一種焦爐氣冷激式甲烷化反應裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種焦爐氣冷激式甲烷化反應裝置，即利用焦爐氣中H2、CO、CO2通過甲烷化反應生成甲烷，屬于新型煤化工領域。
【背景技術】
[0002]焦爐氣是制取焦炭時產生的副產物，是煤焦化過程得到的可燃氣體。焦爐氣的主要成分是H2、CH4, CO、0)2等，利用焦爐氣生產甲烷(CNG或LNG)是很有前景的發展方向，將其中的仏與CO、CO 2進行甲烷化反應可將甲烷的產量提高30-40%。近年來，國內外對焦爐氣的甲烷化技術進行了大量的研宄和開發，積累了較多的經驗，也產生了很多新問題。
[0003]目前國內外焦爐氣制甲烷大部分采用絕熱反應器，如專利CN101649232，CN104099148A，CN101607859，CN102676251A，CN101391935 均為絕熱式反應器，由于甲烷化反應放熱量大，溫升高，這些裝置為了降低反應溫度，均采用循環的方法，用循環氣稀釋入塔氣中的C0、C02含量，從而降低甲烷化反應溫度。溫度控制越低，循環比就越大，能耗就越高。專利CN102021054 A提出一種降低循環比的方法，采用多級串聯的絕熱式反應器，在第二級及后續甲烷化反應器的入口補加一定量的焦爐氣，循環至一級反應器的氣量就可以按比例減少。但這種方法的缺點是反應器的數量要增加，流程變長，壓降會增加。
【發明內容】
[0004]為降低焦爐氣甲烷化反應的循環量，本實用新型提出一種焦爐氣冷激式甲烷化反應裝置，該裝置流程短、效率高。
[0005]本實用新型采用的技術方案是:一種焦爐氣冷激式甲烷化反應裝置，它包括甲烷化反應器，它還包括冷激式甲烷化反應器，凈化焦爐氣的一部分通過連接管道連接冷激式甲烷化反應器中的冷激氣分布器，冷激式甲烷化反應器的出氣口通過連接管道依次連接第一廢熱鍋爐和第二廢熱鍋爐，第二廢熱鍋爐一路通過連接管連接循環機，另一路通過連接管經二級甲烷化反應器與第三廢熱鍋連接，凈化焦爐氣的另一部分通過連接管道經第一換熱器的管外流程后，通過連接管與循環機出口管及來自廢熱鍋爐的蒸汽管一起連接到冷激式甲烷化反應器的進氣口 ；所述第三廢熱鍋通過連接管依次連接第一換熱器的管內流程、第一冷卻器、第一分水器和第二換熱器的管內流程，第二換熱器的管內流程出口通過連接管經三級甲烷化反應器連接第二換熱器的管外流程后，通過連接管依次連接第二冷卻器、第二分水器后供產品氣。
[0006]所述冷激式甲烷化反應器采用第一冷激式甲烷化反應器，第一冷激式甲烷化反應器為第一段甲烷化催化劑床層、第一冷激氣分布器和第二段甲烷化催化劑床層依次排列的結構。
[0007]所述冷激式甲烷化反應器采用第二冷激式甲烷化反應器，第二冷激式甲烷化反應器為第一段甲烷化催化劑床層、第一冷激氣分布器、第二段甲烷化催化劑床層、第二冷激氣分布器和第三段甲烷化催化劑床層依次排列的結構。
[0008]所述凈化焦爐氣的一部分通過連接管道分二路分別連接第二冷激式甲烷化反應器中的第一冷激氣分布器和第二冷激氣分布器。
[0009]本實用新型的有益效果是:用于焦爐氣甲烷化反應的第一級反應器采用冷激式反應器，該反應器的特點是催化劑分段裝填，兩段催化劑床層之間為冷激區，反應器內含有至少一個冷激區。含有適量循環氣的焦爐氣從反應器的上部進入，進入第一段催化劑床層后，發生甲烷化反應，溫度升高。從第一段床層流出的氣體進入冷激區，與一定量的低溫焦爐氣混合，進入第二段催化劑床層，發生甲烷化反應，溫度升高。或從第二段床層流出的氣體進入冷激區，與一定量的低溫焦爐氣混合，進入第三段催化劑床層，發生甲烷化反應，溫度升高。根據需要冷激式甲烷化反應器可以設置I個或多個冷激區。根據需要，流出冷激式甲烷化反應器的氣體，進入后續二級或多級串聯絕熱甲烷化反應器，繼續甲烷化反應，直至達到產品要求。上述冷激式甲烷化反應裝置，只需對進入冷激式反應器第一段床層的焦爐氣進行循環稀釋，因此，循環量相應降低。該裝置流程短、效率高。
【附圖說明】
[0010]圖1是一種焦爐氣冷激式甲烷化反應裝置的系統圖。
[0011]圖2是另一種焦爐氣冷激式甲烷化反應裝置的系統圖。
[0012]圖3是采用一次冷激式甲烷化反應器。
[0013]圖4是采用二次冷激式甲烷化反應器。
[0014]圖中:E-101、第一廢熱鍋爐，E-102、第二廢熱鍋爐，E-103、第三廢熱鍋爐，H-10U第一換熱器，H-102、第二換熱器，L-101、第一冷卻器，L-102、第二冷卻器，R-101、第一冷激式甲烷化反應器，R-101a、第二冷激式甲烷化反應器，R-102、二級甲烷化反應器，R-103、三級甲燒化反應器，S-101、循環機，V-101、第一分水器，V-102、第二分水器，R1、反應器殼體，R2、第一冷激氣分布器，R3、第一段甲烷化催化劑床層，R4、第二段甲烷化催化劑床層，R5、進氣口，R6、出氣口，R7、第二冷激氣分布器，R8、第三段甲烷化催化劑床層。
【具體實施方式】
[0015]圖1、3示出了一種焦爐氣冷激式甲烷化反應裝置的系統圖。圖中，冷激式甲烷化反應器采用第一冷激式甲烷化反應器R-101，第一冷激式甲烷化反應器R-101為第一段甲烷化催化劑床層R3、第一冷激氣分布器R2和第二段甲烷化催化劑床層R4依次排列的結構。凈化焦爐氣的一部分通過連接管道連接第一冷激式甲烷化反應器R-101中的第一冷激氣分布器R2，第一冷激式甲烷化反應器R-101的出氣口 R6通過連接管道依次連接第一廢熱鍋爐E-101和第二廢熱鍋爐E-102，第二廢熱鍋爐E-102 —路通過連接管連接循環機S-101，另一路通過連接管經二級甲烷化反應器R-102與第三廢熱鍋E-103連接，凈化焦爐氣的另一部分通過連接管道經第一換熱器H-101的管外流程(換熱管外與殼體間的空間)后，通過連接管與循環機S-101出口管及來自廢熱鍋爐的蒸汽管一起連接到第一冷激式甲烷化反應器R-101的進氣口 R5。第三廢熱鍋E-103通過連接管依次連接第一換熱器H-101的管內流程、第一冷卻器L-101、第一分水器V-101和第二換熱器H-102的管內流程(換熱管內的空間)，第二換熱器H-102的管內流程出口通過連接管經三級甲烷化反應器R-103連接第二換熱器H-102的管外流程后，通過連接管依次連接第二冷卻器L-102、第二分水器V-102后供產品氣。
[0016]圖2、4示出了另一種焦爐氣冷激式甲烷化反應裝置的系統圖。圖中，冷激式甲烷化反應器采用第二冷激式甲烷化反應器R-101a，第二冷激式甲烷化反應器R-1Ola為第一段甲烷化催化劑床層R3、第一冷激氣分布器R2、第二段甲烷化催化劑床層R4、第二冷激氣分布器R7和第三段甲烷化催化劑床層R4依次排列的結構。凈化焦爐氣的一部分通過連接管道分二路分別連接第二冷激式甲燒化反應器R-1Ola中的第一冷激氣分布器R2和第二冷激氣分布器R7。第二冷激式甲烷化反應器R-1Ola的出氣口 R6通過連接管道依次連接第一廢熱鍋爐E-101和第二廢熱鍋爐E-102，第二廢熱鍋爐E-102 —路通過連接管連接循環機S-101，另一路通過連接管經二級甲烷化反應器R-102與第三廢熱鍋E-103連接，凈化焦爐氣的另一部分通過連接管道經第一換熱器H-101的管外流程后，通過連接管與循環機S-101出口管及來自廢熱鍋爐的蒸汽管一起連接到第二冷激式甲烷化反應器R-1Ola的進氣口 R5。第三廢熱鍋E-103通過連接管依次連接第一換熱器H-101的管內流程、第一冷卻器L-101、第一分水器V-101和第二換熱器H-102的管內流程，第二換熱器H-102的管內流程出口通過連接管經三級甲烷化反應器R-103連接第二換熱器H-102的管外流程后，通過連接管依次連接第二冷卻器L-102、第二分水器V-102后供產品氣。
[0017]下面通過實施例說明焦爐氣冷激式甲烷化反應裝置的工作過程，實施例中氣體組成均為摩爾組成。
[0018]實施例1
[0019]凈化后的焦爐氣，其組成(干基:％)為!12:57.4 ;CH4:25.8 ；C0:8.