中國甲烷化反應(yīng)器專利現(xiàn)狀及分析

穆祥宇，侯建國，王秀林，宋鵬飛，高振，姚輝超，張瑜

（中海石油氣電集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心，北京100028）

中國甲烷化反應(yīng)器專利現(xiàn)狀及分析

穆祥宇，侯建國，王秀林，宋鵬飛，高振，姚輝超，張瑜

（中海石油氣電集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心，北京100028）

甲烷化反應(yīng)器是煤制天然氣工藝的關(guān)鍵設(shè)備。對包括固定床、流化床和漿態(tài)床的甲烷化反應(yīng)器方面的中國專利進(jìn)行了分析和研究，介紹了各種反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)。深入分析了甲烷化反應(yīng)器目前在生產(chǎn)中存在的問題，指出大處理量、高操作彈性、便于維修和催化劑裝填是將來的改進(jìn)方向。

甲烷化反應(yīng)器；專利；固定床；流化床；漿態(tài)床

作為一種豐富的信息資源，專利數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用于技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)變革與技術(shù)管理研究中[1]。專利情報(bào)不僅可用于識(shí)別競爭對手并了解其研發(fā)狀況，還可以協(xié)助企業(yè)確定研發(fā)戰(zhàn)略和方向、避免重復(fù)研究等[2]。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，天然氣作為一種使用安全、熱值高、燃燒潔凈的能源受到廣泛的關(guān)注。針對我國“富煤少氣”的國情與多渠道獲取天然氣資源的能源戰(zhàn)略，適度有序發(fā)展煤制天然氣工業(yè)是解決天然氣資源缺口和保障能源安全的有效手段。合成氣甲烷化是煤制天然氣工藝中的核心工序，有效控溫與耐溫的反應(yīng)器是煤制氣工藝實(shí)現(xiàn)工業(yè)化安全穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，對其進(jìn)行專利檢索與分析對于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的改造和創(chuàng)新有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛而且技術(shù)也日漸成熟的工藝是以固定床反應(yīng)器為核心的甲烷化工藝，如英國Davy公司的CRG工藝、德國Lurgi公司的甲烷化技術(shù)和丹麥Topsoe公司的TREMP工藝都采用多段絕熱固定床反應(yīng)器設(shè)計(jì)。流化床反應(yīng)器和漿態(tài)床反應(yīng)器因催化劑易磨損、難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品純度的要求和質(zhì)量均一性等問題，還處于研發(fā)試驗(yàn)階段。本文借助國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局（SIPO）和中國期刊全文數(shù)據(jù)庫（CNKI）對甲烷化反應(yīng)器相關(guān)專利進(jìn)行檢索，經(jīng)檢索除燥、分類等數(shù)據(jù)清洗后截止至2015年1月底獲得甲烷化反應(yīng)器相關(guān)專利，采用定量和定性相結(jié)合的分析手段，概述了甲烷化反應(yīng)器專利的發(fā)展歷程及趨勢，統(tǒng)計(jì)分析了專利數(shù)量、申請人等信息，剖析了各種甲烷化反應(yīng)器的工藝特點(diǎn)，以期為今后甲烷化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)思路和建議。

1 甲烷化工藝技術(shù)專利發(fā)展概述及統(tǒng)計(jì)分析

我國甲烷化專利最早見于20世紀(jì)80年代，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)主要針對水煤氣、半水煤氣的甲烷化反應(yīng)，目的是提高其熱值，達(dá)到城市燃?xì)夤鈽?biāo)準(zhǔn)。根據(jù)專利CN1718692A、CN1071190[3,4]中披露，水煤氣的甲烷化反應(yīng)一般采用常壓非耐硫技術(shù)或加壓耐硫技術(shù)，由于該工藝CO轉(zhuǎn)化率不高，一般在50%～55%之間，反應(yīng)放出的熱量較少，反應(yīng)器內(nèi)的溫升較低，因此兩個(gè)專利都采用以導(dǎo)熱油作為換熱介質(zhì)的單個(gè)等溫床的設(shè)計(jì)形式，反應(yīng)溫度在350℃左右，反應(yīng)壓力在0～2.0MPa之間。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著煤價(jià)的降低與我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對于焦?fàn)t煤氣制天然氣及煤制天然氣的研究逐漸引起了更廣泛的關(guān)注，由于這兩個(gè)工藝的產(chǎn)品氣一般作為管道氣或進(jìn)一步液化得到LNG來使用，產(chǎn)品氣的甲烷含量一般要求在90%以上。因此，與水煤氣工藝相比，焦?fàn)t煤氣制天然氣和煤制天然氣的甲烷化工藝要求更高，CO、CO2轉(zhuǎn)化率與甲烷選擇性一般都在99%以上，反應(yīng)壓力可在1.5～6.0MPa之間，處理量更大，這對于反應(yīng)器的要求更為嚴(yán)苛，因?yàn)榧淄榛磻?yīng)放熱較大，床層溫度上升劇烈。圍繞優(yōu)化換熱系統(tǒng)、提高熱量利用率和提高操作彈性的工藝要求，國內(nèi)外研究開發(fā)了固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器及漿態(tài)床反應(yīng)器。

由表1可知，固定床反應(yīng)器根據(jù)熱力學(xué)可分為絕熱固定床反應(yīng)器和等溫床反應(yīng)器。多段絕熱床反應(yīng)器工藝是目前主流的甲烷化工藝，主要專利有8篇。由于甲烷化反應(yīng)器放熱量大，大規(guī)模生產(chǎn)的等溫床反應(yīng)器存在設(shè)計(jì)難度，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的僅上海華西公司一家，相關(guān)專利有11篇，固定床反應(yīng)器是唯一已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的工藝成熟的甲烷化反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器和漿態(tài)床反應(yīng)器的專利各有3篇和4篇，其配套工藝、催化劑仍處在研發(fā)試驗(yàn)階段，尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

表1 國內(nèi)主要甲烷化反應(yīng)器專利統(tǒng)計(jì)情況Table 1Patent statistics of major domestic methanation reactors

2 甲烷化反應(yīng)器主要專利分析

甲烷化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，在通常氣體中，每1%CO反應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生約71℃的絕熱溫升，每1%CO2反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生約60℃的絕熱溫升，這一特點(diǎn)帶來了許多技術(shù)上的問題：(1)為了保持經(jīng)濟(jì)競爭力，反應(yīng)熱需要通過回收，生產(chǎn)高壓蒸汽等副產(chǎn)品并盡量減少損失浪費(fèi)；(2)反應(yīng)平衡趨向于低溫狀態(tài)下進(jìn)行，反應(yīng)熱應(yīng)通過反應(yīng)器或反應(yīng)器間的換熱系統(tǒng)及時(shí)移出；(3)在第一反應(yīng)器中的絕熱溫升過高，超過了當(dāng)前催化劑的耐受溫度[5-7]。對于不同類型的反應(yīng)器，對熱量的利用方式也不盡相同。

2.1 固定床反應(yīng)器專利的分析

固定床甲烷化反應(yīng)器是裝填有固體催化劑用以實(shí)現(xiàn)氣固相反應(yīng)過程的一種反應(yīng)器，可分為絕熱固定床和等溫床反應(yīng)器。絕熱固定床反應(yīng)器在反應(yīng)器外部采用列管式換熱器逐級(jí)換熱來移出反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，等溫反應(yīng)器在反應(yīng)器內(nèi)部通過與冷卻介質(zhì)的能量交換，達(dá)到維持甲烷化熱量系統(tǒng)穩(wěn)定的目的。

（1）絕熱固定床反應(yīng)器專利的分析

絕熱反應(yīng)器是指與外界沒有能量交換的反應(yīng)器，因其設(shè)備投資小、催化劑裝填量大且裝卸方便、運(yùn)行成本低及操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，已成為工業(yè)反應(yīng)器設(shè)計(jì)的首選[8]。典型的絕熱反應(yīng)器如圖1所示。

圖1 絕熱反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1Schematic diagram of adiabatic reactor

絕熱甲烷化反應(yīng)器一般在500～700℃，2.0～4.0MPa的高溫高壓條件下運(yùn)行，絕熱反應(yīng)器催化劑床層壓降較高，造成系統(tǒng)能量的損失。自身并沒有有效的控溫手段，在操作過程中只能通過增大汽氣比或循環(huán)比來控制反應(yīng)器溫度，能量不能及時(shí)撤出。一旦出現(xiàn)熱量積累現(xiàn)象容易導(dǎo)致反應(yīng)器飛溫、催化劑高溫?zé)Y(jié)等問題，將嚴(yán)重考驗(yàn)反應(yīng)器的承壓耐溫能力。目前，從改變合成氣流向、對氣體分布器和絕熱保溫的改進(jìn)等方面開發(fā)了各種專利技術(shù)來解決這些問題。

一般的軸向反應(yīng)器的走向都以軸向的上進(jìn)下出為主，這是由于固定床為靜態(tài)操作，上進(jìn)下出的流向可以防止催化劑床層發(fā)生浮動(dòng)和返混現(xiàn)象的出現(xiàn)，有利于反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)控制。由幾項(xiàng)專利[9-12]公開的徑向反應(yīng)器，工藝氣軸向穿過催化劑床層，在繼承以上軸向反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，有效地降低殼體的承壓負(fù)荷，減少系統(tǒng)壓力損失，節(jié)約壓縮機(jī)功率與系統(tǒng)能耗。但是徑向反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要更為復(fù)雜，催化劑床層的穩(wěn)定性要求更為嚴(yán)苛，這也造成了設(shè)備造價(jià)高的問題，在選擇使用徑向反應(yīng)器時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

甲烷化反應(yīng)器對氣體分布器的要求很高。若進(jìn)入反應(yīng)器的合成氣體分布不均，部分床層出現(xiàn)反應(yīng)死區(qū)，氣體濃度低反應(yīng)強(qiáng)度低則此區(qū)域溫度低；部分床層出現(xiàn)高溫區(qū)，氣體濃度高反應(yīng)強(qiáng)度高則此區(qū)域溫度高，甚至超過失活溫度造成催化劑失活，因此進(jìn)氣均勻分布是甲烷化反應(yīng)器設(shè)計(jì)的重要方面[13]。采用合理的氣體分布技術(shù)可有效地改善大直徑固定床反應(yīng)器內(nèi)氣流的不均勻分布，提高催化劑和反應(yīng)器的利用率[14]。專利CN203494491U[13]披露了一種對甲烷化反應(yīng)器的氣體分布器的研究，采用由上至下直徑逐級(jí)縮小的變徑圓管結(jié)構(gòu)，在側(cè)管面上均勻開有多個(gè)分布孔的設(shè)計(jì)。專利CN103752229A[15]披露了一種多床層反應(yīng)器中使用的氣體分布器，在設(shè)計(jì)過程中考慮了大流量高空速的情況下，通過設(shè)置多個(gè)床層的氣體分布器來達(dá)到設(shè)計(jì)條件的要求。

耐火襯里會(huì)影響反應(yīng)器的殼體直徑，進(jìn)而影響反應(yīng)器的放大制造與維護(hù)難度。傳統(tǒng)的甲烷化反應(yīng)器一般采用碳鋼外筒內(nèi)襯耐火材料的結(jié)構(gòu)，在高溫高壓情況下，可能會(huì)出現(xiàn)熱量逸出的情況，既降低了對反應(yīng)熱的回收，又會(huì)影響到工藝的經(jīng)濟(jì)性。再者，當(dāng)開停車或裝置波動(dòng)的過程中，由于溫度波動(dòng)較大，會(huì)使耐熱襯里出現(xiàn)龜裂、脫落的情況，存在較大的安全隱患。專利CN103157408A[16]披露了一種對絕熱保溫的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其反應(yīng)器設(shè)計(jì)為雙筒體結(jié)構(gòu)，筒體間填充耐火材料，受熱沖擊高溫耐火材料不易龜裂脫落。專利CN101961628A[17]披露的反應(yīng)器使用可抽真空的耐熱夾套，有效避免了熱量損失。

（2）等溫床反應(yīng)器專利的分析

等溫反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有換熱器，可以通過水或其他冷卻介質(zhì)將反應(yīng)器內(nèi)的熱量移出。與絕熱反應(yīng)器相比，等溫反應(yīng)器可以根據(jù)催化劑的不同，通過調(diào)整冷卻介質(zhì)的流量來達(dá)到催化活性最佳的溫度，使甲烷化反應(yīng)更快。另外從平衡角度考慮，低溫有利于甲烷的合成，與溫度較高的絕熱反應(yīng)器比等溫反應(yīng)器更具優(yōu)勢。因此一臺(tái)等溫反應(yīng)器可以達(dá)到2～3臺(tái)絕熱反應(yīng)器的甲烷轉(zhuǎn)化率，大大減少了煤制氣工藝中反應(yīng)器的數(shù)量。幾項(xiàng)專利分別披露了近幾年來林達(dá)化工[18]、中科院過程所[19]和新奧新能(圖2)[20]甲烷化等溫床的研究成果，它們的特點(diǎn)是都采用了列管式換熱器作為換熱方式、水或產(chǎn)品氣作為冷卻介質(zhì)的設(shè)計(jì)。

圖2 新奧新能甲烷化等溫反應(yīng)器Fig.2Enn XinNeng’s methanation isothermal reactor

合成氣從殼層頂部原料進(jìn)氣口進(jìn)入緩沖腔，先進(jìn)入順流換熱的催化劑床層，在接觸催化劑進(jìn)行反應(yīng)的同時(shí)與冷卻介質(zhì)換熱移走部分熱量。再進(jìn)入逆流換熱的催化劑床層，與順流換熱相比可以帶走更多的熱量。隨著反應(yīng)程度的加深，放出的熱量也會(huì)越來越多，先順流后逆流的設(shè)計(jì)目的是讓床層溫度盡可能地保持一致。反應(yīng)完畢之后進(jìn)入殼層底部的緩沖腔送至原料氣出口。若順逆流換熱系統(tǒng)不能將反應(yīng)熱及時(shí)移走，出現(xiàn)床層溫度突然升高、影響正常反應(yīng)的情況，可以啟動(dòng)冷激氣分布器、采用冷激氣對反應(yīng)器內(nèi)部溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

等溫反應(yīng)器可以將甲烷化反應(yīng)的溫度控制在450℃左右，與絕熱反應(yīng)器相比降低約100～200℃，可以不使用壓縮機(jī)，降低了反應(yīng)器材質(zhì)和催化劑耐受高溫的要求，由于低溫有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行，單臺(tái)反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率更高，產(chǎn)品氣的質(zhì)量得到了保障。但等溫反應(yīng)器也存在不足之處，因其內(nèi)部換熱裝置多采用列管式[21]，列管數(shù)目受工藝局限不能過多，進(jìn)而限制催化劑的裝填量，不利于大規(guī)模生產(chǎn)；在工業(yè)生產(chǎn)中，反應(yīng)放熱量大且反應(yīng)器熱損失小，易獲得絕熱條件，但因散熱慢而不容易達(dá)到等溫條件，因此在進(jìn)行反應(yīng)器設(shè)計(jì)的過程中也應(yīng)謹(jǐn)慎考慮工業(yè)放大后的誤差與現(xiàn)場操作問題。

2.2 流化床反應(yīng)器專利的分析

流化床反應(yīng)器本身適用于高放熱大規(guī)模的非均相催化反應(yīng)，流化狀態(tài)使氣體-固體混合均勻?qū)е路磻?yīng)器內(nèi)接近等溫，操作變得簡單容易，熱量和質(zhì)量傳遞比固定床反應(yīng)器要快得多。此外，可以連續(xù)地加入和更換催化劑，增加生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)能力。在流化床反應(yīng)器的工藝技術(shù)中，以原料氣作為固體催化劑顆粒流化介質(zhì)的流化床反應(yīng)工藝，可以促進(jìn)原料氣和催化劑的有效接觸，提高了裝置的生產(chǎn)能力。

在甲烷化流化床的設(shè)計(jì)中存在兩大主要難題：一是反應(yīng)熱的移出，專利CN1960954[22]公開了一種基于流化床反應(yīng)器的甲烷化反應(yīng)工藝，該工藝技術(shù)的反應(yīng)放熱依賴于原料氣中附加的芳香烴熱化學(xué)反應(yīng)和重整吸熱來平衡，盡管該工藝中取熱方式較新穎，但增加了后續(xù)產(chǎn)品分離設(shè)備和操作費(fèi)用，而且芳香烴本身價(jià)格較高，消耗這些高價(jià)值的物質(zhì)取熱并不具有顯著的經(jīng)濟(jì)性和普適性。專利CN102600771A[23]公開了一種通過循環(huán)冷卻水直接與高溫產(chǎn)物氣體接觸的方法來控制反應(yīng)熱的工藝，在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置多段冷卻水噴淋裝置來調(diào)節(jié)各段床層溫度，減少了傳熱過程熱損失，提高了反應(yīng)熱利用率。二是流化床床層內(nèi)氣體軸向和徑向分布不均勻，由于流動(dòng)的不均勻性，導(dǎo)致循環(huán)流化床提升管內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的氣固返混現(xiàn)象，造成氣固停留時(shí)間分布不均，從而影響氣固接觸效果，尤其是對合成氣甲烷化等這類快速反應(yīng)的反應(yīng)性能有著不可忽視的影響。為改善反應(yīng)床層內(nèi)氣固流動(dòng)的不均勻性，專利CN1051129A[24]在流化床的提升管內(nèi)設(shè)置多孔板、錐斗、橫向圓環(huán)、錐子和縱向圓環(huán)等內(nèi)構(gòu)件，使構(gòu)件處的截面平均顆粒濃度下降，使內(nèi)的空隙率重新分布，實(shí)現(xiàn)高濃度、低返混的多段快速流態(tài)化操作，專利CN2093031U[25]將提升管橫截面交替漸縮漸擴(kuò)變化，在壁面附近產(chǎn)生氣墊以消除壁面效應(yīng)，專利CN102773051A[26]通過外加磁場和氣體流速的協(xié)同控制，使催化劑顆粒在磁場作用下，形成磁穩(wěn)定床，防止催化劑顆粒粘結(jié)失流。

2.3 漿態(tài)床反應(yīng)器專利

漿態(tài)床反應(yīng)器是以液態(tài)惰性烴為反應(yīng)介質(zhì)，涉及固液氣三相的反應(yīng)器，漿態(tài)床高效的傳熱系統(tǒng)，有利于降低反應(yīng)的溫度、提高轉(zhuǎn)化率，研究表明，漿態(tài)床CO甲烷化反應(yīng)在280℃的反應(yīng)溫度下，CO的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了96%以上，顯示出良好的催化效果。賽鼎工程有限公司在漿態(tài)床的設(shè)計(jì)和研發(fā)上做了大量工作，專利[27,28]公開了一種漿態(tài)床甲烷化工藝，在漿態(tài)床中引入惰性組分石蠟烴來保證床層溫度的均一性，具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、傳質(zhì)效率高、CO單程轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)。漿態(tài)床甲烷化反應(yīng)器雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但其為了消除內(nèi)外擴(kuò)散對催化劑活性和選擇性的影響，要求催化劑的粒徑要小，且需強(qiáng)烈攪拌，進(jìn)而導(dǎo)致了催化劑分離、磨損和粘壁等一系列問題，限制了其工業(yè)化的放大應(yīng)用。

3 反應(yīng)器設(shè)計(jì)的改進(jìn)方向

3.1 大型反應(yīng)器的設(shè)計(jì)

我國已獲路條的煤制天然氣項(xiàng)目規(guī)模都在40億m3/a以上，單條生產(chǎn)線產(chǎn)能也通常在10億m3/a～13億m3/a，合成氣處理量非常大。為了節(jié)省原材料降低設(shè)備的建設(shè)成本和實(shí)際操作的安全，甲烷化反應(yīng)器的數(shù)量應(yīng)被限制，并向大規(guī)模、大處理量的方向進(jìn)行設(shè)計(jì)。在放大的過程中也要考慮到固定床反應(yīng)器傳熱能力，應(yīng)選擇適合放大的反應(yīng)器類型進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過逐級(jí)放大試驗(yàn)對反應(yīng)器參數(shù)進(jìn)行估值，避免由于設(shè)計(jì)原因發(fā)生局部高溫等情況，統(tǒng)籌考慮工業(yè)化生產(chǎn)過程中各種問題出現(xiàn)的可能性。

3.2 催化劑裝填與卸料的優(yōu)化

鎳系催化劑活性強(qiáng)，選擇性好，在催化甲烷化反應(yīng)過程中使用壽命為2～3年，但對硫、砷十分敏感，原料氣中即使存在極少量的硫、砷，也會(huì)使催化劑發(fā)生累積性中毒而逐漸失活[29]。在煤中會(huì)有少量的硫元素，在凈化過程中一旦沒有將硫體積分?jǐn)?shù)降至10-6以下，就會(huì)嚴(yán)重影響甲烷化催化劑的壽命，另外，在高溫高壓條件下，催化劑上可能發(fā)生積炭反應(yīng)，這種現(xiàn)象在大量甲烷化反應(yīng)中更為明顯，這些問題都會(huì)加快催化劑的更換。在傳統(tǒng)的甲烷化反應(yīng)器中，甲烷化催化劑的更換需要通過停車、吹掃、開車等一系列繁瑣操作才能完成，增加了操作成本，減少了生產(chǎn)時(shí)間，影響工藝的經(jīng)濟(jì)效益。在甲烷化反應(yīng)器今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮催化劑裝填更換及維修的簡便，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)不宜太過復(fù)雜，使用可拆卸的結(jié)構(gòu)及催化劑自卸料裝置等辦法，保證工廠平穩(wěn)、高效的生產(chǎn)和運(yùn)行，提高甲烷化工藝的經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)論

甲烷化固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)已經(jīng)日趨成熟，但隨著技術(shù)與材料的革新，在實(shí)際生產(chǎn)過程中依然存在可以優(yōu)化和提升的空間，對流化床和漿態(tài)床的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作也不斷深入。雖然目前不斷研究提出各種新型的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，但各種結(jié)構(gòu)都存在利弊的因素?？傊筇幚砹?、高操作彈性、便于維修和催化劑裝填是甲烷化反應(yīng)器發(fā)展的必然趨勢。在設(shè)計(jì)過程中仍需著重考慮以下幾點(diǎn)問題：

(1)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要滿足工藝和催化劑的要求，對于工藝要求的溫度壓力和催化劑的裝填等問題都應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。

(2)在現(xiàn)有傳統(tǒng)甲烷化反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，對氣體分布器、耐火材料等內(nèi)部件的改造，是優(yōu)化和提升反應(yīng)器經(jīng)濟(jì)性和安全性的有效手段之一，在以后的設(shè)計(jì)工作中應(yīng)加強(qiáng)這一方向的研究。

(3)等溫反應(yīng)器在反應(yīng)條件和產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率等方面較絕熱反應(yīng)器有較為明顯的優(yōu)勢，但在進(jìn)行工業(yè)放大、大規(guī)模生產(chǎn)及配套工藝的設(shè)計(jì)中還存在許多問題有待進(jìn)一步研究。

(4)流化床和漿態(tài)床反應(yīng)器具有反應(yīng)溫度均一、傳質(zhì)效率高等優(yōu)點(diǎn)，但由于催化劑磨損、內(nèi)外擴(kuò)散影響催化劑活性、產(chǎn)品均一性不高等問題上存在技術(shù)瓶頸，在工業(yè)化過程中仍需完善。

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Present situation and analysis of patents on methanation reactors in China

MU Xiang-yu,HOU Jian-guo,WANG Xiu-lin,SONG Peng-fei,GAO Zhen,YAO Hui-chao,ZHANG Yu
(Research and Development Center of CNOOC Gas and Power Group,Beijing 100028,China)

Methanation reactor is a vital facility of the coal-to-gas process.The patents on methanation reactors in China were analyzed and discussed,including the fixed bed,fluidized bed and slurry bed reactors and their merits and demerits.The existing problems of methanation reactors in current practical production were analyzed,based on which,it was pointed that large processing capacity,high operation flexibility,convenient maintenance and easy catalyst loading are the improving directions of the reactor in the future.

methanation reactor;patent;fixed bed;fluidized bed;slurry bed

TQ221.11

：A

：1001-9219(2016）03-71-05

2015-06-08；

：穆祥宇（1991-），男，大學(xué)本科，主要從事甲烷化技術(shù)研究，電話010-84521451，電郵muxy@cnooc.com.cn。