一种用于含H2和CO混合气甲烷化流化床反应器及方法

本发明涉及一种用于含H

1.一种用于含H₂和CO混合气甲烷化流化床反应器，所述的流化床反应器包括原料进气口(1)、催化剂出口(2)、气固分离器(5)、产品气出口(6)、催化剂入口(7)和原料气侧线进口(8)，其特征在于，所述的流化床反应器内设置一层或以上气体分布板(3)，将反应器分成若干层流化床，形成若干催化剂密相区，并在每层催化剂密相区的上方设置冷却水喷淋装置(4)，用于反应器内温度的控制；所述的若干层流化床为轴向变径，其中下一层和上一层反应器的直径比为1：1～3；所述的流化床反应器中上下相邻两层中气体分布板(3)之间的距离与下层反应器直径比为1：0.5～10。
2.根据权利要求1所述的用于含H₂和CO混合气甲烷化流化床反应器，其特征在于，所述的旋风分离器(5)为烧结板或砂心板结构。
3.根据权利要求1所述的用于含H₂和CO混合气甲烷化流化床反应器，其特征在于，所述的旋风分离器(5)上设有产品气出口(6)，用于收集气体产品。
4.根据权利要求1所述的用于含H₂和CO混合气甲烷化流化床反应器，其特征在于，所述的每层流化床中原料气侧线进口(8)个数为2～6。
5.一种含H₂和CO混合气的甲烷化方法，该方法通过在流化床反应器内设置一层或以上气体分布板(3)，将反应器分成若干层流化床，形成若干催化剂密相区，并在每层催化剂密相区的上方设置冷却水喷淋装置(4)，用于反应器内温度的控制来实现的；所述的方法包括以下步骤：1)将催化剂通过催化剂入口(7)加入反应器内，并通过原料进气口(1)通入惰性气体，在最底层气体分布板(3)的上方形成催化剂密相区，将惰性气体切换为原料气，通入的原料气体和催化剂接触发生发应，生成甲烷、放出大量热，同时该层冷却水喷淋装置(4)喷水以吸收反应放出的热量，得到甲烷和未反应的原料气；2)步骤1)中甲烷和未反应的原料在原料气的作用下进入上一层流化床，并和通过该层流化床底部原料气侧线进口(8)进入的原料发生热交换，在该层流化床形成催化剂密相区继续反应，依次进入其上一层进行反应，最后通过反应器上部的气固分离装置分离得到产品气体。
6.根据权利要求5所述的含H₂和CO混合气的甲烷化方法，其特征在于，所述的步骤1)中原料气包含H₂和CO，其中碳氢摩尔比为1：1.8～10。
7.根据权利要求5所述的含H₂和CO混合气的甲烷化方法，其特征在于，所述的通入的原料气体温度为20～300℃。
8.根据权利要求5所述的含H₂和CO混合气的甲烷化方法，其特征在于，所述H₂和CO的反应温度为200～700℃，压力为0～4.0MPa。