热激式多段烃类转化反应器制造技术

一种热激式多段烃类转化反应器，属生产合成气技术领域。由外壳、气态烃类和蒸汽混和物进口、多段催化床、段间燃烧气进口、各段的催化剂装卸口、合成气出口等组成，每段催化床由上部耐火球层、催化剂层、下部耐火球层和多孔支撑板构成，多孔支撑板与壳体连接。本实用新型专利技术在段间采用天然气或其他烃类与氧气或空气的燃烧气与反应气直接混合即热激的方法，为反应提供热量；在实现热量自给的同时，也为反应过程实施了补碳，本实用新型专利技术的优点是设备结构简单，热利用率高，设备投资低，生产效率高。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
热激式多段烃类转化反应器
本技术涉及一种生产合成气的新型装置，具体地说涉及一种以气态烃类为原料，通过烃类部分燃烧与水蒸汽转化相耦合生产合成气的热激式多段烃类转化反应器。
技术介绍
目前工业上烃类转化生产合成气的装置大多结构复杂，能耗高，设备投资高，如直烧式箱式列管转化炉，由笨重复杂的烧嘴结构和高压蒸汽系统组成。反应管外直烧天然气等燃料，为管内反应提供所需的热量，其不足之处为：受转化管材质的限制，直烧式列管转化炉不能满足高甲烷转化率的要求，为提高甲烷的转化率，需增加自热式二段转化反应器。二段转化反应器为单段固定床反应器，在转化反应器上部通入空气(或富氧空气、氧气)与一段转化气中的氢气发生燃烧反应产生高温，然后进入固定催化床内发生进一步的水蒸汽转化反应，工艺复杂。另外利用该装置转化生产合成气中需烧掉部分H2调节氢碳比，这就造成消耗大、能量利用不合理。
技术实现思路
本技术为克服现有技术中的缺点，提供一种结构简单、效率高的多段烃类转化生成合成气的装置。本技术按以下技术方案予以实现：一种热激式多段烃类转化反应器，它由密闭式外壳和多孔支撑板构成，多孔支撑板依次分层设在壳体之内，并与壳体连接，所述多孔支撑板上设有耐火球层；上耐火球层与下耐火球层之间形成一段可装入催化剂的催化床；壳体的一侧设有段间燃烧气进口，壳体的另一侧设有各段的催化剂装卸口，壳体的顶部设有混合燃烧器，混合燃烧器设有气态烃类和蒸汽混和物进口，合成气出口在壳体的下部。所述催化床可为2-8段，最佳为3-5段；所述外壳由壳体、保温材料层、耐火材料层和水夹套等组成；所述段间燃烧气进入反应器设置为多口切线方向进入。本技术在段间采用天然气或其他烃类与氧气或空气的不完全燃烧气与上段出来的反应气直接混合即热激的方法，为反应提供热量，实现热量自给；同时，也为反应过程实施了补碳，使-->H2/CO比可在1.5-3.0范围内可调，以适合后续甲醇和F-T合成液体烃类燃料生产的需要。本技术与现有技术相比，其显著的优点包括：①采用多段式催化床，与直烧式列管一段炉相比，省去使用多达数百根的耐高温高压的转化管，结构要简单得多。②耐火层、保温层和水加套保证了设备金属外壳的温度较低，因此外壳可采用价格较低的材质制作，设备投资大大减小。③与现有技术相比，热量的补给分配在多段，每段的进口温度不致于太高，从而保证了催化剂的活性，催化剂的使用寿命延长。④本技术采用补碳的方式来调节合成气H2/CO，与现行的燃烧一段转化气中的氢气来降低合成气中氢气含量的方法相比，是一种积极的H2/CO调节方法，节约能源、减少原料消耗，生产效率高，成本降低。⑤由于在燃烧器中采用烃类气体与氧气发生不完全燃烧反应，氧气中混有水蒸气或CO2以降低燃烧器内的温度，并减少了积碳的可能。附图说明图1为本技术的装置图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步地说明：如图1所示，热激式多段烃类转化反应器，由密闭式外壳102和多孔支撑板112构成，多孔支撑板112分层设在壳体之内，并与壳体连接；所述多孔支撑板112上设有耐火球层，上部耐火球层109、催化剂层110、下部耐火球层111形成每段的一段催化床103、二段催化床105、三段催化床107；壳体的一侧设有段间燃烧气进口104、106，壳体的另一侧设有各段的催化剂装卸口113，壳体的顶部设有混合燃烧器101，混合燃烧器101设有气态烃类和蒸汽混和物进口117、118，合成气出口108在壳体的下部。所述的热激式多段烃类转化反应器，其催化床可为2-8段，最佳为3-5段；外壳102由钢制水加套114、保温材料层115、耐火材料层116组成；段间燃烧气进口104、106设置为多口切线方向进入。反应过程为：原料气态烃经脱硫和预热后通过118入口，与经117入口进入混合燃烧器101的预热后的水蒸汽和氧气的混和物一起喷入转化反应器的上部空间内，首先发生部分氧化反应，然后进入一段催化床103发生烃类水蒸汽转化反应和烃类二氧化碳转化反应。-->经脱硫和预热的烃类燃料喷入一二段间外置燃烧器内，与氧气和水蒸汽的混和物进行混合发生部分氧化反应。由燃烧器出来的高温部分氧化气按切线方向进入段间，与一段反应气体混和后进入二段催化床105发生反应，从二段出来的反应气与二三段间部分氧化气混合后进入三段催化床107进一步发生水蒸气转化反应。由三段出来的合成气经出口108进入后续工序。本技术也可为设置为多段催化床，一般为2-8段效果较好，3-5段最佳。本技术设备结构简单，热利用率高，设备投资低，生产效率高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热激式多段烃类转化反应器，其特征在于它由密闭式外壳和多孔支撑板构成，多孔支撑板依次分层设在壳体之内，并与壳体连接；所述多孔支撑板上设有耐火球层，上耐火球层与下耐火球层之间形成一段可装入催化剂的催化床；壳体的一侧设有各段的催化剂装卸口，壳体的另一侧设有段间燃烧气进口，壳体的顶部设有混合燃烧器，混合燃烧器设有气态烃类和蒸汽混和物进口，合成气出口在壳体的下部。

【技术特征摘要】
1、一种热激式多段烃类转化反应器，其特征在于它由密闭式外壳和多孔支撑板构成，多孔支撑板依次分层设在壳体之内，并与壳体连接；所述多孔支撑板上设有耐火球层，上耐火球层与下耐火球层之间形成一段可装入催化剂的催化床；壳体的一侧设有各段的催化剂装卸口，壳体的另一侧设有段间燃烧气进口，壳体的顶部设有混合燃烧器，混合燃烧器设有气态烃类和蒸汽混和物进口，合成气出口在壳体的下部。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永琪，程易，金涌，
申请(专利权)人：河北科技大学，清华大学，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]