專利名稱：一種用于甲烷化反應(yīng)的集成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于化學(xué)反應(yīng)的集成裝置。具體地，本實(shí)用新型涉及一種實(shí) 驗(yàn)室或工業(yè)側(cè)線用的甲烷化反應(yīng)的集成裝置。
背景技術(shù)：
通用的甲烷化反應(yīng)裝置中，多股氣流經(jīng)過脫氧工段后通常直接進(jìn)入甲烷化反應(yīng) 器。若某股氣流不穩(wěn)或氣流的非持續(xù)性供應(yīng)將引發(fā)反應(yīng)器內(nèi)催化劑出現(xiàn)“飛溫”和/或“析 碳”等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響催化劑的壽命。另外，甲烷化反應(yīng)器一般采用不銹鋼或碳鋼材質(zhì)，反應(yīng) 過程中原料氣會(huì)與金屬器壁反應(yīng)或在金屬器壁的作用下發(fā)生歧化反應(yīng)等，將影響甲烷化反 應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)生無用的副產(chǎn)物，甚至使催化劑毒化迅速失活。
發(fā)明內(nèi)容因此，本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述的實(shí)驗(yàn)裝置及反應(yīng)器中存在的問題，提供 一種用于甲烷化反應(yīng)的集成裝置，該裝置能有效地降低反應(yīng)過程中出現(xiàn)“飛溫”和“析碳”的 危險(xiǎn)，有效地保護(hù)催化劑。本實(shí)用新型提供的用于甲烷化反應(yīng)的集成裝置，該裝置包括依次連接的進(jìn)料控制 系統(tǒng)、混合器、凈化器和反應(yīng)器8 ；其中，該反應(yīng)器8內(nèi)壁設(shè)有惰性耐火材料1，并且該反應(yīng)器 8包括氣體分流器2、催化劑4，以及催化劑4與氣體分流器2之間的第一填料3和第二填料 5。在上述甲烷化反應(yīng)的集成裝置中，反應(yīng)所需熱量由外加熱和反應(yīng)放熱共同提供， 該裝置屬于部分自熱體系，有利于節(jié)約能耗。其中，反應(yīng)器8的材質(zhì)可以為不銹鋼或碳鋼， 是在通用的管式固定床反應(yīng)器的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)得到。主要改進(jìn)在于反應(yīng)器8為復(fù)合式， 內(nèi)襯惰性耐火材料1以避免反應(yīng)氣體與金屬器壁反應(yīng)生成副產(chǎn)物，影響反應(yīng)的進(jìn)行；反應(yīng) 器中的催化劑4上層預(yù)設(shè)氣體分流器2，并裝填第一填料3和第二填料5以促進(jìn)原料氣分布 及混合均勻，同時(shí)促進(jìn)了水的完全汽化，減少了原料氣波動(dòng)對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響。在上述集成裝置中，優(yōu)選地，進(jìn)料控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制的。該集成裝置應(yīng)用了原料 自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了原料氣組成與流量的微機(jī)控制，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要通 過電腦精確控制各組分的流量，避免了原料氣的異常波動(dòng)。在上述集成裝置中，前端設(shè)有原料氣混合器，原料氣先進(jìn)入混合器中混合均勻，達(dá) 到所需穩(wěn)定流量后才進(jìn)入凈化器單元。同時(shí)，混合器和所述的凈化器之間設(shè)置原料采樣閥， 用于檢測(cè)原料氣組成；另外混合器與所述凈化器之間可以設(shè)置切換閥。切換閥可在氣流不 符合反應(yīng)要求或異常波動(dòng)時(shí)切換氣流，不使原料氣進(jìn)入反應(yīng)器8。因此，可避免原料氣異常 波動(dòng)對(duì)催化劑4的影響。在上述集成裝置中，優(yōu)選地，反應(yīng)器8還包括用于監(jiān)測(cè)催化劑溫度的熱偶7，通過 熱偶7觀測(cè)并控制反應(yīng)器各段的溫度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于[0010]1.本實(shí)用新型在所述甲烷化反應(yīng)的集成裝置中設(shè)置了進(jìn)料控制系統(tǒng)，通過電腦精 確控制各組分的流量，避免了原料氣的異常波動(dòng)；通過該裝置中設(shè)置在混合器與凈化器之 間的原料采樣閥和切換閥，可以用于檢測(cè)混合器中的混合氣體的組成，也可以在氣流不符 合反應(yīng)要求或異常波動(dòng)時(shí)切換氣流，不使原料氣進(jìn)入反應(yīng)器。2.本實(shí)用新型所述的實(shí)驗(yàn)集成裝置中的反應(yīng)器是復(fù)合式的，內(nèi)襯惰性耐火材料以 避免反應(yīng)氣體與金屬器壁反應(yīng)生成副產(chǎn)物影響反應(yīng)的進(jìn)行；反應(yīng)器催化劑上層預(yù)設(shè)氣體分 流器，并裝填惰性填料以促進(jìn)原料氣分布及混合均勻，同時(shí)促進(jìn)了水的完全汽化，減少了原 料波動(dòng)對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響。因此，該裝置能有效地降低反應(yīng)過程中出現(xiàn)“飛溫”和“析碳”的危險(xiǎn)，有效地保護(hù) 催化劑。

以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，其中圖1為本實(shí)用新型反應(yīng)器的軸向剖面圖，1為惰性耐火材料，2為氣體分流器，3為 第一填料，4為催化劑，5為第二填料，6為篩板，7為熱偶，8為反應(yīng)器，9為原料氣進(jìn)口，和10 為尾氣出口。圖2為本實(shí)用新型的甲烷化反應(yīng)集成裝置的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下參照具體的實(shí)施例來說明本實(shí)用新型。這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的 目的，其不以任何方式限制本實(shí)用新型的范圍。參照附圖1和附圖2，一氧化碳甲烷化反應(yīng)裝置的操作流程如下，1)原料氣 I、II、III、IV 分別為 H2、CH4、CO、C02。原料氣經(jīng)減壓至 2. 8-3. 2MPa 后 按照設(shè)定的流量進(jìn)入混合罐混合，H2、CH4、CO、co2的流量均由進(jìn)料控制系統(tǒng)，例如，微機(jī)程 控，來自動(dòng)控制，該流量與反應(yīng)器的尺寸有關(guān)；2)混合后的原料氣經(jīng)凈化器I除去其中可能存在的氧氣，而后經(jīng)過凈化器II除去 其中可能含有的硫化物、羰基金屬化合物等毒物。同時(shí)，混合器和凈化器I之間設(shè)置原料采 樣閥，用于檢測(cè)原料氣組成；另外混合器與凈化器I之間還可以設(shè)置切換閥。切換閥可在氣 流不符合反應(yīng)要求或異常波動(dòng)時(shí)切換氣流，不使原料氣進(jìn)入反應(yīng)器8 (在緊急情況時(shí)，將微 量的原料氣在實(shí)驗(yàn)室的條件下可以放空，而側(cè)線必須采用去火炬系統(tǒng))。然后原料氣通過原 料氣進(jìn)口 9通入內(nèi)部裝有甲烷化催化劑的反應(yīng)器8，反應(yīng)器8置于管式加熱爐中，為部分自 熱裝置；3)水經(jīng)高壓恒流泵直接注入反應(yīng)器8，通過反應(yīng)器8上部的氣體分流器2，隨后在 設(shè)置在催化劑4與氣體分流器2之間的第一填料3和第二填料5中完全氣化，并隨后與原 料氣混合均勻后進(jìn)入催化劑床層發(fā)生反應(yīng)，所述催化劑4可以采用含鎳的金屬氧化物，所 述第一填料3和所述第二填料5可以采用氧化鋁球、二氧化硅和合成樹脂等；4)反應(yīng)后的氣體通過冰水冷卻裝置冷凝后，經(jīng)背壓閥、尾氣取樣閥、流量計(jì)I流出 排放到大氣，所述流量計(jì)I可以是浮子流量計(jì)；5)混合罐后、背壓閥前均設(shè)有氣體旁路以保護(hù)反應(yīng)器8中催化劑4 ；[0023]6)混合罐、反應(yīng)器配置壓力表以監(jiān)測(cè)混合罐壓力和反應(yīng)器壓力，使得反應(yīng)器的壓 力保持在2. 0-3. 5MPa ；背壓閥后依次首尾相連設(shè)有尾氣取樣閥、干燥器、切換閥II、流量計(jì) 和檢測(cè)器，其中，所述干燥器是為了避免產(chǎn)物氣含有微量的水對(duì)檢測(cè)儀器的損害，所述切換 閥II有助于進(jìn)行原料氣和尾氣組分檢測(cè)，所述流量計(jì)是為了記錄反應(yīng)原料及尾氣的流量， 并以此為基準(zhǔn)，計(jì)算出反應(yīng)的空速。7)用管式加熱爐提供反應(yīng)初始溫度，由于催化劑4的起活溫度在220°C以上，因此 所述初始溫度應(yīng)高于220°C，并將反應(yīng)器8內(nèi)催化劑床層的溫度控制在在300-700°C，反應(yīng) 器8壓力由背壓閥控制。
權(quán)利要求一種用于甲烷化反應(yīng)的集成裝置，其特征在于，該裝置包括依次連接的進(jìn)料控制系統(tǒng)、混合器、凈化器和反應(yīng)器；其中，該反應(yīng)器內(nèi)壁設(shè)有惰性耐火材料，并且該反應(yīng)器包括原料氣體分流器、催化劑，以及催化劑與原料氣體分流器之間的填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器的材質(zhì)為不銹鋼或碳鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成裝置，其特征在于，進(jìn)料控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成裝置，其特征在于，所述混合器與所述凈化器之間設(shè) 置切換閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器還包括用于監(jiān)測(cè)催化 劑溫度的熱偶。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于甲烷化反應(yīng)的集成裝置，該裝置包括依次連接的進(jìn)料控制系統(tǒng)、混合器、凈化器和反應(yīng)器；其中，該反應(yīng)器內(nèi)壁設(shè)有惰性耐火材料，并且該反應(yīng)器包括原料氣體分流器、催化劑，以及催化劑與原料氣體分流器之間的填料。該裝置能減少原料波動(dòng)對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響，有效地降低反應(yīng)過程中出現(xiàn)“飛溫”和“析碳”的危險(xiǎn)，有效地保護(hù)催化劑。
文檔編號(hào)C07C1/06GK201558698SQ200920222699
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者劉振峰, 劉永健, 夏元有, 宮玉峰, 左玉幫, 忻仕河, 李春啟, 李楠, 邱波 申請(qǐng)人:大唐國際化工技術(shù)研究院有限公司;大連普瑞特化工科技有限公司