一种径向固定床甲烷化反应器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种径向固定床甲烷化反应器，包括承压壳体（1）和内构件，所述内构件自上而下依次包括入口分配器（2）、密封帽罩（3）、中部的中心筛网管（4）、外筛网（5）、内壳（6）以及底部的催化剂卸料管（8）；所述外筛网（5）位于承压壳体（1）和中心筛网管（4）之间，其内环壳（9）和外环壳（10）围成壳环形空间（12）；所述内壳（6）紧贴固定在外筛网（5）以外；所述外筛网（5）与所述承压壳体（1）之间的外环形空间（11）的上部是开放的。所述中心筛网管（4）和外筛网（5）之间的内环形空间（13）分为上部催化剂床层a，下部隔热填料区b。本实用新型实现了壳体和内构件分别承压和承温。
【专利说明】一种径向固定床甲烷化反应器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及制备替代天然气(SNG)的甲烷化反应装置，尤其涉及以煤经气化、变换、酸性气脱除单元后的合成气为原料制备SNG的甲烷化反应设备。本实用新型属于煤制天然气领域。
【背景技术】
[0002]煤制替代天然气(SNG)正在成为煤化工领域的新热点。在我国天然气藏量有限、产能不能满足需求的局面下，煤制天然气是对我国天然气资源的有效补充手段。煤制SNG的核心工艺在于甲烷化技术，而甲烷化反应器正是其中的核心设备。
[0003]甲烷化反应为剧烈放热反应，这使得反应器壳体既要承受较高压力又要承受甲烷化反应所带来的急剧温升。如果采用热壁轴向反应器设计，承压壳体材质需选用高合金钢材料，工程造价高；如果采用冷壁绝热反应器设计，反应器内壁需设置耐热衬里，这样不但增加了反应器壳体直经，规模放大困难，而且耐热衬里施工和维护困难；同时轴向固定床反应器具有移热效果差，床层压力降大等诸多弊端。比如专利CN102205220A公开了一种反应器，其具有外通道和内通道，多个通道使反应原料反复通过填料床层，但是上述反应器的承压和耐温能力难以适应甲烷化反应的剧烈放热和高压力。目前，工业化的甲烷化反应器多采用冷壁绝热轴向固定床反应器，也没有很好地解决以上技术难题。
实用新型内容
[0004]本实用新型提出一种径向固定床甲烷化反应器，这种反应器将目前煤制替代天然气甲烷化工艺中冷壁绝热轴向固定床甲烷化反应器替代为新型热壁径向固定床甲烷化反应器，使得主要压力载荷和主要温度载荷分别由承压壳体和反应器内构件承担；反应器采用热壁设计，反应原料从顶部轴向进入反应器，经入口分配器和密封帽罩的阻挡进入内壳与承压壳体间的外环形空间，贴着反应器内壁向下运动并通过反应器下切线附近的环箱支撑圈的导向，进入外筛网内部的壳环形空间，然后转为径向依次通过外筛网、催化剂床层、中心筛网管，并汇集到中心筛网管内，最终反应产物由反应器底部轴向排出；甲烷化反应为剧烈放热反应，其产物温度较高，约600?700度，因此本实用新型的反应器仅在底部设置隔热填料区及在底封头内壁和反应产物出口内壁铺衬隔热材料(不在顶封头和中间壳体内设置隔热衬里)，以保护反应器壳体。
[0005]本实用新型是通过以下技术方案来实现的:
[0006]一种径向固定床甲烷化反应器，包括承压壳体I和内构件，其特征在于:
[0007]所述承压壳体I包括顶封头、底封头、中间壳体，所述顶封头上有反应原料入口，底封头上有反应产物出口；
[0008]所述内构件自上而下依次包括密封帽罩3、中部的中心筛网管4、外筛网5、内壳6以及底部的催化剂卸料管8 ；
[0009]所述中心筛网管4位于反应器中心，其顶部封闭，底部与所述的底封头的反应产物出口连通；
[0010]所述外筛网5包括内环壳9和外环壳10，所述内环壳9和外环壳10组成壳环形空间12，该壳环形空间12顶部封闭并且底部敞开，所述内环壳9为筛条和支撑杆焊接而成的楔形绕丝筛网结构，所述外环壳10为封闭壳体；
[0011]所述外筛网5位于承压壳体I和中心筛网管4之间，所述外筛网5的内环壳9与所述中心筛网管4之间形成内环形空间13;
[0012]所述内壳6固定在所述外筛网5的外环壳10以外，所述内壳6为单层封闭壳体，其内表面紧靠外筛网5的外环壳10 ；
[0013]所述外筛网5的外环壳10与内壳6与所述承压壳体I之间形成外环形空间11，夕卜环形空间11上部开放，用于接收从顶封头进入的反应原料；
[0014]所述外筛网5底部设置环箱支撑圈7，所述环箱支撑圈7与所述内壳6和外筛网5的底部固定并与所述承压壳体I固定并在内部开孔以将所述外环形空间11和壳环形空间12连通，使反应原料由外环形空间11经环箱支撑圈7导入壳环形空间12 ；
[0015]所述中心筛网管4和外筛网5的内环壳9之间的内环形空间13分为上、下两个区域，上部为催化剂床层a，下部为填充隔热填料的隔热填料区b。
[0016]该隔热填料区b内填充隔热填料，所述隔热填料区b内填充单一材质或多种复合材质的隔热填料，例如单一材质或多种复合材质的隔热绳、隔热带、隔热毡毯、隔热球或隔热粉末。如上所述，所述隔热材料区b装填隔热材料而不装填催化剂，形成介质不流动区，因为该区域没有催化剂，介质也不流动，不会产生反应热，使得该区域成为绝热区域，进一步避免了甲烷化反应放热而急剧升温对承压壳体I的影响；埋入所述隔热填料区b的中心筛网管4的管壁封闭。
[0017]上述内构件中，所述内壳6，其和外部承压壳体又形成一个环形空间，将内件和催化剂与外部承压壳体隔离而不相接触。由于入口低温介质沿内壳6和外部承压壳体间的环形空间向下流动，其紧贴外部承压壳体内壁流动一圈后才进入底部开孔上部封闭的外筛网壳环形空间12内，进而流过高温剧烈反应的催化剂，因此外部承压壳体不会因高温催化剂泄漏或内件热传导导致局部超温失效。
[0018]此外，如上所述，内壳6和外筛网5的外环壳10固定，两者底部都固定在环箱支撑圈7上，内壳6和外筛网5的外环壳10顶部可自由向上膨胀，内壳6实现将内件、催化剂与外部承压壳体隔离而不相接触时，使内壳6和承压壳体之间的外环形空间11内只有入口进来的低温介质，保护反应器外部承压壳体不发生超温失效，并且内壳6也可以向上膨胀，进
一步适应高温反应。
[0019]所述内构件包括入口分配器2，所述入口分配器2与所述原料入口底部相连接。入口分配器2可以改善反应器内介质流动分布，保护反应器内件免受入口介质冲击。
[0020]所述外筛网5选自下列两类结构之一:
[0021]所述外筛网5是紧贴内壳6内壁的整体双层的圆筒外筛网结构，内层作为内环壳9，外层为外环壳10 ；
[0022]所述外筛网5或是小筛网单元沿内壳6内壁拼装成的单元组合结构，每个小筛网单元分成两侧面，一侧面朝向中心筛网管4作为每个小筛网单元的内环壳9，另一侧面朝向承压壳体I作为每个小筛网单元的外环壳10。[0023]所述小筛网单元为扇筒形小筛网单元、圆筒形小筛网单元和多边形小筛网单元。
[0024]整体双层的圆筒外筛网结构优点是整个催化剂固定床床层厚度一致，反应原料在床层内分布均匀；需要在承压壳体I未封闭前放入，通常对外筛网破损进行局部修补。因此，外筛网直径较大时通常采用小筛网单元沿内壳6内壁拼装成的单元组合结构，其优点是可以分别将单个小筛网单元通过反应器顶部人孔放入反应器再组装成整体，一旦单个小筛网单元出现破损，可以对单个小筛网单元进行更换，维护和修理方便；较适用于催化剂固定床床层厚度存在变化的情况。
[0025]所述的密封帽罩3扣在中心筛网管4和内环形空间13的顶部，所述密封帽罩3和所述外筛网5的内环壳9固定紧密连接，所述密封帽罩3和所述中心筛网管4外壁不固定而采用动态密封，所述密封帽罩3与所述中心筛网管4外壁和所述外筛网5内环壳9之间的间隙均不大于催化剂粒径。
[0026]所述密封帽罩3是由顶面和侧壁的环形盖箱式结构或环形盖箱与中心盖箱的组合式结构；当密封帽罩3为组合式结构时，其中心盖箱则套扣在所述中心筛网管4顶部，并与扣在内环形空间13的顶部的环形盖箱紧密连接；所述的盖箱顶面封闭、底面敞开，环形盖箱的侧壁与中心筛网管4形成动态密封，即当所述的催化剂床层a和反应器内件因温度变化而涨缩时，密封帽罩3会随着上下移动。密封帽罩3作用是将一部分催化剂或者催化剂替代物封闭在密封帽罩3、中心筛网管4、外筛网5和隔热填料区b所包围的内环形空间13里。其环形盖箱应具有一定高度，其内部装填催化剂或催化剂替代物，比如瓷球，环形盖箱催化剂或催化剂替代物的料位会因下列原因导致降低:
[0027]1.内环形空间13内催化剂因自然沉降或受压沉降导致环形盖箱内催化剂料位降低。2.中心筛网管4和外筛网5因受热膨胀带动密封帽罩3向上移动导致环形盖箱内催化剂料位降低。
[0028]环形盖箱的高度应使催化剂或其替代物料位维持在环形盖箱内部的一定高度，其作用是迫使反应原料径向走催化剂床层a区进行反应，而不至于因催化剂料位降低导致催化剂床层a区和环形盖箱间形成间隙，反应原料走短路。由于甲烷化反应强放热反应特性使外筛网5的温度较中心筛网管4的温度低，外筛网和中心筛网管4的受热膨胀量不同，环形盖箱的侧壁与中心筛网管4的动态密封和中心盖箱使中心筛网管4能自由膨胀而不漏催化剂或使反应原料走短路。
[0029]所述中心筛网管4为两层结构，外层是由筛条和支撑杆焊接而成的楔形绕丝筛网，采用特殊加工方法焊接制造，其强度高、刚性好，可针对不同粒径的催化剂调整筛条间隙，所述外层的楔形绕丝筛网的筛条之间的间隙小于该中心筛网管4和外筛网5之间填充的催化剂粒径，以能将催化剂挡在筛网外，实现催化剂和反应原料的两相分离；内层是冲孔钢板，所述内层的冲孔钢板厚度为4?50mm ;所述冲孔钢板的厚度及开孔率和开孔直径根据床层厚度、床层允许压降、反应原料流速和冲孔钢板的材质计算确定，通过控制薄钢板的开孔率可实现工艺反应原料以较低的压降均匀地径向通过。
[0030]所述承压壳体I底封头上设置中心开孔的与所述产物出口连通的环形管座，该中心筛网管4底部插入所述承压壳体I底封头上的环形管座内，该中心筛网管4的管壁与该环形管座之间密封，一般通过销钉和陶瓷纤维绳进行定位和密封。
[0031]所述环形管座内壁、下封头内壁以及所述反应产物出口内壁均铺衬隔热材料。[0032]所述催化剂卸料管8穿过所述隔热填料区b与所述催化剂床层a接触，所述催化剂卸料管8的底部连接外部催化剂卸料管，所述外部催化剂卸料管由所述承压壳体I的底封头插入以连接所述催化剂卸料管8。
[0033]所述催化剂床层a内沿径向设置限位支撑件，，用于支撑外筛网5与中心筛网管4所构成内环形空间13，所述支撑件的一端与所述外筛网5固定连接或与所述中心筛网管4固定连接，另一端限位支撑，以固定中心筛网管4和外筛网5之间的距离。
[0034]由于甲烷化反应剧烈放热，反应器内构件受热膨胀，上述中心筛网管4、外筛网5和内壳6底部固定且顶部区域扣有密封帽罩3的结构，使中心筛网管4、外筛网5、内壳6和密封帽罩3均能各自向上自由膨胀，满足各自不同膨胀量的要求，进一步适应反应。
[0035]所述环形盖箱的高度根据催化剂的沉降量和反应器内件的膨胀量确定，应使环形盖箱内催化剂或催化剂替代物的料位仍然能满足反应所需要的高度，不致发生反应原料走短路情况；所述环形盖箱由多个扇环形盖箱密封连接而成，各扇环形盖箱之间采用可拆卸连接。
[0036]如上所述，入口分配器对反应原料进行分配；所述密封帽罩3扣在所述催化剂床层a顶部并紧贴所述外筛网5的内环壳10和所述中心筛网管4外壁；外筛网5顶端封闭，底部敞开(主要指壳环形空间12);内壳6封闭外筛网5侧面缝隙；以上措施使轴向进入反应器的进料只能进入承压壳体I和内壳6间的外环形空间11，再贴着反应器内壁向下运动并通过反应器下切线附近的环箱支撑圈7的导向，进入外筛网5内部的壳环形空间12，然后转为径向依次通过外筛网5内环壳9、催化剂床层a、中心筛网管4，并汇集到中心筛网管4内，并最终经中心筛网管4及承压壳体I出口轴向排出承压壳体I ;所述环形盖箱的高度由催化剂的沉降量和反应器内件的膨胀量决定，以结合密封帽罩3的结构，进一步避免因催化剂自然沉降或受压沉降及反应器内件受热膨胀不均的情况导致催化剂或其替代物料位在环形盖箱内部高度过低或催化剂床层a区和环形盖箱间形成间隙，反应原料走短路的情况发生，比如反应原料不通过或基本不通过催化剂床层而直接通过之间缝隙进入中心筛网管4，影响反应，所述环形盖箱由多个扇形盖箱密封连接而成。所述密封帽罩3环形盖箱的扇环形盖箱、中心筒盖可分体组装，拆装维修都很方便。所述密封帽罩3、中心筛网管4、外筛网5、内壳6和催化剂卸料管8均为可拆卸结构。
[0037]所述承压壳体I为钢板或钢锻件制造的压力容器。
[0038]本实用新型为一种甲烷化反应器，由于甲烷化反应为剧烈放热反应，进料工艺反应原料压力较高，温度较低，经过反应后成为高温反应产物，通过以上内构件和隔热材料的设置，可实现反应器承压壳体只接触温度较低的进料反应原料，同时承受较高的进料压力，反应器可以采用热壁设计，因此避免了冷壁反应器耐热衬里所带来的制造、施工和维护上的困难。与过去的热壁轴向固定床反应器相比，承压壳体可以不选择高合金材料，降低了设备制造成本。内构件安装在反应器内部，它在承受较高的反应产物操作温度的同时，只承受催化剂床层a两端较低床层压差和床层静压力，而不必像承压壳体一样承受高压，因此，反应器内构件可选择高合金材料，同时从结构设计角度进行优化，提高内构件的刚性，这样就实现了较高的压力载荷和较高的温度载荷分别由承压壳体和反应器内构件分别承担的设计理念；同时采用径向催化剂床层较轴向催化剂床层更薄，具体而言，径向床中反应原料流过催化剂床层a方向沿半径方向，垂直壳体轴线；轴向床中反应原料流过催化剂床层方向和壳中心轴线平行，同样容积的径向床和轴向床相比，径向床床层厚度更薄，接触面积更大，相应床层压降更小，反应热移出容易。本实用新型提供的径向床，即径向固定床，指反应原料沿半径流过催化剂床层后汇聚在中心管内，然后经中心管轴线方向流出，与现有甲烷化反应器相比，可在更小体积内实现更好的效果。
[0039]本实用新型反应器内构件均设计成全部可拆结构以方便维修；如果甲烷化反应装置规模需要扩大，只需要适当增加新型热壁径向固定床反应器的轴向高度即可，反应器直径不再是对规模的绝对制约因素，并且在规模放大时，对于同等规模的甲烷化反应器，采用新型热壁的径向固定床甲烷化反应器相对目前的冷壁轴向固定床反应器直径小，既控制了造价又便于运输。
[0040]综合上述的所有优点，使得本实用新型的径向固定床甲烷化反应器相对于传统甲烷化反应器，规模放大能力强且设备制造、施工和维护成本减少。本实用新型尤其适用于煤气化合成气制取替代天然气(SNG)的甲烷化反应器。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1为本实用新型的径向固定床甲烷化反应器的结构示意图。
[0042]图2为图1中I部分示意图，I部分表示反应器内物料流动及内件位置关系示意图。
[0043]图3为本实用新型的径向固定床甲烷化反应器的整体双层的圆筒外筛网截面示意图。
[0044]图4a为本实用新型的径向固定床甲烷化反应器的扇筒形单元组合的外筛网截面示意图。
[0045]图4b是图4a中外筛网的单个扇筒形单元放大图。
[0046]图5a为本实用新型的径向固定床甲烷化反应器的圆筒形单元组合的外筛网截面示意图。
[0047]图5b是图5a中外筛网的单个圆筒形单元放大图。
[0048]图6a为本实用新型的径向固定床甲烷化反应器的葵花瓣筒形单元组合的外筛网截面示意图。
[0049]图6b是图6a中外筛网的单个葵花瓣筒形单元放大图。
[0050]图7a为本实用新型的径向固定床甲烷化反应器的多边形筒形单元组合的外筛网截面示意图。
[0051]图7b是图7a中外筛网的单个多边形筒形单元放大图。
[0052]附图标记说明:
[0053]1-承压壳体、2-入口分配器、3-密封帽罩、4-中心筛网管、5-外筛网、6-内壳、7-环箱支撑圈、8-催化剂卸料管、9-内环壳、10-外环壳、11-外环形空间、12-壳环形空间、13-内环形空间、a-催化剂床层、b-隔热填料区、C-反应原料、d-反应产物。
【具体实施方式】
[0054]下面结合实施例，对本实用新型所提供的一种径向固定床甲烷化反应器进行进一步说明。[0055]实施例1
[0056]一种径向固定床甲烷化反应器，包括承压壳体I和内构件，其特征在于:
[0057]所述承压壳体I包括顶封头、底封头、中间壳体，所述顶封头上有反应原料入口，底封头上有反应产物出口；
[0058]所述内构件自上而下依次包括密封帽罩3、中部的中心筛网管4、外筛网5、内壳6以及底部的催化剂卸料管8 ；
[0059]所述中心筛网管4位于反应器中心，其顶部封闭，底部与所述的底封头的反应产物出口连通；
[0060]所述外筛网5包括内环壳9和外环壳10，所述内环壳9和外环壳10组成壳环形空间12，该壳环形空间12顶部封闭并且底部敞开，所述内环壳9为筛条和支撑杆焊接而成的楔形绕丝筛网结构，所述外环壳10为封闭壳体；
[0061]所述外筛网5位于承压壳体I和中心筛网管4之间，所述外筛网5的内环壳9与所述中心筛网管4之间形成内环形空间13;
[0062]所述内壳6固定在所述外筛网5的外环壳10以外,所述内壳6为单层封闭壳体，其内表面紧靠外筛网5的外环壳10 ；
[0063]所述外筛网5的外环壳10与内壳6与所述承压壳体I之间形成外环形空间11，夕卜环形空间11上部开放，用于接收从顶封头进入的反应原料；
[0064]所述外筛网5底部设置环箱支撑圈7，所述环箱支撑圈7与所述内壳6和外筛网5的底部固定并与所述承压壳体I固定并在内部开孔以将所述外环形空间11和壳环形空间12连通，使反应原料由外环形空间11经环箱支撑圈7导入壳环形空间12 ；
[0065]所述中心筛网管4和外筛网5的内环壳9之间的内环形空间13分为上、下两个区域，上部为催化剂床层a，下部为填充隔热填料的隔热填料区b。
[0066]所述内构件包括入口分配器2，所述入口分配器2与所述原料入口底部相连接。入口分配器2可以改善反应器内介质流动分布，保护反应器内件免受入口介质冲击。
[0067]所述外筛网5选自下列两类结构之一:
[0068]所述外筛网5是紧贴内壳6内壁的整体双层的圆筒外筛网结构，内层作为内环壳9，外层为外环壳10 ；
[0069]所述外筛网5或是小筛网沿内壳6内壁拼装成的单元组合结构，每个小筛网单元分成两侧面，一侧面朝向中心筛网管4作为每个小筛网单元的内环壳9，另一侧面朝向承压壳体I作为每个小筛网单元的外环壳10。
[0070]所述小筛网单元为扇筒形小筛网单元、圆筒形小筛网单元和多边形小筛网单元。
[0071]所述的密封帽罩3扣在中心筛网管4和内环形空间13的顶部，所述密封帽罩3和所述外筛网5的内环壳9固定紧密连接，所述密封帽罩3和所述中心筛网管4外壁不固定而采用动态密封，所述密封帽罩3与所述中心筛网管4外壁和所述外筛网5内环壳9之间的间隙均不大于催化剂粒径。所述密封帽罩3是由顶面和侧壁的环形盖箱式结构或环形盖箱与中心盖箱的组合式结构；当密封帽罩3为组合式结构时，其中心盖箱则套扣在所述中心筛网管4顶部，并与扣在内环形空间13的顶部的环形盖箱紧密连接；所述的盖箱顶面封闭、底面敞开，环形盖箱的侧壁与中心筛网管4形成动态密封。
[0072]所述中心筛网管4为两层结构，外层是由筛条和支撑杆焊接而成的楔形绕丝筛网，内层是冲孔钢板，所述外层的楔形绕丝筛网的筛条之间的间隙小于该中心筛网管4和外筛网5之间填充的催化剂粒径，所述内层的冲孔钢板厚度为4?50mm。
[0073]所述承压壳体I底封头上设置中心开孔的与所述产物出口连通的环形管座，该中心筛网管4底部插入所述承压壳体I底封头上的环形管座内，该中心筛网管4的管壁与该环形管座之间密封；
[0074]所述环形管座内壁以及所述反应产物出口内壁均铺衬隔热材料。
[0075]所述催化剂卸料管8穿过所述隔热填料区b与所述催化剂床层a接触，所述催化剂卸料管8的底部连接外部催化剂卸料管，所述外部催化剂卸料管由所述承压壳体I的底封头插入以连接所述催化剂卸料管8。
[0076]所述环箱支撑圈7为带加强筋板的环箱，环箱底板和承压壳体I封闭相连；所述外筛网5和内壳6底部通过紧固件或限位卡板与所述环箱支撑圈上盖板固定。
[0077]所述催化剂床层a内沿径向设置限位支撑件，其与所述外筛网5固定连接或与所述中心筛网管4固定连接，即所述限位支撑件的一端固定，另一端限位支撑，以固定中心筛网管4和外筛网5之间的距离。
[0078]所述承压壳体I为钢板或钢锻件制造的压力容器。
[0079]上述实施例中反应原料流向路径:反应原料由入口进入反应器，经入口分配器2和密封帽罩3阻挡后进入承压壳体I和内壳6间的外环形空间11，再贴着承压壳体I内壁向下运动，穿过环箱支撑圈7上开孔，进入环箱支撑圈7内部空间，再穿过环箱支撑圈7上开孔，进入外筛网5内部壳环形空间12，然后转为径向依次通过外筛网5内环壳9、催化剂床层a、并汇集到中心筛网管4内，并最终经中心筛网管4及承压壳体I出口轴向排出承压壳体I。
[0080]上述实施例中反应器主要设计参数确定:外部承压壳体I可根据反应原料进料的实际温度作为反应器的操作温度，反应原料进料的实际压力作为反应器的操作压力，同时结合工艺反应原料特性和设备腐蚀情况来确定反应器的设计温度、设计压力，进而确定反应器外部承压壳体I的材质。由于所述内壳6为单层封闭壳体，其位于外筛网5外侧并紧贴外筛网5外环壳10，内壳6可以将承压壳体I隔离开外筛网5和中心筛网管4，并隔离内壳6及承压壳体I所构成外环形空间11和外筛网5与中心筛网管4所构成内环形空间13，使得进料反应原料反应后的高温热反应产物(约600?700度)不与反应器外部承压壳体I进行接触，所以反应器外部承压壳体I的选材可以不考虑热反应产物的高温因素。反应器内构件中密封帽罩3、中心筛网管4装配在反应器内部，并与反应产物进行充分接触，上述内构件的设计主要考虑反应产物的高温、床层压降和催化剂及反应原料的静压力等因素，对于较高的实际进料压力可作为次要因素考虑。
[0081]本实用新型的原理是根据甲烷化反应强放热、体积减小的特点，利用反应器内构件将过去轴向固定床反应器转变为热壁径向固定床反应器，让承压壳体和反应器内构件分别承担压力载荷和温度载荷，进而降低对反应器材质的要求，还可以通过加长反应器高度达到反应器规模放大、直径减小，降低成本，便于运输的目的。
【权利要求】
1.一种径向固定床甲烷化反应器，包括承压壳体(1)和内构件，其特征在于: 所述承压壳体(1)包括顶封头、底封头、中间壳体，所述顶封头上有反应原料入口，底封头上有反应产物出口； 所述内构件自上而下依次包括密封帽罩(3)、中部的中心筛网管(4)、外筛网(5)、内壳(6)以及底部的催化剂卸料管(8)； 所述中心筛网管(4)位于反应器中心，其顶部封闭，底部与所述的底封头的反应产物出口连通； 所述外筛网(5)包括内环壳(9)和外环壳(10)，所述内环壳(9)和外环壳(10)组成壳环形空间(12)，该壳环形空间(12)顶部封闭并且底部敞开，所述内环壳(9)为筛条和支撑杆焊接而成的楔形绕丝筛网结构，所述外环壳(10)为封闭壳体； 所述外筛网(5)位于承压壳体(1)和中心筛网管(4)之间，所述外筛网(5)的内环壳(9)与所述中心筛网管(4)之间形成内环形空间(13)； 所述内壳(6)固定在所述外筛网(5)的外环壳(10)以外，所述内壳(6)为单层封闭壳体，其内表面紧靠外筛网(5)的外环壳(10)； 所述外筛网(5)的外环壳(10)与内壳(6)与所述承压壳体(1)之间形成外环形空间(11 )，外环形空间(11)上部开放，用于接收从顶封头进入的反应原料； 所述外筛网(5)底部设置环箱支撑圈(7)，所述环箱支撑圈(7)与所述内壳(6)和外筛网(5)的底部固定并与所述承压壳体(1)固定并在内部开孔以将所述外环形空间(11)和壳环形空间(12)连通，使反应原料由外环形空间(11)经环箱支撑圈(7)导入壳环形空间(12)； 所述中心筛网管(4)和外筛网(5)的内环壳(9)之间的内环形空间(13)分为上、下两个区域，上部为催化剂床层a，下部为填充隔热填料的隔热填料区b。
2.根据权利要求1所述的径向固定床甲烷化反应器，其特征在于: 所述内构件包括入口分配器(2)，所述入口分配器(2)与所述原料入口底部相连接。
3.根据权利要求1所述的径向固定床甲烷化反应器，其特征在于: 所述外筛网(5)选自下列两类结构之一: 所述外筛网(5)是紧贴内壳(6)内壁的整体双层的圆筒外筛网结构，内层作为内环壳(9)，外层为外环壳(10)； 所述外筛网(5)或是小筛网单元沿内壳(6)内壁拼装成的单元组合结构，每个小筛网单元分成两侧面，一侧面朝向中心筛网管(4)作为每个小筛网单元的内环壳(9)，另一侧面朝向承压壳体(1)作为每个小筛网单元的外环壳(10)。
4.根据权利要求3所述的径向固定床甲烷化反应器，其特征在于: 所述小筛网单元为扇筒形小筛网单元、圆筒形小筛网单元和多边形小筛网单元。
5.根据权利要求1~3任一项所述的径向固定床甲烷化反应器，其特征在于: 所述的密封帽罩(3)扣在中心筛网管(4)和内环形空间(13)的顶部，所述密封帽罩(3)和所述外筛网(5)的内环壳(9)固定紧密连接，所述密封帽罩(3)和所述中心筛网管(4)外壁不固定而采用动态密封，所述密封帽罩(3)与所述中心筛网管(4)外壁和所述外筛网(5)内环壳(9)之间的间隙均不大于催化剂粒径。
6.根据权利要求5所述的径向固定床甲烷化反应器，其特征在于:所述密封帽罩(3)是由顶面和侧壁的环形盖箱式结构或环形盖箱与中心盖箱的组合式结构； 当密封帽罩(3)为组合式结构时，其中心盖箱则套扣在所述中心筛网管(4)顶部，并与扣在内环形空间(13)的顶部的环形盖箱紧密连接； 所述的盖箱顶面封闭、底面敞开，环形盖箱的侧壁与中心筛网管(4)形成动态密封。
7.根据权利要求5所述的径向固定床甲烷化反应器，其特征在于: 所述中心筛网管(4)为两层结构，外层是由筛条和支撑杆焊接而成的楔形绕丝筛网，内层是冲孔钢板，所述外层的楔形绕丝筛网的筛条之间的间隙小于该中心筛网管(4)和外筛网(5)之间填充的催化剂粒径，所述内层的冲孔钢板厚度为4~50mm。
8.根据权利要求7所述的径向固定床甲烷化反应器，其特征在于: 所述承压壳体(1)底封头上设置中心开孔的与所述产物出口连通的环形管座，该中心筛网管(4)底部插入所述承压壳体(1)底封头上的环形管座内，该中心筛网管(4)的管壁与该环形管座之间密封； 所述环形管座内壁以及所述反应产物出口内壁均铺衬隔热材料。
9.根据权利要求1所述的径向固定床甲烷化反应器，其特征在于: 所述催化剂卸料管(8)穿过所述隔热填料区b与所述催化剂床层a接触，所述催化剂卸料管(8)的底部连接外部催化剂卸料管，所述外部催化剂卸料管由所述承压壳体(1)的底封头插入以连接所述催化剂卸料管(8 )。
10.根据权利要求1所述的一种径向固定床甲烷化反应器，其特征在于: 所述催化剂床层a内沿径向设置限位支撑件，其与所述外筛网(5)固定连接或与所述中心筛网管(4)固定连接。
【文档编号】B01J8/02GK203484133SQ201320554197
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】张铁钢, 戴文松, 张迎恺, 吴迪, 陈国柱, 马婧, 王卫军 申请人:中国石化工程建设有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司