煤制天然氣工藝

CompanyLogo煤制天然氣簡(jiǎn)介綱要

煤制天然氣概況1

基本原理2

甲烷化技術(shù)3

小結(jié)4概況煤制天然氣發(fā)展歷史20世紀(jì)70年代,第一次石油供應(yīng)危機(jī)，當(dāng)時(shí)西德魯奇公司和南非煤、油、氣公司，建成一套半工業(yè)化煤制天然氣試驗(yàn)裝置。同時(shí),魯奇公司和奧地利艾爾帕索天然氣公司建設(shè)了另一套半工業(yè)化的天然氣試驗(yàn)裝置。都進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)期的運(yùn)轉(zhuǎn),取得了可喜的試驗(yàn)成果。丹麥托普索公司1978年在美國(guó)建成7.2萬m3/d的合成天然氣廠，1981年由于油價(jià)降低，被迫關(guān)停。最近,托普索公司為美國(guó)某公司完成了一個(gè)420萬m3/d合成天然氣工廠的前期工作。1984年美國(guó)大平原建成389萬m3/d的煤制天然氣工廠,產(chǎn)品氣含甲烷96%,該廠建成至今,正常運(yùn)行20多年。20世紀(jì)80年代至90年代，我國(guó)大連化物所在低熱值煤氣甲烷化制取中熱值城市煤氣方面進(jìn)行了大量工作,并相繼建成了10個(gè)工廠。因此,煤制天然氣技術(shù)成熟、可靠。概況產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)作后盾發(fā)展煤制天然氣市場(chǎng)供不應(yīng)求、利潤(rùn)巨大大部分技術(shù)已國(guó)產(chǎn)化能源利用效率最高Why？概況產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)煤化工發(fā)展作后盾國(guó)家“十一五”規(guī)劃以及西部大開發(fā)規(guī)劃。國(guó)家出臺(tái)的《石化產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》更是將煤制天然氣列為煤化工的5類示范工程之一。大部分技術(shù)已國(guó)產(chǎn)化國(guó)內(nèi)煤制天然氣的技術(shù)不存在什么大問題，大部分技術(shù)已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化?！畲笊校ㄔげ康诙O(shè)計(jì)院工程設(shè)計(jì)師）在技術(shù)裝備上，甲烷化裝置僅引進(jìn)高壓蒸汽過熱器、循環(huán)氣壓縮機(jī)等個(gè)別設(shè)備，其余大部分為國(guó)產(chǎn)化設(shè)備。2008年11月，新奧集團(tuán)煤基甲烷項(xiàng)目投料的試車成功(產(chǎn)品甲烷含量達(dá)95.67%)表明煤基甲烷化的可行性，為日后建設(shè)大型煤基甲烷生產(chǎn)裝置積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。概況市場(chǎng)供不應(yīng)求投資天然氣利潤(rùn)巨大預(yù)測(cè)未來供求關(guān)系2000～2008年，我國(guó)天然氣消費(fèi)量年均增長(zhǎng)16.2%。以同等熱值計(jì)算，天然氣目前價(jià)格均低于油、電、液化氣的價(jià)格，價(jià)格與價(jià)值不相符。概況能源利用效率最高熱能有效利用率制天然氣

53%發(fā)電40-45%制油26.9-28.6%制甲醇28.4-50.4%概況建設(shè)單位

建設(shè)地點(diǎn)

規(guī)模（億Nm3/a）

總投資（億元）

大唐集團(tuán)內(nèi)蒙古赤峰40188大唐集團(tuán)遼寧阜新40234匯能煤化工內(nèi)蒙古鄂爾多斯16112華銀電力內(nèi)蒙古鄂爾多斯15174神華集團(tuán)內(nèi)蒙古鄂爾多斯20140山東新汶礦業(yè)新疆伊犁20100

中海油/同煤

山西大同40

300表1.

中國(guó)似建和在建煤制天然氣項(xiàng)目

基本原理煤間接甲烷化

煤氣化制合成氣的過程；合成氣(經(jīng)凈化和調(diào)整H2/CO比后的煤氣)制甲烷的過程。煤制甲烷工藝煤直接甲烷化煤在一定的溫度和壓力下用煤直接制產(chǎn)品富甲烷氣的工藝?；驹砻洪g接甲烷化過程(a)在水蒸汽和氧氣存在下,氣化煤來生產(chǎn)合成氣(H2+CO)。

C+H2OCO+H2ΔH=135kJ/mol

C+2H2OCO2+2H2ΔH=96.6kJ/mol

(b)氣體的凈化,主要是脫除酸性氣體CO2和含硫化合物。(c)利用水煤氣變換反應(yīng)調(diào)節(jié)H2/CO大約為3:1。

CO+H2OCO2+H2ΔH=-41kJ/mol(d)甲烷化反應(yīng)CO+3H2CH4+H2OΔH=-206kJ/molCO2+4H2CH4+2H2OΔH=-165kJ/mol注：上述反應(yīng)為吸熱反應(yīng),氧氣作用是燃燒部分碳提供過程所需熱能?；驹砻褐苯蛹淄榛^程

煤直接制甲烷沒有明顯的煤氣化和甲烷化兩個(gè)過程,是在一個(gè)反應(yīng)器中用煤直接制甲烷的工藝。該工藝除發(fā)生上述化學(xué)反應(yīng)外,還發(fā)生下述反應(yīng)。

C+2H2CH4ΔH=-84.3kJ/mol2C+4H22CH4甲烷化技術(shù)氣化變換空分原料煤空氣O2酸性氣脫除甲烷化SNG產(chǎn)品硫回收硫磺典型間接甲烷化工藝流程甲烷化技術(shù)技術(shù)名稱技術(shù)特點(diǎn)催化劑丹麥托普索(Tops?e)公司TREMP甲烷化技術(shù)生產(chǎn)高壓過熱蒸汽，低投資，冷卻水消耗量極低，產(chǎn)品富甲烷氣符合城市煤氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，甲烷化進(jìn)料氣壓力高達(dá)8.0MPa，可減少設(shè)備尺寸。采用MCR-2X催化劑使用溫度范圍寬(250~700℃)，CO轉(zhuǎn)化率高，甲烷選擇性大，催化劑壽命長(zhǎng)，工業(yè)示范運(yùn)行4×104h，但催化劑不耐硫。英國(guó)戴維(Davy)甲烷化技術(shù)可產(chǎn)出高壓過熱蒸汽和高品質(zhì)天然氣，甲烷化壓力高達(dá)3.0~6.0MPa，可以減少設(shè)備尺寸。已經(jīng)經(jīng)過工業(yè)化驗(yàn)證，具有變換功能，合成氣不需要調(diào)節(jié)H/C比，轉(zhuǎn)化率高，使用范圍很寬，在230~700℃范圍內(nèi)都具有很高且穩(wěn)定的活性。德國(guó)魯奇(Lurgi)甲烷化技術(shù)可制取合格的天然氣，其中CO轉(zhuǎn)化率可達(dá)100％，CO2轉(zhuǎn)化率可達(dá)98％，產(chǎn)品甲烷含量可達(dá)95％，完全滿足生產(chǎn)天然氣的需求。采用Davy公司的催化劑。表1.

間接甲烷化技術(shù)甲烷化技術(shù)技術(shù)名稱技術(shù)特點(diǎn)催化劑法國(guó)煤氣綜合發(fā)展公司(GI)甲烷化工藝反應(yīng)壓力為2.5MPa，該工藝具有效率高、能耗低、流程簡(jiǎn)單、投資省、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)煤氣研究院(GRI)耐硫甲烷化催化劑，其操作條件為：常壓至6.8MPa，240~649℃，H2/CO比可從3∶1變化到0.4∶1，硫含量可達(dá)1%，壽命在1年以上。北京煤化學(xué)研究所兩段爐水煤氣常壓甲烷化(逄進(jìn)和張文輝)。采用四段絕熱床一次通過，設(shè)備簡(jiǎn)單、投資省、操作容易、開停車方便，產(chǎn)品富甲烷氣符合城市煤氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?；钚愿?，耐熱性能好，起活溫度低，經(jīng)過1000h壽命試驗(yàn)，活性基本無變化，使用壽命可達(dá)一年，但催化劑不耐硫。中科院大連化物所M34822A型常壓耐高溫煤氣直接甲烷化工藝CO含量可控制在10%以下，達(dá)到了城市煤氣的質(zhì)量要求，工藝脫硫劑成本較高。性能穩(wěn)定,活性、選擇性高，甲烷選擇性在60~70%，抗積炭良好，催化劑壽命0.5~1年，但催化劑不耐硫。西北化工研究院甲烷化技術(shù)多段固定床甲烷化，建成北京順義10萬m3/d煤氣甲烷化項(xiàng)目。JRE型耐高溫煤氣甲烷化催化劑，催化劑耐硫。小結(jié)煤基甲烷化已成為煤基氣態(tài)能源的一個(gè)重要發(fā)展方向，是我國(guó)解決能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)品單一、發(fā)展煤的高效潔凈利用的一條新途徑。煤間接甲烷化技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已成功應(yīng)用，以及以煤為