多级等温焦炉煤气甲烷化反应系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多级等温焦炉煤气甲烷化反应系统，包括空气冷却器（1）和电加热器（3），所述空气冷却器（1）进口和电加热器（3）进口并接后通过流量调节阀（10）连接焦炉煤气源，所述空气冷却器（1）进口安装流量调节阀（10），所述电加热器（3）进口通过流量调节阀（10）连接蒸汽气液分离器（2）的气体出口，所述蒸汽气液分离器（2）的进口通过截止阀（11）连接饱和蒸汽源。本实用新型专利技术利用绝热段进行预反应，降低焦炉煤气反应介质的浓度，再进入两端等温反应器，在反应器进行反应，并直接进行换热，能有效提高换热效率，降低设备投资，优化甲烷化工艺路线，具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
多级等温焦炉煤气甲烷化反应系统
本技术涉及甲烷化反应，具体是一种多段可调节焦炉煤气气量甲烷化反应系统，反应器由中间一段绝热、两边左右两个等温段组成，焦炉煤气先进入到绝热段进行反应后，再分成前后两路与降温的焦炉煤气进行混合，然后进入等温段进行甲烷化反应。
技术介绍
焦炉煤气主要成份为氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳及氮气等，甲烷化是指将氢气与一氧化碳、二氧化碳在催化剂条件下合成甲烷的工艺，是一种强放热反应。焦炉煤气甲烷化反应器目前阶段基本都是绝热式反应器，焦炉煤气先在高温绝热反应器中进行反应，然后进入换热器将反映热量带走。该工艺路线设备多且在反应器出口需要利用压缩机将反应后的焦炉煤气重新输入反应器，以调节反应速率，防止甲烷化反应过快造成飞温。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种多级等温焦炉煤气甲烷化反应系统，其中，焦炉煤气甲烷化反应器实行了多段换热，能有效提高换热效率，传统的焦炉煤气甲烷化工艺都是采用绝热式的反应器，本方案利用绝热段进行预反应，降低焦炉煤气反应介质的浓度，再进入两端等温反应器，进行甲烷化反应。本技术是采用如下技术方案实现的：一种多级等温焦炉煤气甲烷化反应系统，包括空气冷却器和电加热器，所述空气冷却器进口和电加热器进口并接后通过流量调节阀连接焦炉煤气源，所述空气冷却器进口安装流量调节阀，所述电加热器进口通过流量调节阀连接蒸汽气液分离器的气体出口，所述蒸汽气液分离器的进口通过截止阀连接饱和蒸汽源。所述电加热器出口通过截止阀连接甲烷化反应器的中段绝热段；所述空气冷却器出口分别与甲烷化反应器的左段与中段、中段与右段之间的空腔连通，所述甲烷化反应器的左段等温段甲烷出口和右段等温段甲烷出口分别通过流量调节阀和压力变送器与锅炉给水预热器的管程进口连接，所述锅炉给水预热器的管程出口连接气液分离器，所述气液分离器的气体出口输出产品气。所述锅炉给水预热器的壳程进口连接锅炉给水泵出口，所述锅炉给水泵进口通过流量调节阀输入脱盐水；所述锅炉给水预热器的壳程出口连接汽包进口，所述汽包的下路出口通过流量调节阀分别进入甲烷化反应器的左段换热介质进口和右段换热介质进口，所述甲烷化反应器的左段换热介质出口和右段换热介质出口并接后通过流量调节阀与汽包的循环蒸汽进口连接，所述汽包中产生的中压蒸汽从上路出口输送界外。设备开始正常运行时：饱和蒸汽进入蒸汽气液分离器，蒸汽从上部出来后经过流量调节阀，与进绝热段的焦炉煤气混合。焦炉煤气经流量调节阀后分成两路：一路按一定气汽比与饱和蒸汽混合，由电加热器加热后进入反应器的中段绝热段进行甲烷化反应；另一路经过流量调节阀调节流量，由空气冷却器将焦炉煤气降到一定温度后，进入甲烷化反应器的左段与中段、中段与右段之间的空腔，分别与在反应器中段绝热段经过反应的气体进行混合，再分别进入反应器的左等温段、右等温段进行甲烷化反应，然后分别经过流量调节阀和压力变送器进入锅炉给水预热器，对产品气进行降温处理后，进入气液分离器将产品气的水进行分离后，从气液分离器上端得到产品气。锅炉给水泵将脱盐水增压后，注入锅炉给水预热器，在经过锅炉给水预热器预热后进入汽包，汽包中的水从下端出口出来后进入反应器的左段和右段的壳程与管程的反应气进行换热后产生的蒸汽返回汽包，汽包中产生的中压蒸汽从上路出口输送界外。本技术利用多段等温甲烷化反应器，避免了单段等温反应器过长，反应器内热量分布不均匀，造成反应器损坏。在反应过程中，先有部分焦炉煤气进入绝热段的进行混合反应，绝热段反映完成后，进入两边与未反应的焦炉煤气进行混合后再进入两边的等温反应器进行反应，一方面降低了焦炉煤气中反应介质的温度和浓度，降低甲烷化反应速率。另一方面，两端式的反应器便于灵活调节反应器入口流量，使反应更容易控制，两段式反应器在很大程度上避免反应热不均匀产生热应力。本技术的优点是：传统的焦炉煤气甲烷化反应器都是绝热式的反应器，需使用压缩机进行循环，本方案利用绝热段进行预反应，降低焦炉煤气反应介质的浓度，再进入两端等温反应器，在反应器进行反应，并直接进行换热，能有效提高换热效率，降低设备投资，优化甲烷化工艺路线，具有重要的意义。附图说明图1是本技术的结构示意图。图中：1-空气冷却器，2-蒸汽气液分离器，3-电加热器，4-反应器，5-汽包，6-锅炉给水泵，7-锅炉给水预热器，8-气液分离器，9-压力变送器，10-流量调节阀，11-截止阀。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施例进行详细说明。一种多级等温焦炉煤气甲烷化反应系统，本系统主要包括空气冷却器、蒸汽气液分离器、电加热器、反应器、汽包、锅炉给水泵、锅炉给水预热器、气液分离器等设备。具体连接关系如图1所示，空气冷却器1进口和电加热器3进口并接后通过流量调节阀10连接焦炉煤气源，空气冷却器1进口安装流量调节阀10，电加热器3进口通过流量调节阀10连接蒸汽气液分离器2的气体出口，蒸汽气液分离器2的进口通过截止阀11连接饱和蒸汽源。电加热器3出口通过截止阀11连接甲烷化反应器4的中段绝热段；空气冷却器1出口分别与甲烷化反应器4的左段与中段、中段与右段之间的空腔连通，甲烷化反应器4的左段等温段甲烷出口和右段等温段甲烷出口分别通过流量调节阀10和压力变送器9与锅炉给水预热器7的管程进口连接，锅炉给水预热器7的管程出口连接气液分离器8，气液分离器8的气体出口输出产品气。锅炉给水预热器7的壳程进口连接锅炉给水泵6出口，锅炉给水泵6进口通过流量调节阀10输入脱盐水；锅炉给水预热器7的壳程出口连接汽包5进口，汽包5的下路出口通过流量调节阀10分别进入甲烷化反应器4的左段换热介质进口（壳程进口）和右段换热介质进口（壳程进口），甲烷化反应器4的左段换热介质出口（壳程出口）和右段换热介质出口（壳程出口）并接后通过流量调节阀10与汽包5的循环蒸汽进口连接，汽包5中产生的中压蒸汽从上路出口输送界外。工艺系统正常运行：饱和蒸汽进入蒸汽气液分离器2，蒸汽从上部出来后经过流量调节阀10，与进入绝热段的焦炉煤气混合。焦炉煤气经流量调节阀10后分成两路：一路按一定气汽比与饱和蒸汽混合，由电加热器3加热后进入反应器4的中段绝热段进行甲烷化反应；另一路经过流量调节阀10调节流量，由空气冷却器1将焦炉煤气降到一定温度后，进入反应器4的左段与中段、中段与右段之间的空腔，与在反应器4中段绝热段经过反应的气体进行混合，再分别进入反应器4的左、右等温段（管程）进行甲烷化反应，然后分别经过流量调节阀10和压力变送器9进入锅炉给水预热器7，对产品气进行降温处理后，进入气液分离器8将产品气的水进行分离后，从气液分离器8上端得到产品气。锅炉给水泵6将脱盐水增压后，注入锅炉给水预热器7，在经过锅炉给水预热器7预热后进入汽包5，汽包5中的水从下端出来后进入反应器4的左段等温段和右段等温端的壳程与其管程的反应气进行换热后产生的蒸汽返回汽包5，汽包5中产生的中压蒸汽从上路输送界外。最后所应说明的是，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】
一种多级等温焦炉煤气甲烷化反应系统，其特征在于：包括空气冷却器（1）和电加热器（3），所述空气冷却器（1）进口和电加热器（3）进口并接后通过流量调节阀（10）连接焦炉煤气源，所述空气冷却器（1）进口安装流量调节阀（10），所述电加热器（3）进口通过流量调节阀（10）连接蒸汽气液分离器（2）的气体出口，所述蒸汽气液分离器（2）的进口通过截止阀（11）连接饱和蒸汽源；所述电加热器（3）出口通过截止阀（11）连接甲烷化反应器（4）的中段绝热段；所述空气冷却器（1）出口分别与甲烷化反应器（4）的左段与中段、中段与右段之间的空腔连通，所述甲烷化反应器（4）的左段等温段甲烷出口和右段等温段甲烷出口分别通过流量调节阀（10）和压力变送器（9）与锅炉给水预热器（7）的管程进口连接，所述锅炉给水预热器（7）的管程出口连接气液分离器（8），所述气液分离器（8）的气体出口输出产品气；所述锅炉给水预热器（7）的壳程进口连接锅炉给水泵（6）出口，所述锅炉给水泵（6）进口通过流量调节阀（10）输入脱盐水；所述锅炉给水预热器（7）的壳程出口连接汽包（5）进口，所述汽包（5）的下路出口通过流量调节阀（10）分别进入甲烷化反应器（4）的左段换热介质进口和右段换热介质进口，所述甲烷化反应器（4）的左段换热介质出口和右段换热介质出口并接后通过流量调节阀（10）与汽包（5）的循环蒸汽进口连接，所述汽包（5）中产生的中压蒸汽从上路出口输送界外。...

【技术特征摘要】
1.一种多级等温焦炉煤气甲烷化反应系统，其特征在于：包括空气冷却器（1）和电加热器（3），所述空气冷却器（1）进口和电加热器（3）进口并接后通过流量调节阀（10）连接焦炉煤气源，所述空气冷却器（1）进口安装流量调节阀（10），所述电加热器（3）进口通过流量调节阀（10）连接蒸汽气液分离器（2）的气体出口，所述蒸汽气液分离器（2）的进口通过截止阀（11）连接饱和蒸汽源；所述电加热器（3）出口通过截止阀（11）连接甲烷化反应器（4）的中段绝热段；所述空气冷却器（1）出口分别与甲烷化反应器（4）的左段与中段、中段与右段之间的空腔连通，所述甲烷化反应器（4）的左段等温段甲烷出口和右段等温段甲烷出口分别通过流量调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静波，陈钢，李琨杰，吴新龙，
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