合成气制天然气工艺数值模拟.pdf

石 油 化 工 · 928 · PETR0CHEMICALTECHN0L0GY 2015年第44卷第 8期 合成气制天然气工艺的数值模拟 何宇轩，王国清，张利军 (中国石化 北京化工研究院，北京 100013) [摘要]建立了基于动力学方程的甲烷化反应器模型，将多个反应器及公用工程模型联立，得到煤制天然气甲烷化步骤的流 程模型，并考虑工艺条件改变时，产物组成和热量回收状况的变化。模拟结果能较好地与实验值吻合。研究结果表明，甲烷 化反应器多为热平衡控制，位于流程后端的反应器，由于反应温度偏低 ，反应有可能是动力学控制。调节分流比能调节出口 甲烷含量 ，且不影响热量回收状况。提高回流比可以令反应器出口温度降低 ，回收更多热量，提高出口甲烷含量，但回收热 量的品位降低，操作费用亦随之增加。研制耐高温的催化剂十分必要，若催化剂能耐1090K左右的高温，理论上能实现流程 的零循环和最大限度的热量回收。 [关键词]煤制天然气；甲烷化；数值模拟；热量回收；合成气 [文章编号 ]1000—8144(2015)08—0928—07 [中图分类号]TQ018 [文献标志码 ]A NumericalSimulationoftheProcessfrom SyngastoSyntheticNaturalGas HeYuxuan，WangGuoqing，ZhangLijun (S1NOPECBeijingResearchInstituteofChemicalIndustry，Beijing100013，China) lAbstractjAmethanationreactormodelwasestablishedbasedonkineticsequation．Thenthemodel ofmethanationintheproductionprocessfornaturalgasfrom coalwasestablishedbythecombination oftheseveralmethanationreactormodelswithutilitymodels．Changesintheproductcompositionand heatrecoverywereinvestigatedwhentheprocessconditionswerealtered．Thesimulationresultswere inagreementwiththeexperimentaldatawel1．Itwasrevealedthatmostofthemethanationreactors werecontrolledbythermodynamicequilibrium ，butthereactorattheprocessendmaybecontrolled bykineticsduetolowerreactiontemperature．Themethanecontentattheoutletcouldbeadjustedby regulatingthesplitratiowithouteffectontheheatrecovery．Highrefluxratiocouldmakethereactor temperaturelowerandthemethaneyieldincrease，buttheheatrecovery gradelowerandtheoperating costsincrease．Itisnecessary todeveloptemperautretolerantcatalysts．Ifacatalystisabletowithstand 1090K ，theprocesscanrealizezerorefluxratioandmaximum availableenergyrecovery． [Keywords]syntheticnautralgasrfomcoal；methanation；nu