一种沼气制天然气的装置的制作方法

本技术涉及天然气生产，尤其涉及一种沼气制天然气的装置。

背景技术：

1、现有的沼气制天然气的方法是将加热后的沼气和氢气组成的混合气体通入反应器中，氢气和沼气中的二氧化碳在反应器中的催化剂作用下发生甲烷化反应，制得天然气，反应器外侧设有换热器用于吸收二氧化碳和氢气反应产生的热量，但是由于反应器壁厚及反应器内部催化剂装填厚度的原因，导致换热器与反应器的换热不充分，造成局部热点或大面积热区域，破坏催化剂的活性。

技术实现思路

1、本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种沼气制天然气的装置，其提高了换热效果，保障了催化反应的稳定进行。

2、为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

3、本实用新型的一种沼气制天然气的装置，包括竖直设置的反应管，所述反应管顶部设有进气口，所述反应管底部设有出气口，所述反应管内从上至下依次设有第一螺旋换热管、第二螺旋换热管、第三螺旋换热管，所述第一螺旋换热管的出气端伸出反应管，所述第一螺旋换热管的进气端与第二螺旋换热管的出气端相连，所述第二螺旋换热管的进气端与第三螺旋换热管的出气端相连，所述第三螺旋换热管的进气端伸出反应管，所述第二螺旋换热管与反应管之间填充有催化剂。

4、在本方案中，沼气和氢气按照设定比例混合得到的混合气体预热后从进气口送入反应管，同时，空气从第三螺旋换热管的进气端送入。

5、从进气口进入反应管的混合气体依次经过第一螺旋换热管外侧、第二螺旋换热管外侧、第三螺旋换热管外侧后从出气口排出，混合气体经过第二螺旋换热管外侧时，氢气与沼气中的二氧化碳在催化剂的作用下发生甲烷化反应，制得天然气。从第三螺旋换热管的进气端进入的空气依次经过第三螺旋换热管、第二螺旋换热管、第一螺旋换热管后从第一螺旋换热管的出气端排出。

6、混合气体在第一螺旋换热管外侧不反应或反应速度很慢，在第二螺旋换热管外侧由于催化剂作用迅速发生甲烷化反应，甲烷化反应是放热反应，放出大量热量，在第三螺旋换热管外侧不反应或反应速度很慢，之后混合气体从出气口排出。

7、空气进入第三螺旋换热管后吸收第三螺旋换热管外侧混合气体的热量，温度升高，既能回收热量，又能降低与催化剂的温差，避免空气进入第二螺旋换热管后使催化剂陡然降温；空气进入第二螺旋换热管后吸收第二螺旋换热管外侧甲烷化反应产生的多余热量，进一步回收热量，同时使第二螺旋换热管外侧的温度维持在合适的反应温度范围；空气进入第一螺旋换热管后，温度已高于第一螺旋换热管外侧的混合气体温度，并与其换热，第一螺旋换热管外侧的混合气体吸收热量，温度升高至230～280℃，达到催化剂起活温度，节省了预热能量。

8、作为优选，所述反应管上部设有供第一螺旋换热管的出气端伸出的第一通孔，所述第一通孔与第一螺旋换热管的出气端之间通过焊接密封，所述反应管下部设有供第三螺旋换热管的进气端伸出的第二通孔，所述第二通孔与第三螺旋换热管的进气端之间通过焊接密封。

9、作为优选，所述反应管内设有第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器，所述第一温度传感器用于检测反应管内第一螺旋换热管上方的温度，所述第二温度传感器用于检测反应管内第一螺旋换热管与第二螺旋换热管之间的温度，所述第三温度传感器用于检测反应管内第二螺旋换热管与第三螺旋换热管之间的温度，所述第四温度传感器用于检测反应管内第三螺旋换热管下方的温度。

10、第一温度传感器位于第一螺旋换热管上方，第二温度传感器位于第一螺旋换热管与第二螺旋换热管之间，第三温度传感器位于第二螺旋换热管与第三螺旋换热管之间，第四温度传感器位于第三螺旋换热管下方。

11、作为优选，所述反应管内还设有第五温度传感器，所述第五温度传感器用于检测反应管内第二螺旋换热管外侧的温度。第五温度传感器位于第二螺旋换热管外侧。

12、作为优选，所述催化剂为镍基催化剂。

13、作为优选，所述第一螺旋换热管与反应管之间填充有瓷球。瓷球为热的良导体，便于反应管内的混合气体与第一螺旋换热管内的空气换热。

14、作为优选，所述第三螺旋换热管与反应管之间填充有瓷球。便于反应管内的混合气体与第三螺旋换热管内的空气换热。

15、本实用新型的有益效果是：空气在第三螺旋换热管被一次加热回收热能，降低与催化剂床层接触时的温差，避免催化剂出现陡然降温，在第二螺旋换热管被二次加热，吸收反应热，使甲烷化反应的温升不超过催化剂的温度耐受范围，在第一螺旋换热管释放热量对进入反应管的混合气体进行预热，提高了换热效果，保障了催化反应的稳定进行。

技术特征：

1.一种沼气制天然气的装置，其特征在于，包括竖直设置的反应管(1)，所述反应管(1)顶部设有进气口(2)，所述反应管(1)底部设有出气口(3)，所述反应管(1)内从上至下依次设有第一螺旋换热管(4)、第二螺旋换热管(5)、第三螺旋换热管(6)，所述第一螺旋换热管(4)的出气端伸出反应管(1)，所述第一螺旋换热管(4)的进气端与第二螺旋换热管(5)的出气端相连，所述第二螺旋换热管(5)的进气端与第三螺旋换热管(6)的出气端相连，所述第三螺旋换热管(6)的进气端伸出反应管(1)，所述第二螺旋换热管(5)与反应管(1)之间填充有催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种沼气制天然气的装置，其特征在于，所述反应管(1)上部设有供第一螺旋换热管(4)的出气端伸出的第一通孔，所述第一通孔与第一螺旋换热管(4)的出气端之间通过焊接密封，所述反应管(1)下部设有供第三螺旋换热管(6)的进气端伸出的第二通孔，所述第二通孔与第三螺旋换热管(6)的进气端之间通过焊接密封。

3.根据权利要求1所述的一种沼气制天然气的装置，其特征在于，所述反应管(1)内设有第一温度传感器(7)、第二温度传感器(8)、第三温度传感器(9)、第四温度传感器(10)，所述第一温度传感器(7)用于检测反应管(1)内第一螺旋换热管(4)上方的温度，所述第二温度传感器(8)用于检测反应管(1)内第一螺旋换热管(4)与第二螺旋换热管(5)之间的温度，所述第三温度传感器(9)用于检测反应管(1)内第二螺旋换热管(5)与第三螺旋换热管(6)之间的温度，所述第四温度传感器(10)用于检测反应管内第三螺旋换热管(6)下方的温度。

4.根据权利要求3所述的一种沼气制天然气的装置，其特征在于，所述反应管(1)内还设有第五温度传感器(11)，所述第五温度传感器(11)用于检测反应管(1)内第二螺旋换热管(5)外侧的温度。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种沼气制天然气的装置，其特征在于，所述催化剂为镍基催化剂。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种沼气制天然气的装置，其特征在于，所述第一螺旋换热管(4)与反应管(1)之间填充有瓷球。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种沼气制天然气的装置，其特征在于，所述第三螺旋换热管(6)与反应管(1)之间填充有瓷球。

技术总结本技术公开了一种沼气制天然气的装置。它包括竖直设置的反应管，所述反应管顶部设有进气口，所述反应管底部设有出气口，所述反应管内从上至下依次设有第一螺旋换热管、第二螺旋换热管、第三螺旋换热管，所述第一螺旋换热管的出气端伸出反应管，所述第一螺旋换热管的进气端与第二螺旋换热管的出气端相连，所述第二螺旋换热管的进气端与第三螺旋换热管的出气端相连，所述第三螺旋换热管的进气端伸出反应管，所述第二螺旋换热管与反应管之间填充有催化剂。本技术提高了换热效果，保障了催化反应的稳定进行。技术研发人员：何发明,张琪,张茶府受保护的技术使用者：浙江臻泰能源科技有限公司技术研发日：20231120技术公布日：2024/7/11