煤制天然氣工藝

CompanyLogo煤制天然氣簡介綱要

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70年代,第一次石油供應危機，當時西德魯奇公司和南非煤、油、氣公司，建成一套半工業(yè)化煤制天然氣試驗裝置。同時,魯奇公司和奧地利艾爾帕索天然氣公司建設了另一套半工業(yè)化的天然氣試驗裝置。都進行了較長時期的運轉(zhuǎn),取得了可喜的試驗成果。丹麥托普索公司1978年在美國建成7.2萬m3/d的合成天然氣廠，1981年由于油價降低，被迫關(guān)停。最近,托普索公司為美國某公司完成了一個420萬m3/d合成天然氣工廠的前期工作。1984年美國大平原建成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,正常運行20多年。20世紀80年代至90年代，我國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行了大量工作,并相繼建成了10個工廠。因此,煤制天然氣技術(shù)成熟、可靠。概況產(chǎn)業(yè)政策鼓勵作后盾發(fā)展煤制天然氣市場供不應求、利潤巨大大部分技術(shù)已國產(chǎn)化能源利用效率最高Why？概況產(chǎn)業(yè)政策鼓勵煤化工發(fā)展作后盾國家“十一五”規(guī)劃以及西部大開發(fā)規(guī)劃。國家出臺的《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)已國產(chǎn)化國內(nèi)煤制天然氣的技術(shù)不存在什么大問題，大部分技術(shù)已實現(xiàn)國產(chǎn)化。——李大尚（原化工部第二設計院工程設計師）在技術(shù)裝備上，甲烷化裝置僅引進高壓蒸汽過熱器、循環(huán)氣壓縮機等個別設備，其余大部分為國產(chǎn)化設備。2008年11月，新奧集團煤基甲烷項目投料的試車成功(產(chǎn)品甲烷含量達95.67%)表明煤基甲烷化的可行性，為日后建設大型煤基甲烷生產(chǎn)裝置積累了寶貴的經(jīng)驗。概況市場供不應求投資天然氣利潤巨大預測未來供求關(guān)系2000～2008年，我國天然氣消費量年均增長16.2%。以同等熱值計算，天然氣目前價格均低于油、電、液化氣的價格，價格與價值不相符。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%概況建設單位

建設地點

規(guī)模（億Nm3/a）

總投資（億元）

大唐集團內(nèi)蒙古赤峰40188大唐集團遼寧阜新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.

中國似建和在建煤制天然氣項目

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調(diào)節(jié)H2/CO大約為3:1。

CO+H2OCO2+H2ΔH=-41kJ/mol(d)甲烷化反應CO+3H2CH4+H2OΔH=-206kJ/molCO2+4H2CH4+2H2OΔH=-165kJ/mol注：上述反應為吸熱反應,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過程,是在一個反應器中用煤直接制甲烷的工藝。該工藝除發(fā)生上述化學反應外,還發(fā)生下述反應。

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)量標準，甲烷化進料氣壓力高達8.0MPa，可減少設備尺寸。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，工業(yè)示范運行4×104h，但催化劑不耐硫。英國戴維(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3.0~6.0MPa，可以減少設備尺寸。已經(jīng)經(jīng)過工業(yè)化驗證，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100％，CO2轉(zhuǎn)化率可達98％，產(chǎn)品甲烷含量可達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)特點催化劑法國煤氣綜合發(fā)展公司(GI)甲烷化工藝反應壓力為2.5MPa，該工藝具有效率高、能耗低、流程簡單、投資省、運行成本低等優(yōu)點。美國煤氣研究院(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1%，壽命在1年以上。北京煤化學研究所兩段爐水煤氣常壓甲烷化(逄進和張文輝)。采用四段絕熱床一次通過，設備簡單、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)量標準?；钚愿撸蜔嵝阅芎?，起活溫度低，經(jīng)過1000h壽命試驗，活性基本無變化，使用壽命可達一年，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)能源的一個重要發(fā)展方向，是我國解決能源結(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)在國內(nèi)外已成功應用，以及以煤為