煤制天然气煤气化技术的研究现状及分析
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煤制天然气煤气化技术的研究现状及分析
李?铭
辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司
摘要：随着人们生活水平的不断提高以及世界工业的高速发展，作为一种高效清洁能源，中国作为人口大国，天然气的需求越来越大，因此，中国在较长时间内将会出现供不应求的局面。煤制天然气技术的大力发展不仅可有效缓解中国的能源危机，并且可以有效地改善中国的环境状况。本文综述了煤制天然气的现状，并对现今的煤气化技术进行详细介绍，希望对相关人士有所帮助。
关键词：煤制天然气；煤气化技术；现状；研究分析我国是一个富煤、贫油、少气的国家。随着经济发展和城市化的推进，天然气消费量已迎来快速增长期。适度发展煤制天然气，可以有效增加国内天然气供给，降低对外依存度，提高国家能源安全保障。目前，已建成的大型煤制天然气项目建设投资较高，装置运行的经济性较差；要提高煤制天然气装置的经济效益，需要对工艺路线进行不断的创新和改进，以降低装置投资和运行消耗。
1我国煤、油、气现状级煤制天然气的重要性
随着人们生活水平的提高以及工业生产的快速增长，天然气作为一种安全、方便、清洁、优质、高效的能源，其需求量正日益增长。中国能源结构特点为“富煤、缺油、少气”，天然气储量仅占世界总储量的1.3%。虽然中国天然气产量正逐年攀升，但其产量远远赶不上需求量，天然气的严重短缺已经严重制约了中国国民经济的发展。而化石燃料的大量使用会对全球生态环境造成严重的污染。因此，作为煤炭资源较为丰富的国家，对煤炭资源加以清洁利用以合成天然气，不仅能有效缓解中国的天然气供需危机，还能明显降低气体污染物的排放，对中国的环境保护及能源发展具有重要意义。
2煤气化技术概念
煤制天然气就是煤经过气化生产合成气，再经过净化处理，最后甲烷化合成发热量大于33.49MJ/m3的合成天然气。煤制天然气技术成熟、可靠；煤耗低，能源转化率高。另外天然气产品可以依赖国内完善的天然气管网系统进行运输、分配、销售，使天然气产品具有很大的市场空间。可以充运输成本分利用国内的低热值褐煤或者地处偏远、高的煤炭资源，就地建设煤制天然气项目。因此煤制天然气不仅能解决国内天然气资源供应的紧张局面，同时也是一种高效清洁利用煤炭资源的途径。煤气化工艺是发展煤制天然气项目的关键技术。
3煤制天然气技术3.1鲁奇甲烷化技术
鲁奇甲烷化技术采用的催化剂为镍基催化剂，催化剂可以再550~700度高温下操作，活化温度为250~290度；鲁奇甲烷化工艺流程有三个绝热反应器，原料在汽化以后，进人循环管线，可以有效防止原料由第一反应器向第二反应器输送过程中，第一反应器出口温度过高的问题，同时为了提高煤制天然气热效率，鲁奇甲烷化工艺在反应器出口处回收反应热，反应热主要是利用换热器完成，脱硫槽在SNG 换热器前而且鲁奇甲烷化只有一个补充甲烷器这与戴维甲烷化有明显不同。
3.2托普索甲烷化技术
托普索甲烷化技术反应在绝热条件下进行。反应产生的热量导致了很高的升，通过循环来控制第一甲烷化反应器的度，一般有三个反应器，第二和第三绝热反应器可用一个沸水反应器(BWR)代替。托普索甲烷化技术通过高压过热蒸汽利用与回收甲烷化热量，并通
过延长产业链实现产品附加值的提升。
4煤制天然气煤气化技术
煤气化工业上以煤为原料生产合成气已有百余年历史，国外煤气化技术的发展可分为三个阶段，早在20世纪50年代煤气化技术就已实现工业化，后因天然气、石油的大量开发，煤气化技术的开发一度停止；20世纪70年代初，国际性能源危机导致许多发达国家纷纷寻找替代能源，各国对煤气化技术的研究重新提上日程；近20年来，国外许多公司为了提髙燃煤电厂热效率，减少对环境的污染，对煤气化联合循环发电技术进行了大量的工作，进一步促进了煤气化技术的发展。根据煤气化炉的结构特点和燃料在气化炉中进行转化时的运动方式，煤气化工艺可分为三种类型：固定床(移动床)、流化床和气流床。
4.1加压移动床(固定床)气化
固态排渣鲁奇炉在国内外应用较广泛。优点为原料适应性较好，单炉生产能力较大，气化压力较高，合成气氢碳比适中，气化煤时，可得到焦油、中油、轻油、粗酚氨等副产品；其缺点是煤气化产生废水量大并且处理难度大，合成气质量较差(含1096左右甲烷)。
4.2流化床气化
流化床反应器本身适用于高放热大规模的非均相催化反应，流化状态使气体-固体混合均匀导致反应器内接近等温，操作变得简单容易，热量和质量传递比固定床反应器要快得多。此外，可以连续地加入和更换催化剂，增加生产时间，提高生产能力。在流化床反应器的工艺技术中，以原料气作为固体催化剂颗粒流化介质的流化床反应工艺，可以促进原料气和催化剂的有效接触，提高了装置的生产能力。
4.3气流床气化
中国自主开发了多喷嘴煤浆气化工艺。神华煤田煤种属于低变质程度年轻烟煤，煤质低硫、低灰、高发热量，是优质气化原料。煤的0~50mm 筛分组成中，小于6mm 粒度的重量占30%~40%，机械强度85左右，HGI 可磨指数53~56，由于内水相对较高，到北部地区达8%左右，导致神华煤成浆性较差，煤浆浓度66%左右，大部分神华煤灰中Fe2O3、CaO 含量较高，导致其灰熔点较低，适合液态排渣气化炉使用。从煤的岩相分析可知其惰性组分(丝碳)含量较高，对直接液化不利。神华煤不易长期储存，暴晒、雨淋后会粉化，影响机械强度。
结束语
随着煤气化技术的不断发展，煤制天然气项目可选择的气化技术也越来越多，技术成熟、更环保、能耗低、经济性好的气化技术将成为煤制天然气项目气化技术未来的发展的方向。
参考文献：
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