文献综述煤制气.docVIP

煤制气工艺进展 摘要:煤制合成天然气是国家发改委“现代煤化工示范”方向之一，也是中国天然气供应的重要组成部分。天然气是一种优质、高效、清洁的低碳能源。加快天然气产业发展，提高天然气在一次能源消费中的比重，对我国调整能源结构、提高人民生活水平、促进节能减排、应对气候变化具有重要的战略意义 年份 2015年 2017年 2020年 预测需求 2150 2610 3605 预测国内需求 1355 1914 2441 供需缺口 795 696 1164 表1-1 2015-2020年国内天然气供需情况预测 我国“十二五”期间，预计年均新增天然气消费量超过200亿标方，到2015年达到2300亿标方，但根据《天然气发展“十二五”规划》?，到2015年国内天然气供应能力仅达到1760亿标方，显然，规划产量并不能满足需求，在从国外进口天然气的同时，发展煤制天然气将有助于缓解我国天然气供应不足的现状。 在产业政策鼓励做后盾，大部分技术已国产化，能源利用效率最高以及我国多煤少气的国情和国内天然气供应紧张和价格连续上涨情况下，国内诸多企业进入或拟进入我国煤制天然气产业，促进了煤制天然气产业的发展。 2 煤制天然气工艺 2.1煤制天然气工艺现状 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。 2.2托普索技术 托普索公司提供了一种有竞争性的工艺，能够从脸颊的含碳原料中生产替代性天然气（SNG），SNG中富含甲烷，可以同天然气相互代替并以相同方式进行输送。从煤炭转变为SNG需要经过气化、变换、低温甲醇洗、甲烷化等过程。 煤、焦炭或者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，经过浓缩塔后冷却，用酸泵打到储罐，脱除后的合成气（温度325℃）进入反应器1（固定床，填有托普索催化剂），第一反应器出口气体温度650℃，CH4含量57%，被两段冷却，一部分循环与原料气混合，另一部分进入反应器2继续甲烷化反应，出口温度342℃，CH4含量80%，经过高压锅炉后进入反应器3，出口温度342℃，CH4含量94%，经过冷凝和压缩可以并入天然气管网。 2.3大连化物所常压煤制天然气技术 2.3.1 概况 常压天然气部分甲烷化生产城镇煤气新技术是中国科学院大连化物开发的科技成果。它以常压水煤气为原料，经过净化和甲烷化直接得到3500大卡/m3合格的城市煤气，如增加脱碳工艺可提到4000大卡/m3以上。 2.3.2常压煤制天然气工艺特点 （1）其发明的3018高硫容改性活性炭精脱硫新工艺。它具有能深度脱除无机硫和有机硫，操作方便，不产生污染等特点，具有世界领先水平。已在全国四大油气作为初脱和精脱。（2）采用抗CO中毒贵金属脱氧剂，已有在高浓CO气源中工业使用8年的业绩，活性高，CO不歧化，该技术获得了辽宁科技进步奖。（3）采用其首创的常压甲烷化催化剂。具有高活性，高选择性，抗结炭等优良特性，具有国际先进水平。（4）导热油沸腾排热效率高，一台反应器即可完成甲烷化反应。 2.4两种工艺比较 条件 托普索工艺 大连化物所工艺 原料气要求 H2/CO为3 H2/CO要求不高，在0.5-3内均可 反应原理 CO+3H2→CH4+H2O CO2+4H2→CH4+2H2O CO+3H2→CH4+H2O CO+H2O→CO2+H2 催化剂 抗CO中毒贵金属脱氧剂，MCR-2催化剂，需脱硫，需脱碳 不耐硫 反应条件 压力16-80kg/cm2g 常压 温度250-700℃ 反应温度400℃ 工业化程度 较高 无工业化装置 表2-1两种工艺综合比较 综上所述，两种工艺各有所长，托普索工艺相对比较成熟，能量利用率相对较高，酸性气体回收系统比较合理，但却受其催化剂技术垄断限制，原料要求也比较严格；大连化物所技术原料气要求较宽，采用热导油移出反应热，反应条件比较温和，但需要进行中试示范，然后再大规模推广。 2.5煤制天然气工艺 煤制天然气的工艺可分为煤气化转化技术和直接合成天然气技术。两者的区别主要在于煤气化转化技术先将原料煤加压气化，由于气化得到的合成气达不到甲烷化的要求，因此需要经过气体转换单元提高H2/CO 比再进行甲烷化（有些工艺将气体转换单元和甲烷化单元合并为一个部分同时进行）。直接合成天然气技术则可以直接制得可用的天然气。煤气化转化技术可分为较为传统的两步法甲烷化工艺和将气体转换单元和甲烷化单元合并为一个部分同时进行的一步法甲烷化工艺。直接合成天然气的技术主要有催化气化工艺和加氢气化工艺