專利名稱：熱激式多段烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種生產(chǎn)合成氣的新型裝置，具體地說(shuō)涉及一種以氣態(tài)烴類為原料，通過(guò)烴類部分燃燒與水蒸汽轉(zhuǎn)化相耦合生產(chǎn)合成氣的熱激式多段烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)上烴類轉(zhuǎn)化生產(chǎn)合成氣的裝置大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能耗高，設(shè)備投資高，如直燒式箱式列管轉(zhuǎn)化爐，由笨重復(fù)雜的燒嘴結(jié)構(gòu)和高壓蒸汽系統(tǒng)組成。反應(yīng)管外直燒天然氣等燃料，為管內(nèi)反應(yīng)提供所需的熱量，其不足之處為受轉(zhuǎn)化管材質(zhì)的限制，直燒式列管轉(zhuǎn)化爐不能滿足高甲烷轉(zhuǎn)化率的要求，為提高甲烷的轉(zhuǎn)化率，需增加自熱式二段轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。二段轉(zhuǎn)化反應(yīng)器為單段固定床反應(yīng)器，在轉(zhuǎn)化反應(yīng)器上部通入空氣(或富氧空氣、氧氣)與一段轉(zhuǎn)化氣中的氫氣發(fā)生燃燒反應(yīng)產(chǎn)生高溫，然后進(jìn)入固定催化床內(nèi)發(fā)生進(jìn)一步的水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，工藝復(fù)雜。另外利用該裝置轉(zhuǎn)化生產(chǎn)合成氣中需燒掉部分H2調(diào)節(jié)氫碳比，這就造成消耗大、能量利用不合理。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高的多段烴類轉(zhuǎn)化生成合成氣的裝置。
本實(shí)用新型按以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種熱激式多段烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，它由密閉式外殼和多孔支撐板構(gòu)成，多孔支撐板依次分層設(shè)在殼體之內(nèi)，并與殼體連接，所述多孔支撐板上設(shè)有耐火球?qū)?；上耐火球?qū)优c下耐火球?qū)又g形成一段可裝入催化劑的催化床；殼體的一側(cè)設(shè)有段間燃燒氣進(jìn)口，殼體的另一側(cè)設(shè)有各段的催化劑裝卸口，殼體的頂部設(shè)有混合燃燒器，混合燃燒器設(shè)有氣態(tài)烴類和蒸汽混和物進(jìn)口，合成氣出口在殼體的下部。
所述催化床可為2-8段，最佳為3-5段；所述外殼由殼體、保溫材料層、耐火材料層和水夾套等組成；所述段間燃燒氣進(jìn)入反應(yīng)器設(shè)置為多口切線方向進(jìn)入。
本實(shí)用新型在段間采用天然氣或其他烴類與氧氣或空氣的不完全燃燒氣與上段出來(lái)的反應(yīng)氣直接混合即熱激的方法，為反應(yīng)提供熱量，實(shí)現(xiàn)熱量自給；同時(shí)，也為反應(yīng)過(guò)程實(shí)施了補(bǔ)碳，使H2/CO比可在1.5-3.0范圍內(nèi)可調(diào)，以適合后續(xù)甲醇和F-T合成液體烴類燃料生產(chǎn)的需要。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著的優(yōu)點(diǎn)包括①采用多段式催化床，與直燒式列管一段爐相比，省去使用多達(dá)數(shù)百根的耐高溫高壓的轉(zhuǎn)化管，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單得多。
②耐火層、保溫層和水加套保證了設(shè)備金屬外殼的溫度較低，因此外殼可采用價(jià)格較低的材質(zhì)制作，設(shè)備投資大大減小。
③與現(xiàn)有技術(shù)相比，熱量的補(bǔ)給分配在多段，每段的進(jìn)口溫度不致于太高，從而保證了催化劑的活性，催化劑的使用壽命延長(zhǎng)。
④本實(shí)用新型采用補(bǔ)碳的方式來(lái)調(diào)節(jié)合成氣H2/CO，與現(xiàn)行的燃燒一段轉(zhuǎn)化氣中的氫氣來(lái)降低合成氣中氫氣含量的方法相比，是一種積極的H2/CO調(diào)節(jié)方法，節(jié)約能源、減少原料消耗，生產(chǎn)效率高，成本降低。
⑤由于在燃燒器中采用烴類氣體與氧氣發(fā)生不完全燃燒反應(yīng)，氧氣中混有水蒸氣或CO2以降低燃燒器內(nèi)的溫度，并減少了積碳的可能。


圖1為本實(shí)用新型的裝置圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說(shuō)明如圖1所示，熱激式多段烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，由密閉式外殼102和多孔支撐板112構(gòu)成，多孔支撐板112分層設(shè)在殼體之內(nèi)，并與殼體連接；所述多孔支撐板112上設(shè)有耐火球?qū)?，上部耐火球?qū)?09、催化劑層110、下部耐火球?qū)?11形成每段的一段催化床103、二段催化床105、三段催化床107；殼體的一側(cè)設(shè)有段間燃燒氣進(jìn)口104、106，殼體的另一側(cè)設(shè)有各段的催化劑裝卸口113，殼體的頂部設(shè)有混合燃燒器101，混合燃燒器101設(shè)有氣態(tài)烴類和蒸汽混和物進(jìn)口117、118，合成氣出口108在殼體的下部。
所述的熱激式多段烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其催化床可為2-8段，最佳為3-5段；外殼102由鋼制水加套114、保溫材料層115、耐火材料層116組成；段間燃燒氣進(jìn)口104、106設(shè)置為多口切線方向進(jìn)入。
反應(yīng)過(guò)程為原料氣態(tài)烴經(jīng)脫硫和預(yù)熱后通過(guò)118入口，與經(jīng)117入口進(jìn)入混合燃燒器101的預(yù)熱后的水蒸汽和氧氣的混和物一起噴入轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的上部空間內(nèi)，首先發(fā)生部分氧化反應(yīng)，然后進(jìn)入一段催化床103發(fā)生烴類水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)和烴類二氧化碳轉(zhuǎn)化反應(yīng)。
經(jīng)脫硫和預(yù)熱的烴類燃料噴入一二段間外置燃燒器內(nèi)，與氧氣和水蒸汽的混和物進(jìn)行混合發(fā)生部分氧化反應(yīng)。
由燃燒器出來(lái)的高溫部分氧化氣按切線方向進(jìn)入段間，與一段反應(yīng)氣體混和后進(jìn)入二段催化床105發(fā)生反應(yīng)，從二段出來(lái)的反應(yīng)氣與二三段間部分氧化氣混合后進(jìn)入三段催化床107進(jìn)一步發(fā)生水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)。由三段出來(lái)的合成氣經(jīng)出口108進(jìn)入后續(xù)工序。
本實(shí)用新型也可為設(shè)置為多段催化床，一般為2-8段效果較好，3-5段最佳。本實(shí)用新型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱利用率高，設(shè)備投資低，生產(chǎn)效率高。
權(quán)利要求1.一種熱激式多段烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于它由密閉式外殼和多孔支撐板構(gòu)成，多孔支撐板依次分層設(shè)在殼體之內(nèi)，并與殼體連接；所述多孔支撐板上設(shè)有耐火球?qū)?，上耐火球?qū)优c下耐火球?qū)又g形成一段可裝入催化劑的催化床；殼體的一側(cè)設(shè)有各段的催化劑裝卸口，殼體的另一側(cè)設(shè)有段間燃燒氣進(jìn)口，殼體的頂部設(shè)有混合燃燒器，混合燃燒器設(shè)有氣態(tài)烴類和蒸汽混和物進(jìn)口，合成氣出口在殼體的下部。
2.如權(quán)利要求1所述的熱激式多段烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于所述催化床為2-8段。
3.如權(quán)利要求1所述的熱激式多段烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于所述催化床為3-5段。
4.如權(quán)利要求1所述的熱激式多段烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于所述外殼由鋼制水加套、保溫材料層、耐火材料層組成。
5.如權(quán)利要求1所述的熱激式多段烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于所述段間燃燒氣進(jìn)口設(shè)置為多口切線方向進(jìn)入。
專利摘要一種熱激式多段烴類轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，屬生產(chǎn)合成氣技術(shù)領(lǐng)域。由外殼、氣態(tài)烴類和蒸汽混和物進(jìn)口、多段催化床、段間燃燒氣進(jìn)口、各段的催化劑裝卸口、合成氣出口等組成，每段催化床由上部耐火球?qū)?、催化劑層、下部耐火球?qū)雍投嗫字伟鍢?gòu)成，多孔支撐板與殼體連接。本實(shí)用新型在段間采用天然氣或其他烴類與氧氣或空氣的燃燒氣與反應(yīng)氣直接混合即熱激的方法，為反應(yīng)提供熱量；在實(shí)現(xiàn)熱量自給的同時(shí)，也為反應(yīng)過(guò)程實(shí)施了補(bǔ)碳，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱利用率高，設(shè)備投資低，生產(chǎn)效率高。
文檔編號(hào)C01B3/38GK2758233SQ20042011719
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者胡永琪, 程易, 金涌 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué), 清華大學(xué)