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：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，适度发

展煤制气项目，开发和储备一批煤制气技术，对于保障能源安全、对外议价等均

具有举足轻重的作用。基于此，本文主要对煤制气甲烷化技术对比及研究进展进

行分析。

关键词：煤制气甲烷化；技术对比；研究进展

１、甲烷化技术的起源

氨合成工业中，由于ＣＯ和ＣＯ２的氧元素会使氨合成铁催化剂中毒，在合

成气进氨合成前需将微量的ＣＯ和ＣＯ２脱除，脱除方法有液氮洗和微量甲烷化

两种方法。微量甲烷化技术是利用合成气中少量ＣＯ和ＣＯ２与Ｈ２反应转化为

ＣＨ４，使合成气中ＣＯ＋ＣＯ２小于１０ｍｇ／ｍ３。由于微量甲烷化催化剂

使用温区较窄（３００～４５０℃），且甲烷化反应放热很大，为防止催化剂床

层超温，进微量甲烷化反应器的ＣＯ＋ＣＯ２含量要求不大于０．８％，同时，

为防止微量甲烷化镍基催化剂中毒，合成气中要求硫含量小于０．１ｍｇ／ｍ３，氯含量小于０．０１ｍｇ／ｍ３。由于上述适用条件的限制，使得该催化剂无法

在大量甲烷化装置上使用。

２、现有甲烷化技术的对比

2.1 Ｄａｖｙ甲烷化技术

ＣＲＧ技术最初由英国燃气公司在２０世纪６０年代末、７０年代初开发，

２０世纪９０年代Ｄａｖｙ公司获得了ＣＲＧ技术对外转让许可的专有权，并进

一步开发、整合、完善成现在的ＣＲＧ技术。Ｄａｖｙ甲烷化工艺前两级反应器

为串并联的高温反应器，新鲜气一部分与循环气混合进一级反应器，一部分直接

进二级反应器。二级反应器出口的气体部分经循环气压缩机返回一级反应器入口。

在两级高温甲烷化反应器之后，设置多个补充甲烷化反应器。其具体数量根据原料气成分及对合成天然气中甲烷、ＣＯ和Ｈ２含量的要求确定。反应压力３．０～６．０ＭＰａ（ｇ），催化剂可在２３０～７００℃使用，副产高压或中压过热蒸汽。

2.2 Ｔｏｐｓ∮ｅ甲烷化技术

Ｔｏｐｓ∮ｅ甲烷化工艺原料气经脱硫槽深度脱硫和脱氯，与循环气混合后进入ＧＣＣ反应器，在此反应器内发生ＣＯ与Ｈ２Ｏ反应生成ＣＯ２和Ｈ２的反应，ＣＯ的浓度显著降低，然后进入高温甲烷化反应器。高温反应器两级串联设置，第一级反应器出口为６６５～６７５℃，第二级反应器出口为５００～５５０℃。

Ｔｏｐｓ∮ｅ甲烷化技术的第一级反应器出口温度（６６５～６７５℃）是所有甲烷化技术中最高的出口温度，且其通过ＧＣＣ反应器将入口温度降低到约２５０℃，可提高单程甲烷转化率，从而显著降低气体循环比，减小循环气压缩机能力，适当降低装置投资和运行费用。

2.3 鲁奇甲烷化技术

采用鲁奇甲烷化技术的美国大平原煤制气工厂已经运行接近３０年。原料气先进入脱硫槽深度脱硫和脱氯，将硫和氯含量均降至３０μｇ／ｍ３，深度净化后合成气的一部分与循环气混合进入第一甲烷化反应器，一部分合成气直接进入第二甲烷化反应器，前两级甲烷化反应器采用串并联设置。第一高温甲烷化反应器出口高达６５０℃，第二高温甲烷化反应器出口温度为５００～６００℃，通过废热锅炉和蒸汽过热器回收热量。在鲁奇甲烷化技术中，前两级甲烷化反应器最初使用ＢＡＳＦ的高温催化剂，后改用Ｄａｖｙ催化剂。

2.4 技术对比

2.4.1 主要工艺参数对比

与Ｄａｖｙ甲烷化相比，Ｔｏｐｓ∮ｅ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。Ｔｏｐｓ∮ｅ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。两种技术主要参数对比见表１。

表１两种技术主要参数对比

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，Ｔｏｐｓ∮ｅ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。

2.4.2 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，Ｔｏｐｓ∮ｅ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，因此Ｔｏｐｓ∮ｅ催化剂耐高温性能更好。甲烷化反应中，当操作不慎时，会发生析碳附着在催化剂表面，严重影响催化剂的寿命。

上述两种流程中，配置和操作条件均避免了催化剂中毒和析碳的发生，因此两家专利商提供的催化剂保证寿命均为２年，期望寿命均为３年。经过以上分析可见，Ｔｏｐｓ∮ｅ和Ｄａｖｙ两种甲烷化技术在工艺流程设计上各具特色，其

中，Ｔｏｐｓ∮ｅ工艺在诸多细节的研究更为深入。待庆华、汇能等项目长周期

运行后，如果催化剂寿命能得到保证，其工艺流程和催化剂的优势会得到更多用

户的充分认识。

３、国内外甲烷化技术研究进展

3.1 耐高浓度ＣＯ２甲烷化催化剂

日本日立造船公司和大机安宅工程公司与泰国ＰＴＴ公用事业勘探开发公司

从２０１２年开始合作开发用ＣＯ２制甲烷项目，已经完成第一阶段的研究。该

工艺采用一种由大机安宅工程公司与日本东北大学开发的镍基催化剂，并利用可

再生能源电解水得到的氢气作为原料。高浓度ＣＯ２甲烷化反应催化剂主要是要

实现在低温下的高活性，其催化剂主要是以Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ等为

活性成分的负载型催化剂。

3.2 无循环甲烷化技术

美国福斯特惠勒（ＦｏｓｔｅｒＷｈｅｅｌｅｒ）与科莱恩（南方化学）开

发了全新的无循环ＶＥＳＴＡ煤制天然气工艺。２０１４年６月，福斯特惠勒、

科莱恩与惠生合作建成了一套中试装置，该中试装置由福斯特惠勒提供授权技术，科莱恩提供催化剂，惠生负责工程设计、建造及管理运营。２０１６年完成了所

有中试试验，结果表明，该技术已具备商业化应用条件。

3.3 ＮＲＭＴ无循环甲烷化

由北京华福、大连瑞克、中煤龙化联合开发的无循环甲烷化新技术（ＮＲＭＴ，Ｎｏｎ－ｒｅｃｙｃｌｅＭｅｔｈａ－ｎａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）是一项新型甲烷化技术。

3.4 等温甲烷化工艺

２０世纪７０年代，Ｌｉｎｄｅ公司开发了一种固定床间接换热的等温甲烷

化反应器，移热冷管嵌入催化剂床层中，并据此开发了等温甲烷化工艺，但未得

到推广应用。

４、结语

从目前采用Ｄａｖｙ和Ｔｏｐｓ∮ｅ技术建设的大型甲烷化装置运行情况来看，进口甲烷化技术在工艺及装备技术上已没有任何障碍，但可以通过国产化催

化剂及工艺的开发，替代进口，进一步降低项目建设费用和操作费用。同时，还

要积极开发等温甲烷化、高浓ＣＯ２甲烷化、无循环甲烷化、耐硫甲烷化催化剂

及工艺、装备等，为煤基合成气、焦炉煤气、荒煤气等不同气体定制适宜的甲烷

化流程，甚至为回收ＣＯ２制甲烷进行积极的探索，为我国天然气供应扩宽来源。

参考文献：

[1]胡大成．高加俭，等．甲烷化催化剂及反应机理的研究进展[J]．过程工程学报，2011，2(1)：880—893．

[2]李茂华，杨博，等．煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展[J]．工

业催化，2014，22(1)：lo_24．

[3]朱艳艳，袁慧，等．国内外甲烷化技术研究进展[J]．天然气化工，2014，4(39)：77—82

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展 甲烷化是一种重要的催化反应，其可以将甲烷转化为更具经济价值的产品，如甲烷可以被催化转化为甲醇、汽油、石脂烃等化合物。甲烷化反应具有很高的化学转化效率和节能环保的特点，因此在能源领域中具有重要的应用价值。然而由于甲烷的分子结构稳定性较高，甲烷化反应的催化剂选择和反应机理的研究尚存在一定困难。 目前，已有多种催化剂被用于甲烷化反应。常见的甲烷化催化剂包括贵金属催化剂（如铂、钯等）和过渡金属催化剂（如钛、铈、钴等）。贵金属催化剂具有高的催化活性和选择性，但成本较高。过渡金属催化剂则在催化甲烷化反应中具有较好的平衡性，但催化活性较低。近年来，还出现了一些新型的甲烷化催化剂，如氧化亚氮、过氧化物、氮化硼等，这些催化剂在甲烷化反应中显示出良好的催化效果。 关于甲烷化反应机理的研究，目前存在着不同的理论观点。其中最为常用的机理是氧化亚氮机理和金属氧化物机理。氧化亚氮机理认为甲烷化反应中，氧化亚氮（NOx）是催化剂的活性物种，其可以吸附在催化剂表面，与甲烷反应生成反应中间体，最终转化为甲醇等产物。金属氧化物机理则认为，催化剂表面的金属氧化物可以与甲烷发生氧化反应，生成活性氧物种，最终通过形成反应中间体，完成甲烷化反应。还有一些其他的甲烷化反应机理模型，如贵金属机理、过渡金属机理等。 甲烷化反应的机理和催化剂选择是相互关联的。不同的催化剂对应不同的反应机理，选择合适的催化剂可以提高甲烷化反应的效率和选择性。目前，研究者们通过理论计算、实验模拟等方法，对甲烷化反应机理进行了深入研究。这些研究结果为甲烷化反应的催化剂设计和优化提供了理论依据，也为解决甲烷化反应中的关键科学问题提供了参考。 甲烷化反应催化剂及反应机理的研究进展为该反应的应用提供了技术支持，并为更高效、环保的催化剂的开发和设计提供了思路和指导。未来的研究重点应该放在提高甲烷化反应的催化活性和选择性，探索更加高效的催化剂，并深入研究甲烷化反应的反应机理，以期为能源领域的发展作出更大的贡献。

煤制天然气工艺中无循环甲烷化技术的研究

煤制天然气工艺中无循环甲烷化技术的 研究 摘要：甲烷化技术是煤制天然气项目的关键核心技术，利用甲烷化技术制天然气是煤炭转变为天然气的有效途径。甲烷化反应是强放热反应体系，反应放热量大，理论计算，每转化1%CO的绝热温升为74℃，每转化1%CO2的绝热温升为60℃。如果高温热量不能及时移除，可引起催化剂床层剧烈升温，导致催化剂高温烧结，严重影响甲烷化反应。甲烷化工艺开发过程的关键之一就是如何移走反应热和温度调控手段。基于此，本文主要对煤制天然气工艺中无循环甲烷化技术进行分析探讨。 关键词：煤制天然气工艺；无循环；甲烷化技术 前言 随着国内对能源需求量的不断增加，而我国“富煤贫油少气”的能源结构特点，决定了煤炭将会在未来很长一段时期内继续作为能源主体被开发和利用。国家对煤制气的支持，推动了煤制气的发展，煤制天然气是以煤炭为原料，经煤气化、变换、净化、甲烷化等工序，即可生产出热值符合规定的的代用天然气。 1、无循环甲烷化工艺 1.1流程研发 国外开发的3个代表性的无循环新工艺如下： 1.1.1美国RMP公司的无循环工艺 RMP甲烷化工艺采用6段绝热固定床反应器，变换和甲烷化联合进行，不用循环设备。前三个反应器采用合成气直接冷激的方式以降低反应器进口温度。净化后的合成气（未脱CO2）的约40%和水蒸汽一起进入一级反应器，30%的合成气

作为冷激气和一级出口气体进入二级反应器，剩下30%合成气同样和二级出口气 体混合进入三级反应器，最后三级反应器继续甲烷化。反应可在高温下进行，甲 烷化流程简单，易于控制。 1.1.2ICI公司的无循环甲烷化工艺 ICI的无循环联合变换甲烷化工艺与RMP工艺很相似，只是不需要冷激气。 联合变换甲烷化工艺不需要循环装置，反应温度易于控制。但工业应用还存在问题，主要是：①脱硫与脱碳分开，不能采用低温甲醇洗工艺，操作费用较高；② 催化剂技术要求高，开发难度较大。 1.1.3福斯特惠勒和德国南方化学公司合作的VESTA工艺 VESTA工艺原理上是对联合变换甲烷化工艺的改进，在前面增加一个变换反 应器，在脱除CO2后又增加了一个末端甲烷化反应器，使甲烷化完成的更为彻底。该工艺工业应用存在的主要问题是：①脱硫与脱碳分开，不能采用低温甲醇洗工艺，操作费用增加；②催化剂技术要求较高；③脱碳精度要求很高，否则最后的 甲烷化完成不彻底，产品气中甲烷含量的波动大。针对目前煤制天然气甲烷化工 艺存在的问题，本设计提出了无循环甲烷化新工艺。主要工艺流程如图1。本设 计采用国产新型甲烷化催化剂，可承受最高温度800℃，该催化剂通过了实验室8000h的运行验证，安全可靠。工艺方面，通过控制进入反应器的原料配比来控 制反应放热量，避免超温，中试装置是保持原料H2过量，控制CO的加入量来控 制反应温度的；富CO的原料气是通过一级、二级、三级反应器逐步加入的，在 四级反应器入口预留了一个原料配比调节接口，若前三级原料（H2-CO2）／ （CO+CO2）配比偏离了反应理想比例，可通过四级进行微量调节。反应移热通过 成熟的废锅工艺进行移热，但考虑到反应器出口温度较高，达到了700℃，高温 气体直接引出，给后续工艺设备和管道的设计和操作维护带来困难，通过工艺和 设备整合，实现了在反应器内取热，耐高温设备仅反应器，其他均为常规设备， 使流程简化，操作维护简单，投资低，阻力降小，节能。同时反应器采用轴径向 型式，使设备操作维护更加安全可靠，避免了传统反应器因耐火材料脱落或损坏 而损坏反应器发生危险的情况，加工制造容易，采用常规材质，降低了造价。

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术 摘要：天然气是一种重要的一次能源，在发电、工业燃料、化工原料、汽车 能源、居民燃气等方面具有广泛用途。虽然我国每年天然气产量呈逐年增长的趋势，但仍远远落后于市场需求的增长，天然气供不应求的局面将长期存在。而我 国的能源结构特点是“富煤、少油、缺气”，根据国内的能源结构特点，在富煤 地区适度发展煤制天然气，既可清洁加工利用煤炭资源，也可有效补充天然气资 源的供给，缓解国内天然气供求矛盾。 关键词：煤制合成天然气；甲烷化合成技术 引言：煤制天然气工艺主要包括煤气化和合成气甲烷化两个过程。综述了煤 制天然气工艺中合成气甲烷化催化剂的研究进展，从活性组分、载体和助剂等方 面介绍了国内外甲烷化催化剂的研究现状，并分析了甲烷化催化剂的失活原因。 合成气甲烷化催化剂的发展方向是使催化剂具有更好的催化活性和热稳定性，以 期开发出性能优异的具有自主知识产权的合成气甲烷化催化剂及配套技术。 1.中国煤制天然气技术 至今为止，中国还没有经过工业化验证的煤制天然气技术。中国的CO甲烷 化技术主要应用于富氢体系中微量CO的去除以及城市煤气的部分甲烷化。开发 的水煤气甲烷化工艺，其原料气首先进行脱硫操作，在0.05MPa、350℃下进行加 氢反应。该工艺经过1000h稳定性实验，催化剂催化活性稳定，且起始温度低， 寿命可达1a之久，但催化剂不耐硫。在空速1500h-1时，该工艺的CO转化率高 达95%，CH4选择性可以达到65%。由中科院大连物化所研发的常压耐高温煤气直 接甲烷化工艺采用自行研发的M348-2A型催化剂，以水煤气为原料气，经脱水、 脱硫、脱氧等工序后进入甲烷化反应器。反应产物经降温、除水、压缩等工序后 进入煤气输配管道系统。由于M348-2A型催化剂为非耐硫型催化剂，因此原料气 再进入甲烷化反应器前必须经过脱硫与脱氧。该工艺的产品热值大于14000kJ/m3，CO体积分数小于10%，完全满足城市煤气的质量标准。该催化剂的性能稳定，活

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术 晏双华;双建永;胡四斌 【摘要】煤制天然气的关键技术在于甲烷化合成技术.介绍了国内外甲烷合成技术的概况,分别论述了Davy、TREMPTM、Lurgi 3 种甲烷化工艺的技术特点、催化剂活性以及生产应用效果. 【期刊名称】《化肥设计》 【年(卷),期】2010(048)002 【总页数】4页(P19-21,32) 【关键词】天然气;甲烷化;煤制合成天然气(SNG);Davy;TREMPTM;Lurgi 【作者】晏双华;双建永;胡四斌 【作者单位】中国五环工程有限公司,湖北,武汉,430223;中国五环工程有限公司,湖北,武汉,430223;中国五环工程有限公司,湖北,武汉,430223 【正文语种】中文 【中图分类】TQ546.6 天然气是一种清洁、高效的能源产品。我国经济快速增长拉动了天然气需求,另外随着国内可持续发展战略和加强环保等政策的实施,国内对天然气的需求将与日俱增。从 2000年到 2008年间,我国天然气消费量年均增长 16%。未来中国天然气消费的发展趋势,一是需求量大幅度增长;二是利用方向将发生变化,消费结构将进一步优化。预计 2010年我国天然气的需求量将达到 1 000亿～1 100亿m3,同期的天然气产量只能达到 900亿～950亿 m3。预计 2020年我国天然气的需求量将

达到 2 000亿m3,而同期的天然气产量只能达到 1 400亿～1 600亿 m3[1]。如 此大的天然气缺口将对我国国民经济的发展带来诸多不利影响。 解决我国天然气供需矛盾的最有效办法是多方位、多渠道扩大天气然供给。我国每年从俄罗斯、中亚、土库曼斯坦等通过长输管线购买约600亿～700亿 m3天然气。此外,我国与印度尼西亚、澳大利亚、马来西亚等国签署了进口液化天然气的 协议。但从国外进口天然气易受国际能源竞争、地区安全形势以及地缘政治等不确定因素影响[2]。 我国的能源结构是“缺油、少气、富煤”,煤炭资源相对丰富,煤化工发展迅速。利 用该契机,积极发展煤制天然气 (SNG)用于替代天然气或城市煤气,不仅可以降低进口天然气市场给我国带来的潜在风险,满足日益增长的市场需求,而且对我国的能源 安全、节能减排等方面也具有战略意义。 煤制天然气工艺路线较为简单,工艺流程见图1。煤制气经变换、净化后合适比例 的 H2、CO、CO2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。甲烷化反应原理如下。 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 CO2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 CO2含量的气体,其甲烷化合成工艺及催化剂有更高的要求。 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

煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展

煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展 宗弘元;余强;刘仲能 【摘要】The production of synthetic natural gas( SNG)is an important route of the highly efficient and clean utilization of coal. The key reaction of coal to SNG is methanation,which is strong exothermic, reversible and reduced volume after the reaction. In order to get high methane yield,the measures of multistage adiabatic cycle to dilute CO and shift/purification of syngas was adopted. The existing traditional process of methanation and their characteristics were summarized. On this basis,the methanation processes were compared,and the development of novel sulfur-tolerant methanation process for coal to SNG was proposed and discussed. The hydrothermal stability of conventional Mo-based sulfur-tolerant methanation catalysts needs to be improved because of low space velocity and conversion of raw materials. The future research trend of coal to SNG is the development of multistage sulfur-tolerant methanation processes and their corresponding catalysts with high performance.%煤制天然气是煤 炭高效清洁利用的重要途径，甲烷化是煤制天然气的关键反应，具有强放热、可逆和体积缩小的特点。针对甲烷化反应特点，工艺上主要采用多段绝热循环稀释CO 含量、合成气变换与净化等策略实现高甲烷收率。对现有的传统甲烷化工艺进行归纳总结，并分析各自甲烷化工艺的特点。在此基础上，对甲烷化工艺路线进行比较，提出开发煤制天然气耐硫甲烷化新工艺，并对该工艺进行探讨。常规钼基耐硫甲烷化催化剂由于原料空速和转化率低，水热稳定性也有待提高，因而开发粗煤气多段耐硫甲烷化制天然气节能工艺及高效耐硫甲烷化催化剂是今后的研究方向。

煤制天然气技术发展现状及前景展望

煤制天然气技术发展现状及前景展望 煤制天然气技术发展现状及前景展望 引言： 随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，寻找替代传统石油和天然气资源的能源途径显得愈发重要。煤作为丰富的化石能源资源，具有广泛储量和可开采性等优势，因此煤制天然气（Coal-to-Gas，简称CTG）技术在能源领域逐渐崭露头角。 一、煤制天然气技术的发展现状 煤制气技术早在二战时期即有了实践，但由于技术限制以及其高成本等因素，一直未能大规模应用。近年来，随着技术的不断突破和成本的逐渐降低，煤制天然气技术取得了长足的进展并广泛应用于能源领域。 目前，煤制天然气技术主要有煤炭气化、合成气制备、甲醇合成和甲烷化等环节。通过煤的气化可以将固体煤转化为气态或液态的合成气，之后再通过合成气制备得到甲醇等化学品，最终经甲烷化反应将甲醇转化为天然气。在这个煤制天然气的过程中，项目还可根据不同需求和技术可行性选择适合的工艺路线。 我国在煤制天然气技术的研发和应用上取得了显著成就。2010年，国家能源局启动了煤炭清洁高效利用试点示范工程，在全国范围内探索和推广煤制气技术。目前，我国已建成多个大型煤制天然气项目，年产天然气已达数千亿立方米。 二、煤制天然气技术的优势 煤制天然气技术相较于传统天然气具有多重优势。 首先，煤作为丰富的能源资源，具有较高储量和分布广泛的特

点，可以有效减少对进口天然气的依赖，保障能源安全。 其次，煤制天然气技术可以有效减少温室气体排放。煤炭是传统能源领域的主要温室气体排放来源之一，而煤制天然气技术可以将煤中所含的硫、氮等有害物质以及二氧化碳等温室气体捕捉和处理，降低温室气体排放量，减轻环境污染。 此外，煤制天然气技术还可以推动煤炭行业转型升级，提高资源综合利用率。通过煤炭气化和合成气制备过程，可以从煤炭中提取出各种化学品，促进煤炭深加工和高值利用。 三、煤制天然气技术的前景展望 煤制天然气技术在未来的能源领域具有广阔的前景。 首先，随着国内天然气需求的快速增长，煤制天然气技术可以为我国解决能源供应压力提供重要支撑。在能源结构转型的背景下，煤制天然气技术有助于我国实现从传统煤炭能源向清洁能源的转变。 其次，煤制天然气技术在国内外市场的需求也在增加。尤其是在一带一路倡议的推动下，煤制天然气技术有望得到更广泛的应用和推广。 此外，煤制天然气技术还可以为不同行业提供多元化的能源供应。通过灵活的技术应用，可以将煤制天然气与可再生能源相结合，形成混合供能模式，使各行业能源需求得到更加合理的满足。 然而，煤制天然气技术仍面临一些挑战，如高成本、技术复杂度、环境风险等。因此，未来需要加大对于煤制天然气技术的研发和创新，提高技术水平和降低成本，进一步促使煤制天然气技术得到广泛应用。 结语： 煤制天然气技术的发展现状和前景展望显示出其在能源领域的

煤基合成气制甲烷工艺流程、技术及催化剂研究进展趋势分析

煤基合成气制甲烷工艺流程、技术及催化剂研究进展趋势分析宋孝勇 【摘要】随着社会经济的发展，工业生产、日常生活对于天然气等能源类的需求 越来越大。提高煤制天然气的生产效率，有利于缓解我国能源需求量增大与生产效率过低之间的矛盾，符合国家发展“能源节约型”和“环境友好型”社会的战略目标。煤制天然气是煤炭高效清洁利用的重要途径，甲烷化是煤制天然气的关键反应。推行煤基合成气制甲烷工艺创新，可以显著提高甲烷工艺的制备效率。针对甲烷化反应的特点，对催化剂使用技术进行优化。本文根据煤基合成气制甲烷工艺的技术细节展开讨论，提出几点优化制备流程的可行性建议。%As social economic develops, the requirement for natural gas was more and more in industry and daily life. Improving production efficiency of coal gas could eased the problems of requirements is much higher than production efficiency. Coal gas is the main path of efficient cleaning and utilization. Methanation is the key reaction for coal gas. Innovation of methane technique by coal based gas can raise preparation efficiency. The cat-alyst use was optimized according to the characters of methane reaction. Some advices were given for optimizing the preparation process. 【期刊名称】《化学工程师》 【年(卷),期】2016(000)004 【总页数】3页(P44-45,43) 【关键词】制烷流程;催化剂;煤基合成;模拟研究

煤制天然气(甲烷化)催化剂国内外研究综述

煤制天然气（甲烷化）催化剂国内外研究综述 摘要甲烷化催化剂是甲烷化工艺开发的基础，本文着重分析了国内外甲烷化催化剂现状。 关键词煤制天然气；甲烷化催化剂；活性组分；载体；助剂 随着人们生活水平的提高，城市化进程的加快，对优质、高效天然气的需求急剧攀升，导致天然气供需矛盾日益突出。煤制天然气是以煤为原料生产天然气的工艺技术，可以将煤炭转化为便于远距离输送的清洁燃料CH4，成为缓解天然气供需矛盾和煤炭高效清洁转化的重要途径之一。该技术是通过多相催化甲烷化反应原理，将合成原料气中的碳氧化合物（CO+C02）催化加氢生成甲烷（CH4）。甲烷化技术是煤制天然气的核心技术之一，甲烷化催化剂是甲烷化工艺开发的基础。本文分析了国内外甲烷化催化剂现状，以期对我国甲烷化催化剂技术的开发有所启迪。 一、国外甲烷化催化剂现状 国外对煤制天然气催化剂的研究可以追溯到20世纪70年代的石油危机期间。当时，西方国家为摆脱对石油天然气的依赖，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催化剂和工艺技术的研发。一些半工业化的煤制天然气实验装置相继建立，取得了可喜的实验成果。在此基础上，1984年美国大平原建成389万m3/d的煤制天然气工厂，利用当地高水分褐煤，生产出合格的替代天然气，建厂初期所使用的甲烷化催化剂为巴斯夫（BASF）生产的，后改为英国燃气公司（BG）的CRG甲烷化催化剂，该厂建成至今，正常运行20多年。 20世纪90年代末期，戴维获得了将CRG技术对外许可的专有权，联合世界知名催化剂制造商JohnsonMatthey，在世界范围内推广CRG催化剂和工艺包。丹麦托普索公司从20世纪70年代后期就开始了开发甲烷化催化剂的工作，并成功开发出MCR一2X催化剂。该催化剂经托普索中试装置和德国中试装置试验测试，最长的运行时间达到了10000h，累计运行记录超过了45000h。瑞士卡萨利公司（casale）以BASF的Gl一85甲烷化催化剂为基础，开发出等温甲烷化工艺，最大特点是采用内排热等温反应器。国外代表性甲烷化催化剂特点见表1。 鲁奇公司早些时候分别与南非Sasol公司和奥地利艾尔帕索天然气公司建立了煤制天然气实验装置，并进行了较长时期的运转。其催化剂为Ni基催化剂，活化温度250～290℃，可在550～700℃高温下操作。美国巨点能源公司开发的直接催化蒸汽甲烷化技术又称“蓝气技术”，其催化剂操作温度600～700℃，并已进行超过1200h的中试实验。技术特点是在一个反应器中催化气化反应、水煤气变换反应和甲烷化反应3种反应，从而实现在单一反应器内生产煤制天然气。该技术的难点是催化剂的分离。

煤制气方法的技术现状及工艺研究

煤制气方法的技术现状及工艺研究 煤制气是一种将煤转化为可用于发电、供暖和化工生产的气体燃料的方法。随着能源需求的增长和对碳排放的关注，煤制气技术的研究和应用变得越来越重要。本文将对煤制气方法的技术现状及工艺研究进行详细介绍。 一、煤制气方法的技术现状 1. 煤气化技术 煤气化是将固体煤炭转化为可用于燃烧或化学反应的气体燃料的过程。传统的煤气化方法包括煤气化炉气化和煤水浆气化两种。煤气化炉气化是将煤在高温、高压和缺氧条件下转化为一种含有一氧化碳和氢气的混合气体，而煤水浆气化是将煤制成水煤浆，再进行气化反应。 近年来，随着气化技术的不断发展，气化方式也在不断更新。受益于先进的催化剂和反应工艺，气化方法的效率和产气质量得以显著提高。 2. 燃料气合成技术 近年来，随着合成气技术的进步，燃料气合成技术的效率和产物品质也得到了明显提高。利用现代催化剂和反应工艺，合成气制油的产率和选择性大大提高，同时能源利用效率也大幅度提升。 3. 煤制气工艺应用 二、煤制气工艺研究 为了提高煤气化的效率和减少对环境的影响，研究人员提出了一系列改进方法。其中包括利用先进的气化反应器和催化剂，提高气化效率和产气质量；应用高效的煤气化炉，减少能源损耗和排放物排放；改进气化工艺，提高煤气化的选择性和稳定性等。 燃料气合成工艺的创新主要包括改进水煤气变换和合成气制油的催化剂和反应条件。通过研究新型催化剂和优化反应条件，可以提高合成气的产率和选择性，降低合成气制油的能耗和环境影响。 为了提高煤制气工艺的整体效率，研究人员还提出了煤气化和燃料气合成工艺的集成方案。通过优化气化和合成气工艺的集成，可以实现能源的高效利用和减少对环境的影响。

焦炉煤气甲烷化制SNG、CNGLNG技术开发

焦炉煤气甲烷化制SNG、CNG/LNG技术开发 张新波，李泽军，杨宽辉 （西南化工研究设计院，工业排放气综合利用国家重点实验室，四川成都610225） 摘要：利用焦炉煤气制合成天然气SNG、压缩天然气CNG和液化天然气LNG 是焦炉煤气利用的一个新领域。讨论了利用焦炉煤气甲烷化制合成天然气SNG的不同工艺流程，比较了各种工艺流程的优缺点，并进行了经济评价。结果表明，焦炉煤气甲烷化后制合成天然气工艺，并进一步加工生产压缩天然气和液化天然气原料利用率更高，环保效果更佳，且经济效益更优。 关键词：焦炉煤气；甲烷化；合成天然气；经济效益 Abstract: The method of using of the coke-oven gas to made synthetic natural gas (SNG), compressed natural gas (CNG) and liquefied natural gas (LNG) is a new area. Discusses the different processes of using the coke-oven gas to make SNG, and compares the advantages and disadvantages of various technological, last make economic evaluation. The result indicated that technology of using the coke-oven gas to made synthetic natural gas, and further processes the production compressed natural gas and the liquefied natural gas raw material use factor is higher, the environmental protection effect is better, and the economic efficiency is more superior. Key word: coke oven gas; methanation; synthetic natural gas; economic effectiveness 前言

煤制气技术的发展与应用研究

煤制气技术的发展与应用研究 煤作为我国最重要的矿产资源之一，其在能源、化工、冶金、建材等领域的应用广泛。其能源利用的关键是实现煤的清洁高效利用，而煤制气技术正是实现这一目标的重要手段之一。本文将从煤制气技术的发展历程、技术原理、应用现状和未来发展方向等方面进行探讨。 一、煤制气技术的发展历程 煤制气技术的起源可追溯至19世纪中叶，当时在欧洲国家和美国已经开始大规模地应用。经过近百年的发展，煤制气技术经历了多次技术革新和重要进展。1949年新中国成立后，煤制气技术成为我国发展煤化工产业的重要支撑。从20世纪50年代到70年代，我国采用气化炉、还原炉等多种设备生产煤气，其中，节能型气化炉曾在引进和消化吸收基础型气化炉的基础上，使煤制气技术实现了跨越式发展。80年代以来，我国煤制气技术进入了新阶段。随着气化技术的不断完善和改进，煤制气工艺现代化程度不断提高，新煤气化工艺如流化床气化技术、1 000 t/d以上煤气化工示范工程等相继建设并成功运行。 二、煤制气技术的原理和分类 煤制气技术是指将煤炭通过气化反应转化为可燃性气体的一种技术。其主要分为固定床气化、流化床气化和床层氧化等多种工艺，其中固定床气化流程如下：首先将煤炭破碎、粉碎，经过煤粉干式输送后进入气化炉内，经过一系列化学反应，产生一氧化碳、氢等可燃气体，并在气化过程中释放出的热量维持反应。反应结束后，气体通过各种设备进行净化、加压、输送等处理以及后续的利用，如合成氨、合成甲醇和合成柴油等。 三、煤制气技术的应用现状 目前，我国的煤制气技术有较广泛的应用。在能源方面，煤制气技术已广泛应用于城市燃气、发电、工业锅炉等领域。根据统计，我国煤制气产业已从2011年

煤制天然气工艺的研究与应用

煤制天然气工艺的研究与应用 摘要：文章采用先进的煤气化和甲烷化技术建设大型煤制天然气项目，阐述了研究和开发煤气化技术的重要意义，详细介绍了目前国内外主流煤气化技术的进展及应用，比较了各种煤气化技术的优缺点，并对如何选择煤气化技术提出了详细的方案。 关键词：煤气化；气化炉；碎煤加压；应用我国煤炭资源较丰富，近年来煤化工行业发展迅速，在煤化工行业中最为关键和重要的是通过洁净、高效的技术将煤炭转化为合成气（CO+H2），即煤的气化技术。先进的煤气化技术不仅能减轻燃烧排放物对大气的污染，而且还能够很大地提高煤炭利用率，是煤炭化工、煤炭直接或间接液化、IGCC技术、燃料电池等高新洁净煤利用技术的先导性技术和核心技术。 1 煤制气技术的发展 煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学品的过程。煤化工分为传统煤化工和现代煤化工，传统煤化工产品主要包括合成氨、甲醇、焦炭和电石等。目前，我国现代煤化工明确了把煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制天然气、煤制乙二醇作为现代煤化工的代表。 1.1 煤炭气化 煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤炭气化工艺可按压力、气化剂、气化过程供热方式等分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有固定床气化、流化床气化和气流床气化。虽然煤的气化是发展时间较长的一种技术，但仍然存在许多问题未解决，如煤品种的适应性、转化率、装置稳定运行等。 1.2 煤制甲醇 煤制甲醇即以煤为原料生产甲醇。我国利用高硫、劣质煤生产甲醇的技术处于世界前列，且原料来源稳定可靠，已初步形成了4 000万t/a的生产能力。 化工产业的蓬勃发展拉动我国甲醇消费量快速增长。随着甲醇下游产品的开发和甲基叔丁基醚（MTBE）、农药、醋酸、聚甲醛等新装置的建设，以及甲醇燃料的推广和应用，甲醇的需求市场进一步扩张。国内煤炭企业为增强核心竞争力、调整产品结构、延长产业链，注重上下游一体化发展，有效带动了大型煤制甲醇装置的建设。 1.3 煤制烯烃 煤制烯烃分为煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项技术。煤制烯烃即煤基甲醇制烯烃，是指以煤为原料合成甲醇后再通过甲醇制取乙烯、丙烯等烯烃的技术。甲醇制烯烃技术已日趋成熟，具备工业化条件，存在的主要问题不在工艺上，而在催化剂上。目前，催化剂的长周期运转的数据并没有出来，催化剂的单程转化率、收率、副产物的组成，催化剂、原材料和公用工程的消耗定额、催化剂衰减的特性曲线、废催化剂的毒性和处理、催化剂制备的污水组成和数量、整个装置单程和年连续运行的时间、废液废气的排放等多项重要数据目前没有公布。因此，大规模工业化尚需时日。 2 天然气的消费量

煤化学利用技术的研究进展

煤化学利用技术的研究进展 作为一种重要的化石能源，煤炭具有广泛的应用领域。常见的 利用方式是燃烧发电或加工为煤制品。为了更好地利用煤炭资源，煤化学利用技术被广泛研究。煤化学利用技术是指将煤炭转化为 液态或气态燃料，化工原料以及其他有价值的产品的技术。这项 技术的开发不仅可以减缓煤炭资源枯竭的速度，还有可能为经济 和社会的发展带来新的机遇。 目前，煤化学利用技术的研究已经有了一些进展。下面，本文 将就煤化学利用技术的研究进展进行探讨。 一、煤制油技术 煤制油技术是一种将固态煤转化为液态燃料的方法。该技术利 用热化学反应将煤炭转化为液态燃料，如这种燃料中的石油和天 然气等。在煤制油的过程中，煤炭经过干馏分离后，得到干馏气 和焦炭，干馏气经过加氢处理后，可以得到煤制油。这种燃料常 见于公共交通工具以及轮船的发动机中。 二、煤制气技术

煤制气技术是一种将煤转化为气态燃料的技术。该技术使用水 蒸气与煤炭反应，产生一种称为合成气的气态燃料。合成气主要 由一氧化碳和氢气组成，这些成分可以用来制造石化品，如合成油、乙烯、丙烯等，同时也可以用来替代天然气进行加热。 三、煤制氨技术 煤制氨技术是一种将煤炭转化为化肥的方法。该技术让煤炭与 天然气进行加热，从而产生合成气。合成气再通过一系列的反应，产生氨。煤制氨技术具有较高的化学反应效率，且过程中所产生 的副产品可以用于煤炭的其他加工过程。 四、煤化学潜热利用技术 煤化学潜热利用技术是一种将煤炭发热的潜热利用到其他产业 中的技术。该技术可以在煤炭的加热过程中同时获得其他产业所 需的合成气或热能。煤化学潜热利用技术是一种进一步提高煤炭 的利用率的方法，也是一种能够满足现代社会的能源需求的方法。

煤制天然气甲烷化技术研究

煤制天然气甲烷化技术研究 摘要：煤制天然气技术实施过程中具有流程复杂、控制难度大的特征，同时其 中对于温度的掌控要求很高。其中，甲烷化技术在煤制天然气中最为关键。结合 煤制天然气甲烷化技术的基本定义与特征，首先分析了我国煤制天然气甲烷化技 术的发展现状，其次对煤制天然气技术的实现流程进行了解析，并在最后对煤制 天然气甲烷化反应技术的优化策略进行了探讨，希望可以进一步提升甲烷化反应 技术在煤制天然气中的应用效果，促进行业的发展。 关键词：煤制天然气；甲烷化反应；技术研究 引言 我国是一个多煤少气的国家，由于煤炭资源十分丰富，所以利用煤制天然气 的方式来补足能源方面的缺口就显得尤为关键。随着我国商品经济的快速发展， 目前经济因素与环保因素都在很大程度上促进了煤炭行业的规范化，许多地区都 出台了本地的行业标准与环保技术要求，这也使得煤制天然气的生产技术更加复杂，需要做好技术引导与创新，适应国家可持续发展的要求。为了进一步阐述煤 制天然气甲烷化技术的应用优化策略，现就其基本特征介绍如下。 一、煤气甲烷化技术概述 煤制天然气甲烷化是一种通过将二氧化碳、硫化氢脱除后剩余的部分气体中 所含的氢气、一氧化碳及少量二氧化碳在镍催化剂的影响作用下形成甲烷的反应 方式，该反应方式的基本原理就是通过甲烷较高的热值来为能源行业提供丰富的 功能需求。在甲烷化的制作过程中，不同类型的热值产品能够适应不同的工业、 生产与生活需要。其中甲烷化后的气体的热值往往可以达到原煤制气的2~3倍， 资源的综合利用效率得到了显著的提升。其中，由于热值整体水平与天然气接近，甚至理化性质也几乎相同，所以可以与天然气进行混合使用，大大拓宽了技术应 用的规模与范围。在煤制气甲烷化处理过程中，能够将煤制气体中的有毒物质转 化为无毒物质，这样一来在燃烧过程中出现“煤气中毒”的类似问题的概率也会大 大降低，通过将煤气的热值提升数倍，也可以在相对有限的城市管网运输环境中 完成更高热值的传递与运输，相当于在一定程度上降低了输气的成本，减少了制 气环节的理论压力，更是提升了产品的附加值，对于企业而言也可以获得更为丰 厚的报酬。煤气甲烷化技术可以与常规天然气的理化性质十分接近，同时热值也 可以调整到相同的水平，这样一来两者就可以充分混合后使用。相比于传统的纯 天然气而言，煤制天然气具有原材料来源广、成本低的特征，所以实用性很强， 国内大多数地区都可以采用。 二、我国煤制气甲烷化技术发展现状 煤制气甲烷化技术在我国已经有数年的应用历史，其中包括有大唐、苏新能 源以及汇能等企业都采用了进口的技术，其中进口技术在市场中的占比也相对比 较高。除此之外，国外的企业中许多也在进行煤制气甲烷化技术的研发，而国内 的许多机构在催化剂、工艺方面取得了显著的研究成果，所以从全球范围上来看，中国煤制气甲烷化技术大有达到、赶超发达国家煤制气甲烷化技术的趋势。 所谓甲烷化反应，实际上就是将煤气中的氢气、一氧化碳转换为甲烷的过程，不但会放出大量的水，同时也会生成一定的热量。根据实验研究结果来看，甲烷 化技术的技术水平将受到反应活性、催化剂的选择等多种因素的影响，而判断的 主要标准就是工艺热量的附加值。 在国际化的过程中，大唐研究院研究的甲烷化技术取得了突破性的进展，该

煤制气技术现状及工艺探究

煤制气技术现状及工艺探究 摘要：目前熔融还原技术普遍存在高温煤气物理热浪费以及输出煤气质量不 高的问题，同时现行煤制气工艺又面临技术单一和水资源消费高等现状。近年来，熔融还原炼铁结合煤制气的一体化工艺因恰好弥补两单一工艺的缺点而受到越来 越多的关注。基于此，本文针对煤制气技术现状及工艺进行了分析。 关键词：煤制气；技术现状；工艺研究 引言 大力推进清洁煤的使用是国家对节能减排、低碳发展重视的必然结果，而且 我国又是一个“富煤、贫油、少气”的国家，拥有丰富的煤炭资源，因此充分利 用煤炭资源，是我国的一项长远的基本国策。除此之外，在非高炉炼铁领域，气 基竖炉技术工艺成熟，操作简单，是非髙炉炼铁最重要的发展方向，气基竖炉的 发展同样面临天然气资源短缺和煤制气技术设备投资以及运行成本等问题。因此 发展煤制气技术刻不容缓，并且要以低消耗、低污染和高效能为发展方向。采用 煤制气不仅能够使煤炭能源利用率得到很大地提升还能缓解环境污染问题，适应 目前国内天然气匮乏而煤资源丰富的发展现状。 1.煤制气技术现状 随着经济发展越来越迅速，我国对于以煤炭为主的能源消耗也逐渐提升，使 得空气污染日益严重。为了改善大气质量变差的现状，国家开始积极推动煤炭清 洁化，其中，煤制气技术就是我国煤炭利用的主要发展方向和发展途经之一，发 展煤制气可以缓解我国天然气供需矛盾，为一些需要煤气需求量大的工艺提供便利。目前，煤制气技术已相对成熟，并且其使用途径也越来越受到政府的重视。 根据相关研究表明，我国煤炭资源不仅能够满足煤制气技术发展对原料的需求， 而且具备良好的经济优势，并且发展煤制气的积极性也越来越高，这使得煤制气 具有一定的发展空间。但是现行的煤制气技术还是存在一些问题。

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展 引言 甲烷是一种重要的碳氢化合物，是天然气的主要成分。甲烷化是一种重要的化学反应，可将甲烷转化为更高价值的化合物，如烯烃、芳香烃和烷烃。在工业生产中，甲烷化反应 通常是通过催化剂实现的。近年来，甲烷化催化剂及反应机理的研究取得了一系列重要进展，本文将对这些进展进行综述。 甲烷化催化剂的种类 甲烷化反应是一种复杂的化学反应，涉及到多种催化剂。在目前的研究中，常见的甲 烷化催化剂包括氧化物催化剂、金属催化剂和金属氧化物复合催化剂等。钼、镍、铬等金 属催化剂被广泛用于甲烷化反应中。贵金属如铂、钯等也被用于甲烷化反应中，它们通常 具有较高的催化活性和选择性。 甲烷化反应的机理 甲烷化反应的机理是研究甲烷化催化剂的关键。在甲烷化反应中，甲烷分子首先被激活，形成甲烷的活性中间体。接着，该中间体与其他反应物或中间体发生进一步的反应， 生成目标产物。研究表明，甲烷化反应中的关键步骤包括甲烷的活化、碳-碳键形成和产 物生成等。 甲烷化催化剂的改性 为了提高甲烷化催化剂的活性和选择性，研究人员对催化剂进行了不同形式的改性。 目前，常见的催化剂改性方法包括负载金属、添加助剂、表面修饰等。这些改性方法可以 有效地提高催化剂的活性和稳定性，从而提高甲烷化反应的产物收率和质量。 新型甲烷化催化剂的研究 近年来，研究人员提出了许多新型的甲烷化催化剂，并对其进行了深入研究。针对甲 烷化反应中的活化步骤，有学者设计并合成了一系列新型的活化剂，如新型金属配合物、 异质结构材料等。这些新型催化剂不仅在活性和选择性上表现出色，还具有较高的稳定性 和再生性能。 甲烷化催化剂的应用 甲烷化催化剂在工业生产中具有广阔的应用前景。通过甲烷化反应，可以将甲烷转化 为乙烯、丙烯等高附加值的化合物，从而实现资源的高效利用。甲烷化反应还可以用于合 成苯、甲苯等重要的化工产品。甲烷化催化剂的研究和应用对于能源开发和化工产业具有 重要意义。

关于甲烷化技术

甲烷化技术 甲烷化就是利用催化剂使一氧化碳和二氧化碳加氢转化为甲烷的方法，此法可以将碳氧化物降低到10ppm以下，但需要消耗氢气。 一、加氢反应 CO+3H2=CH4+H2O+206.16KJ CO2+4H2=CH4+2H2O+165.08KJ 此反应为强放热反应，有氧气存在时，氧气和氢气反应会生成水，在温度低于200℃，甲烷化催化剂中的镍会和CO反应生成羰基镍： Ni+4CO=Ni(CO)4 因此要避免低温下，CO和镍催化剂的接触，以免影响催化剂的活性。 甲烷化的反应平衡常数随温度增加而下降，作为净化脱除CO和CO2作用的甲烷化技术，反应温度一般在280～420℃之间，平衡常数值都很大，在400℃、 2.53Mpa压力下，计算CO和CO2的平衡含量都在10－4ppm级。湖南安淳公司开发的甲烷化催化剂起活温度210℃，使用温度为220～430℃之间。 进口温度增加，催化剂用量减少，压降和功耗有较大的降低。这部分技术在国内已经非常成熟，而且应用多年。 目前，甲烷化技术已经用在大规模的合成气制天然气上，因此最大的问题是催化剂的耐温及强放热反应器的设计制作上。 二、甲烷化催化剂

甲烷化是甲烷蒸汽转化的逆反应，因此甲烷化反应的催化剂和蒸汽转化催化剂一样，都是以镍作为活性组分，但是甲烷化反应在温度更低的情况下进行，催化剂需要更高的活性。 为满足上述需要，甲烷化催化剂的镍含量更高，通常为15～35％（镍），有时还需要加入稀土元素作为促进剂，为了使催化剂能承受更高的温升，镍通常使用耐火材料作为载体，且都是以氧化镍的形态存在，催化剂可压片或做成球形，粒度在4～6mm之间。 催化剂的载体一般选用AI2O3、MgO、TiO、SiO2等，一般通过浸渍或共沉淀等方法负载在氧化物表面，再经焙烧、还原制得。其活性顺序为： Ni／MgO

关于甲烷化技术的认识

关于甲烷化技术的认识 根据收集到的资料，本文拟从甲烷化技术的原理、技术现状、对比及甲烷化技术在煤制天然气中的能耗占比等方面进行总结。 一、甲烷化技术的原理 1、技术原理 所谓甲烷化，是指合成气中CO、CO2和H2在一定的温度、压力及催化剂作用下，进行化学反应生成CH4的过程。其反应方程式如下所示：CO+3H2=CH4+H2O+206.2 KJ/mol CO2+4H2=CH4+2H2O+165KJ/mol 因此，甲烷化过程是一个体积减小的强放热可逆反应，放热效应比甲醇合成更大（甲醇合成的放热分别为90.8KJ/mol和58.6KJ/mol）。因此，甲烷化技术的关键在于以下两点： 1）反应热的控制及回收； 2）催化剂的性能及保护。 2、现有甲烷化技术 2.1 技术概况 现有甲烷化技术大致分为以下三大类，其技术特点如下表1所示： 表1：甲烷化技术特点

2.2 技术对比 表1从上到下，技术越来越先进，能耗越来越低，但对催化剂、工艺、设备制造等的要求越来越高。以合成气制天然气来说，目前仅绝热多段循环技术实现大型工业化运行，且均为国外技术，如Davy，拓普索、Lurgi，国内技术目前尚无大型工业化运行装置，仅在绝热多段循环技术与绝热多段无循环技术上完成了投料千标方/h规模的中试，分别为：西南化工研究院技术与华福联合体技术。 2.2.1 西南化工研究院技术 2014年12月30日，由西南化工研究院与中海油气电集团合作研发的“煤制天然气甲烷化中试技术”，通过了中国石油和化学工业联合会组织的成果鉴定。达到世界领先水平的该技术，具有低循环比甲烷化工艺、高性能甲烷化催化剂等优势，可生产高质量、低成本的合成天然气，并具备工业化条件。 2009年以来，煤制天然气甲烷化工艺技术及催化剂研究，先后完成350标准立方米/小时煤制天然气甲烷化模试；启动国内规模最大的2000标准立方米/小时煤制天然气甲烷化全流程1200小时中试试验，通过72小时满负荷连续运行考核；完成4000小时甲烷化催化剂寿命试验，建成了催化剂工业生产装置，以工业原料生产出了合格的催化剂产品。申请发明专利27项，获得授权12项。 该技术的考核结果显示，其一氧化碳和二氧化碳总转化率大于98.5%,甲烷化选择性大于99.9%；产品气甲烷含量大于97%，二氧化碳浓度小于1.0%，氢气浓度小于2%。专家认定，该技术循环比较国内外同类工艺低20%至50%；催化剂起活温度低、副反应少、耐热温度高、抗积碳性强、稳定性好，可减少单位产品能耗、降低设备投资。 2.2.2 华福联合体技术 2015年10月，石化联合会组织专家对北京华福、大连瑞克、中煤龙化合作开发的“无循环甲烷化中试装置”进行72小时现场标定。达到世界领先水平的该技术，创新性强，具有自主知识产权。该工艺节省了循环压缩机的投资和相应能耗，节能效果明显，具有较好的应用前景。 自装置投料后，短时间内实现了稳定运行，产品质量达标，装置运行期间整体稳定，原料气处理量最大为1751Nm³/h。产品CH4含量在95%以上，最高达到了97.79%，CO未检出，CO2含量<1%，H2含量<2%。产品合成天然气最高产量达到了585Nm3/h，系统压降在0.2MPa左右。运行期间各个反应器入口温度控制在220-250℃，1、2、3级反应器热点温度控制在670-690℃。4级反应器控制热点温度为450-500℃，5级反应器控制出口温度为220-250℃。各项指标达到了