变换及甲烷化

3．4变换及甲烷化

1.CO变换：CO+H2O→CO2+H2

CO+H2→C+H2O

+H2O

甲烷化：CO+3H2→CH

4

CO2+4H2→CH4+2H2O

副反应：2CO→C+CO2

N2+4CO→N2(CO)4

2.高变催化剂。

以氧化铁为主体的高变催化剂，加入铬、钾、铜、锌、镍其氧化物后可以提高催化剂的活性，添加铝、镁等的氧化物，可以改善催化剂的耐热及耐毒性能。

铁的氧化物是高变和中变催化剂中的主要成分。

三氧化二铬作为高变催化剂的稳定剂。

氧化钾中的钾是有效的助催化剂。

3.低变催化剂。

低变催化剂有铜锌铝系和铜锌铬系两种，均以氧化铜为主体。

铜是催化剂的活性组分，通常供应的是氧化态产品，铜对一氧化碳具有化学吸附作用，故能在较低温度下催化一氧化碳变换反应。

低变催化剂装填后，必须进行还原，如氢气或一氧化碳。

低变催化剂的中毒物由冷凝水，硫化物，氯化物导致。

4. 压力的影响。

压力对变换反应的平衡几乎是没有影响，但提高压力将导致析碳和甲烷生成等副反应易于进行。

5. 温度的影响。

（1）应在催化剂活性温度范围内操作，反应开始温度应高于催化剂起始活性温度20摄氏度左右。应防止超温造成催化剂活性组分烧结而降低活性。

（2）为了尽可能接近最佳温度线进行反应

（3）在相同操作压力下，随着气体中水蒸气含量的增加，露点温度升高，故操作温度的下限相应提高

6．甲烷化催化剂中的镍都以氧化镍的形式存在。除羰基镍为甲烷化催化剂的毒物以外，硫砷和卤素也能使它中毒。

7．工艺指标。

一、压力。

（1）压缩工段来伴水煤气压力≤0.79mpa

（2）蒸汽压力 1.1mpa

（3）去脱碳变换气压力 0.71mpa

（4）高压软水压力 1.2mpa

(5)冷却上水压力 0.4mpa

（6）冷凝水泵出口压力 1.2mpa

（7）热水泵出口压力 1.2mpa

二、温度。

(1)饱和塔出口半水煤气 129℃

（2）中变炉入口半水煤气 300℃

（3）中变炉二段触媒入口气体 350℃

（4）热交出口中变气 237℃

（5）低变炉入口气体 190℃

（6）低变炉二段触媒入口气体 190℃(

（7）低变炉二段触媒出口气体 202℃

（8）低变炉三段触媒入口气体 190℃

（9）低变炉三段触媒出口气体 107℃

（10）热交换器上段出口蒸汽 380℃

(11)饱和塔出口液体 102℃

（12）调温水加热器出口液体 136℃

（13）热水塔出口变换气 107℃

（14）中变炉触媒层一段热点 450—480℃

（15）中变炉触媒层二段热点 400—450℃

（16）低变炉触媒层热点≤250℃

三、成分。

（1）半水煤气中氧气含量小于等于0.5﹪合格，大于0.8﹪减量，大于1﹪减气

（2）中变炉出口变换气一氧化碳含量6﹪—8﹪

（3）低变炉出口变换气一氧化碳含量小于0.2﹪

（4）循环热水总固体含量小于500mg/L

四、液位。

（1）饱和塔液位 1/2-2/3

（2）热水塔液位 1/2-2/3

（3）变换气脱硫塔液位 1/2-2/3

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

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，

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，

甲烷取代反应的改进

在1~5号试管中分别加入唾液1mL,然后进行37恒温水浴。 !反应过程中,每隔1min从3号试管中取1滴反应液,滴在比色板上,加1滴碘液显色,待呈橙黄色时立即取出5支试管,加碘液显色并比色,记录实验现象,见表2。 表2 处理 试管编号 12345 pH 5.0 6.2 6.87.48.0 颜色+++橙黄色+++ *?+#表示蓝色程度。 实验过程中可能会出现一些具体问题,如反应速度过快。教师可组织学生交流,找出解决问题的办法,真正做到让学生在?做中学,学中做#,让他们成为探究的主人。 通过学生亲自探索及教师的引导、点拨,并根据上面两组实验的实验现象,学生总结出酸碱度对酶的活性有影响:即酶的最适pH值一般都接近中性,pH值偏高或偏低,酶的活性都降低。在此基础上设置练习巩固知识。如:人体中只有肝脏中含有过氧化氢酶吗?食糜进入小肠中胃蛋白酶还能发挥活性吗?通过本节课的学习,科学探究的一般过程是怎样的?4 教学反思 ?笔者从近年高考实验命题的角度出发,把%酸碱度对酶活性的影响&这个教材中并没有编排实验的知识点设计成探索式实验教学的模式,让学生设计实验并综合运用有关化学知识(pH值)和实验方法(如比色法)来完成实验设计,这样的教学设计培养了学生的知识迁移能力和综合运用能力。 ?高考解答实验设计这类题目不仅要求学生设计的方法、步骤科学合理,还要求语言表达准确、精练。本节课学生在实验过程中充分体现了新课程改革中的三维目标要求。学生在探究的过程中,充分地讨论与交流不仅可以提高文字表达能力,还能提高严密的逻辑思维能力和精确的分析推理能力。另外,这种开放式的课堂教学能让学生在轻松的氛围中掌握知识、培养能力。这在笔者课后回访学生时得到学生的一致认同。 本节课的教学设计对学生解答实验设计这类题目起到一个示范作用。通过本节课的教学,可让学生明白高考中的实验设计题型并非总令人望而生畏,让学生从实践中领悟实验设计题的解题思路。 (收稿日期:2007 03 31) 实验方法与实验设计 甲烷取代反应的改进 ( 刘仁杰 河北省新乐市第一中学 050700 凡高中学习到有机化学,就要学习甲烷。那么验证甲烷主要化学性质的一个非常重要的实验)))甲烷和氯气的取代反应实验显然就摆在了我们的面前。在这个实验中,反应条件是光照,课本中说的是放在光亮且日光直射不到的地方(谨防爆炸)。对于光亮度,教师一般很难掌控好,一旦爆炸就会危及师生的人身安全,而且亮度还会受到阴、晴、冷、暖的气候影响,所以有必要对反应条件进行改进。有关教参中提出用高压汞灯做为光源,远距离照射,虽能进行反应,但需要预热,且装置庞大,移动不方便也不安全,这对于寸时寸金的课堂,实非绝佳之选。针对这种情况,作者对光源进行了改进,而且对反应装置也进行了改进,使实验4min即可完成,而且现象明显,收到了非常好的效果。 1 对光源的改进 ?采用20W~30W的高性能电子节能灯做光 %教学仪器与实验&第23卷2007年第6期?15 ?

甲烷化操作规程

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) 一、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H2O,并把H2O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30-40℃ (二)催化剂热点温度250℃± 5 ℃ (三)甲烷化塔一入温度≤130℃ (四)塔壁温度≤150℃ (五)甲烷化塔二入温度250℃-270℃。 (六)甲烷化塔二出温度≤190℃ (七)出系统CO+CO2含量≤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的CO和CO2。在催化剂的作用下使少量CO、CO2加氢生成CH4和H2O,把工艺气的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 步换热,然后出合成塔进加热器,经蒸汽加热后再经合成塔心管到内件顶部进触媒层进行反应。出口气体经塔底换热器换热后进预热器管内继续换热,然后进水冷排冷却,再进水分离器分离水后送合成。 注:(1)入工段阀门处增设旁路,主要目的是开停车时使用老系统的精练气。 (2)系统入口阀门前接循环机来气管线;增设放空管线。 (3)去合成阀门前增设去甲醇管线,为甲醇开车使用。 (4)去合成阀门前接去循环机管线,增设放空。 2、蒸汽流程: 过热蒸汽总管来蒸汽经调节阀进甲烷化加热器上部,对工艺气起加热后回蒸汽管网。 3、水流程: 循环水来自氨合成凉水塔,经冷排后,通过水池底部连通管回到合成冷排水池。 四、主要设备

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。

甲烷化重点

大家好，这只是我们感觉比较重要的，但不一定全面，如果中间有错误的地方自己给于更正，祝大家这周都能考好。 1甲烷化合成CO转化率接近100% H 99% CO2 98% 2煤制气能量转化率60-70% 3 甲烷化主要工艺技术要求英国戴维公司丹麦托普索公司节能降耗德国鲁奇 4 31 代表甲烷化32 压缩33干燥 5 SNG 合成天然气CNG 压缩天然气LNG 液化天然气LPG 液化石油气 6甲烷化装置将低温甲醇洗装置来的净化气经甲烷化、天然气压缩、天然气干燥三个工序标称生产20亿Nm3/年SNG。 7 CO + 3 H2 ?CH4 + H2O + heat CO2 + 4 H2 ?CH4 + 2H2O + heat 强放热反应需要稀释新鲜合成气以维持反应器出口温度低于催化剂的最高耐受温度。通过甲烷化工段产品气的循环来实现这一要求8 甲烷化丹麦托普索工艺压缩离心式压缩机组干燥三甘醇工艺 9工艺基本过程脱硫气体调节主甲烷化最终甲烷化压缩干燥10脱硫槽催化剂托普索催化剂ST-201（氧化锌铜基）反应方程目的防止甲烷化的催化剂中毒而失活 脱出H2S和COS，其他有毒物质（HCl等）也会在脱硫槽被吸收 加入0.5mol%蒸汽（与原料气比值）混合后进入脱硫槽，其中蒸汽会

有助于COS的水解。 气体调节催化剂托普索GCC。 CO + H2O ?H2 + CO2 + heat 气体调节三个作用1、调节氢碳比，达到甲烷化反应所需要的最佳比例2、降低CO的分压、避免甲烷化催化剂在低温高压发生积碳。3、气体调节反应器所用的催化剂GCC，可以使得甲烷化催化剂避免在低温下钝化，延长其使用寿命。 气体调节出口温度是通过控制循环气的温度来控制的 1甲烷化工段主要包括甲烷化、天然气压缩、天然气干燥 2进甲烷化工段的原料气温度30 压力2.95、经原料气预热器加热后温度155、第一甲烷化反应器进口温度330、出口温度675、第二进口338、出口580、第三进口290、出口428、第四进口240、出口350 3、进入脱硫槽的高压饱和蒸汽量0.5mol%，作用促使COS发生 水解反应 脱硫槽的作用：脱出H2S、COS,Br,Cl等杂质，催化剂型号ST-201，成分ZnO和铜基，方程式（1）COS + H2O?CO2 + H2 、（2）H2S + ZnO ?ZnS + H2O 气体调节器催化剂型号GCC，成分铜基，方程式CO + H H2 + CO2 + heat。 2O 5第一、二甲烷化反应器，高温。有耐火材料，所用催化剂MCR。

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CO 2 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AI 2O 3 、MgO、TiO、SiO 2 等，一般通过浸渍或共沉淀

高中化学复习知识点：甲烷取代反应实验探究

高中化学复习知识点：甲烷取代反应实验探究 一、单选题 1．实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。 光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是 A．B． C．D． 2．如图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，集气瓶气体是 ① CO、O2 ② Cl2、CH4 ③ NO2、O2④ N2、H2 A．①②B．②④C．③④D．②③ 3．取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是( )。

A ．反应过程中试管内黄绿色逐渐消失，试管壁上有油珠产生 B ．甲烷和2Cl 反应后的产物有4种 C ．盛放饱和NaCl 溶液的水槽底部不会有晶体析出 D ．4CH 和2Cl 完全反应后液面上升，液体充满试管 4．取一支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，并置于光亮处(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是（ ） A ．反应过程中试管内黄绿色逐渐变浅，试管壁上有油珠产生 B ．将该装置放在黑暗处，4CH 与2Cl 也能反应 C ．该反应仅得到一种有机产物 D ．4CH 和2Cl 完全反应后液面上升，液体充满试管 5．常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，则下列叙述不正确的是（ ） A ．容器内原子总数不变 B ．容器内压强不变 C ．容器内分子数不变 D ．发生的反应为取代反应 6．将等体积的甲烷与氯气混合于一集气瓶中，加盖后置于光亮处，下列有关此实验的现象和结论叙述不正确的是（ ） A ．瓶内壁有油状液滴形成 B ．瓶中气体的黄绿色逐渐变浅 C ．反应的有机产物都为液体 D ．若日光直射可能发生爆炸 7．下列实验操作、现象及结论均正确的是 ( )

托普索甲烷化技术

丹麦托普索公司甲烷化技术 技术简介 托普索公司开发甲烷化技术可以追溯至20世纪70年代后期，该公司开发的甲烷化循环工艺(TREMP TM)技术具有丰富的操作经验和实质性工艺验证，保证了这一技术能够用于商业化。该工艺已经在半商业规模的不同装置中得到证明，在真实工业状态下生产200～3000 m3/h 的合成天然气(SNG)产品(意味着反应器直径是唯一的规模放大参数)。托普索公司开发的MCR-2X催化剂在托普索中试装置和德国Union KraftstoffWesseling(UKW)的中试装置中，均进行了独立测试。在中试时，最长的运行时间达到了10000 h，证明MCR-2X是一种具有长期稳定性的催化剂。MCR-2X催化剂累计运行记录超过了45000 h。在TREMP TM工艺中，反应在绝热条件下进行。反应产生的热量导致了很高的温升，通过循环来控制第一甲烷化反应器的温度。MCR-2X催化剂无论在低温下(250℃)还是在高温下(700℃)都能稳定运行。反应器在高绝热温升下运行的可能性使循环气体量减少，降低循环机功耗。TREMP TM工艺一般有3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，投资较高，但能够解决空间有限问题。另外，在有些情况下，采用4个绝热反应器是一种优化选择，而在有些条件下，使用1个喷射器代替循环压缩机可能会更合适。除了核心技术外，因为生产甲烷的过程要放出大量的热量，如何利用和回收甲烷化热量是这项技术的关键。托普索公司可以将这些热量再次利用，在生产天然气的同时，产出高压过热蒸汽，这些蒸汽可以用于驱动空分透平。托普索TREMP TM工艺的特点如下： (1)单线生产能力大，根据煤气化工艺不同，单线能力在10～20万m3/h天然气之间。 (2)MCR-2X催化剂活性好，转化率高，副产物少，消耗量低。 (3)MCR-2X催化剂使用温度范围很宽，在250～700℃范围内都具有很高且稳定的活性。催化剂允许的温升越高，循环比就越低，设备尺寸和压缩机能力就越小，能耗就越低。托普索TREMP TM工艺循环气量是其他工艺的十分之一。 (4)MCR-2X催化剂在高压情况下，可以避免羰基形成，保持高活性、寿命长。 (5)可以产出高压过热蒸汽(8.6～12.0 MPa，535℃)，用于驱动大型压缩机，每1000 m3天然气副产约3 t高压过热蒸汽，能量效率高。 (6)冷却水消耗量极低(每生产1 m3产品气，冷却水消耗低于1.8 kg)。 (7)高品质的替代天然气，甲烷体积分数可达94～96%，高位热值达37260～38100 kJ/m3，产品中其他组分很少，完全可以满足国家天然气标准以及管道输送的要求。 (8)甲烷化进料气的压力高达8.0 MPa，可以减少设备尺寸

甲烷化炉设计说明书

甲烷化炉的焊接 设计说明书 姓名： 学号： 班级：10级材料一班 专业：材料成型及控制工程 院系：煤炭工程学院机械系 指导老师：

目录 前言 (3) 第一章甲烷化炉的工作原理 (4) 1.1反应原理 (4) 第二章甲烷化炉的筒体技术参数 (4) 2.1选用 (4) 2.1.1化学分析和力学性能分析 (4) 2.2筒体主要技术参数的选取与计算 (4) 第三章甲烷化炉的焊接方法与焊接材料的选择 (5) 3.1甲烷化炉的结构 (5) 3.2珠光体耐热钢的焊接性分析 (5) 3.3焊接方法的选择 (6) 3.4焊接材料的选择 (6) 3.5焊接材料的验收、保管与使用 (7) 3.6焊接材料的使用 (7) 第四章甲烷化炉的焊接工艺流程图 (8) 第五章甲烷化炉的备料、下料工艺 (8) 5.1 备料 (8) 5.2 材料复检、入库 (9) 5.3 钢材的预处理以及钢板的矫正 (9) 5.4板材的划线、放样工艺 (9) 5.5下料工艺 (10) 5.5.1筒节的下料 (10) 5.6卷制成形 (10) 第六章其他部件的选择 (11) 6.1封头的选择 (11) 6.2人孔与接管 (12) 6.3补强管的选择 (13) 6.4容器的支座 (14) 第7章甲烷化炉的焊接工艺 (15) 7.1焊接要求 (15) 7.2坡口加工 (15) 7.3焊接注意事项 (16) 7.4施焊环境 (17) 7.5焊接工艺参数 (17) 7.6纵焊缝焊后圆筒的矫圆 (17) 7.7焊接接头的外观质量和力学性能要求以及焊缝的校核 (18) 7.8焊后修补 (19) 第八章焊接接头的质量检测及结果分析 (19) 8.1X射线探伤检验及结果分析 (19) 8.2水压压力的选取及结果分析 (19) 第九章结论 (22) 设计心得 (22)

甲烷化催化剂

甲烷化催化剂的综述 院系： 专业班级： 学号： 姓名： 指导老师：

关于甲烷化催化剂的一些探讨 概念： 1、甲烷化： 2、甲烷化工艺的发展 目的：这次任务我主要找关于甲烷化的文献，通过对这些文献的查看来研究关于

甲烷化催化剂的发展，研究方向的重点以及它对人类的发展所起到的作用。这次自己找了十几篇文章来谈论一下。 主题： 1、低温甲烷化催化剂的工业应用 低温催化剂较高温催化剂性能, 反应空速大、床层温度低、开车时间短、蒸汽消耗量大幅降低,并且安全性能更好。该催化剂的使用提高了乙烯装置的安全性和稳定性。由原用的高温催化剂改为低温催化剂时, 只需更换催化剂即可, 无需改动反应器和管线。 2、第二金属组分对CO2 甲烷化沉淀型镍基催化剂的影响 用并流共沉淀法制备了一系列镍基双金属催化剂,在微型固定床流动反应装置上进行了二氧化碳和氢气生成甲烷的催化反应,考察了在不同反应条件下第二金属组分Fe、Co 、Cr 、Mn、Cu、Zn 等对镍基催化剂活性的影响。采用程序升温还原( TPR) 、X 射线衍射(XRD) 等手段对催化剂进行表征。结果表明,第二组分的添加会改变镍催化剂的表面结构以及活性组分的分散度,有些会产生电子效应。其中,锰的添加使催化剂活性大大提高,原因是Mn ( Ⅳ) Ni2O4 的生成不仅有利于催化剂还原,而且有利于产生电子效应。 3、二氧化碳甲烷化催化剂制备方法的研究 采用浸渍法和并流共沉淀法制备含Ni 量不同的Ni/ ZrO2 催化剂, 研究了它们在二氧化碳甲烷化反应中的催化性能. 结果表明, 共沉淀法制备的高Ni 催化剂具有良好的催化性能. 在较温和的条件( T = 573 K, P = 0. 1 MPa, GHSV =12000 h- 1) 下, CO2 的转化率达99. 7%, CH4 的选择性达100% . Ni 与ZrO2 的相互作用对催化活性有很强的影响. Ni 的含量和CO2 吸附程度决定了甲烷化反应活性.催化剂作用下活化能的大小与活性变化规律相符. 与浸渍法相比, 共沉淀法制备出的催化剂具有如下特点: ( 1) 产率高; ( 2) 性能稳定; ( 3) 抗积碳性好; ( 4) 反应温度及活化能更低; ( 5) 产物成分单一. 利用共沉淀法制备二氧化碳甲烷化催化剂具有很高的研究、应用和开发价值. 4、反应条件对焦炉气甲烷化催化剂性能的影响 近年来, 中国天然气市场需求急剧增加, 制取合成天然气的工业投资项目增多, 对于合成甲烷反应过程的研究逐渐得到重视。特别是焦炉气作为一种工业排放废气, 产量大( 2008年, 全国焦炉气总产量约1 430亿m3 ) [ 2] , 将其进行甲烷化回收利用, 既符合节能减排的政策要求, 又能产生一定的经济效益,是一项具有市场前景的技术。重视节能减排技术在传统工业中的推广应用, 在焦炉气甲烷化催化剂及相关工艺技术方面开展了一系列的条件实验和测试工作。通过实验可知1) 焦炉气甲烷化催化剂具有活性高的特点, 在以焦炉气的典型组成为原料、出口温度约550 、压力1MPa~ 3MPa、空速5 000 h- 1 ~ 10 000 h- 1的条件下, 可使CO 转化率> 99%, CO2 转化率> 97%,C2H6 转化率> 99%, 接近于平衡转化率, 能适用于焦炉气的甲烷化反应过程。 2) 通过稀土、助剂等改善了催化剂的固体酸碱性, 增强了活性表面的水气吸附力、氢气吸附解离性能等, 从而提高了抗结炭性能。抗结炭实验的测试结果表明, 该催化剂具有较好的抗结炭性能。

甲烷化工艺设计精编

甲烷化工艺设计精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986

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) 甲烷化反应平衡 (3) 甲烷化催化剂 (3) 反应机理和速率 (4) 甲烷化工艺流程的选择 (6) 第二章工艺计算 (7) 求绝热升温 (7) 求甲烷化炉出口温度 (7) 反应速率常数 (7) 求反应器体积 (8) 换热器换热面积 (9) 第三章设备计算 (9) 甲烷化反应器结构设计 (11) 计算筒体和封头壁厚 (11) 反应器零部件的选择 (12) 物料进出口接管 (13) 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 设计题目：甲烷化工艺设计 设计条件及任务 进气量：24000Nm3/h 进料组成（mol%）： 出口气体成分“CO≤5ppm,CO2≤5ppm” 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。 选定流程 确定甲烷化炉的工艺操作条件 确定甲烷化炉的催化剂床体积、塔径及床层高度 绘图：（1）工艺流程图；（2）甲烷化炉的工艺条件图 设计说明书概要

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） 概述 热力计算（包括选择结构，传热计算，压力核算等） 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

甲烷化技术国产化研究进展

一第23卷第3期 洁净煤技术 Vol．23一No．3一一2017年 5月 Clean Coal Technology May一 2017一 甲烷化技术国产化研究进展 高一振,侯建国,穆祥宇,王秀林,宋鹏飞,张一瑜,张一勃 (中海石油气电集团有限责任公司,北京一100028) 摘一要:甲烷化是焦炉气制天然气二煤制天然气生产流程的关键步骤,为打破国外技术垄断,国内研究机构积极进行技术开发三系统梳理了甲烷化技术的国产化研究进展,分析了焦炉气甲烷化技术的应用现状,探讨煤制天然气甲烷化技术的应用前景,并就降低首次工程应用风险提出几点建议三国内甲烷化技术已经实现广泛开发,焦炉气甲烷化技术成功实现工业化应用,其国内市场占有率高于国外技术三煤制天然气甲烷化技术已成功开发,工业化应用前景广阔,首次工程应用时应注重经验借鉴二安全分析及设备选型等三 关键词:甲烷化;焦炉气;煤制天然气;国产化 中图分类号:TQ221．11一一一文献标志码:A一一一文章编号:1006-6772(2017)03-0016-04 Progress of the methanation technology in China Gao Zhen,Hou Jianguo,Mu Xiangyu,Wang Xiulin,Song Pengfei,Zhang Yu,Zhang Bo (CNOOC Gas and Power Group ,Beijing 一100028,China ) Abstract :Methanation technology is important for coke oven gas (COG)and coal to synthetic natural gas (SNG).Domestic research insti-tutions were active in this field to break through the monopoly of foreign companies.This paper systematically reviewed the progress of methanation,mainly analyzed its present application status in the field of COG,and briefly introduced its application prospect in the field of SNG.To reduce the risk of its industrial application for the first time,some advices were put forward.Domestic technologies had been wide-ly developed,and achieved commercial applications in COG with higher market share than foreign technologies.The technology had also beeh successfully developed in coal to SNG,with a bright industrial application prospect.It was advised to refer experiences from other sim-ilar engineering projects and to pay more attention to security analysis and equipment selection when first apply domestic technologies.Key words :methanation;coke oven gas(COG);coal to synthetic natural gas(SNG);localization 收稿日期:2016-05-10;责任编辑:孙淑君一一DOI :10.13226/j.issn.1006-6772.2017.03.003 作者简介:高一振(1987 ),男,山东莱芜人,工程师,从事甲烷化技术研究及LNG 接收站腐蚀检测相关工作三E -mail :gaozhen@https://www.wendangku.net/doc/8114284370.html, 引用格式:高振,侯建国,穆祥宇,等.甲烷化技术国产化研究进展[J].洁净煤技术,2017,23(3):16-19. Gao Zhen,Hou Jianguo,Mu Xiangyu,et al.Progress of the methanation technology in China[J].Clean Coal Technology,2017,23(3):16-19. 0一引一一言 甲烷化技术是焦炉气制天然气二煤制天然气的关键技术之一,但该技术长期被丹麦Topsoe二英国Davy 等国外公司技术垄断,专有技术使用费高昂, 增加了项目投资成本三为打破国外技术垄断,国内研究机构积极进行技术开发三国内甲烷化技术最早用于合成氨原料气的净化,通过部分甲烷化反应用于提升城市煤气的热值 [1] ,反应温度低(250~350 ?)三若进行焦炉气甲烷化和煤制天然气甲烷化,因反应有效组分CO二CO 2含量的增加,放热量更大,对催化剂的耐高温性能二抗积碳性能二选择性 及工艺适应性要求更高三国内研究机构实现技术突破经常被报道,但缺乏对技术进展二应用现状或应用前景的系统调研及分析三本文系统梳理了甲烷化技术国内单位研究情况,整理国内焦炉气制天然气甲烷化技术的应用现状,并分析煤制天然气甲烷化技术的应用前景,对于工程项目甲烷化技术的合理选取二节约专有技术使用费等无形资产投资具有一定参考意义三 1一甲烷化技术开发现状 甲烷化技术按照反应器形式可分为绝热床二等温床二流化床二浆态床等多种形式,技术各有优 6 1