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煤制天然气气化技术的选择1煤制替代天然气的主要工艺过程煤制替代天然气主要由煤气化、空分制氧、粗煤气净化和甲烷化等工序构成。煤制替代天然气有粗煤气间接甲烷化和直接甲烷化两种工艺流程，如图1所示。图1煤制替代天然气的两种工艺流程示意图2煤气甲烷化技术的现状与评述2.1煤气甲烷化技术的开发及现状煤气甲烷化技术发展可以追溯到20世纪70年代，由于石油危机使得当时的美、英等国开始了替代能源的应用研究，包括煤制高热值城市煤气和替代天然气的技术研发。HICOM技术就是英国燃气公司在20世纪80年代初提出来的，而美国1984年利用鲁奇气化技术在北他州建设了第一座大型工业化替代天然气（SNG）工厂。近年来，煤制替代天然气的技术又重新在美国升温，并有多项大型SNG项目进入实施或合同谈判阶段。而拥有甲烷化和SNG技术的国外工程公司主要有英国的戴维公司和丹麦的托普索公司。我国自20世纪80年代，包括中科院大连化物所和西北化工研究院等单位也开始了煤气甲烷化的研究，并取得了中试成果和小规模的工业应用。其中，中国科学院大连化学物理研究所开发的常压水煤气部分甲烷化生产城镇煤气新技术，以常压水煤气为原料，经过净化和甲烷化直接得到14.63MJ/m3合格的城市煤气。该技术于1987年7月通过了由中国科学院主持的专家鉴定，并由国家计委确定分别在上海市青浦县和辽宁省瓦房店市建设规模为日产3～4万m3管道煤气示范厂。其中青浦县甲烷化煤气工程于1990年10月一次开车成功，连续运行一年以后，于1991年9月通过了由国家计委和中国科学院联合主持的示范工程技术鉴定。其后在北京阳坊、辽宁瓦房店化肥厂、辽宁瓦房店轴承厂、湖北二汽十堰、湖北襄樊、福建三明、山东枣庄、山东泰安、江苏仪征等建立了10个煤气厂，并于1997年先后开工。近年来又将水煤气甲烷化扩展为加压煤气甲烷化、弛放气甲烷化(CO2甲烷化）。而西北化工研究院从20世纪80年代开展了城市煤气甲烷化催化剂的研究，于1987年完成了耐硫甲烷化催化剂立升级试验运行，通过了城建部的技术鉴定。并于1988年完成了规模为1200m3/d的耐高温甲烷化催化剂及多段固定床甲烷化工艺中间试验，通过了国家科委和化工部的技术鉴定。同时，采用该院的甲烷化技术，建设了北京顺义10万m3/d煤气甲烷化项目；1998～1999年由该院开发的JRE型耐高温煤气甲烷化催化剂在换热式工业甲烷化反应装置上也获得成功应用。近几年，由于受国家实施能源多元化发展战略的影响，国内也兴起了一股规划上煤制替代天然气项目的热潮；其中，大唐国际在内蒙的煤制替代天然气项目得到了国家发改委同意，正在积极实施之中。2.2甲烷化反应原理和工艺评述(1)粗煤气间接甲烷化。第一步：粗煤气通过CO部分变换反应，得到H2/CO比略大于3的合成气。CO＋H2O＝H2＋CO2（1）第二步：合成气经过净化，即完全脱硫和脱除大部分CO2后，(CO、CO2和H2）发生下面的甲烷化反应，绝大部分CO和CO2转化成甲烷。CO＋3H2＝CH4＋H2O(g)（2）CO2＋4H2＝CH4＋2H2O(g)（3）反应（2）比反应（3）更容易进行，速度也更快。(2)粗煤气直接甲烷化（HICOM工艺）。粗煤气经过脱硫后不经变换，由煤气中的CO直接在水蒸汽的存在下发生甲烷化，CO和水蒸汽生成甲烷的反应如下：4CO＋2H2O＝CH4＋3CO2(g)（4）以上反应包括变换反应都是在催化剂存在下进行。直接甲烷化比起间接甲烷化工艺，因为少了变换工序，节能效率较高；由于热回收的设备少，投资相对较低；但从流程复杂性看，差别不大，直接甲烷化工艺尽管省了变换单元，但甲烷化前必须脱硫，甲烷化后还要脱除CO2；如从技术成熟性上看，间接甲烷化跟合成氨和制氢所用的甲烷化工艺原理一样，因而优于直接甲烷化。所以，究竟采用何种甲烷化工艺，要看专利商的技术方案和报价等方面的因素。不管是那种工艺，甲烷化反应都是分子缩小的反应，从热力学角度分析，增加反应压力有利于反应进行；同样，由于是放热反应，及时移走热量有利于反应进行。鉴于甲烷化反应是一个强放热反应，保持甲烷化反应器床层的温度在允许的范围内是甲烷化工艺过程能够持续稳定进行下去的关键。3煤气化技术的选择3.1选择煤气化技术的几个要素(1)煤种适应性。各种煤气化技术对原料煤质都有一定的要求，没有哪一种气化技术能对所有煤种都是最好的气化技术。因而，要根据项目的原料煤条件，选用对路、适宜的煤气化技术。(2)产品要求。不同的产品对煤气化有不同的要求，如煤制气用于做合成氨，则粗煤气中含氮也是有用的，故粉煤气化因有效气含量高占有一定优势；而如煤制气用于做甲醇、二甲醚、合成油，氮是惰性组分，粉煤气化的有效气含量高的优势会因此打折扣，使得粉煤气化和水煤浆气化在消耗指标上相差无几；如煤制气用于做合成天然气，则粗煤气中的甲烷