一种末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统。该系统包括：沿原料气的流向依次设置且连接的配气甲烷化反应单元和补充甲烷化反应单元；补充甲烷化反应单元包括等温反应器，等温反应器为管壳式结构，等温反应器包括壳体及列管，列管内装填有甲烷化催化剂，补充甲烷化反应单元还包括在反应过程中持续对等温反应器的列管进行降温的降温单元。该系统可以在反应过程中持续对等温反应器的列管进行降温，降低末级反应器的平衡温度，推动化学反应正向进行。降低了列管内甲烷化反应的平衡温度，提高了CO、CO2及H2的转化率，提高了合成天然气产品中CH4的含量及合成天然气的热值，使产品质量更稳定易控。

A non circulating methanation system at last stage using isothermal reactor

The utility model provides a circulatory methanation system with an isothermal reactor at the last stage. The system consists of an methanation unit and a supplemental methanation unit, which is arranged and connected in turn along the flow direction of the raw gas. The supplemental methanation unit includes an isothermal reactor, an isothermal reactor is a tube shell structure, an isothermal reactor includes a shell and a tube, and a methanation catalyst is loaded in the tube, supplemented with a methanation catalyst. The alkylation reaction unit also includes a cooling unit which continues to cool the column tube of the isothermal reactor during the reaction process. In the reaction process, the system can keep cooling the tube of the isothermal reactor, reduce the balance temperature of the last stage reactor and promote the positive chemical reaction. The equilibrium temperature of methanation reaction in the tube was reduced, the conversion rate of CO, CO2 and H2 was improved, the content of CH4 in the synthetic gas products and the calorific value of synthetic gas were improved, so the quality of the product was more stable and easy to control.

【技术实现步骤摘要】
一种末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统
本技术涉及化工
，具体而言，涉及一种末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统。
技术介绍
目前，甲烷化工艺，是指合成气中CO、CO2和H2在一定的温度、压力及催化剂的作用下，进行化学反应生成甲烷的过程。甲烷化反应是分子量显著减小的化学反应，同时也是一种强放热反应，在通常的合成气体组份下，每一个百分点的CO甲烷化可产生74℃的绝热温升，每一个百分点的CO2甲烷化可产生60℃的绝热温升。目前的甲烷化工艺，产品中CH4的含量低，合成天然气的热值低。
技术实现思路
本技术的目的之一在于提供一种末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统，以使产品质量更稳定易控。为了解决上述技术问题中的至少一个，本技术提供了以下技术方案：一种末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统，包括：沿原料气的流向依次设置且连接的配气甲烷化反应单元和补充甲烷化反应单元；补充甲烷化反应单元包括等温反应器，等温反应器为管壳式结构，等温反应器包括壳体及列管，列管内装填有甲烷化催化剂，补充甲烷化反应单元还包括在反应过程中持续对等温反应器的列管进行降温的降温单元。进一步地，在本技术的可选实施例中，配气甲烷化反应单元包括2～4级串联的高温固定床绝热反应器。进一步地，在本技术的可选实施例中，以富H2气和富CO气为原料生产合成天然气(SNG)，其中富H2气一次性通入配气甲烷化反应单元第1级高温固定床绝热反应器的入口，富CO气则分别通入配气甲烷化反应单元各级高温固定床绝热反应器的入口。且富H2气和富CO气的总氢碳比符合甲烷合成反应的化学计量比。进一步地，在本技术的可选实施例中，补充甲烷化反应单元还包括串联于高温固定床绝热反应器和等温反应器之间的中低温固定床绝热反应器组；中低温固定床绝热反应器组包括0～2级串联的中低温固定床绝热反应器。进一步地，在本技术的可选实施例中，降温单元包括汽包，汽包具有锅炉水进水管道和蒸汽排出管道以及安装于蒸汽排出管道的压力控制阀，汽包通过第一锅炉水管道和第二锅炉水管道与等温反应器的壳程连通，以形成换热回路。进一步地，在本技术的可选实施例中，第一锅炉水管道的一端与等温反应器的顶部连接且与壳程连通；第二锅炉水管道的一端与等温反应器的底部连接且与壳程连通。进一步地，在本技术的可选实施例中，合成气管道连接于等温反应器的顶部并与列管连通，工艺气管道连接于等温反应器的底部并与列管连通。进一步地，在本技术的可选实施例中，等温反应器的壳体内设置有多个列管，多个列管并排设置，等温反应器的顶部设置有合成气管道连通的气体分布器，等温反应器的底部设置有气体收集器。进一步地，在本技术的可选实施例中，壳体内靠近等温反应器的顶部设置有用于固定列管的上层管板，上层管板与气体分布器之间设有间隔。进一步地，在本技术的可选实施例中，壳体内靠近等温反应器的底部设置有用于固定列管的下层管板，下层管板和气体收集器之间设有间隔。进一步地，在本技术的可选实施例中，上层管板与气体分布器之间设置有至少一层瓷球；下层管板和气体收集器之间设置有至少一层瓷球。本技术还提供一种末级采用等温反应器的无循环甲烷化工艺，包括：依次进行的配气甲烷化及补充甲烷化两个阶段，其中补充甲烷化阶段先在0～2级串联的中低温固定床绝热反应器内反应，然后在等温反应器内反应，在等温反应器内反应的过程中，对等温反应器进行连续降温以保持反应温度恒定。本技术的有益效果是：本技术通过上述设计得到的末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统，可以在反应过程中持续对等温反应器的列管进行降温，降低末级反应器的平衡温度，推动化学反应正向进行。降低了列管内甲烷化反应的平衡温度，提高了CO、CO2及H2的转化率，提高了合成天然气产品中CH4的含量及合成天然气的热值，使产品质量更稳定易控。附图说明为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本技术实施例1提供的末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统的示意图；图2是图1中等温反应器和汽包的示意图；图3本技术实施例2提供的末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统的示意图；图4本技术实施例3提供的末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统的示意图。图标：100-配气甲烷化反应单元；110-高温固定床绝热反应器；200-补充甲烷化反应单元；210-等温反应器；211-壳体；212-列管；213-甲烷化催化剂；214-气体分布器；215-气体收集器；216-瓷球；220-降温单元；221-汽包；222-锅炉水进水管道；223-蒸汽排出管道；224-压力控制阀；225-第一锅炉水管道；226-第二锅炉水管道；230-中低温固定床绝热反应器组；231-中低温固定床绝热反应器。具体实施方式为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统，其特征在于，包括：沿原料气的流向依次设置且连接的配气甲烷化反应单元和补充甲烷化反应单元；所述补充甲烷化反应单元包括等温反应器，所述等温反应器为管壳式结构，所述等温反应器包括壳体及列管，所述列管内装填有甲烷化催化剂，所述补充甲烷化反应单元还包括在反应过程中持续对所述等温反应器的所述列管进行降温的降温单元。

【技术特征摘要】
1.一种末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统，其特征在于，包括：沿原料气的流向依次设置且连接的配气甲烷化反应单元和补充甲烷化反应单元；所述补充甲烷化反应单元包括等温反应器，所述等温反应器为管壳式结构，所述等温反应器包括壳体及列管，所述列管内装填有甲烷化催化剂，所述补充甲烷化反应单元还包括在反应过程中持续对所述等温反应器的所述列管进行降温的降温单元。2.根据权利要求1所述的末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统，其特征在于，所述配气甲烷化反应单元包括2～4级串联的高温固定床绝热反应器。3.根据权利要求2所述的末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统，其特征在于，以富H2气和富CO气为原料生产合成天然气，其中所述富H2气一次性通入所述配气甲烷化反应单元第1级所述高温固定床绝热反应器的入口，所述富CO气则分别通入所述配气甲烷化反应单元各级所述高温固定床绝热反应器的入口。4.根据权利要求2所述的末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统，其特征在于，所述补充甲烷化反应单元还包括串联于所述高温固定床绝热反应器和所述等温反应器之间的中低温固定床绝热反应器组；所述中低温固定床绝热反应器组包括0～2级串联的中低温固定床绝热反应器。5.根据权利要求1～4任一项所述的末级采用等温反应器的无循环甲烷化系统，其特征在于，所述降温单元包括汽包，所述汽包具有锅炉水进水管道和蒸汽排出管道以及安装于所述蒸汽排出管道的压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志远，陈兆文，
申请(专利权)人：北京华福工程有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11