煤制天然气工艺技术研究
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煤制天然气工艺技术研究
朱瑞春，公维恒，范少锋
（伊犁新天煤化工有限公司，新疆伊宁835000）
摘要：分析了中国发展煤制天然气的必要性和煤制天然气项目概况。介绍了以煤为原料
制取天然气的“一步法”和“两步法”技术路线，重点阐述了戴维甲烷化技术（CRG ）、托普索甲
烷化技术（TREMP TM
）和鲁奇甲烷化技术3种先进的甲烷化合成工艺技术。对中国煤制天然气产业的发展提出了一些建议。
关键词：煤；煤制天然气；甲烷化工艺；催化剂
中图分类号：TQ529；TD849
文献标识码：A
文章编号：1006－6772（2011）06－0081－05
收稿日期：2011－07－02
责任编辑：孙淑君
作者简介：朱瑞春（1978—），男，山东单县人，工程师，主要从事煤制天然气技术研究和应用工作。随着人们生活水平的提高，对居住环境的要求也日益提高，在这个背景下人们对优质清洁能源天然气的需求也急剧攀升，其在能源结构中的比例迅速增加。中国天然气储量不足、产能有限的能源现状，导致天然气供需矛盾日益突出。国务院发展研
究中心市场经济研究所研究报告预计，
2015年中国天然气消费量将增长至1500亿m 3
，
2020年增长至3000亿m 3。而与此同时，中国天然气产量将分别
为1400亿m 3
、1500亿m 3左右，因此中国未来天然
气的供需将出现巨大的缺口［1］
。从2007年11月开始，中国就禁止了天然气制甲醇项目，并限制煤炭
充足地区的天然气发电来保障城市燃气的天然气
供应［2］
。
目前中国进口天然气的途径主要有2条：一是
从俄罗斯、
乌兹别克斯坦、土库曼斯坦、哈萨克斯坦等国通过长输管道进口天然气；二是在东南沿海等
地建设一批进口液化天然气（LNG ）项目，进口LNG 。此外，还有建设中的中缅输气管道。但是，地缘政治和国际天然气的运输及价格严重制约着中国天然气的供应。因此，发展煤制天然气具有缓解国内天然气供需矛盾，保障中国能源安全的重要作用。2009年5月，国家出台的《石化产业调整和振兴规划》明确地将煤制天然气列为煤化工的5类示范工程之一。
本文将介绍几种国外的煤制天然气工艺技术，
并综合比较这几种煤制天然气工艺技术的特点。
1煤制天然气项目概况
煤制天然气是以煤为原料生产天然气的工艺技术，该技术可以追溯到20世纪70年代石油危机期间。当时，西德鲁奇公司和南非Sasol 公司在南非F －T 煤制油工厂旁建了一套半工业化煤制合成天然气试验装置，
同时，鲁奇公司和奥地利艾尔帕索天然气公司在奥地利维也纳石油化工厂建设了另
一套半工业化的天然气试验装置。2套试验装置都进行了较长时期的运转，取得了可喜的试验成果。
在此基础上，
1984年美国大平原公司建成389万m 3/d 的煤制天然气工厂，利用当地高水分褐煤，采用鲁奇纯氧干排灰压力气化、
耐硫耐油变换、低温甲醇洗净化，
2.4MPa 高压下甲烷化。产品气含甲烷96%，
热值35564kJ /m 3
以上，该厂建成至今，正常运行20多年［3］
。20世纪80年代，中国科学院大
连化学物理研究所、
西北化工研究所等单位开展了“水煤气甲烷化生产中热值城镇燃气的研究”，成功开发出生产中热值城市煤气的甲烷化技术，即常压水煤气甲烷化技术，并相继建成了10个工厂，取得
了一定工业化成果。因此，煤制天然气在技术上是成熟可靠的。
煤制天然气与煤制其他能源产品相比，能量效率高，单位热值水耗低。煤制能源产品的能量效率和水耗见表1［4］。
表1煤制能源产品的能量效率和水耗
项目能量效率/%单位热值水耗/（t·GJ－1）煤制天然气50 520.18 0.23煤制油34.80.38煤制二甲醚37.90.77
煤制甲醇41.80.78
近年来中国提倡的节能减排，促使国内对清洁能源天然气需求巨大，加上中国“气少煤多”的特点，引发煤制天然气领域的投资热潮，项目争相开工，在建和拟建项目多达30多个。新疆和内蒙古煤储量丰富，开采难度小，成本低，但外运困难，煤炭企业需要将开采的煤就地转化为易于运输的产品，才能获得经济效益，而煤制天然气可通过管道输送，运输成本低，成为煤转化的首选，因而煤制天然气项目多集中在新疆和内蒙古。目前国内已确定甲烷化工艺的在建煤制天然气项目见表2。
表2国内已确定甲烷化工艺的在建煤制天然气项目
项目名称地点规模/亿m3甲烷化合成工艺大唐克旗煤制天然气内蒙古克什克腾旗40戴维甲烷化工艺大唐阜新煤制天然气辽宁阜新40戴维甲烷化工艺新汶新天煤制天然气新疆伊宁市20戴维甲烷化工艺新疆庆华煤制天然气新疆伊宁县55托普索甲烷化工艺内蒙古汇能煤制天然气内蒙古鄂尔多斯16托普索甲烷化工艺
2国内外煤制天然气技术比较
煤制天然气是以煤为原料生产天然气的工艺技术，从加工过程可分为2种，即“一步法”和“二步法”。2．1“一步法”煤制天然气技术
“一步法”煤制天然气技术就是以煤为原料直接合成甲烷，从而得到煤制天然气的方法。目前，“一步法”煤制天然气技术中仅有美国巨点能源公司开发的催化蒸汽甲烷化技术，又称蓝气技术，正在做商业化推广。2009年初，该技术被美国Always On杂志评选为最具创新绿色技术的清洁能源公司第1名［5］。蓝气技术工艺流程如图1所示
。
图1蓝气技术工艺流程
该技术是将煤粉和催化剂充分混合后送入反应器，与水蒸气在一个反应器中同时发生气化和甲烷化反应，气化反应所需的热量刚好由甲烷化反应
所放出的热量提供。反应生成的CH
4
和CO
2
混合气从顶部离开反应器进入一个旋风分离器，分离出混合气中夹带的固体颗粒，然后进入一个气体净化
器，脱除其中的硫，最后分离出CO
2
得到煤制合成天然气（SNG）。煤灰由反应器下部流出，在一个专门设备中和催化剂进行分离，分离的催化剂返回煤仓继续循环使用。
蓝气技术特点是在一个反应器中催化3种反应（气化反应、水煤气变换反应和甲烷化反应），从而实现在一个反应器内生产煤制SNG。蓝气技术具有煤种适应性广、工艺简单、设备造价低、节水、节能、环保等优点。此外，该工艺还省去空分装置的投资［6］。蓝气技术的难点是催化剂的分离。2．2“二步法”煤制天然气技术
“二步法”是先将煤转化成合成气（H
2
和CO），然后再进行甲烷化得到SNG的方法。从煤转化为SNG需要经历几个步骤，如图2所示（碎煤加压气化为例）。
（1）气化：在一定压力（3 4MPa）和温度（1000
1300?）下，煤与O
2
和过热水蒸气的混合物发生
气化反应生成富含H
2
和CO的煤气。
（2）变换冷却：煤气通过部分变换反应将H
2
和CO体积比调整为3?1。所用催化剂为耐硫的钴钼催
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图2煤制天然气工艺流程
化剂，操作温度为200 500?。然后再将高温变
换气冷却至约40?。
（3）净化（低温甲醇洗）：在－17 －40?下，
利用甲醇对H
2S和CO
2
优良的吸收性能，脱除变换
气中的H
2S和CO
2
，得到净化气。H
2
S可以通过克
劳斯反应转化为单质硫。
（4）甲烷合成：在一定温度（250 675?）、压力（2.3 3.2MPa）和镍基催化剂存下，碳氧化
物（CO+CO
2）与H
2
在甲烷化反应器中生成甲烷合
成反应，得到SNG。
（5）干燥压缩：出甲烷化装置的SNG通过干燥（三甘醇脱水撬），脱水至适当露点温度（取决于冬季最低温度），再压缩达到管线所要求的压力。
另外，通过煤气水分离，分离出煤气水中焦油和中油，利用酚氨回收装置回收绝大部分的粗酚和氨，得到了高附加值的产品，降低废水处理难度。
3甲烷化技术
甲烷化技术是“二步法”煤制天然气的关键环节，该环节是将造气工序的合成气通入甲烷化反应器，在催化剂的作用下反应生成甲烷气体［7］。目前，除甲烷合成工段外，煤制天然气工厂的其他工段在国内都有较多成功应用，这里介绍3种国外先进的甲烷合成工艺。
3．1戴维甲烷化技术（CRG）
CRG技术最初是由英国燃气公司（BG）开发的，是将烃类馏分或液化石油气（LPG）替代煤作为原料生产城市煤气（16.75MJ/m3）。原料和蒸汽经过绝热的CRG催化剂床层，转化为富含甲烷的气体，第一个商业装置于1964年开车。20世纪80年代初开发出高一氧化碳甲烷化技术（HICOM）用于生产SNG（33.49MJ/m3），在世界上建有48套生产SNG的装置。从20世纪80年代中期起，CRG催化剂就开始用于与BG公司相类似工艺的美国大平原公司的煤制天然气装置上，它是目前世界上唯一一个煤制SNG商业化装置，证明了CRG催化剂在商业化规模的煤制SNG装置上的适用性。20世纪90年代末，戴维获得了将CRG技术对外许可的专有权，联合世界知名催化剂制造商Johnson Matthey，在世界范围内推广CRG技术。目前，CRG技术可分为2种工艺，即甲烷化前需调整H/C的甲烷化工艺和不需要调整H/C的甲烷化工艺。
戴维甲烷化工艺流程如图3所示。CRG为镍基催化剂，需用脱硫槽脱除原料气中的硫，避免硫毒害镍催化剂。戴维工艺一般有4个绝热反应器，原料气分2股分别进入第一、第二反应器。在第一反应器和第二反应器间设有循环管线（即二段循环），以防止第一反应器出口超温。反应器出口处设有废锅或换热器回收反应热，提高热效率
。
图3戴维甲烷化工艺流程
戴维甲烷化工艺特点是工艺技术成熟，单线生产能力大，可高达2?105m3/h；CRG催化剂经过了工业化验证，在美国大平原等公司应用良好；CRG 催化剂镍含量高，寿命长，在250 700?内都具有很高且稳定的活性，可降低循环比且压缩机能耗低；副产大量高压过热蒸汽可用于驱动大型压缩机，每1000m3天然气副产约3.1t高压过热蒸汽，能量利用率高；冷却水消耗量低（冷却水消耗低于
1.27kg/m3SNG）；代用天然气品质高，甲烷体积分数可达94% 98%，高位发热量大于35.59MJ/m3，产品中其他组分很少，完全可以满足国家天然气标准以及管道输送的要求；甲烷合成压力高达3.0 6.0MPa，可以减少设备尺寸。
3．2托普索甲烷化技术（TREMP TM）
从20世纪70年代后期丹麦托普索公司就开始了开发甲烷化技术的工作，并成功开发出甲烷化循环工艺技术（TREMP TM）。该工艺经不同规模中试装置试验，运行良好。托普索公司开发的MCR－2X 催化剂经托普索中试装置和德国中试装置试验测试，最长的运行时间达到了10000h，累计运行记录超过了45000h，证明MCR－2X是一种适应TREMP TM工艺、具有较长寿命的优良催化剂。
TREMP TM工艺流程如图4所示。MCR－2X为镍基催化剂，也需用脱硫槽脱除原料气中的硫，避免毒害镍催化剂。TREMP TM工艺一般有5个绝热反应器，原料气分成2股分别进入第一、第二反应器。在第一反应器设有循环管线（即一段循环），以防止第一反应器出口超温。反应器出口处设有废锅或换热器回收反应热，提高热效率
。
图4TREMP TM工艺流程
托普索TREMP TM工艺的特点是单线生产能力大，根据煤气化工艺不同，单线能力在1?105 2?105m3/h；合成气转化率高，副产物少，消耗量低；MCR－2X催化剂活性高，寿命长，在250 700?范围内都具有很高且稳定的活性，循环气量低，仅为其他工艺的10%，设备尺寸和压缩机功率小，能耗低；副产大量，高压过热蒸汽可用于驱动大型压缩机，每1000m3天然气副产约3 3.5t高压过热蒸汽，能量利用率高；冷却水消耗量低（冷却水消耗低于1.8kg/m3SNG）；替代天然气品质高，甲烷体积分数可达94% 98%，高位发热量达37.26 38.10MJ/m3，产品中其他组分很少，完全可以满足国家天然气标准以及管道输送的要求；甲烷合成压力高达8.0MPa，可以减少设备尺寸［8－9］。
3．3鲁奇甲烷化技术
德国鲁奇（Lurgi）煤气甲烷化技术开发始于20世纪70年代，1984年采用该技术，在美国北达科塔州东部大平原（Great Plains，East ND）建成的煤制天然气工厂，已经稳定运行20多年，是世界上唯一成功应用于商业生产的煤制天然气技术。
鲁奇甲烷化工艺流程如图5所示。一般有3个绝热反应器，原料气分成2股分别进入第一、第二反应器。在第一反应器和第二反应器间设有循环管线（二段循环），以防止第一反应器出口超温。反应器出口处设有废锅或换热器回收反应热，提高热效率。与戴维甲烷化工艺不同的是，补充甲烷化反应器只有一个，脱硫槽在SNG换热器前。催化剂为镍基催化剂，活化温度250 290?，可在550 700?高温下操作。
图5鲁奇甲烷化工艺流程
4结论和建议
（1）中国“气少煤多”，天然气缺口大，发展煤制天然气符合中国国情。
（2）目前，煤制天然气企业需从国外引进先进的甲烷化技术工艺，要综合比较国外的技术，避免盲目引进，注意消化吸收，积极组织科研力量，研制开发先进的甲烷化催化剂，使甲烷化催化剂国产化。
（3）国内还没有任何一家煤制天然气企业投产，开展示范项目十分必要。
（4）煤制天然气是资源、资金、技术密集型产业，项目建设需要的外部配套支持条件较多，不仅涉及煤炭开采与转化、水资源保障、环境承载力，还需要配套建设天然气管网，是一个复杂的系统工程，必须在国家层面上统筹考虑、合理布局。
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Research on technology of synthetic natural gas from coal
ZHU Rui-chun，GONG Wei-heng，FAN Shao-feng
（Yili Xintian Coal Chemical Co．，Ltd．，Yining835000，China）
Abstract：Give an overview of synthetic natural gas from coal development，meanwhile emphasize the necessity of developing this industry in China．Introduce one-step method and two-step method technical process for preparation of natural gas from coal．Emphasize CRG，TREMP TM，Lurgi methanation technology．Provide some suggestions for the development of synthetic natural gas from coal．
Key words：coal；synthetic natural gas；methanation technology；
櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢
catalyst
（上接第49页）
Study on preparation of coal water mixture from rejects
Fedyaef V．I．1，Carpenok V．I．1，Mastikhina V．P．1，
Vakhrusheva G．D．1，Murko V．I．2，Inetdinof H．L．3，Baranova M．P．4
（1．CC“Sibecotehnica”，Novokuznetsk city654006，Russia；
2．PC“Mezdurechie”，Mezdurechensk city627056，Russia；
3．Siberian Polytechnical University，Krasnoyarsk city654044，Russia；
4．Siberian Federal University，Krasnoyarsk city660041，Russia）
Abstract：Discuss the possibility of utilizing the rejects-fine tailings（filter cakes）from coal preparation plants for the preparation of coal water slurry（CWS），which has certain rheological and thermophysical property．The com-mercial test results of coal water slurry production from coal slime are represented．The compound plasticization ad-ditives are developed，which can greatly reduce the viscosity of coal water slurry prepared from coal slime．The val-ues of main structural-flow characteristics and thermophysical property of the CWS are determined．The commercial tests of CWS preparation from coal slime and its combustion process show that this kind of fuel can be used in the industrial heating system．The test results can be used to set up combined heat and power cogeneration units whose power is1.2MW，and the calculation of CWS combustion．
Key words：filter cake；coal water fuel；CWS preparation technology
煤制天然气合成(甲烷化)技术综述
煤制天然气合成（甲烷化）技术综述 以下资料大部分来源于公开资料： 1、托普索技术（TREMP技术）：托普索很早就在中国混了，是国内各种化工催化剂的主要外国供应商之一。最近几年煤制天然气如此之火，当然少不了它。也正是由于有了良好的基础，可以说托普索技术在国内煤制天然气的推广是最成功的。我所了解的，如庆华、汇能等（其网站上云在中国有4套在建的合成天然气装置使用托普索技术：3套煤气化为原料的装置，3套焦炉气为原料的装置“？”），均已和托普索签订了技术转让合同。所以我们能从公开途径找到的托普索的资料也是最多的。 早期典型工艺流程流程图： 很多谈论托普索的甲烷化工艺喜欢用这张图，其实这个图真的只是一个简要的示意图，后期托普索的宣传资料给出了稍微改进的流程图：
这种循环工艺首段或首两段装填托普索的耐高温甲烷化催化剂MCR-2X，据说能耐温700以上，并且经历了长时间的试验考验。后面的中低温段装填托普索用于合成氨甲烷化的普通催化剂PK-7R. 我曾在某个资料中看过托普索提出个不循环的“一次通过”工艺流程：
首段甲烷化补加了大量水蒸气，并在甲烷化催化剂上部装填了GCC“调变”催化剂，以减轻首段的负荷和温升，尽管如此，这段反应器中装填的MCR系列催化剂还是得耐740度的出口温度。暂时托普索已签订合同的技术路线是哪一个，我并没有掌握相关信息。 2、戴维技术（CRG技术）：戴维催化剂在上世纪80年代曾用于美国大平原装置，意识到工艺限制（后面会讲）后，戴维开发了高温甲烷化催化剂CRG-LH及所谓的HICOM工艺。后戴维并入庄信万丰，成为其100%子公司。 戴维甲烷化工艺中的大量甲烷化两个反应器出口大约控制在650度。一直让我很奇怪的是，戴维的4个甲烷化反应器中均是两种催化剂（CRG-S2SR和CRG-S2CR)混装,而且两种催化剂的体积比还不一样。 个人感觉戴维SNG技术在中国的宣传比较低调，但是它已经获得了大唐（克旗和阜新）和新汶的合同，这主要得益于他们的催化剂曾在大平原上得到应用；但戴维技术貌似能找到的公开资料不多。 3、鲁奇/巴斯夫技术：要说工业应用，鲁奇/BASF的甲烷化工艺和催化剂曾是直到现在也是全球唯一得到工业应用的SNG合成技术，但是他们在中国迄今还没分到一杯羹。个人认为这和他们的技术路线有关。使用他们技术的美国大平原，甲烷化工艺采用的是中低温，大量循环气，无法回收高压高温蒸汽。后来鲁奇那这种工艺路线参与国内的投标，肯定拼不过托普索和戴维了。但现在他们改进了：
天然气处理工艺和轻烃回收简介
天然气处理工艺和轻烃回收技术 目录 一、天然气基础知识 二、天然处理工艺 三、天然气轻烃回收工艺技术 序 煤、石油和天然气是当今世界一次能源的三大支柱。随着经济的发展，世界能源结构正在改变，由以煤为主改变为以石油、天然气为主。天然气是一种高效、清洁、使用方便的优质能源．也是重要的化工原料。具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。天然气的用途越来越广，需求不断增加。 一、天然气基础知识 什么是天然气？ 中文名称：天然气 英文名称：natural gas 定义1：一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。 定义2：地下采出的，以甲烷为主的可燃气体。它是石蜡族低分子饱和烃气体和少量非烃气体的混合物。 （一）、天然气组成分类 1、烃类 烷烃：绝大多数天然气是以CH4为主要成分，占60%～～90%(V)。同时也含有一定量的乙烷、丙烷、丁烷。有的天然气还含有戊烷以上的组分，如C5～C10的烷烃。 (2) 烯烃和炔烃：天然气有时含有少量低分子烯烃如乙烯和极微量的低分子炔烃(如乙炔)。 (3) 环烷烃：天然气中有时含有少量的环戊烷和环已烷 (4) 芳香烃：天然气中的芳香烃多为苯、甲苯和二甲苯。 2、非烃类 (1) 硫化物：H2S、CS2、COS(羰基硫)、RSH(硫醇)、RSR(硫醚)、R-S-S-R(硫代羧酸和二硫化物)、C4H4S（噻吩）。 (2) 含氧化合物：CO2、CO、H2O。 (3) 其它气体：He、N2。H2。 3、天然气的分类 天然气的分类方法通常有三种。 (1)按照油气藏的特点和开采的方法不同，天然气可分为三类，即气田气、凝析气田气和油田伴生气。 ①气田气是指从纯气田开采出来的天然气，它在开采过程中没有或只有较少天然汽油凝析出来。这种天然气在气藏中，烃类以单相存在，其甲烷的含量约为80％～90％（体积分数)，还古有少量的乙烷、丙烷和丁烷等，而戊烷以上的烃类组分含量很少。
浅述煤制天然气市场政策及工艺技术
浅述煤制天然气市场政策及工艺技术 发表时间：2019-09-20T15:35:58.657Z 来源：《基层建设》2019年第20期作者：张霖[导读] 摘要：煤作为一种重要的不可再生能源，随着工业发展进行大量开采，其储量不断下降，煤在当今社会仍作为主要的能源物资被使用，所以，煤的短缺就会导致经济出现问题。 新疆伊宁 835000 摘要：煤作为一种重要的不可再生能源，随着工业发展进行大量开采，其储量不断下降，煤在当今社会仍作为主要的能源物资被使用，所以，煤的短缺就会导致经济出现问题。虽然人们在积极推广使用清洁能源和可再生能源，但对于煤的使用还是占到了很大一部分。使用煤制天然气，不仅可以将煤的利用率提高，并且减少了对环境的污染。对当前煤制天然气技术的分析与研究可以深入了解煤制天然气在技术上的不足之处，并对未来的发展状况作出规划和判断，增加煤制天然气产品的品质关键词：煤制气方法；市场政策；工艺技术 引言 从国家开始提出科学发展观以来，能源的使用对自然环境污染减少。在这其中，煤炭能源逐步在向更为清洁的煤制气转变，对环境的污染得到了有效的控制。煤制天然气的使用是我国社会进步，经济发展的一大标志，在推动我国清洁能源广泛使用的过程中发挥着举足轻重的作用。对煤制天然气技术的探究就是为了对现有的工艺进行了解，并不断对其进行改进，提高煤制天然气的效率，降低对煤炭资源的浪费。 1、煤制天然气市场政策 1.1出台与新能源车同等力度的扶持政策。 使用天然气作为汽车燃料，比汽油柴油等传统能源更为清洁，有很高的环保价值。目前天然气在国家出台了一系列相关扶持政策后发展较为迅速和成熟，形成了相对完整的产业链。技术发展较为完善，具备了市场化发展条件。 1.2出台天然气分布式能源扶持政策。 中央不断出台政策鼓励扶持新能源的发展，各省市也纷纷进行相关规定和细则的制定和使用。要想发展天然气等分布式能源，就要以提高能源利用率为主要目的，将节能减排工作进行彻底。在条件成熟的区域，可以将天然气、太阳能、风能和地热能等可再生清洁能源综合使用。对于符合相关规定和一定条件的天然气分布式能源项目，可以享受到国家给予的相关税收优惠政策，使清洁可再生能源对传统能源进行补充。此外，还建议各个地区尽快出台相关扶持政策，促进可再生清洁能源的发展。 2、对煤制气方法的技术现状进行分析 2.1煤制气现在主要的应用情形 煤炭从上个世纪一直被作为主要能源使用至本世纪初，当初由于科技不够发达，只能使用直接从自然环境中获取的材料，但是这些资源大多都是不可再生的，所以现在全人类都对环境问题以及不可再生资源的利用率十分重视。所以将煤炭资源进行处理制造煤制天然气，提高煤炭利用效率，降低了对不可再生能源不必要的浪费，为保护环境，保护资源做出努力。煤制天然气的技术还不是很成熟，制造工艺复杂，流程十分纷乱琐碎，仍然存在着一些缺点。 2.2煤制气现在的发展程度 煤制天然气是用煤炭作为原料，进行反应处理后得到的清洁高效的能源，虽然煤制气技术开始使用的时间并不长，但是在当前情况下已经取得了一定的进步，我国正大力推行对于清洁能源的使用，对于煤制气的生产技术也在不断推进,但我国仅靠国内生产的天然气并不能满足庞大市场的需求，这就需要从国外进口天然气，但成本和税费都很高，为了鼓励进口天然气，国家制定出台了很多优惠扶持政策，所以天然气的快速发展还是离不开国家的大力帮扶，煤制天然气的使用也在不断扩大，为我国新能源行业的发展起到了带头作用。 2.3煤制气现阶段中存在的主要问题 煤制天然气的制造工艺还存在着一些问题，由于在煤制气的过程中处于高温高压的环境，在操作上就存在着很大的隐患，可能会导致煤气中毒，设备爆炸等安全事故。虽然这些安全事故是无法避免的，那么就需要对制造工艺进行完善和改进，并增加安全设施的建立，尽量减少风险发生的可能性，保障工作人员的生命安全和企业的财产安全。 3、德士古煤气化技术简述及研究 3.1德士古煤气化技术简述 德士古煤气化技术已经发展了很长一段时间，一般情况下的德士古煤气炉具有两千吨的容量。德士古煤气化技术的优点：产量较大，生产效率较高，在制造过程中产生的CH4较少，对环境污染较轻；生产出的煤制天然气质量较好，煤制天然气的纯度较高。但是也依然存在着缺陷，比如说在制造过程中，炉内气体温度过高，对于炉体有一定的影响，锅炉后期维护检修费用较高。 3.2 对德士古煤气化技术研究 要使德士古煤气化技术得到改进和完善，第一是要提升德士古煤气炉的质量水平，使用更加耐高温高压的材料来进行制作德士古煤气炉，减少后期的维护检修的费用，并从根本上增加了德士古煤气炉的使用寿命，提高了生产效率，降低了企业的生产成本。 4、壳牌煤气化技术的简述 壳牌煤气化技术在使用煤炭资源在进行高温高压的环境下分成有氧和无氧的情况，从而发生不同的化学反应而得到不同产物的技术。壳牌煤气化技术有很多优点，例如，可以使用很多种类的煤炭，原材料受限小；生产能力较强；碳转化率比较高；生产出的气体质量较好；运转周期比较长；对环境较为友好。在壳牌煤气化技术生产过程中，其碳转化率高达百分之九十九，这是其他制取方法所不能比拟的，但是壳牌煤气化技术也不是尽善尽美的，依然存在着一些问题：在生产过程中，工艺流程比较复杂，操作起来比较困难，生产制造的时间较长，对于细节的把控要求比较严格。 5、壳牌煤气化技术的简述及研究 壳牌煤气化技术对于煤制天然气这一产业十分重要，其生产效率以及产品质量都非常优秀，并且碳转化率达到了很高的水平。如果需要更大产量的煤制天然气，就需要对壳牌技术进行改进，利用先进的科学技术达到严格把控的目的，并不断进行研究，改进生产技术，对其进行简化，使壳牌煤制气技术更加的方便易操作。
天然气脱硫工艺介绍
天然气脱硫工艺介绍 （1）工程中常用的天然气脱硫方法 天然气脱硫的方法有很多种，习惯上把采用溶液或溶剂做脱硫剂的脱硫方法称为湿法脱硫，采用固体做脱硫剂的脱硫方法称为干法脱硫。 一般的湿法脱硫有化学溶剂法（如醇胺法）、物理溶剂法（如Selexol法、Flour法）、化学-物理溶剂法（如砜胺法）和直接转化法（如矶法、铁法）。常见的干法脱硫有膜分离法、分子筛法、不可再生固定床吸附法和低温分离法等。 （2）天然气脱硫方法选用原则 天然气组分、处理量、硫含量、厂站所处自然条件、产品质量要求、运行操作要求等都是天然气脱硫工艺的选择依据。目前，根据国内外工业实践的经验，天然气脱硫脱碳工艺的选择原则可参考以下内容。 ①原料气中含硫量高，处理量大，硫碳比高需要选择性吸收H2S同时脱除相当量的CO2,原料气压力低，净化气H2S要求严格等条件下，可选择醇胺法作为脱酸工艺。 ②原料气中含有超量的有机硫化物需要脱除，宜选用砜胺法。此外，H2S分压高的原料气选用砜胺法时能耗远低于醇胺法。 ③H2S含量较低的原料气中，潜硫量在d?5t/d时可考虑直接转化法，潜硫量低于d的可选用非再生固体脱硫法如固体氧化铁法等。 实践中，往往在选择基本工艺方案之后，根据具体情况进行技术经济比较，最终确定天然气的脱硫脱碳方法。图1和图2分别表示了原料气中酸气分压和出口气质量指标对脱硫方案选择的影响。 图1脱硫方案选择与酸气分压的关系 图2脱硫方案选择与进、出口气质量指标的关系 （3）低含硫量天然气脱硫方案 某项目天然气组分和参数如下: 表1原料气组分表
表2原料气工艺参数表 几种脱硫工艺方案如下: ①干法脱硫固定床吸附法 氧化铁固体脱硫是典型的干法脱硫工艺，处理原料气中的H2S含量一般在lOppm 到1%之间。工艺流程图如图3。 原料气首先进行过滤分离，除去固体杂质和游离水后，进入脱硫装置固体脱硫塔进行吸附脱除气体中含有的H2S，其余塔进行更换脱硫剂工作。脱硫后的净化气经过滤分离，除去化学反应产生的水和气流带出的脱硫剂杂质后输出。 氧化铁固体脱硫工艺所需要的主要设备见表3,常见脱硫装置见图4。 图3氧化铁固体脱硫工艺流程
天然气制甲醇与煤制甲醇的区别
浅谈天然气制甲醇与煤制甲醇的区别 摘要：天然气制甲醇和煤制甲醇是我国目前主要产甲醇工艺，但是随着经济的发展，各种资源的短缺，煤和天然气的产量存在了差异，这就直接导致甲醇的产量和主要生产工艺的选择。本文将从天然气和煤产甲醇各自的利弊进行分析，探究甲醇未来生产道路。关键词：天然气煤甲醇利弊分析 一、天然气制甲醇与煤制甲醇各自的利弊 经济飞速发展的当下，甲醇以及其下游、上游产品的需求量在不断的增加，制甲醇的方法工艺也日渐增多，然而煤制甲醇和天然气制甲醇这两种工艺依旧是最主要的制造生产甲醇的重要工艺手段。这两种生产工艺可以说是各有千秋。本文就从生产工艺、建设成本、生产成本、产品质量以及发展前景对这两个主要制甲醇工艺予以比较。 在生产工艺方面，煤制甲醇总体是一个气化、变换、低温甲醇洗、甲醇合成及精馏、空分装置地过程。煤制甲醇，是以煤和水蒸气为原料生产甲醇，在这个过程中得先把煤制成煤浆，通过加入碱液调整煤浆的酸碱度，使用棒磨机或者球磨机对原煤进行煤浆气化，相比之下球磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少，在这个过程中排出的废水中含有一定量的甲醇和甲醇精馏废水，这些废水可以充分利用在磨浆水；气化就是煤浆与氧气部分氧化制的粗合成气，在这个过程中会产生co、co2等有害气体；接下来是灰水处理；变换的
过程就是把co转化成h2；在这个过程会产生大量的杂质；低温甲醇洗，这一过程是把制的甲醇的硫化物和杂质等脱除；甲醇合成及精馏的过程其实就是把制的甲醇进行再次净化和优化。煤制甲醇工艺整个过程相对于复杂，在生产过程中产生的杂质比较多，操作难度比较大，杂质多就导致甲醇纯度相对比较低，合成的粗甲醇中杂质种类和量都比天然气甲醇多，因此精馏难度也较大。天然气制甲醇的主要原料是天然气，甲烷是天然气的主要部分，此外还存在少量的烷烃、氮气与烯烃。以非催化部分氧化、蒸汽氧化等方法进行生产甲醇，蒸汽转化法作为应用最广的生产方法，它的生产环境是管式炉中在常压或者加压下进行的，在催化剂的催化下，甲烷与水蒸气进行反应，生成甲醇以及二氧化碳等混合气体。目前我国主要采取的是一段炉采用蒸汽转化、两段炉串联工艺，可以更高效直接的生产出甲醇。这些工艺手段简单高效，生产过程中不会产生大量的有害物质，清洁燃料莫过于这种生产工艺。 煤制甲醇工艺的建设成本，从以上的制造工艺中不难看出，该种制造工艺复杂，每一道工序需要的设备比较多，成本自然而然会比较高；天然气制甲醇工艺流程相对比较简单，所需设备一般都是高效的质量保证的设备，经过工序少，建设成本不高。 在生产成本上，煤碳的消耗是固定的，它的消耗量也受设备装置和生产工艺的影响，此外煤制甲醇还需要电力的支持。煤炭、电力费用在经济日益发展的当前费用也在日益增加，根据相关部门的数
煤制合成天然气现状与发展_李瑶
煤制合成天然气现状与发展 李 瑶，郑化安，张生军，付 刚，赵鹤翔，李学强，刘双泰 （陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，陕西西安710065） 摘要：介绍了典型煤制天然气技术的核心环节———气化和甲烷化，分别对这2种技术的工艺流程、技术特点进行分析、对比。概述了美国大平原煤气化厂的基本情况以及中国煤制天然气项目的批准建设情况。最后，在综述以上内容的基础上，对中国发展煤制天然气项目提出了建议，并分析了中国煤制天然气甲烷化工艺技术的必要性和迫切性。 关键词：煤基合成气；甲烷化；气化；合成天然气 中图分类号：TQ546；TD849 文献标识码：A 文章编号：1006－6772（2013）06－0062－05 Status and development of synthetic natural gas （SNG ）from coal LI Yao ，ZHENG Huaan ，ZHANG Shengjun ，FU Gang ，ZHAO Hexiang ，LI Xueqiang ，LIU Shuangtai （Shaanxi Coal and Chemical Technology Institute Co．，Ltd．，Xi ＇an 710065，China ） Abstract ：Introduce gasification and methanation technologies ，the core links of typical natural gas production from coal．Compare the technological process and technical characteristics of these links．Overview Great Plains Coal Gasification Plant in U．S．and domestic SNG from coal projects construction situation．Due to the necessity and ur-gency of developing this kind of project ，provide suggestions for domestic ones．Key words ：syngas ；methanation ；gasification ；synthetic natural gas 收稿日期：2013－07－15责任编辑：宫在芹 作者简介：李瑶（1986—），女，山东滨州人，助理工程师，主要从事煤化工方面的研究。E-mail ：liyao@sxccti．com 。引用格式：李 瑶，郑化安，张生军，等．煤制合成天然气现状与发展［J ］ ．洁净煤技术，2013，19（6）：62－66，96．天然气是一种重要的一次能源，在发电、工业 燃料、化工原料、汽车能源、居民燃气等方面具有广泛用途 ［1］ 。国家发展和改革委员会2013年1月公 布了2012年度天然气行业运行简况。数据显示，2012年国内天然气表观消费量1471亿m 3，相对 2011年增长13.0%，产量1077亿m 3 ，同比增长6.5%，天然气进口量425亿m 3，相对2011年增长31.1%［2］。 中国石油集团经济技术研究院在《 2012年国内外油气行业发展报告》中指出，中国天然气消费持续快 速增长， 2012年对外依存度达29%，比2011年增加5%，预计2013年对外依存度将上升至32%，天然 气市场供需形势总体偏紧 ［3］ 。 表1为2009—2020年国内天然气供需情况及对未来供需的预测。由表1可以看出，虽然中国每年天然气产量呈逐年增长的趋势，但仍远远落后市场需 求的增长，天然气供不应求的局面将长期存在［4］ 。 表1 2009—2020年天然气供需情况及预测 亿m 3 /a 年份表观消费量 产量进口量20098868417720121471107742520151700 21001400300 7002020 2200 2600 1500 700 1100 DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.2013.06.017
天然气脱硫工艺介绍
天然气脱硫工艺介绍公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
天然气脱硫工艺介绍 （1）工程中常用的天然气脱硫方法 天然气脱硫的方法有很多种，习惯上把采用溶液或溶剂做脱硫剂的脱硫方法称为湿法脱硫，采用固体做脱硫剂的脱硫方法称为干法脱硫。 一般的湿法脱硫有化学溶剂法（如醇胺法）、物理溶剂法（如Selexol法、Flour法）、化学-物理溶剂法（如砜胺法）和直接转化法（如矾法、铁法）。常见的干法脱硫有膜分离法、分子筛法、不可再生固定床吸附法和低温分离法等。（2）天然气脱硫方法选用原则 天然气组分、处理量、硫含量、厂站所处自然条件、产品质量要求、运行操作要求等都是天然气脱硫工艺的选择依据。目前，根据国内外工业实践的经验，天然气脱硫脱碳工艺的选择原则可参考以下内容。 ①原料气中含硫量高，处理量大，硫碳比高需要选择性吸收H 2 S同时脱除相 当量的CO 2，原料气压力低，净化气H 2 S要求严格等条件下，可选择醇胺法作为脱 酸工艺。 ②原料气中含有超量的有机硫化物需要脱除，宜选用砜胺法。此外，H 2 S分压高的原料气选用砜胺法时能耗远低于醇胺法。 ③ H 2 S含量较低的原料气中，潜硫量在d～5t/d时可考虑直接转化法，潜硫量低于d的可选用非再生固体脱硫法如固体氧化铁法等。 实践中，往往在选择基本工艺方案之后，根据具体情况进行技术经济比较，最终确定天然气的脱硫脱碳方法。图1 和图2 分别表示了原料气中酸气分压和出口气质量指标对脱硫方案选择的影响。
图1 脱硫方案选择与酸气分压的关系 图2 脱硫方案选择与进、出口气质量指标的关系（3）低含硫量天然气脱硫方案 某项目天然气组分和参数如下： 表1 原料气组分表 表2 原料气工艺参数表
大唐煤制天然气项目的借鉴
大唐煤制天然气项目的借鉴 大唐是我国煤制天然气工业的领军者，已经开工建设的克旗和阜新煤制天然气项目全部建成后，将形成80亿立方米/年的SNG产能，占2010年中国天然气产量945亿立方米的%。 ——大唐克旗煤制天然气项目 大唐克旗40亿立方米/年煤制天然气项目于2009年8月获得国家发改委核准，总投资亿元。项目主要建设内容包括碎煤加压气化炉48台，低温甲醇洗装置6套，甲烷合成装置6套。 截至2011年12月，项目一期13.4亿立方米/年装置已基本建成，进入全面试车阶段，预计将于2012年6月投产。项目产品SNG将通过自建管道供应北京的民用燃气，输气管线全长318公里，预计将于近期建成。 ——大唐阜新煤制天然气项目 大唐阜新40亿立方米/年煤制天然气项目于2010年3月获得国家发改委核准，总投资亿元。项目一期同样采用碎煤加压气化炉，二期和三期仍在进行气化炉选型。 截至2011年12月，项目一期13.4亿立方米/年装置已经开工建设，预计将于2012年底投产。配套输气管道工程也已开工建设，将产品SNG供应沈阳、铁岭、抚顺、本溪等城市，线路全长343公里。 为了提高煤制天然气项目的竞争力，大唐进行了积极而有效的尝试。 首先，提高设备和催化剂的国产化率，以降低投资和运行成本。阜新煤制天然气项目一期采用的主要设备国产化率已达到90%以上，节省资金亿元。此外，大唐就甲烷化成套工艺技术开发和甲烷化催化剂开发与工业示范生产进行了自主化攻关，被列入了国家“863”重点项目之一，未来项目将可以使用自主生产的甲烷化催化剂。 其次，大力开展副产品的综合利用。大唐克旗项目副产焦油万吨、石脑油万吨、粗酚万吨、硫磺万吨、硫铵万吨。依托大唐克旗项目的副产品，赤峰国能化工科技有限公司将建设45万吨/年煤焦油加氢、6万吨/年粗酚精制和10万吨/年酚醛树脂项目。通过引入第三方公司开发深加工项目，大唐克旗煤制天然气项目解决了副产品的销售问题。 最后，根据实际情况采取合理的产品输送方案。大唐克旗项目和大唐阜新项目距离各自目标市场较近（300公里左右），因此没有进入现有天然气管网，而是采用自建输气管道的方式，虽然增加了一次投资，但降低了产品运输成本。
煤制天然气的工艺流程与经济性
煤制天然气的工艺流程与经济性 摘要：本文描述了以煤为原料制取高效清洁的代用天然气的技术路线及其关键技术之一-甲烷化技术，并采用PROⅡ对煤制代用天然气工 艺进行了流程模拟计算。除此之外，本文对其经济性进行了分析。通过上述分析可看出，在我国积极稳步推进煤制天然气发展势在必行。关键词：代用天然气（SNG）甲烷化经济性 1 前言 随着我国城市化进程的继续推进，对天然气的需求将持续攀升。而我国天然气储量并不丰富，为了保障用于城市燃气的天然气的供应，我国2007年11月已经禁止了天然气制甲醇，并且限制煤炭充足地区的天然气发电。据预测，我国2010年、2015年和2020年对天然气 的需求分别达到1200亿m3、1700亿m3和2000亿m3，相应地，天然 气缺口分别为300亿m3、650亿m3和1000亿m3。目前我国天然气的 进口途径主要有两条，一条是从俄罗斯和中亚国家通过长输管道进口的天然气，另一条是在东南沿海等地进口的液化天然气（LNG）。地 缘治和国际天然气的运输及价格都将影响我国天然气的供应。因此，发展煤制代用天然气（Substitute Natural Gas-SNG）就具有了保障我国能源安全的重要性。 煤制SNG可以高效清洁地利用我国较为丰富的煤炭资源，尤其是劣质煤炭；还可利用生物质资源，拓展生物质的利用形式，来生产国内能源短缺的天然气，然后并入现有的天然气长输管网；再利用已有的天然气管道和NGCC电厂，在冬天供暖期间，将生产的代用天然气
供给工业和用作为燃料用于供暖；在夏天用电高峰时，部分代用天然气用于发电；在非高峰时期，可以转变为LNG以作战略储备；从而省去了新建燃煤电厂或改建IGCC电厂的投资和建立铁路等基础设施的费用，并保证了天然气供应的渠道和实现了CO2的减排。由此可见，煤制SNG是一举数得的有效措施，有望成为未来劣质煤炭资源和生物质资源等综合利用的发展方向。本文以某厂煤制SNG项目为例，首先对总工艺流程进行了简要描述，并对其中甲烷化技术进行了介绍。其次对流程进行了模拟计算，得出客观可靠数据。最后对煤制SNG在节能减排方面的优势以及经济性进行了分析。 2 工艺简介 煤制SNG技术是利用褐煤等劣质煤炭，通过煤气化、一氧化碳变换、酸性气体脱除、高甲烷化工艺来生产代用天然气。本文所研究项目的工艺流程如图1所示，其中气化采用BGL技术，并配有空分装臵和硫回收装臵。主要流程为：原煤经过备煤单元处理后，经煤锁送入气化炉。蒸汽和来自空分的氧气作为气化剂从气化炉下部喷入。在气化炉内煤和气化剂逆流接触，煤经过干燥、干馏和气化、氧化后，生成粗合成气。粗合成气的主要组成为氢气、一 氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氢、油和高级烃，粗合成气经急冷和洗涤后送入变换单元。 粗合成气经过部分变换和工艺废热回收后进入酸性气体脱除单元。粗合成气经酸性气体脱除单元脱除硫化氢和二氧化碳及其它杂质后送 入甲烷化单元。在甲烷化单元内，原料气经预热后送入硫保护反应器，
天然气处理与加工工艺
天然气处理与加工工艺 第一章 1，天然气的主要成分是甲烷，此外还有乙烷，丙烷，丁烷，戊烷及己烷以上的烃类 2，天然气的分类（1）按产状分类，游离气和溶解气（2）按经济价值分类，常规天然气和非常规天然气（3）按来源分类，于油有关的气，与煤有关的气，天然沼气，深源气，化合物气（4）按组成分类，干气，湿气，贫气，富气或净气，酸气（5）我国习惯分法，伴生气，气藏气和凝析气 3.天然气的主要产品；液化天然气，液化石油气，天然气凝液，天然气油，压缩天然气 4.天然气处理与加工含义（1）天然气加工是指从天然气中分离，回收某些组分，使之成为产品的那些工艺过程（2）天然气处理是指使天然气符合商品质量和管道运输要求所采取的工艺过程 5.烃露点；在一定压力下，天然气中烃类开始冷凝的温度 水露点；在一定压力下，天然气中水蒸气开始冷凝的温度 6.华白指数；是代表燃气特性的一个参数，是燃气互换性的一个判定指数，只要一种燃气于燃具所使用的另一种燃气的华白指数相同，则此燃气对另一种燃气具有互换性 第二章 1.相图 2.预测天然气水含量的方法，图解法和状态方程法 3.引起水合物形成的主要条件是（1）天然气的温度等于或低于露点温度，有液态水存在（2）在一定压力和气体组成下，天然气温度低于水合物形成的温度（3）压力增加，形成水合物的温度相应增加 4.水合物形成的条件预测；相对密度法，平衡常数法，Baillie和Wichert法，分子热力学模型法，实验法 5.天然气水合物的结构；体心立方晶体结构，金刚石型结构，结构H型水合物 在形成水合物的气体混合物体系中，可能出现平衡共存的相有气相，冰相，富水液相，富烃液相和固态水合物相 6.吸附负荷曲线（吸附波）；在吸附床层中，吸附质沿不同床层高度的浓度变化曲线，称为吸附曲线 7.破点；床层出口气体中水的浓度刚刚开始发生变化的点，为破点 8.透过（穿透）曲线；从破点到整个床层达到饱和时，床层出口端流体中吸附质的浓度随时间的变化曲线 9.吸附剂平衡吸附量；当床层达到饱和时，吸附剂的吸附量 10.动态（有效）吸附（湿容）量，吸附过程达到破点时，吸附剂的吸附量 11.天然气脱水方法，天然气绝对含水量；每标准立方米天然气的实际含水量 12.天然气饱和含水量；在一定温度压力下，天然气与液态水达到平衡时气体的绝对含水量 13.天然气的相对湿度；天然气中实际含水量与饱和含水量之比 14.天然气的水露点；在一定压力下，天然气中的水蒸汽开始冷凝的温度 第三章 热力小学抑制剂，动力学抑制剂的作用机理及应用特点？ 向天然气中加入水合物动力学抑制剂后，可以改变水溶液或水合物相的化学位，从而使水合物形成的条件向较低的温度或较高的压力范围；动力学抑制剂注入水后在溶液中的浓度
日产1200万m3煤制天然气项目可研简本
日产1200万m3煤制天然气项目 1总论 1.1概述 1.1.1项目规模 根据国家发改委发改办工业[2006]2452号文件精神以及市场的需求，内蒙古大唐国际克旗煤制天然气项目规划规模为日产1200万立方米煤制天然气，分三期建设。 1.1.2项目背景 （1）以煤炭资源替代部分油、气资源，是我国经济建设可持续发展的必由之路。 我国能源结构的特点决定了寻求油、气的替代能源是我国经济发展与能源战略安全的长远战略。大唐甲烷产品目标市场定位为国内LPG燃料和天然气的替代和补充，是所有替代燃料技术中最成熟、最安全、最经济的选择，这对我国实现节约和替代油、气的目标具有重要的现实和战略意义。 （2）项目建设是贯彻党中央西部大开发战略，发展少数民族地区经济的需要。 党中央、国务院明确指出，不失时机地实施西部大开发战略，直接关系到扩大内需、促进经济增长，关系到民族团结、社会稳定和边防巩固，关系到东西部协调发展和最终实现共同富裕。强调要抓住机遇，把西部地区的发展潜力转换为现实生产力，把潜在市场转换为现实市场，为国民经济提供更广阔的空间和巨大的推动力。党中央的决策，为西部地区经济发展提供了契机。 该项目的建设充分发挥内蒙锡林浩特煤炭资源优势，改善当地的基础设施，增加地方就业机会，增加税收，推动地区社会经济的发展，缩小东西部发展差距，
实现东西部地区优势互补，共同发展，把资源优势转换为经济优势，为西部大开发做出贡献。 （3）发展大型煤基合成天然气产业，使实现煤炭资源清洁利用和提高煤炭资源利用的附加值，落实科学发展观，实现可持续发展的客观选择，符合3R原则即“减量化、再利用、资源化”，较好的体现3E原则即“环境、节能、效益”优先的原则。 在坑口地区，以褐煤为原料，采用洁净的气化和净化技术大规模制取人工天然气，为低品质褐煤的增值利用开辟了潜力巨大的前景，为煤炭企业提供了新的发展机遇和发展空间，将有利于煤炭行业优化产业结构，提高附加值，谋求可持续发展，提高煤炭行业的综合实力，同时也符合现代煤化工一体化、大型化、基地化的发展特征和产业组织规律。 该项目的兴建，充分利用了企业的褐煤优势资源。根据市场需求，应用洁净煤技术建设现代化高起点的煤化工基地，促进了煤炭加工和利用的产品链的延伸，培育了新的经济增长点。具有良好的经济效益和社会效益。 （4）本项目采用的先进工艺技术，在有效而清洁地利用煤炭资源，为国民经济做出重大贡献的同时，有效地保护了当地环境。符合对煤炭的利用要按“集约化、大规模、多联产、清洁利用和有效利用”的现代洁净煤技术模式。 1.1.3项目范围 工程包括热电站（北京国电华北电力工程有限公司提供资料）、空分、备煤、煤气化、变换冷却、脱硫脱碳、甲烷化、副产品回收装置以及界区内的供水、供电、供汽，三废处理等公用工程设施。 包括煤场、铁路、天然气管道输送工程。 1.1.4结论及建议 通过市场分析，技术方案论证，厂址及技术经济分析，初步结论如下： （1）该工程为煤炭洁净高效生产系统，是煤炭综合利用，提高附加值的最有效最经济的途径之一，符合国家的产业政策、能源和环境保护政策。 （2）以褐煤为原料生产合成天然气替代天然气、副产品焦油、酚、氨等，
煤制合成天然气现状及其发展
煤制合成天然气现状及其发展 蔺华林李克健 赵利军 中国神华煤制油化工有限公司上海研究院（上海 201108） 摘要随着人们对天然气需求的快速增长，煤制天然气技术受到越来越多的关注，而煤制天然气的核心技术是甲 烷化技术。对煤制合成天然气的国内外发展现状进行了介绍，并对甲烷化技术需要解决的关键技术及其发展提出了自己的见解。 关键词天然气煤甲烷化 中图分类号 TQ 546.4 天然气是一种清洁、便捷、安全的优质能源，其主要成分为甲烷（CH 4）。目前，世界天然气供需基本 平衡，但需求增速远远大于产量增速。在中国，随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高以及环境保护意识的增强，对天然气的需求呈快速增长势头，可以预见未来无论是国内还是国外对于天然气的需求都存在很大的缺口。 表1列出了2009~2020年国内天然气供需情况及对未来供需的预测[1]。可以看出，虽然我国每年天然气供应量呈逐年增长的趋势，但远远落后市场需求的快速增长，天然气供不应求的局面在我国将长期存在。 我国的能源结构特点是富煤、少油及缺气。煤炭 资源丰富，且煤种齐全，分布较广。煤制合成天然气流程是将煤经过气化、气体净化、变换以及甲烷化四个单元来制备天然气。通过煤制天然气技术可以使煤直接燃烧过程中产生的有害物质集中回收利用，也是高碳能源向低碳、富氢能源转化的有效途径。发展煤制天然气不仅可以缓解我国天然气供应不足的局面，弥补天然气供需缺口，对于实现油气资源的多元化、能源安全、节能减排等方面具有战略性意义。 1国外煤制天然气发展状况 煤制天然气工艺路线的核心技术是甲烷化技 术，最早由德国鲁奇公司和南非沙索公司的工程师在半工业化实验厂进行考察时提出。国外的研发是以制取代用天然气为目的，目前大型甲烷化技术在国外发展已经成熟。能够提供成套技术的主要有德国的鲁奇公司、丹麦的托普索公司、英国的Davy 公司以及美国的巨点能源公司等。 鲁奇公司和南非沙索公司，在南非F-T 煤制油工厂旁建了一套半工业化煤制合成天然气试验装置，同时，鲁奇公司和奥地利艾尔帕索天然气公司在奥地利维也纳石油化工厂建设了另一套半工业化的天然气试验装置。两套试验装置都进行了较长时期的运转[2]。 美国大平原煤气化厂是世界上第一座由煤气化经甲烷化合成高热值煤气的大型商业化工厂，采用鲁奇加压移动床气化炉，用北达可达褐煤的块煤为原料，生产代用天然气[3]，商业运作20年，实现了长周期平稳运行，经济效益良好。它在合成燃料工业中发挥着先驱和示范作用。 丹麦Topsoe 公司使用自己开发的专用催化剂，建设了12m 3/h 的中试装置。其代表性的甲烷化催化剂为M CR-2X ，该催化剂是将22%镍负载到一种稳定的载体上制备而成的[4]，无论在低温下（250℃）还是在高温下（700℃）都能稳定运行，已经通过工业验证是一种具有长期稳定性的催化剂[5]，累积运行记录超过了45000h 。在高压下，该催化剂可以避免羰基形成，保持高活性和长寿命，能生产出高品质的 第一作者简介：蔺华林女 1978年生 博士 华东理工大学2008年毕业 已发表论文数篇 表1 2009~2020年中国天然气供需预测 （亿m 3） 年份需求 供给进口量20098908306020101100~1200900200~30020151700~21001400300~7002020 2200~2600 1500 700~1100 第35卷第9期2010年9月 上海化工 Shanghai Chemical Industry 25··
天然气处理工艺
第一篇天然气处理工艺
一、天然气基本概念 1．天然气的利用 天然气发电清洁民用燃料作为化工原料天然气用作发动机燃料 2．天然气的组成与分类 （1）天然气的组成 天然气是以甲烷为主的碳氢化合物的混合物，而且这些化合物大部分是烷烃，其组成如下 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5+ N2 CO2 H20 H2S He Ar Xer （2）天然气的分类 (1) 按天然气的来源可分为： ①气田气（气藏气；气层气）在地下储层中呈均一气相存在, 采出地面仍为气相的天然气。从气田中开采出来的，主要成分是甲烷和乙烷。 ②伴生气在地下储层中伴随原油共生，或呈溶解气形式溶解在原油中，或呈自由气形式在含油储层游离存在的天然气。与油共生，甲烷含量一般为70～80％。 (2)按甲烷含量可分为： ①干气（贫气）一般甲烷含量在90％以上，轻烃含量少。 ②湿气（富气）一般甲烷含量在90％以下，轻烃含量较高。 3．天然气加工的目的(4个） （1）燃气管网供气：主要内容包括，①脱除天然气中的硫化氢和二氧化碳，解决空气污染和热值问题，②脱重烃和水，解决输入过程的重烃和水的冷凝问题。 （2）天然气液化：主要解决天然气的远距离输送问题, 特别是跨海运输问题。由于液化（常压，-162℃）天然气的体积为其气体（20℃，101.325kp）体积的1／1625，故有利于输送和储存。（3）供应石油化工原料：①提供较纯的原料甲烷作为制氢、生产尿素和甲醇的原料；②回收轻烃，作为裂解、脱氢、异构化、芳构化及氧化等生产化学品的原料。 （4）提供石油液化气和天然气凝析油:石油液化气为城市提供燃料，凝析油经物理加工生产系列溶剂油。 5．天然气加工过程
关于煤制天然气工艺的比较
关于煤制天然气工艺的比较 我要打印 IE收藏放入公文包我要留言查看留言来源：其他添加人：admin 添加时间：2011-4-16 11:55:00 1煤制天然气的开发状况 1.1国外煤制天然气的开发状况 煤制天然气的核心技术除气化技术以外，还有甲烷化技术，气化技术已经非常成熟，甲烷化技术是在煤气化的基础上，进行煤气甲烷化，鲁奇公司、沙索公司在两个半工 业化实验厂上进行考察认为煤气进行甲烷化，可制取合格的代用天然气。在国外，美国大 平原煤气化厂已投产，它是世界上第一座由煤气化经甲烷化合成高热值煤气的大型商业化 工厂。第1期工程的设计能力为日产代用天然气3890km3（相当于日产原油20k桶），于1980年7月破土动工，1984年4月完工并投入试运转，1984年7月28日生产出首批代用天然气并送入美国的天然气管网。 丹麦的托普索公司近期也推出了煤制天然气技术，该技术采用托普索自己的专用催化剂。据声称，该公司的煤制天然气技术已经应用在美国伊利诺斯州杰斐逊的1个煤气化工厂，这个煤气化工厂将于2010年投入运行，届时每年可将约4000kt煤炭转化为天然气。 1.2国内煤制天然气的开发状况 在80年代，国内开始开展“水煤气甲烷化技术生产城镇燃气的研究”，“城市 煤气甲烷化”的研究，当时主要用来解决城市煤气热值问题，承担这个课题的单位有：中 国科学院大连化物所、中国科技大学、西北化工研究所、华东理工大学、煤炭部北京煤化 所，沈阳煤气化所，经过多年的科技攻关，取得了生产中热值城市煤气的系列煤气甲烷化 技术。即：常压水煤气甲烷化技术、耐硫甲烷化技术，并达到世界先进水平。并利用常压
水煤气甲烷化技术建厂10多座，其精脱硫催化剂、脱氧剂和常压甲烷化催化剂成为国家 级新产品，甲烷化催化剂获优秀发明专利一项、国家发明三等奖、中科院科技进步一等奖、省市级奖3项；精脱硫剂获优秀专利1项，国家发明二等奖1项，脱氧剂发明专利一项，获辽宁省科技进步二等奖。后因出现价格相对低廉的液化气，天然气，取代了城市煤气， 常压水煤气的生产厂纷纷被迫停产，此项技术渐渐淡出人们的视线。 2托普索技术简介 托普索公司提供了一种有竞争性的工艺，能够从廉价的含碳原料中生产替代性天 然气（SNG），SNG中富含甲烷，可以同天然气相互替代并以相同方式进行输送。 （1）煤在氧气和水蒸气存在条件下气化生成富含氢气和一氧化碳的气体。 （2）酸转化（变换反应）可以调节氢气和一氧化碳的比例，将有机硫转换为无 机硫，变换催化剂是耐S的（S含量可达50×10-6-5%），温度范围：200～500℃。 （3）酸性气体脱除：在洗涤工艺中可脱除。富含硫化氢的气流经过进一步处理， 可以将含硫尾气转化成浓缩硫酸（WSA工艺），95%～99.7%的S回收转化成硫酸且无废水产出。 （4）碳氧化物与氢气在甲烷化装置中反应生成甲烷，然后通过干燥和适当压缩 以达到管线所要求的条件。 3托普索工艺 在托普索工艺中，上面的反应方程式在绝热反应器里进行。反应热（合成天然气 反应热占合成气反应热值的20%），可以导致高的温增，利用循环可以用来控制在第1个甲烷化反应器的温增。 3.1 流程叙述 煤、焦炭或生物质经过气化后生成粗合成气，经过耐硫CO变换，利用低温甲醇洗涤脱除酸性气体CO2和H2S，酸性气体进入焚化炉和SO2转换器生成SO3，经过浓缩塔
煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术 于岩松
煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术于岩松 发表时间：2018-01-24T20:27:41.630Z 来源：《基层建设》2017年第31期作者：于岩松 [导读] 摘要：天然气是一种高效、优质、清洁的能源,近年来随着我国城市化发展和环保政策的实施,对天然气的消费量大幅度提升;但从实际角度出发,我国的三大能源形势是"煤多、油缺、气少",自然界天然气的开采无法满足市场需求,利用煤制合成天然气就成了重要的获取途径。 内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司内蒙古赤峰市 025350 摘要：天然气是一种高效、优质、清洁的能源,近年来随着我国城市化发展和环保政策的实施,对天然气的消费量大幅度提升;但从实际角度出发,我国的三大能源形势是"煤多、油缺、气少",自然界天然气的开采无法满足市场需求,利用煤制合成天然气就成了重要的获取途径。从物理构成角度来说,天然气是一种混合气体,主要成分是甲烷,因此,甲烷合成技术是煤制合成天然气工艺中的重要组成部分。 关键词：煤制合成天然气;甲烷化合成技术;煤化产业; 一、甲烷化合成技术概况 煤制天然气工艺路线较为简单,煤制气经变换、净化后合适比例的H?、CO、CO?经甲烷化反应合成得到富含甲烷的SNG,煤制天然气的关键技术在于甲烷化合成技术。甲烷化反应是在催化剂作用下的强放热反应。甲烷化的反应热是甲醇合成反应热的2倍。在通常的气体组分中,每1个百分点的CO甲烷化可产生74℃的绝热温升;每1个百分点的CO?甲烷化可产生60℃的绝热温升。由于传统的甲烷化催化剂适用的操作温区较窄(一般为300～400℃),起活温度较高,因此对于高浓度CO和CO?含量的气体,其甲烷化合成工艺及催化剂有更高的要求。 二、国外甲烷化合成技术概况 20世纪70年代,世界出现了自工业化革命以来的第1次石油危机,引起了各国及相关公司的广泛关注,并积极寻找开发替代能源。当时德国鲁奇(Lugri)公司和南非煤、油、气公司率先在南非F-T煤制油工厂建设了1套半工业化煤制合成天然气实验装置,鲁奇公司还和奥地利艾尔帕索天然气公司在奥地利维也纳石油化工厂建设了另1套半工业化实验装置。2套实验装置都进行了较长时期的运转,取得了很好的试验成果。受能源危机影响,在试验获得成功的基础上,1984年美国大平原公司建成世界上第1个也是惟一一个煤制天然气工厂。该厂以北达科达高水分褐煤为原料,由鲁奇公司负责工程设计,采用14台鲁奇炉(12开2备)气化,耗煤量达18000t/d,产品气含甲烷96%,热值35564kJ/m3以上,年产人工天然气12.7亿m3。1978年丹麦托普索(Topse)公司在美国建成7200m3/d的合成天然气试验厂,1981年由于油价降低到无法维持生产,被迫关停。 三、鲁奇公司的甲烷化 鲁奇公司在很早就已经开展了甲烷化生产天然气的研究。在20世纪70年代,鲁奇公司、南非萨索尔公司开始进行煤气甲烷化生产合成天然气的研究和试验,经过2个半工业化试验厂的试验,证实可以生产合格的合成天然气。甲烷化反应CO的转化率可达100%,CO?转化率可达95%,低热值达35.6MJl/m3,完全满足生产天然气的需求。到目前为止,世界上惟一一家以煤生产SNG的大型工业化装置———美国大平原Dakota是由Lurgi公司设计的。 四、国内甲烷化工艺技术概况 到目前为止,国内还没有煤制合成天然气技术,但是国内低浓度CO甲烷化技术和城市煤气技术比较成熟氨合成工业中,由于CO和CO?会使氨合成催化剂中毒,在合成气进合成反应器前需将微量的CO和CO?转化掉,甲烷化技术是利用CO和CO?与H?反应完全转化为CH?,使合成气中CO和CO?体积分数小于10×10-6。由于甲烷化催化剂使用温区较窄(300～400℃),起活温度较高,为防止超温,进入甲烷化反应器的 CO+CO?体积分数要求小于0.8%,同时,为防止甲烷化镍基催化剂中毒,合成气中硫含量要求小于0.1×10-6。 另外,国内城市煤气运用也比较广泛,目前主要有2种工艺:一是采用鲁奇气化生产城市煤气,粗煤气经过净化后直接送城市煤气管网,其甲烷浓度约15%,CO浓度约35%,典型运用工厂有河南义马煤气厂、哈尔滨煤气厂等。另一种是固定层间歇气化生产半水煤气,经过净化后半水煤气中CO体积分数为29%,通过等温移热的方法,对其实现甲烷化。在20世纪80年代,在缺乏耐高温甲烷化催化剂的情况下,中国五环工程有限公司率先开发和研究该甲烷化工艺技术。这一工艺在湖北沙市、十堰第二汽车制造厂和北京顺义等城市居民用气和工业炉用气的供应中实现了工业化。 五、甲烷化工艺技术特点 5.1 甲烷化技术特点 Davy甲烷化工艺中,采用Davy公司生产的CRG高镍型催化剂。其中镍含量约为50%。该催化剂的起活温度为250℃,最佳活性温度在300～600℃,失活温度大于700℃。在使用前须对H?进行还原,若温度低于200℃,催化剂会与原料气中的CO等生成羰基镍,但是正常运行时系统温度在250℃以上,J＆M公司可以提供预还原催化剂。因此在开停车段,要避免Ni(CO)?的产生。一般须用蒸汽将催化剂床层温度加热或冷却到200℃以上,然后用氮气作为冷媒或热媒介质置换。 对于甲烷化反应,合适的n(H?)/n(CO)=3,但在Davy甲烷化工艺中对该比例不需要严格控制,对原料气组分中的CO?也没有严格要求。这是由于CRG催化剂本生具有CO变换的功能。另外CRG催化剂具有对CO和CO?良好的选择性。因此在净化工艺中,应选择经济的CO?净化指标。 原料气经脱硫后直接进入甲烷化反应。一般要求净化总硫体积分数小于0.1×10-6就可以,但在戴维甲烷化工艺中甲烷化反应器前设置了保护床,以进一步脱硫,脱硫后总硫小于30×10-9。 由于反应温度的差别,补充甲烷化反应器中的催化剂寿命约比大量甲烷化反应器中催化剂寿命高2～3年。从已运行的情况来看,催化剂失活主要有2种原因:①催化剂中毒,主要毒物为S;②催化剂高温烧结。另外催化剂结碳后,也可能造成催化剂局部失活。甲烷化过程是一个高放热过程,在戴维甲烷化工艺 流程中可以产出高压过热蒸汽(8.6～12.0MPa,485℃),用于驱动大型压缩机,每生产1000m3天然气副产约3t高压过热蒸汽,能量效率高。