专利名称：一种合成气制甲烷的流化床工艺和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用合成气制甲烷的工艺和装置，尤其涉及一种采用流化床工艺制甲烷 的工艺及设备，属于化工技术及设备技术领域。
背景技术：
迄今为止，我国煤炭经济可采储量1145亿吨，占世界同类储量的13.9%，煤炭也是我国能 源消费结构中一次能源消费的主体，占70.2%。但我国煤炭资源集中在中西部偏远地区，运输 能力和过程的经济性是制约煤炭直接利用的因素。所以通过把煤炭高效转化为易于通过管道 运输的能源化工产品的化工新工艺和技术，具有重要的经济意义。煤制天然气与其他煤化工 技术相比具有流程短，能量利用率高，水耗相对较少，投资较少等特点，同时天然气热值高， 燃烧产物污染小，是普遍采用的清洁能源。煤制天然气过程主要包括煤气化得到合成气的过 程:C+H2O"C0+H2，和合成气甲垸化过程:C0+3H2—H20+CH4。目前，煤制天然气过程中的煤气化 过程已经有相对成熟的工艺技术，而完全甲垸化过程国外只有美国大平原公司进行了固定床 工艺的工业应用，国内仍处于实验室研发阶段。因此,开发合成气制甲烷的新工艺和技术，具 有重要的应用前景。
上世纪70年代的石油危机引发了世界对煤制合成甲垸的研究，形成的甲垸化工艺技术主 要有 一、美国大平原公司的甲烷化工艺，H2/C0调节至化学计量比3: l后进入甲烷化反应器 进行甲垸化，采用多段循环绝热固定床反应器，压力30个大气压，温度250 55(TC。 二、英 国煤气公司的甲烷化技术，反应压力30 60个大气压，温度230 70(TC，使用多段循环固定 床反应器。三、丹麦托普索公司甲烷化技术，采用三台串联的绝热固定床反应器。而国内的 相关研究和工业技术开发主要是针对水煤气(25%C0， 40%H2， 10%C02， 25%N2)中一氧化碳的 部分甲垸化过程除去部分有毒的CO，同时生成甲烷，提高煤气的热值，该工艺使用固定床 装置，采用负载型镍催化剂，载体为Al20,、 TiOz等，反应温度300 350。C，过程中仅部分、 约15。/。的C0转化为甲垸，同时由于甲烷化反应是一个强放热反应，绝热温升高，床层温度很难 控制，过程飞温问题比较突出。
从以上分析可以得知
一、现有的水煤气甲烷化工艺为常压且反应温度较低，为300 35(TC。由于甲烷化为强 放热反应，反应热高达206kJ/rao1，因此有效移出反应热是反应器设计的关键问题之一。当反 应温度较低时，换热温差也较小，同样的换热量需要更大的换热面积。而合成气甲烷化，由 于反应物浓度高、反应速度快、反应放热量大，如果反应温度低，则会由于换热温差小，床 层温度难于控制。另外，由于温度低，不能产生高品质的蒸汽，反应热的利用受到限制。
4二、使用固定床反应器，换热能力差，对水煤气部分甲垸化尚能满足换热要求，但对于 合成气完全甲烷化过程，由于放热量很大，固定床很难有效的撤出反应热并控制床层温度， 无法实验反应器的工业放大，而通过多级固定床反应器串联来进行甲烷化，工艺复杂，能量 利用低，存在存在设备投资大，能效低的缺点。
发明内容
本发明的目的是针对合成气制甲烷过程对反应器类型，换热设计等方面的要求，提供一 种适用于合成气制甲烷的流化床工艺及装置。
本发明的上述目的是通过如下技术方案实现 一种合成气制甲烷的流化床工艺，所述工 艺包含以下步骤
(1) 催化剂加入流化床反应器内形成催化剂床层，通入惰性气体置换反应器内气体；
(2) 加热催化剂床层温度至200 60(TC，同时在惰性气体中加入还原气使催化剂原位
还原；
(3) 合成气从流化床反应器底部经由气体分布器进入流化床反应器，在流化床反应器筒 体内或流化床反应器筒体内设置换热构件；
(4) 在200 70(TC反应温度和1 70大气压下进行反应，并将冷却介质通入换热构件 移出反应热；
(5) 反应后的气体从流化床反应器顶部流出，进入分离工段进行分离，得到甲烷产品。
可对失活催化剂进行在线更换。所述的催化剂更换过程包括将流化床反应器内部分失活 的催化剂通过失活催化剂导出管输出，同时通过催化剂进料管输入催化剂，使流化床反应器 内的催化剂维持在一个稳定的活性水平，从而实现流化床反应器的长时间运行。
所述的催化剂为负载型催化剂。其中催化剂活性组分为Pd、 Pt、 Co、 Ni、 Ru、 Ag、 Fe、 Rh和Cu中的一种或几种的组合，优选为Co、 Ni和Fe中的一种或几种组合，负载量为0. l 60. 0%，优选为2 40%;更优选为5 35%，进一步优选为10 30%;催化剂载体为A1A、 Si02、 Ti02、 ZnO、 Zr02、 MgO和分子筛中的一种或两种，优选为AlA或/和Si02，粒径为20 200刚， 优选为50 100Mm。
还可以在所述的负载型催化剂中加入助剂，助剂为Na、 K、 Cs、 Li、 Mg、 Zn和Ca中任一 种金属的氧化物、氢氧化物或盐。
流化床反应器入口合成气中一氧化碳和氢气的摩尔比为1:1 1:6，优选为1:3 1:5，进 一步优选为1:3 1:4。
操作空速为1000 50000h—、优选为2000 30000h—、，进一步优选为2000 20000 h—、
反应温度为200 700°C，优选为300 600°C。反应温度的选取与催化剂的活性温度以及 选择性相关。
反应压力为1 70大气压，优选为10 60大气压，进一步优选为20 50大气压。在流化床反应器中还可以加入催化剂稀释剂，以减小单位体积内的放热量，使反应温度 更易控制，催化剂床层温度更加均匀。稀释剂为氧化铝、硅胶、陶瓷和碳化硅中的任一种或 几种的混合，稀释剂与催化剂的重量配比为O. 1:1 50:1，优选为1:1 40:1，进一步优选为 2:1 15:1。
为了实现上述本发明的合成气制甲垸的流化床工艺，本发明提供了一种用于合成气制甲 烷的流化床装置，该装置包括流化床反应器筒体l，位于流化床底部的原料气入口 2和气体 分布器3，在流化床反应器筒体内或流化床反应器筒体外设置换热构件4，位于流化床反应器 筒体上部的扩大段5，位于扩大段内的旋风分离器6，以及位于扩大段顶部的气体出口 7和催 化剂加料口 8。
为实现上述本发明的合成气制甲烷的流化床工艺，本发明提供另一种合成气的流化床装 置，该装置包括流化床反应器筒体l，位于流化床反应器筒体底部的反应气入口 2和气体分 布器3，位于流化床反应器筒体内和/或位于流化床反应器筒体外的换热构件4，位于流化床 反应器筒体上部的扩大段5，位于扩大段内的旋风分离器6，位于扩大段顶部的气体出口 7和 催化剂加料口8，催化剂回收器10和气提器11;所述的催化剂回收器和失活催化剂出料管9 相连，所述的气提器与流化床反应器通过催化剂进料管12相连。
在本发明所提供的两种合成气制甲垸的流化床装置中，可以通过在流化床反应器筒体内 设置一块或多块级间多孔分布板14，将流化床反应器筒体内的催化剂床层分成至少两级；所 述多孔分布板开孔率为1 40%，优选为0.5 10%;不同级之间设置催化剂外溢流管13a或催 化剂内溢流管13，或者同时设置催化剂外溢流管13a和内溢流管13。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和技术效果
① 和现有的水煤气部分甲烷化技术相比，本技术可实现煤制天然气过程中一氧化碳加氢 甲垸化制甲烷，拓展了煤基清洁能源化工的技术路线。
② 与固定床相比，本发明所采用的流化床撤热能力显著，能够满足合成气制甲烷的换热 要求。
③ 本发明的流化床工艺可以实现催化剂的在线更换，从而实现流化床反应器的连续操作， 极大提高了过程效率和降低了操作费用。
④ 本发明的技术方案采用较高的反应温度， 一方面反应温差增加，从而换热面积减少， 换热方案在工业中更易实现；另一方面，还可以产生高温水蒸汽，使反应热得到有效利用， 提高了过程的经济性。
⑤ 本发明的技术方案可采用较高的反应压力， 一方面有利于提高反应的选择性， 一方面 可以和高温高压的煤气化过程直接相连接进行煤制甲烷过程大大提高了过程效率。
总之，本发明提供的技术方案具有反应器撤热能力好、催化剂床层温度均匀、反应转化 率和选择性高、催化剂可在线更换、反应器连续运行时间长、可副产蒸汽、可进行大规模生产应用等优点。
图l为本发明提供的一种实现流化床工艺的合成气制甲烷装置的实施例结构示意图。
图2为本发明提供的第二种实现流化床工艺的合成气制甲烷装置的实施例结构示意图。
图3为本发明提供的又一种实现流化床工艺的合成气制甲垸装置的实施例结构示意图。
图中1—流化床反应器筒体；2—原料气入口； 3—气体分布器；4一换热构件；5—反应器 扩大段；6—旋风分离器；7—反应器气体出口； 8—催化剂加料口； 9一失活催化剂出料管； IO—催化剂回收期；ll一气提器；12—催化剂进料管；13—催化剂内溢流管；13a—催化剂外
溢流管；14a—第一级间多孔分布板；14b—第二级间分布板；15—气提气入口； 16—气提器
催化剂进料口
具体实施例方式
下面结合附图详细描述本发明优选实施例的合成气制甲烷的流化床工艺及装置。 在第一实施例中，为实现本发明的合成气制甲垸的流化床工艺，本发明提供了一种用于 合成气制甲烷的流化床装置，如图1所示。该流化床装置包括流化床反应器筒体l，位于流化
床反应器筒体底部的原料气入口2和气体分布器3，位于流化床反应器上部的扩大段5，位于扩 大段内的旋风分离器6，以及位于扩大段顶部的气体出口7和催化剂加料口8，并在流化床反应 器筒体内或位于流化床反应器筒体外设置的换热构件4。气体分布器用于使原料气在流化床反 应器截面上按一定的方式进行分布，优选为在筒体截面上均匀分布。气体分布器可以采用微 孔板型、多孔板型、泡罩型、多管型或烧结管型分布器，优选采用泡罩型、多孔板型或多管 型分布器。催化剂筒体用于装填催化剂。当流化床反应器操作在鼓泡床或湍动床区域，在筒 体下部形成催化剂的密相区域，筒体上部形成催化剂的稀相区域。位于筒体上部的扩大段5 对气固两相进行初步分离，初步分离后的气固混合物再通过旋风分离器6进行进一步的气固分 离。旋风分离器的料脚插入流化床的密相区域，分离出的固体颗粒从旋风分离器的料脚回流 到流化床反应器筒体内，分离出的气体从流化床反应器流出后进入后面的分离工段。根据气 固分离的实际需要，旋风分离器可以为一级，也可以为多级串联使用。 利用此流化床装置进行合成气制甲烷的工艺包含以下步骤.-
① 由催化剂加料口向流化床反应器筒体1中加入催化剂，优选加入稀释剂，形成催化剂床 层，由原料气入口2经气体分布器3向流化床反应器内通入惰性气体，置换流化床反应器气氛 并使催化剂床层流化，实现催化剂和稀释剂的均匀混合。所述惰性气体可以为氮气、氦气等， 优选为氮气。
② 在流化床反应器内或流化床反应器外设置换热构件4。在换热构件4中通入加热介质， 优选为水蒸气，使催化剂床层升温。升温过程中惰性气体中通入还原气，还原气优选为H2,使 催化剂逐渐还原。还原气在混合气中的摩尔含量为1 50%，优选为5 20%。还原过程中温度逐渐提高到最终还原温度，升温速度5 5(TC/h，最终还原温度为200 600'C。水蒸气温度低 于所需加热温度时，可以在合成气进料管上另外设置开工电加热器，用于在水蒸气加热基础 上进一步升温。也可以只通过设置在合成气进料管上的开工电加热器加热合成气使催化剂床 层达到所需温度。
(D催化剂还原结束后，合成气从流化床反应器底部原料气入口 2经气体分布器3进入流 化床反应器，使催化剂床层处于流化状态。所述的合成气为CO和氢气的混合气，或在C0和 氢气的混合气中含有C02、 CH4、 N2、 ftO和H2S中的任一种或它们中的几种。
④ 反应压力控制为1 70大气压，反应温度控制为200 70(TC，在此反应压力和温度下合 成气在催化剂床层发生反应生成甲垸。反应温度和压力优选为300 600。C和20 50大气压。
⑤ 在反应过程中，将冷却介质通入流化床反应器的换热构件，移出反应热。冷却介质为 水或油，优选为水。使用水作为冷却介质时，水在换热构件内气化为水蒸气，以蒸发潜热的 形式将反应热移出流化床反应器。
⑥ 反应后气体从流化床反应器顶部气体出口7流出，进入分离工段进行分离，得到甲烷产
日
叩o
以下是典型的实验结果-.
①当催化剂载体选用Si02，粒径200ixm，活性组分为Ru，其质量百分含量为O. 1%，稀释 剂选用碳化硅，其和催化剂的质量比为O. 1:1，惰性气体使用He，还原气使用氢气摩尔百分含 量为20。/。的H,/He混合气，还原温度30(TC，合成气摩尔百分组成为67%H2， 22%C0， 5%C02， 6%H20， 反应温度为20(TC，压力为70大气压时，空速5000h—'时， 一氧化碳的转化率95%，甲垸的选择 性约为100%;②当载体选用A1A，粒径50um，活性组分为镍，活性组分质量百分含量为30%， 助剂为K2C03，稀释剂选用陶瓷，其和催化剂的质量比为15:1，惰性气体使用N2，还原气使用 摩尔百分比5%的&/^混合气，还原温度60(TC，合成气摩尔百分组成为75%H2， 25%CO，反应 温度700。C，压力l个大气压，空速2000h—'时，CO转化率99。/。，甲烷选择性100%;③当载体选 用Al203和Si(V混合物，粒径20um，活性组分为镍，活性组分质量百分含量为60%，助剂为MgO， 稀释剂选用氧化铝，其和催化剂的质量比为0.1:1，惰性气体使用N2，还原气使用摩尔百分比 5(W的H2/N2混合气，还原温度60(TC，合成气摩尔百分组成为50%H2， 50%C0，在反应温度450 °C，压力一个大气压，空速30000h—'时，C0转化率100。/。，甲烷选择性50%;④当载体选用A1A， 粒径50ym，活性组分为镍，活性组分质量百分含量为20%，助剂为!(20，惰性气体使用&，还 原气使用摩尔百分比20%的仏/1^混合气，还原温度400。C，合成气摩尔百分组成为75%H2， 25%C0，反应温度为450。C，压力为30大气压时，空速10000h—'时，C0转化率10(m,甲烷选择性 96%。
根据本发明的另一优选实例，所述的流化床反应器筒体内设置一块或多块级间多孔分布 板14，将流化床反应器筒体内的催化剂床层分成至少两级；本实施例中，在流化床反应器筒体内设置第一级间多孔分布板14a和第二级间分布板14b，将流化床反应器筒体内的催化剂床 层分两级。所述多孔分布板开孔率为1 40%，优选为0.5 10%;在不同级之间设置催化剂外 溢流管13a或内溢流管13，或者同时设置催化剂外溢流管13a和内溢流管13，如图2所示。与单 级流化床装置相比，多级流化床装置能够有效的降低气相的轴向返混，有利于减少副反应， 提高反应的选择性。
利用此流化床装置进行合成气制甲烷的工艺包含以下步骤
① 由催化剂加料口向流化床反应器筒体1中加入催化剂，优选加入稀释剂，形成催化剂床 层，由原料气入口2经气体分布器3向流化床反应器内通入惰性气体，置换流化床反应器气氛 并使催化剂床层流化，实现催化剂和稀释剂的均匀混合。所述惰性气体可以为氮气、氦气等， 优选为氮气。
② 在流化床反应器内或流化床反应器外设置换热构件4。在换热构件4中通入加热介质， 优选为水蒸气，使催化剂床层升温。升温过程中惰性气体中通入还原气，还原气优选为H2，使 催化剂逐渐还原。还原气在混合气中的摩尔含量为1 50%，优选为5 20%。还原过程中温度 逐渐提高到最终还原温度，升温速度5 5(TC/h，最终还原温度为200 60(TC。水蒸气温度低 于所需加热温度时，可以在合成气进料管上另外设置开工电加热器，用于在水蒸气加热基础 上进一步升温。也可以只通过设置在合成气进料管上的开工电加热器加热合成气使催化剂床 层达到所需温度。
③ 催化剂还原结束后，合成气从流化床反应器底部原料气入口2经气体分布器3进入流化 床反应器，使催化剂床层处于流化状态。
④ 反应压力控制为1 70大气压，反应温度控制为200 70(TC，在此反应压力和温度下合 成气在催化剂床层发生反应生成甲垸。反应温度和压力优选为300 60(TC和20 50大气压。
⑤ 在反应过程中，将冷却介质通入流化床反应器的换热构件，移出反应热。冷却介质为 水或油，优选为水。使用水作为冷却介质时，水在换热构件内气化为水蒸气，以蒸发潜热的 形式将反应热移出流化床反应器。
⑥ 反应后气体从流化床反应器顶部气体出口7流出，进入分离工段进行分离，得到甲烷产
D
叩o
具体实验结果如下
当载体选用A1A，粒径50um，活性组分为镍，活性组分质量百分含量为20%，助剂为1(20， 惰性气体使用N2，还原气使用摩尔百分比20y。的H2/N2混合气，还原温度40(TC，合成气摩尔百 分组成为75%H2， 25%CO，反应温度为450。C，压力为30大气压时，空速10000h—i时，CO的转 化率接近100%，甲烷的选择性为98%。
根据本发明的另一优选实施例，所提供的流化床装置除包含上述的单级或多级流化床反 应器外，还包括催化剂回收器10和用于输送催化剂的气提器11，如图3所示。所述的催化剂气
9提器包括气提器筒体，气提气入口15和气提器催化剂进料口16。该流化床装置还包括和流化 床反应器和回收器相连的失活催化剂出料管9、和气提器和流化床反应器相连的催化剂进料管 12，还可以在失活催化剂出料管上设置用于调节催化剂流量的气力流动阀或机械阀。流化床 反应器，回收器和气提器以及连接管路和阀门等组成完整的反应系统。利用该流化床装置的 合成气制甲烷工艺还包括对催化剂进行在线更换处理，使流化床反应器内的催化剂维持在一 个稳定的活性水平，从而实现流化床反应器连续长时间的运行。所述的催化剂更换过程包括 将流化床反应器内部分失活的催化剂通过失活催化剂输出管输送到回收器，催化剂由气提器 催化剂进料口输入气提器，由气提气入口通入气提气将催化剂由催化剂进料管输送到流化床 反应器。
利用此流化床装置进行合成气制甲烷的工艺包含以下步骤
① 由催化剂加料口向流化床反应器筒体1中加入催化剂，优选加入稀释剂，形成催化剂床 层，由原料气入口2经气体分布器3向流化床反应器内通入惰性气体，置换流化床反应器气氛
并使催化剂床层流化，实现催化剂和稀释剂的均匀混合。所述惰性气体可以为氮气、氦气等， 优选为氮气。
② 在流化床反应器内或流化床反应器外设置换热构件4。在换热构件4中通入加热介质， 优选为水蒸气，使催化剂床层升温。升温过程中惰性气体中通入还原气，还原气优选为H2，使 催化剂逐渐还原。还原气在混合气中的摩尔含量为1 50%，优选为5 20%。还原过程中温度 逐渐提高到最终还原温度，升温速度5 50。C/h，最终还原温度为200 600'C。水蒸气温度低 于所需加热温度时，可以在合成气进料管上另外设置开工电加热器，用于在水蒸气加热基础 上进一步升温。也可以只通过设置在合成气进料管上的开工电加热器加热合成气使催化剂床 层达到所需温度。
③ 催化剂还原结束后，合成气从流化床反应器底部原料气入口2经气体分布器3进入流化 床反应器，使催化剂床层处于流化状态。
④ 反应压力控制为1 70大气压，反应温度控制为200 70(TC，在此反应压力和温度下合 成气在催化剂床层发生反应生成甲烷。反应温度和压力优选为300 60(TC和20 50大气压。
⑤ 在反应过程中，将冷却介质通入流化床反应器的换热构件，移出反应热。冷却介质为 水或油，优选为水。使用水作为冷却介质时，水在换热构件内气化为水蒸气，以蒸发潜热的 形式将反应热移出流化床反应器。
⑥ 反应后气体从流化床反应器顶部气体出口7流出，进入分离工段进行分离，得到甲烷产
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⑦ 失活催化剂通过失活催化剂输出管9输送到回收器10，同时气提器ll中催化剂通过催化 剂进料管12输入反应器，保证反应持续稳定的进行。
具体实验结果如下当载体选用Ah03，粒径50um，活性组分为镍，活性组分质量百分含量为20%，惰性气体 使用N2，还原气使用摩尔百分比20%的&/%混合气，还原温度400'C，合成气摩尔百分组成为: 75%H2， 25%C0，反应温度为45(TC，压力为30大气压时，空速10000h—、同时通过催化剂的在 线更换，连续运行1000h， C0的转化率100X，甲垸的选择性为98%。
本发明不局限于以上的具体实施方式
。
权利要求
1.一种合成气制甲烷的流化床工艺方法，其特征在于所述工艺按如下步骤进行(1)将催化剂加入流化床反应器内形成催化剂床层，通入惰性气体置换反应器内气体；(2)加热催化剂床层温度至200～600℃，同时在惰性气体中加入还原气使催化剂原位还原；(3)合成气从流化床反应器底部经由气体分布器进入流化床反应器，在流化床反应器筒体内或流化床反应器筒体外设置换热构件，所述的合成气为CO和氢气的混合气，或在CO和氢气的混合气中含有CO2、CH4、N2、H2O和H2S中的任一种或它们中的几种。(4)在200～700℃反应温度和1～70大气压下进行反应，并将冷却介质通入换热构件中移出反应热；(5)反应后的气体从流化床反应器顶部流出，进入分离工段进行分离，得到甲烷产品。
2. 根据权利要求l所述的一种合成气制甲垸的流化床工艺方法，其特征在于所述的流 化床工艺还包括对催化剂的在线更换处理；所述的催化剂更换过程包括将流化床反应器内部 分失活的催化剂通过失活催化剂导出管输送到回收器，以及将催化剂由催化剂进料管输送到 流化床反应器。
3. 根据权利要求l所述的一种合成气制甲烷的流化床工艺方法，其特征在于所述的催化剂为负载型催化剂，其中催化剂活性组分为Pd、 Pt、 Co、 Ni、 Ru、 Ag、 Fe、 Rh和Cu中的 一种或几种的组合，活性组分的质量百分含量为0. 1 60. 0%;催化剂载体为A1A、 Si02、 Ti02、 ZnO、 Zr02、 MgO和分子筛中的一种或两种，催化剂载体粒径为20 200to。
4. 根据权利要求3所述的一种合成气制甲垸的流化床工艺方法，其特征在于在所述的 负载型催化剂中加入助剂，助剂为Na、 K、 Cs、 Li、 Mg、 Zn和Ca中任一种或两种金属的氧化 物、氢氧化物或盐。
5. 根据权利要求l所述的一种合成气制甲烷的流化床工艺，其特征在于所述合成气中 一氧化碳和氢气的摩尔配比为1:1 1:6，操作空速为1000 50000h—'。
6. 根据权利要求l所述的一种合成气制甲垸的流化床工艺，其特征在于在流化床反应 器中还加入催化剂稀释剂，稀释剂与催化剂的重量配比为0.1:1 50:1，稀释剂为氧化铝、 硅胶、陶瓷和碳化硅中的任一种或几种的混合。
7. —种实现如权利要求l所述流化床工艺的合成气制甲垸的流化床装置，其特征在于 该装置包括流化床反应器筒体(1)，位于流化床底部的原料气入口 (2)和气体分布器(3)， 在流化床反应器筒体内或流化床反应器筒体外设置换热构件(4)，位于流化床反应器筒体上 部的扩大段(5)，位于扩大段内的旋风分离器(6)，以及位于扩大段顶部的气体出口 (7)和催化剂加料口 (8)。
8.按照权利要求7所述的流化床工艺的合成气制甲烷的流化床装置，其特征在于所述 的流化床反应器筒体内设置一块或多块级间多孔分布板(14)，将流化床反应器筒体内的催化 剂床层分成至少两级；所述多孔分布板开孔率为1 40%;不同级之间设置催化剂外溢流管 (13a)或催化剂内溢流管(13)，或者同时设置催化剂外溢流管(13a)和内溢流管(13)。
9. 一种实现如权利要求2所述流化床工艺的合成气制甲垸的流化床装置，其特征在于 该装置包括流化床反应器筒体(1)，位于流化床反应器筒体底部的原料气入口 (2)和气体分 布器(3)，在流化床反应器筒体内或流化床反应器筒体外设置的换热构件(4)，位于流化床 反应器筒体上部的扩大段(5)，位于扩大段内的旋风分离器(6)，位于扩大段顶部的气体出 口 (7)和催化剂加料口 (8)，以及催化剂回收器(10)和气提器(11);所述的催化剂回收 器通过失活催化剂输出管(9)和流化床反应器筒体相连，所述的气提器和流化床反应器筒体 通过催化剂进料管(12)相连。
10.按照权利要求9所述的流化床工艺的合成气制甲烷的流化床装置，其特征在于所述 的流化床反应器筒体内设置一块或者多块级间多孔分布板(14a， 14b)，将流化床反应器筒体 内的催化剂床层分成至少两段；所述的级间多孔分布板的开孔率为1 40%;在不同级之间设 置催化剂外溢流管(13a)或内溢流管(13)，或者同时设置催化剂外溢流管(13a)和内溢流 管(13)。
全文摘要
一种合成气制甲烷的流化床工艺和装置，属于化工技术及设备领域。该工艺包括以下步骤在流化床反应器内加入催化剂和稀释剂；对催化剂进行升温还原；将合成气通入流化床反应器；反应器换热构件中通入冷却介质以此来移出反应热；分离得到甲烷产品；根据催化剂寿命可选择地包含催化剂的在线更换。所述流化床装置包含反应器简体、原料气体入口、气体分布器、换热构件、扩大段、旋风分离器、催化剂加料口和气体出口，可选择地包括催化剂回收器和气提器，可将反应器分为至少两级。本发明具有撤热能力好、床层温度均匀、催化剂可在线更换、转化率和选择性高、催化剂连续运行时间长等优点。
文档编号C07C9/00GK101665395SQ20091009310
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者吉定豪, 潘伟雄, 田大勇, 易 程, 涌 金 申请人:清华大学