煤制气甲烷化技术对比及研究进展综述

煤制气甲烷化技术对比及研究进展综述

摘要：我国经济建设最近几年发展非常迅速，人们的生活水平不断提高，对于

能源的需求与日俱增。近些年，随着环境承载力的日益减弱，环保压力逐渐增大，同时，各大城市的公共交通相继开展煤改气、油改气工程，对天然气需求量激增，而我国的能源结构属于“富煤、贫油、少气”，为了将充裕的煤炭资源转化成清洁

的甲烷，“十二五”期间，国家能源局积极倡导煤制气项目，其中，甲烷化技术是

煤制气产业链中的重要步骤。

关键词：煤制气甲烷化技术对比；研究进展综述

引言

我国科学技术的快速发展带动我国整体经济建设发展迅速，各行业有了新的

发展机遇和发展空间。甲烷化技术是煤制气的关键环节，一氧化碳和氢气在一定

温度、压力和催化剂下合成甲烷的反应叫甲烷化反应。

1甲烷化技术的反应机理及催化剂

甲烷化反应主要包括CO甲烷化反应、CO2甲烷化反应、变换反应，同时伴

有歧化反应、甲烷裂解、甲烷CO2重整等副反应。甲烷化反应是一个强放热、体

积缩小的可逆反应，CO每转化1%，会引起温升70℃-72℃。因而，在甲烷化反

应中，如何有效提高甲烷的产量和选择性及减少催化剂因高温烧结、中毒和积炭

导致的失活，成为甲烷化技术的研究重点。对CO甲烷化、CO2甲烷化反应机理

的研究，目前尚未有一致的结论，对不同催化剂作用下的机理尚缺乏深入的研究。目前，国内外甲烷化工业中使用的催化剂主要以Ni基催化剂和贵金属Ru基催化

剂为主，载体主要为α-Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、高岭土等，助剂主要分为晶格助剂、电子助剂和结构助剂，催化剂载体的制备方法主要为共沉淀法、浸渍法、

溶胶-凝胶法、溶液燃烧法等。

2煤制气甲烷化技术对比

1.主要工艺参数对比，与Davy甲烷化相比，Topse甲烷化开发历史、业绩等

更成熟，且两者还有一些核心差异。以下以某年产10亿Nm3SNG项目为例，重

点讨论两者的差别。Topse甲烷化相较Davy甲烷化来说，核心的差异在于增加了

一个GCC调节器，也即CO变换反应器，且1＃和2＃主甲烷化反应器出口温度更高。增加GCC调节器可使进气温度更低，通过变换放热自身加热，使温度满足1

＃甲烷化反应器入口条件，在出口温度限定的情况下，床层允许温升更大，单程

转化率可更高，循环率更低，循环气压缩机投资和功耗均会降低。且GCC催化剂

能耐受较高浓度的CO和低温，同时可避免甲烷化催化剂低温失活现象的发生，

延长甲烷化催化剂的寿命。另外，Topse技术1＃和2＃甲烷反应器出口温度更高，进一步降低了循环率。增加GCC调节器可降低进气中CO的浓度，降低CO发生

歧化反应而出现析碳的风险。另外，为减少设备台数，降低设备投资，也可将GCC催化剂装入1＃主甲烷化反应器的上方。另外，Davy主甲烷化采用串并联工艺，两台反应器操作条件基本相同，Topse甲烷化采用串联工艺，两台反应器仅

操作温度相同，气体组分完全不同，Topse甲烷化反应器内主要是高浓度CO2的

甲烷化。2.催化剂对比，影响甲烷化催化剂寿命的主要因素为催化剂耐毒性、高

温烧结和析碳。催化剂毒物主要是硫和氯，因此，在甲烷化反应器之前要设置精

脱硫脱氯保护床，将总硫控制在20μg/m3以内，氯控制在20μg/m3以内。上述

两种工艺均在甲烷化之前设置了保护床，用于深度脱硫和脱氯。抗高温烧结方面，Topse催化剂可长期运行在650-660℃之间，Davy催化剂长期运行在620℃左右，

制氢技术比较及分析报告

制氢技术综述&制氢技术路线选择 一、工业制氢技术综述 1.工业制氢方案 工业制氢方案很多，主要有以下几类： （1）化石燃料制氢：天然气制氢、煤炭制氢等。 （2）富氢气体制氢：合成氨生产尾气制氢、炼油厂回收富氢气体制氢、氯碱厂回收副产氢制氢、焦炉煤气中氢的回收利用等。 （3）甲醇制氢：甲醇分解制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇部分氧化制氢、甲醇转化制氢。 （4）水解制氢：电解水、碱性电解、聚合电解质薄膜电解、高温电解、光电 解、生物光解、热化学水解。 （5）生物质制氢。 （6）生物制氢。 2.工业制氢方案对比选择 （1）煤炭制氢制取过程比天然气制氢复杂，得到的氢气成本也高。 （2）由于生物制氢、生物质制氢和富氢气体制氢等方法制取的氢气杂质含量高、纯度较低，不能达到GT等技术提供商的氢气纯度要求。 （3）国内多晶硅绝大多数都采用的是水电解制氢，只有中能用的是天然气制氢，而国外应用的更多是甲醇制氢，因此，我们重点选择以下三类方案进行对比： （A）天然气制氢 （B）甲醇制氢 （C）水电解制氢 3. 天然气制氢

（1）天然气部分氧化制氢因需要大量纯氧增加了昂贵的空分装置投资和制氧成本。 （2）天然气自热重整制氢由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行，因此反应器仍需耐高温的不修锈钢管做反应器，这就使得天然气自热重整反应过程具有装置投资高，生产能力低的特点。 （3）天然气绝热转化制氢大部分原料反应本质为部分氧化反应。 （4）天然气高温裂解制氢其关键问题是，所产生的碳能够具有特定的重要

用途和广阔的市场前景。否则，若大量氢所副产的碳不能得到很好应用，必将限制其规模的扩大。 （5）天然气水蒸汽重整制氢，该工艺连续运行, 设备紧凑, 单系列能力较大, 原料费用较低。 因此选用天然气水蒸汽重整制氢进行方案对比。 4.甲醇制氢 （1）甲醇分解制氢，该反应是合成气制甲醇的逆反应，在低温时会产生少量的二甲醚。 （2）甲醇水蒸汽重整制氢，是甲醇制氢法中氢含量最高的反应。这种装置已经广泛使用于航空航天、精细化工、制药、小型石化、特种玻璃、特种钢铁等

煤制气甲烷化技术对比及研究进展综述

煤制气甲烷化技术对比及研究进展综述 摘要：我国经济建设最近几年发展非常迅速，人们的生活水平不断提高，对于 能源的需求与日俱增。近些年，随着环境承载力的日益减弱，环保压力逐渐增大，同时，各大城市的公共交通相继开展煤改气、油改气工程，对天然气需求量激增，而我国的能源结构属于“富煤、贫油、少气”，为了将充裕的煤炭资源转化成清洁 的甲烷，“十二五”期间，国家能源局积极倡导煤制气项目，其中，甲烷化技术是 煤制气产业链中的重要步骤。 关键词：煤制气甲烷化技术对比；研究进展综述 引言 我国科学技术的快速发展带动我国整体经济建设发展迅速，各行业有了新的 发展机遇和发展空间。甲烷化技术是煤制气的关键环节，一氧化碳和氢气在一定 温度、压力和催化剂下合成甲烷的反应叫甲烷化反应。 1甲烷化技术的反应机理及催化剂 甲烷化反应主要包括CO甲烷化反应、CO2甲烷化反应、变换反应，同时伴 有歧化反应、甲烷裂解、甲烷CO2重整等副反应。甲烷化反应是一个强放热、体 积缩小的可逆反应，CO每转化1%，会引起温升70℃-72℃。因而，在甲烷化反 应中，如何有效提高甲烷的产量和选择性及减少催化剂因高温烧结、中毒和积炭 导致的失活，成为甲烷化技术的研究重点。对CO甲烷化、CO2甲烷化反应机理 的研究，目前尚未有一致的结论，对不同催化剂作用下的机理尚缺乏深入的研究。目前，国内外甲烷化工业中使用的催化剂主要以Ni基催化剂和贵金属Ru基催化 剂为主，载体主要为α-Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、高岭土等，助剂主要分为晶格助剂、电子助剂和结构助剂，催化剂载体的制备方法主要为共沉淀法、浸渍法、 溶胶-凝胶法、溶液燃烧法等。 2煤制气甲烷化技术对比 1.主要工艺参数对比，与Davy甲烷化相比，Topse甲烷化开发历史、业绩等 更成熟，且两者还有一些核心差异。以下以某年产10亿Nm3SNG项目为例，重 点讨论两者的差别。Topse甲烷化相较Davy甲烷化来说，核心的差异在于增加了 一个GCC调节器，也即CO变换反应器，且1＃和2＃主甲烷化反应器出口温度更高。增加GCC调节器可使进气温度更低，通过变换放热自身加热，使温度满足1 ＃甲烷化反应器入口条件，在出口温度限定的情况下，床层允许温升更大，单程 转化率可更高，循环率更低，循环气压缩机投资和功耗均会降低。且GCC催化剂 能耐受较高浓度的CO和低温，同时可避免甲烷化催化剂低温失活现象的发生， 延长甲烷化催化剂的寿命。另外，Topse技术1＃和2＃甲烷反应器出口温度更高，进一步降低了循环率。增加GCC调节器可降低进气中CO的浓度，降低CO发生 歧化反应而出现析碳的风险。另外，为减少设备台数，降低设备投资，也可将GCC催化剂装入1＃主甲烷化反应器的上方。另外，Davy主甲烷化采用串并联工艺，两台反应器操作条件基本相同，Topse甲烷化采用串联工艺，两台反应器仅 操作温度相同，气体组分完全不同，Topse甲烷化反应器内主要是高浓度CO2的 甲烷化。2.催化剂对比，影响甲烷化催化剂寿命的主要因素为催化剂耐毒性、高 温烧结和析碳。催化剂毒物主要是硫和氯，因此，在甲烷化反应器之前要设置精 脱硫脱氯保护床，将总硫控制在20μg/m3以内，氯控制在20μg/m3以内。上述 两种工艺均在甲烷化之前设置了保护床，用于深度脱硫和脱氯。抗高温烧结方面，Topse催化剂可长期运行在650-660℃之间，Davy催化剂长期运行在620℃左右，

存储虚拟化

一、何为“存储虚拟化技术” “存储虚拟化”并不是近期才提出的一个新概念，它是伴随着大型计算机的产生、发展而出现的一个较为经典的概念，但随着网络存储的兴起，在新的领域中，存储虚拟化又被赋予了全新的解读，不过从存储的核心功能来看，其本质是具有延续性的。 (一) 存储虚拟化的概念 从广义的角度看，存储具有两大特性：其一，它是具有存取数据功能的载体；其二，它具有可管理性。 存储虚拟化是物理存储的逻辑表示方法，是在服务器与存储之间设置的一个抽象层，服务器被绑定到逻辑抽象层上。于是，无论何时如果需要都可以改变所连接的物理存储，典型的如阵列的替换、层次化存储等，而不会影响应用对这个存储的访问。存储虚拟化也正是紧紧围绕着这两个主要方面展开的。 从狭义的角度看，存储是具有两个访问通道的实体，数据通道和管理通道就是对此的简单描述。二者在物理上可以是聚合的，也可以是分离的，而存储虚拟化就相应地发生在这两个通道上。 在理论上可以认为，相对于原存储实体，新的存储实体在数据和管理通道上所进行的任何非恒等的转换，都是一种存储虚拟化方法。概括地讲，所谓存储虚拟化可以简单地描述为：新存储实体对原存储实体的存储资源（如存储的读写方式、连接方式、存储的规格或结构等）和存储管理（如统一/分散管理）进行变化和转换的过程称为存储虚拟化。 (二) 存储虚拟化的技术分类 一般认为存储虚拟化是有所特指的，大致可以从以下两大类来划分： 1、存储资源的虚拟化 * 存储的规格或结构 从早期的磁盘分区到现在具有复杂结构的磁盘阵列，对存储规格或结构的虚拟化始终作为一种最基本的虚拟化形式而不断发展，这是存储虚拟化的一个最为基本的特性之一——可分性。 属于这一类的存储虚拟化产物有：RAID、虚拟网络磁盘等，在可以预见的未来，这类存储虚拟化方式将伴随着人们对块存储的需求，以及对存储安全性与性能的不懈追求仍将长期存储，并且适度发展。 在结构虚拟化方面，设备冗余和资源空洞是两个完全不同的类型，设备冗余可以实现同步、异步镜像等，而资源空洞主要采用写时分配的技术，在提高资源利用率方面表现更为突出，它能够使得呈现给主机的逻辑卷大小远大于实际的物理存储大小；而快照技术更是实现了源和快照依赖于相同的存储资源，形成一种典型的一个虚拟多个的方式。 * 读写方式 到目前为止，存储的读写方式可以归纳为四种主要形式：块读写方式、文件读写方式、对象读写方式和键值搜索读写方式，四种形式依次递进（如下图示意），对存储的抽象层次不断提高，使得应用（程序等）对存储的依赖程度逐渐降低，存储的智能性不断提升，进而也就不同程度地实现存储与应用的分离。在本质上，也逐步实现在计算机系统中，处于不活跃地位的存储与处于活跃地位的计算之间的分离，而归根结底，其源动力来自于人们对不断提高数据共享效率的需求。 可以看出，存储读写方式的演进，在客观上也对存储规格和结构的发展提出了要求，但存储读写方式的演进并不依存于存储规格和结构的发展。 图、四种存储读写方式关系示意 在相当长的一段时间内，块读写方式和文件读写方式都将继续占据主流的地位，而其他两种方式由于受到应用模式和存储发展的某些关键技术的制约，仍将处于产品的缓慢发展和研究的相对快速发展的矛盾

甲烷化工艺设计培训资料

合肥学院 Hefei University 化工工艺课程设计 设计题目：甲烷化工艺设计 系别：化学与材料工程系 专业：化学工程与工艺 学号： 姓名： 指导教师： 2016年6月

目录 设计任务书 (1) 第一章方案简介 (3) 1.1甲烷化反应平衡 (3) 1.2甲烷化催化剂 (3) 1.3反应机理和速率 (4) 1.4甲烷化工艺流程的选择 (6) 第二章工艺计算 (7) 2.1 求绝热升温 (7) 2.2 求甲烷化炉出口温度 (7) 2.3 反应速率常数 (7) 2.4 求反应器体积 (8) 2.5 换热器换热面积 (9) 第三章设备计算 (9) 3.1 甲烷化反应器结构设计 (11) 3.2 计算筒体和封头壁厚 (11) 3.3 反应器零部件的选择 (12) 3.4 物料进出口接管 (13) 3.5 手孔及人孔的设计 (15) 设计心得 (16) 参考文献及附图 (17)

设计任务书 1.1设计题目：甲烷化工艺设计 1.2设计条件及任务 1.2.1进气量：24000Nm3/h 1.2.3出口气体成分“CO≤5ppm,CO2≤5ppm” 1.3设计内容 变换工段在合成氨生产起的作用既是气体的净化工序，又是原料气的再制造工序，经过变换工段后的气体中的CO含量大幅度下降，符合进入甲烷化或者铜洗工段气质要求。 1.3.1选定流程 1.3.2确定甲烷化炉的工艺操作条件 1.3.3确定甲烷化炉的催化剂床体积、塔径及床层高度 1.3.4绘图：（1）工艺流程图；（2）甲烷化炉的工艺条件图 1.4设计说明书概要 1.4.1目录：设计任务书，概述，热力计算，结构设计与说明，设计总结，附录，致谢，参考文献，附工艺流程图及主体设备图一张（要求工艺流程图出A2以上的图，要求主体设备用AutoCAD出A2以上的图） 1.4.2概述 1.4.3热力计算（包括选择结构，传热计算，压力核算等） 1.4.4结构设计与说明 1.4.5设计总结 1.4.6附录

甲烷化技术

甲烷化技术 ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ 甲烷化技术是煤制天然气的关键环节，一氧化碳和氢气在一定温度、压力和催化剂下合成甲烷的反应叫甲烷化反应。 煤制天然气的原理就是合成气的甲烷化反应，其化学方程式如下： 一氧化碳和氢反应： CO +3H2 =CH4 +H2O △H= -206.2kJ/mol 反应生成的水与一氧化碳发生作用 CO +H2O =CO2 +H2 △H= -38.4kJ/mol 二氧化碳与氢作用： CO2 +4H2 =CH4 +2H2O △H =-165.0kJ/mol 以上反应体系为强放热、快速率的自平衡反应，温度升高到一定程度后反应速率快速下降且向相反方向（左）进行。另外甲烷化的过程属于体积缩小的反应，增加反应压力，一方面有利于提高反应速率，另一方面有助于推动反应向甲烷合成向进行，增加压力可以在很大程度上减小装置体积，提高装置产能。 甲烷化反应为强放热反应，每转化1%的CO，体系绝热升温约72℃，因此煤制天然气工艺要解决一氧化碳转化率和反应热的转移问题。 该过程中发生的副反应： 一氧化碳的分解反应： 2CO =CO2 +C △H= -173.3kJ/mol 沉积碳的加氢反应 C +2H2 =CH4 △H = -84.3kJ/mol 该反应在甲烷合成温度下，达到平衡是很慢的。当有碳的沉积产生时催化剂失活。 反应器出口气体混合物的热力学平衡，决定于原料气的组成、压力和温度。目前，甲

烷化技术已经用在大规模的合成气制天然气上，最大的问题是催化剂的耐温和强放热反应器的设计制作上。 甲烷化工艺有两步法和一步法两种类型。 两步法甲烷化工艺是指煤气化得到的合成气，经气体变换单元提高H2/CO比后，再进入甲烷化单元的工艺技术。由于两步法甲烷化工艺技术成熟，甲烷转化率高，技术复杂度略低，已实现工业化运行。一步法甲烷化工艺是指将气体变换单元和甲烷化单元合并在一起同时进行的工艺技术，也叫直接合成天然气技术。 托普索甲烷化技术 ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ TREMP?技术的操作经验可以追溯到20世纪70年代后期，托普索进行了大量的中试验证，保证了该技术能够进行大规模应用。 托普索循环节能甲烷化工艺与鲁奇公司甲烷化技术和Davy公司甲烷化技术有所不同，

虚拟化优缺点

1 引言 随着网络维护管理模式由分散式粗放型向集中式精细化管理模式迈进，铁通公司提出了“强化支撑能力，加强网络集中化管理，在集中化维护管理的基础上，逐步实现核心机房的联合值守和非核心机房的无人值守”的目标。 如何在有限的资金投资的前提下实现网管集中的目标，同时满足降低网络维护成本，达到维护出效率，节能减排的指标要求，是我们在网管集中工作中重点关注和努力的方向。由于铁通陕西分公司部分网管未搭建统一的集中化平台，制约了网管集中及维护管理模式集中化推进工作的整体实施，通过搭建虚拟化平台，实现了网管集中化维护管理的要求。 2 现有网管集中技术的缺陷及弊端 2.1技术落后、效率低下 既有网管接入方式主要采取将放置在机柜中的几十台工作站终端逐个接人KVM，通过KVM终端盒接入显示器，通过显示器进行切换分别进入不同的工作站终端进行维护操作。 从以下流程中可以看到。运维人员在处理一个区域的告警信息时无法看到其他区域的告警信息，只有在处理完这个区域的告警信息后才能处理下一个区域的信息，那么排在后面检查的区域告警往往得不到及时的处理，且随着业务系统的增加，维护人员需要管理的系统越来越多，这种轮询检查的方式将越来越成为制约维护效率提升的瓶颈。 2.2网管终端设备数量多维护成本居高不下。 几十台网管终端占据机房机柜资源，大量的终端清扫、部件维护和更换等在增加维护人员工作量的同时也增加了维护成本。同时新增系统时需增加网管终端

及机柜，受机房条件制约性很大。不算人工工作量，仅终端维修费支出每年平均在6.8万元。 2.3带来耗电量及运营成本的增加 从维护成本支出上计算，每台工作站终端按250W 能耗计算，在不考虑空调等耗电量的情况下，每年需要消耗近20万度电。 2.4系统架构分散使得管理难度、网管系统安全隐患增大。 由于系统架构分散，无备用终端，一旦故障，不能得到及时修复，对网络正常运行形成潜在威胁。 3 虚拟机技术介绍 计算机虚拟技术是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。允许用户在一台服务器上同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。虚拟化能在虚拟机技术(Virtual Machine Monitor)中，不再对底层的硬件资源进行划分，而是部署一个统一的Host系统。 在Host系统上，加装了Virtual Machine Monitor，虚拟层作为应用级别的软件而存在，不涉及操作系统内核。虚拟层会给每个虚拟机模拟一套独立的硬件设备。包含CPU、内存、主板、显卡、网卡等硬件资源，在其上安装所谓的Guest操作系统。最终用户的应用程序，运行在Guest操作系统中。 虚拟可支持实现物理资源和资源池的动态共享，提高资源利用率，特别是针对那些平均需求远低于需要为其提供专用资源的不同负载。这种虚拟机运行的方式主要有以下优势。

甲烷的应用研究进展

论文目录 摘要 (1) 关键词 (1) 1甲烷在合成领域的应用 (1) 1.1甲烷的直接氧化制合成气 (1) 1.2甲烷催化裂解制氢 (2) 1.3甲烷部分氧化制合成气 (2) 1.4甲烷/CO2重整反应 (3) 1.5甲烷水蒸气转化 (3) 1.6甲烷自热重整技术 (4) 2甲烷在其它领域的应用 (5) 2.1 甲烷探测仪的开发利用 (5) 2.2 甲烷工艺在工业上的应用 (5) 2.3甲烷传感器研究进展 (5) 3甲烷的研究发展展望 (6) 4 致谢...................................................................... 错误！未定义书签。 参考文献 (6) Application Research Progress Of Methane (7) 字数统计（7721字）

甲烷的应用研究进展 摘要：本文简单介绍了我国天然气资源状况，系统阐述了近些年来其在合成及其它领域的应用研究，主要包括甲烷的直接转化制合成气，催化裂解制氢，部分氧化制合成气，与CO2重整反应，水蒸气转化和自热重整技术；甲烷探测器的研究利用。最后，提出了对甲烷应用研究的展望。 关键词：甲烷转化应用进展 甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分，但含量分布不均，根据我国第二轮油气资源调查评论结果，我国152个沉积盆地和地区的常规天然气资源量(不包括溶解气)为380400亿m3，其中陆上大约占78.60％，海上21.40％。我国天然气资源总量约占世界天然气资源总量的10％[1]，贮藏量占世界第17位，它集中分布在我国中部、西部和海域，埋深超过3500m和自然地理环境恶劣的黄土高原、山地和沙漠的天然气超过了总量的59％[2]。天然气的主要成分是甲烷，是人们生活中的主要燃料，其实甲烷的应用远不止简单的燃烧，它在很多领域都发挥着重要作用，因此对于甲烷应用的研究有着重大意义。 1甲烷在合成领域的应用 甲烷的转化和利用包括以甲烷为原料合成燃料和基础化学品的一切过程，从已有的天然气化工利用技术来看，甲烷的转化包括直接转化和间接转化[3]。 1.1甲烷的直接氧化制合成气 在甲烷的直接氧化利用中，研究较多的技术是甲烷直接氧化制甲醇，甲烷氧化偶联制烯烃等。 甲醇是重要的基础化工产品和化工原料，由甲烷合成甲醇的方法有多相催化氧化法、均相催化氧化法、熔盐氧化法、等离子体转化法、酶催化氧化法和光催化氧化法等[4]。陈立宇等[5]以V2O5为催化剂，在发烟硫酸中进行了甲烷液相选择性氧化的研究工作，考察了V2O5催化剂用量、反应温度、反应时间、发烟硫酸浓度等工艺条件对反应收率的影响，进行了甲烷液相选择性氧化的催化机理探讨和宏观动力学推导。甲烷在部分氧化反应中首先转化为硫酸甲酯，后者进一步水解得到甲醇。甲烷转化率可达54.5％，选择性45.5％。桑丽霞等[6]在固定床环隙反应器中，150℃MoO3-TiO2/SiO2光催化气相甲烷和水合成了甲醇和氢，甲醇的选择性达到了87.3％。 甲烷直接转化制烯烃是天然气直接转化利用中重要的方法之一，在关于制作工艺的研究之外，王凡，郑丹星等[7]在甲烷氧化偶联制烯烃时的热力学平衡限度有了一定研究，其实验结果表明，在甲烷氧化偶联制烯烃体系中，H2、CO的生成相对容易，C2产物（C2H4、C2H6）不容易生成。通过计算，得到了该体系有利于烯烃生成的反应条件，500℃-800℃、1.5MPa、烷氧摩尔比为7。魏迎旭等[8]合成了具有CHA结构的SAPO- 34和具有金属杂原子的MeAPSO-34(Me＝Mn，Co和Mg)分子筛。采用

存储虚拟化解决方案

存储虚拟化解决方案 1.1.1 存储虚拟化双机双柜解决方案 随着信息化建设的不断推进，各个企事业单位的活动越来越多的依赖于其关键的业务信息系统，这些业务信息系统对整个机构的运营和发展起着至关重要的作用，一旦发生宕机故障或应用停机，将给机构带来巨大的经济损失。 当前，大多数系统基于基于共享磁盘阵列模式的双机集群系统，通过在两台服务器上运行高可用性软件（双机软件或集群软件）和共用磁盘阵列来实现。它使用磁盘阵列作为两台服务器的共用存储设备，通过双机软件对磁盘阵列进行管理，同时对受保护的服务进行监控和管理。任何一台服务器运行一个应用时，应用数据存储在共享的数据空间内，每台服务器的操作系统和应用程序文件存储在其各自的本地储存空间上。 共享磁盘阵列双机集群方式缺点： 磁盘阵列存在单点数据故障，一旦磁盘阵列出现逻辑或物理故障，数据安全就得不到保障 为了解决共享磁盘模式的单点数据故障问题，以及纯软件模式的速度慢、数据安全性低、存储空间小等问题，我们最新推出了出双机双柜高可用高安全存储解决方案。如下图，该方案采用完全独立的两套磁盘阵列实时存储双份数据，解决了整个系统的单点数据故障问题，每台阵列上都采

用安全性较高的RAID5格式来保护数据，同时把数据和服务器也进行了分离，这样数据存储的速度比传统方式快很多，而且，存储系统的升级扩容也会非常方便，支持不同接口的存储。 图：存储虚拟化双机双柜架构图 方案说明: 在服务器层面，如果服务器出现硬件故障，导致操作系统无法正常运行或启动，VMware HA将自动将应用服务切换至备用服务器上。 在存储方面，通过实施双机双柜方案，彻底实现了冗余的存储路径设计，有效避免了HBA卡、光纤存储交换机、磁盘阵列、存储通道单点故障的情况，完全冗余的双机双柜

制氢工艺技术比较分析

制氢工艺技术比较分析 发表时间：2018-12-05T20:54:23.827Z 来源：《电力设备》2018年第22期作者：艾腾筐[导读] 摘要：随着国家的发展，制氢工艺技术的应用受到广泛关注，但是，由于制氢工艺技术种类很多，应用效果与效益存在差异，因此，在应用之前应重视各类工艺技术之间的对比分析，并采用科学化与合理化的方式开展综合研究工作，探索新时期的主要制氢工艺技术方式，为产业化的发展夯实基础。 （新疆美克化工股份有限公司新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州 841000）摘要：随着国家的发展，制氢工艺技术的应用受到广泛关注，但是，由于制氢工艺技术种类很多，应用效果与效益存在差异，因此，在应用之前应重视各类工艺技术之间的对比分析，并采用科学化与合理化的方式开展综合研究工作，探索新时期的主要制氢工艺技术方式，为产业化的发展夯实基础。 关键词：制氢；工艺技术；比较 氢气属于我国重要工业产品之一，广泛应用在石油领域、化工领域、建材领域、冶金领域、电子领域、医药领域、电力领域、轻工业领域、气象领域与交通领域，在不同领域应用中对氢气的纯度与杂质含量要求不同。因此，为了结合各个领域的氢气需求，应筛选效率较高的制氢工艺与相关配套装置，提升经济效益并保证生产工作灵活性，满足安全管理需求，加大新工艺技术的应用力度。 一、制氢工艺技术方式分析 第一，电解水制氢工艺技术。对于此类工艺技术而言，属于我国常用且发展成熟的制氢方法，主要将水作为原材料，形成氢气与氧燃料生成水的逆过程，达到制氢的目的。因此，在实际制作的过程中，需要提供一定能量，并促进水分解，例如：提供电能，可以促进水分解，制氢效率为86%左右，工艺的应用较为简单，没有污染问题，且经济效益较高，但是，在实际应用过程中，对配电功率的要求很大，单套装置难以完成任务，因此，在很多区域中受到限制。 第二，天然气转化制氢工艺技术。此类方式就是在催化剂的作用之下，使得水蒸气转化成为氢气，通常反应温度为810摄氏度左右。此类工艺技术所制成的氢气含量在74%左右，很多大型加工厂中都在使用天然气作为燃料，对蒸汽进行催化，制取氢气。但是，此类工艺技术在实际应用期间，流程较为繁琐，需要投入的成本很高，消耗的能源也很多，对生态环境会产生一定影响。因此，我国已经开始针对此类工艺技术进行整改，开发间歇式的天然气蒸汽制作工艺技术，在小型设备的支持下，降低制取成本。但是，由于原材料的分布不均匀，导致此类方式的应用受到一定限制。 第三，没碳化制氢工艺技术。此类技术将煤设置在与空气相互隔绝的环境中，温度为950摄氏度左右，制取焦炭，副品就是焦虑煤气，其中含有60%左右的氢气。对于焦炉煤气而言，在去除杂质之后，可以进行氢气的提取，但是，此类工艺技术的应用流程较为复杂，需要投入的资金量较高，存在制约。 第四，煤气化制氢工艺技术。此类技术就是创建固定床类型的汽化炉设备，所制取的煤气中含有40%氢气。在煤气杂质处理之后，可以使用相关装置进行氢气的制取，且费用很低，氢气的提取效率较高，可以应用在生产中。 第五，甲醇水蒸气转化制氢工艺技术。通常情况下，在甲醇与脱盐水蒸汽相互混合之后，将其放置在加压加热的的容器中，可以形成催化与转化作用，生成75%的氢气。在变压吸附的过程中，应使用吸附剂，根据压力变化对吸附剂的剂量进行动态化调整，在高压环境中对原料中杂质进行吸附，在低压环境中对杂质进行脱附处理，保证吸附剂的再生应用。此类技术的使用可以进行脱盐水与循环液缓冲罐中的甲醇、水等混合在一起，在循环液体升压泵的支持下，进行加压处理，将其与甲醇冲关升压泵加压之后的甲醇原料混合在一起，然后设置在换热器设备中，形成自转化器的转化作用，完成第一次热交换。在此之后，将原料液体放置在汽化塔设备中，然后在沸腾器与导热油的作用之下实现二次加热，进行汽化处理。在转化之后进入到脱碳的程度中，在八塔七次均压环境之下，进行真空变压吸附处理，制取出相关气体，将杂质排放在大气中。对于半成品气体而言，还需进入到PSA制氢工艺环节中，实现提纯处理目的，此时的氢气纯度甚至可以达到99.99%。在使用甲醇水蒸气转化制氢工艺技术的过程中，工艺流程较为简单，需要支付的成本很少，且操作灵活性很高，制氢规模在8000nm3/小时左右，有利于进行精细化生产与制作，因此，在实际生产的过程中，应合理使用此类工艺技术，遵循科学化与合理化的工作原则，编制完善的计划方案，在提升整体工作质量与制氢工艺技术应用水平的基础上，更好的完成当前任务，达到预期的工作目的。 二、制氢工艺技术比较 对于电解水制氢工艺技术而言，主要使用的原材料为水，制取规模为300nm3/小时，装置在使用过程中规模很小，建设的周期很多，使用便利性高，操作灵活，但是存在耗电量大的缺点[1]。 天然气转化制氢工艺技术的应用原材料为天然气与水，制取规模为4000nm3/小时左右，工艺流程较为复杂，配套装置的安装与建设时间长，需要支付较高投资成本。 煤焦化制氢工艺技术在应用期间，原材料为煤与水，制取规模为10000nm3/小时左右，但是，煤炭的资源分布不均匀，煤焦化的工艺流程会受到一定影响[2]。 煤气化制取技术在应用过程中，原材料为煤与水，制取规模为10000nm3/小时左右，工艺流程较为复杂，对生态环境会产生污染[3]。 甲醇水蒸气转化技术的原材料为甲醇与水，制取规模为8000nm3/小时左右。在生产过程中，甲醇原材料容易获取，运输与存储便利性高，需要投入的资金成本很低，且基础设施的建设时间很短，能耗较少。同时，此类技术在应用期间的工艺流程很简单，灵活性符合要求[4]。 综合对比分析可以发现，甲醇水蒸气转化制氢工艺技术的应用效果较高，能够打破传统工艺技术局限性，降低成本提升制氢工艺技术应用效果，因此，需予以足够重视，广泛进行推广应用[5]。 结语： 综上所述，对比分析各类制氢工艺技术，甲醇水蒸气转化制氢技术的应用效果较为良好，因此，在实际生产期间应总结丰富经验，合理应用此类工艺技术开展工作，确保满足当前的时代发展需求。 参考文献： [1]杨小彦，陈刚，殷海龙，等.不同原料制氢工艺技术方案分析及探讨[J].煤化工，2017（6）：40-43. [2]刘晓丽.制氢工艺技术比较[J].当代化工研究，2016（5）：78-79.

氢能利用与制氢储氢技术研究现状

氢能利用与制氢储氢技术研究现状上海大学陈哲 关键字：氢能制氢储氢技术 目前世界各国都在因地制宜的发展核能、太阳能、地热能、风能、生物能、海洋能和氢能等新型能源，其中氢能以资源丰富、热值高、无污染等优点被认为是未来最有希望的能源之一。 一、氢能的利用与未来发展 氢能的利用方式主要有三种：（1）直接燃烧；（2）通过燃料电池转化为电能；（3）核聚变。其中最安全高效的使用方式是通过燃料电池将氢能转化为电能。目前，氢能的开发正在引发一场深刻的能源革命，并将可能成为21世纪的主要能源。 美、欧、日等发达国家都从国家可持续发展和安全战略的高度, 制定了长期的氢能源发展战略。美国的氢能发展路线图从时间上分为4个阶段：技术、政策和市场开发阶段；向市场过渡阶段；市场和基础设施扩张阶段；走进氢经济时代。从2000 年至2040年, 每10年实现一个阶段。而欧盟划分为三个阶段，即短期，从2000 年到2010 年；中期，从2010 年到2020年；中远期，从2020年到2050年。第一阶段将开发小于500 kW的固定式高温燃料电池系统(MCFCPSOFC）；开发小于300kW 的固定式低温燃料电池系统( P EM) 。第二阶段是新的氢燃料家用车比例要达到5%，其他氢燃料交通工具比例达到2%。所有车的平均二氧化碳排放量减少2.8g/km，二氧化碳年排放量减少1500万t 。第三阶段是新的氢燃料家用车比例要达到35%，其他氢燃料交通工具比例达到32%。所有车的平均二氧化碳排放量减少44.8g/km，二氧化碳年排放量减少2.4亿t 。 二、制氢技术 1、矿物燃料制氢 在传统的制氢工业中，矿物燃料制氢是采用最多的方法，并已有成熟的技术及工业装置。其方法主要有重油部分氧化重整制氢，天然气水蒸气重整制氢和煤气化制氢。虽然目前90% 以上的制氢都是以天然气和煤为原料。但天然气和煤储量有限，且制氢过程会对环境造成污染，按照科学发展观的要求，显然在未来的制氢技术中该方法不是最佳的选择。

甲烷化操作规程

甲烷化岗位作业指导书 拟稿: 审核: 批准:

公布日期: 目录 一、岗位任务 (2) 二、工艺指标 (2) 三、工艺原理及流程 (2) 四、主要设备 (3) 五、正常开车步骤 (4) 六、正常停车步骤 (5) 七、紧急停车步骤 (5) 八、异常现象及处理方法 (5)

九、安全注意事项 (6)

、本岗位任务 甲烷化岗位的主要任务：在适当的压力、温度、催化剂的作用下把甲醇后 的CO和CO2与H2合成为CH4和战0,并把出0分离下来，把CO+CO2含量控制在25ppm 以下，送往合成岗位。 二、工艺指标 （一）新鲜气温度30- 40C （二）催化剂热点温度250C 士5 C （三）甲烷化塔一入温度W 130C （四）塔壁温度w 150C （五）甲烷化塔二入温度250C —270 C o （六）甲烷化塔二出温度w 190C （七）出系统CO+C2C含量W 25PPM 三、工艺原理及流程 （一）工艺原理： 本工段主要作用是脱除工艺气中的CO和C02。在催化剂的作用下使少量 CO、CO2加氢生成CH4和出0,把工艺气中的CO和CO2的含量脱除到25PPM 以下。由于该反应是放热反应，本工段充分利用其反应热以加热合成塔入口气体。甲烷化催化剂是以镍为活性组分，以稳定活性氧化铝为载体。 反应原理：CO+3H2= CH4+H2O+206.24kJ/mol CO2+4H2= CH4+2H2O+165.4kJ/mol （二）流程： 1、工艺介质主流程： 从压缩机六段来的氢氮气进油分离器，油水分离后气体进入预热器与合成 塔出口气体进行热量交换，加热后经合成塔环隙进塔底换热器与出口气体进一

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制氢技术综述 &制氢技术路线选择 一、工业制氢技术综述 1.工业制氢方案 工业制氢方案很多，主要有以下几类： （1）化石燃料制氢：天然气制氢、煤炭制氢等。 （2）富氢气体制氢：合成氨生产尾气制氢、炼油厂回收富氢气体制氢、氯 碱厂回收副产氢制氢、焦炉煤气中氢的回收利用等。 （3）甲醇制氢：甲醇分解制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇部分氧化制氢、甲醇转化制氢。 （4）水解制氢：电解水、碱性电解、聚合电解质薄膜电解、高温电解、光电 解、生物光解、热化学水解。 （5）生物质制氢。 （6）生物制氢。 2.工业制氢方案对比选择 （1）煤炭制氢制取过程比天然气制氢复杂，得到的氢气成本也高。 （2）由于生物制氢、生物质制氢和富氢气体制氢等方法制取的氢气杂质含 量高、纯度较低，不能达到 GT等技术提供商的氢气纯度要求。 （3）国内多晶硅绝大多数都采用的是水电解制氢，只有中能用的是天然气制氢，而国外应用的更多是甲醇制氢，因此，我们重点选择以下三类方案进行对比： （A）天然气制氢

（B）甲醇制氢 （C）水电解制氢 3.天然气制氢 制氢种类制氢方法特点 天然气水蒸汽重 1. 需吸收大量的热，制氢过程能耗高，燃料成本占生产成本的52－ 整制氢68％； 2.反应需要昂贵的耐高温不锈钢管作反应器； 3.水蒸汽重整是慢速反应，因此该过程制氢能力低，装置规模大和 投资高。 天然气部分氧化 1. 优点： 制氢 1）廉价氧的来源；2）催化剂床层的热点问题； 3）催化材料的反应稳定性；4）操作体系的安全性问题 2.缺点：因大量纯氧增加了昂贵的空分装置投资和制氧成本 天然气制氢 天然气自热重整 1. 同重整工艺相比，变外供热为自供热，反应热量利用较为合 理；制氢 2.其控速步骤依然是反应过程中的慢速蒸汽重整反应； 3.由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行，因此 反应器仍需耐高温的不修锈钢管做反应器，这就使得天然气自热重 整反应过程具有装置投资高，生产能力低。 天然气绝热转化 1. 大部分原料反应本质为部分氧化反应，控速步骤已成为快速部分 制氢氧化反应，较大幅度地提高了天然气制氢装置的生产能力。 2.该新工艺具有流程短和操作单元简单的优点，可明显降低小规模 现场制氢装置投资和制氢成本。

天然气制氢的基本原理及工业技术经验进展

天然气制氢的基本原理及工业技术进展 一、天然气蒸汽转化的基本原理 1.蒸汽转化反应的基本原理 天然气的主要成分为甲烷，约占90%以上，研究天然气蒸汽转化原理可以甲烷为例来进行。 甲烷蒸汽转化反应为一复杂的反应体系，但主要是蒸汽转化反应和一氧化碳的变换反应。 主反应： CH4+H2O===CO+3H2 CH4+2H2O===CO2+4H2 CH4+CO2===2CO+2H2 CH4+2CO2===3CO+H2+H2O CH4+3CO2===4CO+2H2O CO+H2O===CO2+H2 副反应： CH4===C+2H2 2CO===C+CO 2 CO+H2===C+H2O 副反应既消耗了原料，并且析出的炭黑沉积在催化剂表面将使催化剂失活，因此必须抑制副反应的发生。 转化反应的特点如下： 1)可逆反应在一定的条件下，反应可以向右进行生成CO和H2，称为正 反应；随着生成物浓度的增加，反应也可以向左进行，生成甲烷和水蒸气，

称为逆反应。因此生产中必须控制好工艺条件，是反应向右进行，生成尽可能多的CO和H2。 2)气体体积增大反应一分子甲烷和一分子水蒸气反应后，可以生成一分子CO 和三分子H2，因此当其他条件确定时，降低压力有利于正反应的进行，从而降低转化气中甲烷的含量。 3)吸热反应甲烷的蒸汽转化反应是强吸热反应，为了使正反应进行的更 快、更彻底，就必须由外界提供大量的热量，以保持较高的反应温度。 4)气-固相催化反应甲烷的蒸汽转化反应，在无催化剂的参与 的条件下，反应的速度缓慢。只有在找到了合适的催化剂镍，才使得转化 的反应实现工业化称为可能，因此转化反应属于气-固相催化反应。 2.化学平衡及影响因素 3.反应速率及影响速率 在没有催化剂的情况时，即使在相当高的温度下，甲烷蒸汽转化反应的速率 也是很慢的。当有催化剂存在时，则能大大加快反应速率；甲烷蒸汽转化反应速 率对反应温度升高而加快，扩散作用对反应速率影响明显，采用粒度较小的催化 剂，减少内扩散的影响，也能加快反应速率。 4.影响析炭反应的因素 副反应的产物炭黑覆盖在催化剂表面，会堵住催化剂的微孔，降低催化剂的 活性，增加床层阻力，影响生产力。 在甲烷蒸汽转化反应中影响析炭的主要因素如下： a.转化反应温度越高，烃类裂解析炭的可能性越大。 b.水蒸气用量增加，析炭的可能性越小，并且已经析出的炭黑也会与过量 的水蒸气反应而除去，在一定的条件下，水碳比降低则容易发生析炭现 象。

存储虚拟化技术论文

存储虚拟化技术论文 浅谈存储虚拟化技术 摘要：本文主要就虚拟存储化技术的概念、主要特点、相关技术、虚拟存储化的作用以及怎样认识虚拟存储化作了有关的描述与解析。 关键词：存储虚拟化技术 计算机存储技术经历了从单个的磁盘、磁带、RAID到存储网络 系统的发展历程,这一路走来似乎缓慢而艰辛,随着存储数据的不断 增长,对存储空间的迫切需求推动着存储虚拟化技术不断向前。 1、什么是存储虚拟化 存储虚拟化:可以理解为把硬件资源抽象化,用虚拟形式来展示它们。虚拟化能够把物理的存储系统从数据驱动的具体工作中解放出来,从而使用户能够随意地按实际需要对有限的存储资源进行分配。 虚拟化可以将多个物理存储资源池合成一个虚拟的存储资源,再对其 实施集中管理或者以逻辑方式将其分成多个虚拟机。 存储虚拟化技术是通过把物理层资源抽象化,从而将一个灵活的、逻辑的数据存储空间展现在用户面前。最基础的存储虚拟化实现是 在主机层,通过计算机操作系统的逻辑卷管理器能够很便捷的为应用 系统和用户分配存储容量。 2、存储虚拟化的主要特点 (1)虚拟存储为大容量存储系统集中管理提供了一个手段,由网络中的一个环节(如服务器)进行统一管理,从而避免了由于扩充存储设 备为管理带来的麻烦。 (2)对于视频网络系统虚拟存储最值得一提的特点是:大幅度提高存储系统整体访问的带宽。多个存储模块组成了当前的存储系统,而 虚拟存储系统能够很好地实现负载平衡,把每次数据访问所需占用的

带宽十分合理地分配到各个存储模块上,这样整个视频网络系统的访问带宽就变大了。 (3)虚拟存储技术使得存储资源管理变得更加灵活,能够把不同类型的存储设备集中管理统一分配使用,有效保障了用户以往对存储设备的投资。 (4)虚拟存储技术能够通过相关管理软件,为网络系统提供许多其它的功能,现在比较流行的如无需服务器的远程镜像、数据快照等技术。 3、相关存储技术 现在虚拟存储的发展还没有一个统一的标准,从它的拓扑结构来看主要有两种方式:即对称式与非对称式。对称式虚拟存储技术是指虚拟存储控制设备与存储软件系统,交换设备集成为一个整体,内嵌在网络数据传输路径中;非对称式虚拟存储技术是指虚拟存储控制设备独立于数据传输路径之外。而从它的实现原理来看也有两种方式:即数据块虚拟与虚拟文件系统。 3.1对称式虚拟存储具有以下主要特点 3.1.1大容量高速缓存的应用,使数据传输速度明显提高 缓存是位于主机与存储设备之间的I/O路径上的中间介质被存储系统广泛采用的。当主机向存储设备读取数据时,会先把与当前数据存储位置相关联的数据读到缓存中,并将多次调用过的数据保留在缓存中;当主机读/写数据时,缓存这个中间介质就能够大大提高读/写速度。 3.1.2多端口并行技术,使I/O瓶颈消于无形 传统的存储设备中控制端口与逻辑盘之间关系就是一一对应,访问一块硬盘只能通过一个特定的控制器端口。但在对称式虚拟存储设备中,SANAppliance的存储端口与LUN的关系是虚拟的,即多台主机可以通过多个存储端口(最多8个)同时并发访问同一个LUN;在光纤通道100MB/带宽的大前提条件下,并行工作的端口数量越多,数据带宽就越高。

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。