅰ11进行反应，反应后进入甲烷化反应器冷激室Ⅰ21与第二股焦炉煤气经风冷器41冷却后冷激气混合，进入绝热反应段Ⅱ12反应，反应后进入甲烷化反应器冷激室Ⅱ22与第三股焦炉煤气经风冷器42冷却后与冷激气混合，进入绝热反应段Ⅲ13反应，反应后进入甲烷化反应器冷激室Ⅲ23，与第四股焦炉煤气和补入的二氧化碳气冷激混合后，进入等温反应段14反应，并通过中压汽包6移走等温反应段14的反应热。出等温反应段的富甲烷气经锅炉给水预热器5、产品气风冷器44和气液分离器7送出界外。外部水经过锅炉给水预热器5吸热后进行中压汽包6。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照本技术实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本技术的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本技术的权利要求保护范围中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级冷激式焦炉煤气甲烷化装置，包括甲烷化反应器（1），其特征在于：所述甲烷化反应器（1）由绝热反应段Ⅰ（11）、冷激室Ⅰ（21）、绝热反应段Ⅱ（12）、冷激室Ⅱ（22）、绝热反应段Ⅲ（13）、冷激室Ⅲ（23）和等温反应段（14）依次连通组成，所述等温反应段 （14）为列管式，其壳程与中压汽包（6）连接；净化后的焦炉煤气分为四股，第一股焦炉煤气与饱和蒸汽混合后经电加热器（3）加热后进入绝热反应段Ⅰ（11），第二股和第三股焦炉煤气分别经风冷器Ⅰ（41）和风冷器Ⅱ（42）进入冷激室Ⅰ（21）和冷激室Ⅱ（22），第四股焦炉煤气与二氧化碳混合后经风冷器Ⅲ（43）进入冷激室Ⅲ（23）；出等温反应段（14）的富甲烷气经锅炉给水预热器（5）、风冷器（44）和气液分离器（7）送出界外。

【技术特征摘要】
1.一种多级冷激式焦炉煤气甲烷化装置，包括甲烷化反应器（1），其特征在于：所述甲烷化反应器（1）由绝热反应段Ⅰ（11）、冷激室Ⅰ（21）、绝热反应段Ⅱ（12）、冷激室Ⅱ（22）、绝热反应段Ⅲ（13）、冷激室Ⅲ（23）和等温反应段（14）依次连通组成，所述等温反应段（14）为列管式，其壳程与中压汽包（6）连接；净化后的焦炉煤气分为四股，第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈江文，刘祺，谢峰，梁晓晨，
申请(专利权)人：山西高碳能源低碳化利用研究设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14