煤制天然氣工藝流程及高溫甲烷化技術(shù)

      煤制天然氣工藝流程利用褐煤等劣質(zhì)煤炭，通過(guò)煤氣化、一氧化碳變換、酸性氣體脫除、高溫甲烷化工藝來(lái)生產(chǎn)代用天然氣。其中氣化采用技術(shù)根據(jù)煤種確定，配有空分裝置和硫回收裝置。

      以BGL氣化為例，主要流程為：原煤經(jīng)過(guò)備煤?jiǎn)卧幚砗?，?jīng)煤鎖送入氣化爐。蒸汽和來(lái)自空分的氧氣作為氣化劑從氣化爐下部噴入。在氣化爐內(nèi)煤和氣化劑逆流接觸，煤經(jīng)過(guò)干燥、干餾和氣化、氧化后，生成粗合成氣。粗合成氣的主要組成為氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氫、油和高級(jí)烴，粗合成氣經(jīng)急冷和洗滌后送入變換單元。粗合成氣經(jīng)過(guò)部分變換和工藝廢熱回收后進(jìn)入酸性氣體脫除單元。粗合成氣經(jīng)酸性氣體脫除單元脫除硫化氫和二氧化碳及其它雜質(zhì)后送入甲烷化單元。在甲烷化單元內(nèi)，原料氣經(jīng)預(yù)熱后送入硫保護(hù)反應(yīng)器，脫硫后依次進(jìn)入后續(xù)甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，得到合格的天然氣產(chǎn)品，再經(jīng)壓縮干燥后送入天然氣管網(wǎng)。

      對(duì)于煤制天然氣來(lái)說(shuō)高溫甲烷化技術(shù)為關(guān)鍵技術(shù)之一。

1、 托普索甲烷化技術(shù)

      丹麥托普索公司開發(fā)甲烷化技術(shù)可以追溯至20世紀(jì) 70年代后期，該公司開發(fā)的甲烷化循環(huán)工藝(TREMPTM)技術(shù)具有豐富的操作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)質(zhì)性工藝驗(yàn)證，保證了這一技術(shù)能夠用于商業(yè)化。該工藝已經(jīng)在半商業(yè)規(guī)模的不同裝置中得到證明，在真實(shí)工業(yè)狀態(tài)下生產(chǎn)200 m³/h～3000 m³/h的天然氣。在TREMPTM工藝中，反應(yīng)在絕熱條件下進(jìn)行。反應(yīng)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致了很高的溫升，通過(guò)循環(huán)來(lái)控制第一甲烷化反應(yīng)器的溫度。TREMPTM工藝一般有三個(gè)反應(yīng)器，第二和第三絕熱反應(yīng)器可用一個(gè)沸水反應(yīng)器(BWR)代替，雖投資較高，但能夠解決空間有限問(wèn)題。另外，在有些情況下，采用四個(gè)絕熱反應(yīng)器是一種優(yōu)化選擇，而在有些條件下，使用一個(gè)噴射器代替循環(huán)壓縮機(jī)。除了核心技術(shù)外，因?yàn)樯a(chǎn)甲烷的過(guò)程要放出大量的熱量，如何利用和回收甲烷化熱量是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。托普索工藝可以將這些熱量再次利用，在生產(chǎn)天然氣的同時(shí)，產(chǎn)出高壓過(guò)熱蒸汽。

2、 Davy甲烷化技術(shù)

      20世紀(jì)90年代末期，Davy工藝技術(shù)公司獲得了將CRG技術(shù)對(duì)外轉(zhuǎn)讓許可的專有權(quán)，并進(jìn)一步開發(fā)了 CRG技術(shù)和最新版催化劑。Davy甲烷化工藝技術(shù)除具有托普索TREMPTM工藝可產(chǎn)出高壓過(guò)熱蒸汽和高品質(zhì)天然氣特點(diǎn)外，還具有如下特點(diǎn)：催化劑已經(jīng)過(guò)工業(yè)化驗(yàn)證，擁有美國(guó)大平原等很多業(yè)績(jī)。催化劑具有變換功能，合成氣不需要調(diào)節(jié)H/C比，轉(zhuǎn)化率高。催化劑使用范圍很寬，在 230℃～700℃范圍內(nèi)都具有很高且穩(wěn)定的活性。

3、魯奇甲烷化技術(shù)

      魯奇甲烷化技術(shù)首先由魯奇公司、南非沙索公司在20世紀(jì)70年代開始在兩個(gè)半工業(yè)化實(shí)驗(yàn)廠進(jìn)行試驗(yàn)，證明了煤氣進(jìn)行甲烷化可制取合格的天然氣，其中CO轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%，CO₂轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%，產(chǎn)品甲烷含量可達(dá)95%，低熱值達(dá)8500kcal/Nm³，完全滿足生產(chǎn)天然氣的需求。

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