浅谈甲烷化技术在煤制天然气中的应用及进展
浅谈甲烷化技术在煤制天然气中的应用及进展
摘要甲烷化技术是煤制天然气的关键技术之一。本文介绍了国内外甲烷化技术特点和进展
关键词煤制天然气；甲烷化技术；固定床反应器；DA VY；TREMPTM；Lurgi；
前言
随着我国经济的快速发展以及城市化进程的推进，具有优质洁净和环保特点的天然气需求急剧攀升，其在能源结构中的比例也迅速增加。目前，世界天然气供需基本平衡，但需求增速远远大于产量增速。在中国，随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高以及环境保护意识的增强，对天然气的需求呈快速增长势头，预计2020年我国天然气的需求量将达到2000亿m3 ，而同期的天然气产量只能达到1400亿~ 1600亿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。
煤制合成天然气流程是将煤经过气化、变
换、气体净化以及甲烷化四个工艺单元来制备天
然气。通过煤制天然气技术可以使煤直接燃烧过
程中产生的有害物质集中回收利用，也是高碳能
源向低碳、富氢能源转化的有效途径。发展煤制
天然气不仅可以缓解我国天然气供应不足的局
面，弥补天然气供需缺口，对于实现油气资源的
多元化、能源安全、节能减排等方面具有战略性
甲烷化工艺技术
甲烷化工艺技术应用广泛[2] ，不仅应用于煤
制天然气和热解气、焦炉气、生物质热解气及CO2 的甲烷化反应，同时也用于合成氨和燃料电
池等工业，用于去除富H2 体系中少量的CO以防止催化剂中毒。
煤制合成天然气技术又叫蒸汽氧化气化法，
也称“两步法”。主要反应分为两步[3] ：
图1 煤制天然气工艺流程
煤制合成天然气核心技术是甲烷化技术，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[4] 。从热力学角度看，甲烷化反应为体积缩小的反应，因此一般在低温高压下进行，但为了保证一定的甲烷化速率，反应温度又不能过低。
2.1 国内外甲烷化工艺技术概况
我国在20世纪80年代至90年代煤气甲烷化增
加热值的研究开发工作的进展较为迅速。但到目前为止，国内还没有成熟的工业化煤制合成天然气技术，煤制合成天然气的关键技术仍然主要依靠进口，主要专利商有英国戴维(DA VY)、丹麦托普索（TOPSΦE）和德国鲁奇(Lurgi)的甲烷化技术。
2.2 甲烷化工艺技术特点
甲烷化反应属于强放热反应，固定床反应器
一般采用列管式换热器来移除反应放出的热量，
且必须采用多个固定床反应器，使得甲烷化反应
在各个反应器中逐步完成，同时通过多步气体循
环逐级冷却来控制温度。
（1）托普索（TOPSΦE）甲烷化技术
TREMPTM 是托普索循环节能甲烷化工艺的简称。丹麦托普索公司一直从事该项技术开发，并可以同时提供催化剂及其甲烷化技术。该公司开发的甲烷化循环工艺( TREMPTM ) 技术具有丰富的操作经验和实质性工艺验证。除了反应器技术，托普索公司也开发了高温甲烷化催化剂MCR-2X ，其催化活性在250~700℃之间都很稳定。
TREMPTM 循环工艺技术具有丰富的操作经验，该工艺已经在半商业规模的不同装置中得到了证明。目前国内多家正在建设的煤制天然气项目都是采用了托普索甲烷化技术，如新疆庆华煤制气项目和汇能4亿煤制天然气项目等。
（2）英国DA VY公司甲烷化技术(CRG)
DA VY的CRG工艺与托普索甲烷化技术
(TREMPTM )工艺基本类似，其代表性的甲烷化
催化剂为CEG-LH，催化剂使用温度范围很宽，
在230~700℃范围内都具有很高且稳定的活性，
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。使用该催化剂能生产出高品质的合成天然气，甲烷体积分数可达94%~96％，高位热值达37260~38100kJ/m3，满足国家天然气标准以及管道输送的要求[4] 。
DA VY的CRG工艺与托普索甲烷化技术
(TREMPTM )相比，使用该催化剂具有变换功能，合成气不需要严格调节H/C比，转化率高，甲烷化压力高达3.0~6.0MPa，可以减少设备的尺寸[4~5] 。
该催化剂已经过工业化验证，拥有美国大平
原的运行业绩，DA VY目前可以设计的甲烷化装
置最大单套能力为13亿m3/a，主要运用在大唐克
旗、大唐阜新等项目。
（3）德国鲁奇(Lurgi)的甲烷化技术
美国大平原煤气化厂是世界上第一座由煤气
化经甲烷化合成天然气的大型商业化工厂，商业
运作20年，实现了长周期平稳运行，经济效益良好。它在合成天然气中发挥着先驱和示范作用。
该装置采用18台鲁奇气化炉，所得合成（CO和H2）经过水煤气变换改变CO/H2 比后，进入低温甲醇洗装置，最后被送入两段带有内循环体系的绝热固定床甲烷化反应器。该技术煤制备输送简单，在煤气化过程中会产生大量甲烷，因此甲烷化反应器负荷较小，投资费用较低。
总的来说，采用固定床反应器来制取合成天
然气时，由于固定床反应器传热性能较差，而甲
烷化反应放热量较大，因此一方面需要利用产品
气的循环来尽量减少反应器的段数，在保证甲烷
化效率的同时提高系统的热能利用率；另一方面，耐硫催化剂的研制也能将变换和甲烷化装置合为一体，这将大大简化合成天然气的工艺流程，减少投资费用。
绝热反应器由于结构简单，装填催化剂比较
方便，同样其控制也比较容易。而其缺点是由于
反应器是封闭的，在反应过程中反应温度过高会
导致催化剂被破坏，甚至有可能反应器也被破坏。因此，反应器决定了反应过程中的取热问题，重点应该解决反应器构建及取热方式等关键技术。
3、结语
天然气作为一种清洁、环保能源，随着中国
经济的高速发展，其用量尤其民用量会大幅度增
加，而我国天然气资源有限，不能满足日益增长
的需要，用煤制天然气将有效缓解天然气用量日
益增长的压力，煤制天然气将是今后煤化工发展
的趋势。
煤制天然气甲烷化反应为强放热反应，不论使用什么反应器，催化剂应该在高或者低温下都是具有活性和稳定性，这是一个在优化甲烷化过
程中需要解决的关键问题。高温甲烷化催化剂在
国外研究已很成熟，但由于引进国外技术不但要
耗费大量资金，而且技术和专利权封锁比较严密，因此，开发具有自主知识产权的高温甲烷化
催化剂和工艺技术在我国具有较大的市场前景。
目前我国在低温常压催化剂研究方面已比较成
熟，可以在此基础上对催化剂进行改进，进而研
发出适合高温的甲烷化催化剂，最终开发出具有
自主知识产权的甲烷化专利技术。
参考文献：
[1] 汪家铭. 化肥行业天然气供需现状与前景展
望[J]. 化肥设计，2009，47(6) ：10-15
[2] 胡大成，高加俭，贾春苗等. 甲烷化催化剂
及反应机理研究进展[J]. 过程工程学报，2011，
11(5) ：881-893
[3] 杨伯伦，李星星，张勇等. 合成天然气技术
进展[J]. 化工进展，2011,30(1):110-116
[4] 蔺华林，李克健，赵利军. 煤制天然气高温
甲烷化催化剂研究进展[J]. 化工进展，2011，30(8) ：1739-1742 [5] 蔺华林，李克健，赵利军. 煤制合成天然气
现状及发展[J]. 上海化工，2010，35(9) ：25-28
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。
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，
煤制天然气SNG技术
煤制天然气(SNG)技术现状 1、煤制天然气技术路线 传统的煤制天然气技术是以煤炭为原料，气化生产合成气，经净化和转化以后，在催化剂的作用下发生甲烷化反应，生产热值符合规定的替代天然气(Substitute Natural Gas)，也被称为煤气化转化技术。 近年来，也出现了直接合成天然气技术，是将煤气化和甲烷化合并为一个单元直接由煤生产富甲烷气体，典型工艺有加氢气化工艺和催化气化工艺2种。 相比直接合成天然气技术，煤气化转化技术需要的设备较多，投资较高，但技术非常成熟，甲烷转化率高，技术复杂度略低，因此应用更加广泛，是煤制天然气中的主流工艺。 煤制天然气技术主要使用固定床反应器和流化床反应器，其中，固定床甲烷化技术比较成熟，应用也更加广泛。催化剂以镍系催化剂为主，这种催化剂活性高，寿命长，但容易被硫毒化。近年来出现了以钼系催化剂为代表的耐硫催化剂，节约了合成气脱硫成本，但活性没有镍系催化剂高。 2、煤气化转化技术制备天然气 一般情况下，经煤气化得到的合成气的H2/CO比达不到甲烷化的要求，因此需要经过气体转换单元提高H2/CO比。有些工艺有单独的气体转换单元，提高H2/CO比后再进入甲烷化单元，称为两步法甲烷化工艺；有些工艺将气体转换单元和甲烷化单元合并为一个部分同时
进行，称为一步法甲烷化工艺。 2．1 两步法甲烷化工艺 (1)Lurgi工艺 19世纪六七十年代，固定床甲烷化气化单元普遍使用的是德国的Lu晒气化炉。Lurgi公司和SA—SOL公司在南非的Sasolburg建立了一家试验工厂，另一家试验工厂由Lurgi公司和澳大利亚EL．Paso天然气公司建立。在Lurgi和SASOL的基础上，第一家煤制天然气工厂-- 大平原合成燃料厂在美国的北达科他州建立。工艺包括14个LurgiMark IV固定床气化炉，日处理褐煤18000t，使用的气化剂为氧气和水蒸气。生产的气体中含有8％～10％的甲烷，经过分离工艺可得到富甲烷气体 (SNG)，剩余气体富含有效合成气(CO+H2)，这部分气体有1/3进入气体转换单元提高H/CO比，再经过低温甲醇洗除去烃类和硫化物，此时硫化物的含量可以控制在2×10 以下，可以保证催化剂的寿命维持在4a左右，然后合成气进入甲烷化单元，该单元由2个绝热固定床反应器组成，第一个反应器入气温度300℃，出气温度450℃，第二个反应器入气温度260℃，出气温度315℃。最初使用的催化剂是BASF公司生产的高镍甲烷化催化剂，CO转化率大于98％，后来改用Davy公司生产的CRG催化剂，CO的转化率可达100％，CO2的转化率可达98％。得到的气体产品经压缩、干燥除去CO：后就生产出SNG，通过天然气管道输送给用户。副产CO 被附近油田用于提高采油率，气化剂氧气是通过分离空气生产的，同时副产N2,Xe和Kr，甲烷化反应后还会副产石脑油和酚。图1为Lurgi法生产SNG的工艺流程。
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vl%,田含量＜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°C, k 2、3级反应器热点温度控制在670-690°C 04级反应器控制热点温度为450-500°C, 5级反应器控制出口温度为220-250°C。各项指标达到了
煤制天然气工艺技术和催化剂的研究进展
煤制天然气工艺技术和催化剂的研究进展 近年来，伴随着我国社会经济的高速发展，社会对于各种能源资源的需求在逐年增加。为了最大化的提高煤矿资源的利用效率，人们逐渐将研究的方向转变为煤制天然气方面。作为一种常见的能源，煤制天然气在社会中得到了广泛的使用，并且为社会当中的各个行业领域做出了一定的贡献。本论文通过对煤制天然气工艺技术进行概述，分析了固定床甲烷化工艺技术以及浆态床甲烷化工艺技术，而后对煤制天然气催化剂的制作准备进行分析研究，旨在为相关研究人员提供一定参考的依据。 标签：煤制天然气；工艺技术；催化剂；研究进展 为了实现国家可持续发展战略目标，传统的以煤矿作为主要能源结构的生产模式已经不能适应当前社会市场经济发展的需要。为了提高煤矿资源的利用效率，降低社会对于能源的消耗程度，人们逐渐将研究的对象转换为煤制天然气。煤制天然气与传统煤矿资源相比，属于一种较为清洁的能源，能够降低对周边环境的不良影响。对于煤制天然气制造工艺来说，其中最为重要的便是煤气化技术以及甲烷化技术。就目前阶段来说，随着人们对于周边生活以及工作的环境条件逐渐加强重视，因此，对于社会中使用的能源的清洁性有了更高的要求，促使煤制天然气技术已经取得了一定的成绩。 1 煤制天然气工艺技术概述 1.1 固定床甲烷化工艺技术 通常来说，对于化学专业而言，其化学反应主要分为两种，即一种为吸热反应，另一种为放热反应。而在煤制天然气工艺技术当中，甲烷化反应就是属于放热反应。当研究人员进行甲烷化反应时，为了避免反应时放出的热量对于最终的反应结果产生一定的影响，需要研究人员利用固定床反应器当中所包含的列管式换热器对热量进行排除操作。值得注意的是，为了最大程度的保证甲烷化反应的可控性，需要研究人员预先在不同的反应器当中设置多个固定床反应器，促使整个甲烷化反应能够缓慢稳定的进行。对于反应时周边环境温度的控制，可以借助于多步气体循环逐级进行冷却。 当前阶段，在市场当中存在的各种甲烷化工艺当中，主要是以德国鲁奇的煤制天然气甲烷化生产工艺较为成熟，并且在实际的工业生产中得到了一定的应用。德国鲁奇煤制天然气甲烷化生产技术，需要设置两个绝热固定反应器，同时在每一个反应器当中需要设置一个内部的循环散热系统。而利用该技术进行实际应用时，需要选择两种不同类型的催化剂帮助反应快速稳定的运行。其中一种为浓度百分之二十的镍与氧化铝相结合体系。需要特别注意的是，此种催化剂在使用之后会在短时间内失去活性。另一种催化师是高镍催化剂该催化剂是由巴斯夫公司所设计提供的。与前一种催化剂进行比较，这种高镍催化剂生命周期比较强，并且能够长时间保持一定的活性。对于鲁奇煤制天然气甲烷化生产技术来说，其
合成气多段甲烷化制合成天然气工艺分析
合成气多段甲烷化制合成天然气工艺分析 目前，我国煤炭占百分比为94.3%，而石油天然气占有百分比为5.7%。由国家统计局2015年能源消费总量报表可知，煤炭的消费占比为64%，石油消费占比为18.1%，天然气消费仅占5.9%，天然气作为一种清洁高效能源，提升其利用率变得十分重要，煤制天然气提供了一条可行性道路。 标签：合成气多段甲烷；合成天然气；工艺分析 国家能源局计划在能源金三角（蒙西、陕北、宁东）、新疆、蒙东和云贵地区重点建设煤制天然气产业基地。新疆地区煤炭资源丰富，煤炭预测储量超过全国总量的40%，但地处边睡，远离主要煤炭消费区，运输成本高，损耗大，铁路运力紧张，从而使得煤炭资源的优势难以发挥。那么通过现有的“西气东输”管道输送SNG，就将成为解决西部地区煤炭运输问题的有效选择。 1 煤制气工艺 煤、石油、天然气是重要的一次能源，所以根据本国实际情况平衡一次能源利用率十分重要，所以提出了一次能源之间相互转化的解决思路。煤制气工艺、费托工艺等不同的工艺过程证明了能源之间相互转化的可行性。其中煤制气过程可分为一步法和两步法。一步法”就是指以煤为原料，气化、变换和甲烷化三个过程在一个反应器内进行，出口可得到合格的产品气。目前，仅有美国巨点能源公司开发的蓝气技术属于一步法”，正在做商业化推广。“两步法”就是指以煤为原料，分不同工段进行合成气的合成。其中，煤气化、甲烷化是两步法”的两个关键环节，煤制合成气经过变换、净化之后进入甲烷化工段，生成甲烷含量较高的替代天然气。上世纪60年代，“两步法”煤制气过程中的一个重要环节甲烷化工艺得到了工业验证，随后，鲁奇公司在其自主的开发的甲烷化催化剂基础上提出了固定床甲烷化工艺，沿用至今。70年代，关于煤制气关键环节的甲烷化工艺得到进一步研究及发展，其中等温床工艺、流化床工艺、浆态床工艺等甲烷化工艺部分得到工业应用。 2 甲烷化工藝 2.1 一段甲烷化工艺 2.1.1 Comflux流化床工艺 流化床反应器因其操作容易控制、热量传递及质量传递效果好等优点而被广泛应用于有强放热反应的工艺中，其中以催化裂化、费托合成、Comflux甲烷化为典型工艺代表。 1975-1986年，该工艺由德国蒂森煤气公司与卡尔斯鲁厄大学提出。工艺操作过程中温度控制在300-500℃范围内，压力在2-6MPa范围内。但20世纪80
煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展
煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展 煤制天然气是一种重要的清洁能源，可以利用富余的煤炭资源，减少了对石油的依赖，同时也减少了对环境的污染。煤制天然气的制备过程中，甲烷的合成是关键步骤之一，催 化剂在该过程中发挥着重要的作用。相对于其他合成气合成甲烷方法，煤制天然气甲烷化 的反应条件温和，成本较低，因此备受关注。本文将介绍煤制天然气甲烷化催化剂及机理 的研究进展。 1. 催化剂种类 （1）镍基催化剂 镍基催化剂是煤制天然气甲烷化反应中常用的一种催化剂。其中，加入了钾和铜等掺 杂改性的镍基催化剂具有更高的活性和稳定性，其主要机理是镍与CO2在催化剂表面形成 的活性中间体经过穿越吸附态烷基化开环后再脱附得到甲烷。此外，钠基、铁基、钴基和 镉基催化剂等也被广泛研究。 （3）贵金属催化剂 贵金属催化剂主要包括铑、铱和铂等。研究表明，这些催化剂的催化活性与CO2的吸 附能力有关，CO2的吸附能力越强，其反应活性就越高。此外，添加硫和氯等掺杂改性剂 也能够促进甲烷的合成。 2. 机理研究 煤制天然气甲烷化反应机理主要包括五种途径： （1）CO2还原反应途径：CO2被还原为CO，随后与H2发生Fischer-Tropsch合成反应并生成甲烷。 （3）水煤气变换反应途径：CO和H2在催化剂的作用下生成甲烷的同时，也会生成一部分CO2和H2O。 （4）气相氢甲酸反应途径：该反应是由低碳酸性离子催化的，碳酸盐型离子可通过CO2和H2O气相反应生成。 （5）单分子路途径：催化剂表面上的吸附态CH3产生甲烷。 总之，煤制天然气甲烷化反应过程中，催化剂不仅仅是作为反应物中心，还扮演着催 化剂表面反应活性中心的角色。催化剂的有效改性和研究对于提高甲烷的产率和选择性具 有重要意义。
煤制天然气项目基本情况及发展现状
煤制天然气项目基本情况及发展现状 一、前言 在国内天然气供应紧张和国际油价、天然气价格连续上涨情况下，国内许多公司将目光转向用煤生产天然气的项目，煤气化生产合成气，合成气通过一氧化碳变换和净化后，通过甲烷化反应生产天然气的工艺在技术上是成熟的，煤气化、一氧化碳变换和净化是常规的煤化工技术，甲烷化是一个有相当长应用历史的反应技术，工艺流程短，技术相对简单，对于合成气通过甲烷化反应生产甲烷这一技术和催化剂在国际上有数家公司可供选择。对于解决国内能源供应紧张局面的各种非常规石油和非常规天然气技术路线进行综合比较后判断，煤气化生产合成气、合成气进一步生产甲烷（代用天然气）项目是一种技术上完全可行的项目，在目前国际和国内天然气价格下，这个项目在财务上具有很好的生存能力和盈利能力。另外，作为天然气产品，依赖国内日趋完善的国家、地区天然气管网系统进行分配销售，使得天然气产品的市场空间巨大。充分利用国内的低热值褐煤、禁采的高硫煤或地处偏远运输成本高的煤炭资源，就地建设煤制天然气项目，进行煤碳转化天然气是一个很好的煤炭利用途径。 二、国外煤制天然气项目进展情况 美国达科塔州气化公司投资约21亿美元的煤气化生产天然气项目于1984年投入运行，采用Lurgi固定床气化工艺，日产合成天然气（SNG-SUBSTITUTE NATURAL GAS）1.3亿标准立方英尺（折合368万标准立方米天然气/日），实际产能1.7亿标准立方米/日（折合：481万标准立方米/日），年产能为（按330工作日计算）16亿标准立方米（实际产能12亿标准立方米/年）。另外工厂副产1200吨/日液氨，还有煤焦油等副产品。这家工厂也是全球第一家将副产的二氧化碳用于提高石油开采率（EOR）项目的工厂。工厂共有18台Lurgi Mark IV气化炉，日处理褐煤18500吨。这家工厂是在二十世纪七十年代石油危机阶段建设的，投入运行后遇到国际油价、天然气价格长期处于低位，工厂一直处于亏损和微利状态。在对外销售二氧化碳和其他副产品补充情况下，工厂曾一度艰难度日。在2003年国际油价天然气价格上涨后，工厂实现盈利。 南印第安纳州在2006年10月宣布投资15亿美元，建设一个年产11亿标准立方米（400亿标准立方英尺）合成天然气（SNG）的工厂。 美国博地能源公司和康菲石油公司在联合开展一个投资30亿美元，年产500-700亿标准立方英尺的煤制天然气（SNG）工厂可行性研究工作，工厂选址在肯塔基州。 美国伊利诺伊州在2006年9月发布公告，宣布投资一个年产500亿标准立方英尺的煤制天然气项目。 三、国内煤制天然气项目进展 大唐国际在内蒙古赤峰市克什克腾旗投资226亿元建设一个日产天然气1200万标准立方米（年操作时数8000小时，年产天然气40亿标准立方米），项目已开工建设。项目配套建设一条448公里管线，向北京输送天然气。 辽宁大唐国际阜新煤制天然气项目目前环评已进入公示期，项目建设规模与赤峰项目完全一样。项目配套建设一条1100公里管道向沈阳、大连等城市输送天然气。
煤制甲烷技术
煤制天然气主要工艺的比较 【摘要】我国在能源结构上的特点是“缺油、少气、富煤”，天然气资源人均占有率还不到世界平均水平的10%，但近5年平均增速达17.6%，预计“十二五”期间，天然气占一次能源消费的比重将由目前4%上升到8%。在快速增长的需求面前，天然气供应缺口较大。近年来，又是雾霾肆虐,严重威胁着人们的身心健康，在这种背景之下，为缓解国内天然气进口压力,满足人们日常生活需求,减轻环境污染。国内兴建一批煤制天然气项目,目前我国的天然气产业发展还需要立足自身，选择科学的煤制天然气工艺。 【关键词】气化甲烷化工艺 煤制天然气主要技术除气化外，还有甲烷合成技术。 一、煤气化技术 1、鲁奇固定床煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气。其产生的煤气中焦油、碳氢化合物含量约1%左右，甲烷含量约10%左右。焦油分离、含酚污水处理复杂，不推荐用以生产合成气。 2、Shell干煤粉加压气化技术 属于气流床加压气化技术。可气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦及高灰熔点的煤。入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉。干煤粉
由气化炉下部进入，属多烧嘴上行制气。目前国外最大的气化炉处理量为2000t/d煤，气化压力为3.0MPa。这种气化炉采用水冷壁，无耐火砖衬里。可以气化高灰熔点的煤，但仍需在原料煤中添加石灰石做助熔剂。国内2000年以来已引进19台，其目标产品有合成氨、甲醇，气化压力3.0～4.0MPa。我国引进的Shell煤气化装置只设1台气化炉单系列生产，没有备用炉，在煤化工生产中能否常年连续稳定运行尚待检验。 3、GSP干煤粉加压气化技术 属于气流床加压气化技术，入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉，干煤粉由气化炉顶部进入，属单烧嘴下行制气。气化炉内有水冷壁内件，目前国外最大的GSP气化炉投煤量为720t/d褐煤。因采用水激冷流程，投资比Shell炉省，适用于煤化工生产。正常时要燃烧液化气或其他可燃气体，以便于点火、防止熄火和确保安全生产。目前世界上采用GSP气化工艺技术的有3家，但是现在都没有用来气化煤炭，其中黑水泵煤气化厂只有6年气化褐煤的业绩，没有长期气化高灰分、高灰熔点煤的业绩。 评价煤气化工艺技术必须建立在其是否属于洁净煤气化技术的基础上。目前为止，还没有开发出万能的煤气化炉型和技术，各种煤气化炉型和气化技术都有其特点、优点和不足之处，都有其对煤种的适应性和对目标产品的适用性。建设煤化工项目必须选择经过大量试验、工业性示范和工业生产实践的工艺，要择优选用节能、投资省、成本低、效率高、对环境无污染或轻度污染但能很好处理的洁净煤气
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
我国煤制天然气发展的探讨
我国煤制天然气发展的探讨 随着我国能源结构的多元化需求和环保政策的加强，煤制天然气作为重要的清洁能源，在我国能源产业中的地位逐渐上升。本文将从背景介绍、技术工艺、生产建设、市场前景、政策支持、风险与挑战、结论等几个方面，探讨我国煤制天然气的发展现状和未来前景。 我国是一个煤炭大国，煤炭储量和产量均居世界前列。然而，随着经济的高速增长和环境保护意识的增强，对天然气的需求量也在逐年增加。而我国天然气资源相对匮乏，因此煤制天然气成为我国能源战略的重要组成部分。煤制天然气的生产过程中排放的二氧化碳相对较低，有助于降低温室气体排放，减轻环境污染。 煤制天然气的技术工艺主要包括碎煤、气化、净化等过程。首先将煤炭破碎成一定粒度，然后与水、氧气等反应，通过气化炉将煤炭转化为合成气。合成气经过净化处理，提纯后得到天然气。 近年来，我国煤制天然气产业发展迅速，已经建成了一批煤制天然气项目。据统计，截至2021年，我国煤制天然气的产量已经达到约100亿立方米。与此同时，国内企业在技术和设备上也取得了长足进步，部分企业的技术和设备已经达到国际领先水平。
我国煤制天然气市场前景广阔。一方面，随着国内环保政策的加强和天然气需求的增长，煤制天然气的市场空间将进一步扩大；另一方面，国际市场的需求也在不断增加，为我国煤制天然气产业提供了更广阔的发展空间。 为推动煤制天然气产业的发展，我国政府出台了一系列支持政策。在财税政策方面，对煤制天然气企业给予税收优惠和资金支持；在价格政策方面，实行市场定价机制，确保煤制天然气价格具有竞争力；在环保政策方面，加强环保监管，确保企业达标排放，推动清洁能源的发展。 我国煤制天然气发展面临的风险和挑战也不容忽视。市场竞争日益激烈，国际气价波动可能影响国内市场；技术研发和设备投入成本高昂，需要企业不断提高技术水平；再者，环境风险也不可忽视，煤制天然气生产过程中仍有可能产生污染。 我国天然气输配网络尚不完善，可能导致部分地区天然气供应不足；同时，国际政治风险也可能影响我国煤制天然气的出口。 总体来看，我国煤制天然气发展具有广阔的前景和重要的战略意义。通过技术创新和政策支持，我国煤制天然气产业将不断克服面临的风险与挑战，实现可持续发展。未来，我国应继续加强政策引导和财政
煤制天然气技术现状
煤制天然气技术现状 随着全球能源结构的多元化和清洁化发展，煤制天然气技术逐渐成为一种重要的能源转化方式。煤制天然气是以煤为原料，通过化学反应和一系列工艺过程生产出甲烷气体的过程，对于缓解天然气供需矛盾，提高能源利用效率和降低环境污染具有重要意义。本文将详细分析煤制天然气技术的现状和发展前景。 一、煤制天然气技术现状 煤制天然气技术主要包括煤浆气化、净化、甲烷化等工艺环节。目前，国内外已有多个煤制天然气生产基地，主要以国内大型煤炭企业和外资企业为主导。由于技术成熟度和设备采购等方面的原因，国内煤制天然气生产成本较高，但随着企业技术改造和设备更新，生产效率不断提升，成本也在逐渐降低。 从市场需求来看，煤制天然气市场仍具有较大的发展空间。随着环保政策的加强和天然气消费量的增长，天然气供应压力逐渐增大。煤制天然气作为补充天然气供应不足的重要途径，市场需求稳步增长，未来市场前景广阔。 二、煤制天然气技术前景
1、技术发展潜力 随着科技的不断进步，煤制天然气技术将不断提高，生产成本将进一步降低。同时，各种新型煤制天然气工艺技术的开发和应用，如煤气化联合循环、甲烷化催化剂等也将进一步提高煤制天然气的生产效率和质量。 2、技术趋势 未来煤制天然气技术将更加注重环保和能效。新型煤制天然气技术将采用更环保的工艺流程和高效节能设备，以降低污染物排放和提高能源利用效率。此外，智能化和自动化技术的应用也将进一步推动煤制天然气产业的发展。 3、面临的挑战 煤制天然气技术发展仍面临诸多挑战，如设备国产化率低、投资成本高、生产过程中产生的废水废气等环境问题等。此外，随着新能源技术的发展，煤制天然气的竞争力也将面临严峻考验。因此，企业需要加大科技研发投入，积极推动设备国产化和工艺流程优化，以降低生产成本和提高市场竞争力。 三、重点问题研究
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
浅谈煤制天然气的工艺流程
浅谈煤制天然气的工艺流程 【摘要】煤制气项目对我国发展有重要的意义，特别是煤制天然气。随着经济和社会的发展，天然气的需求迅猛增长，将成为21世纪消费量增长最快的能源。我国天然气的供应能力相对滞后，导致天然气供需矛盾突出。本论文阐述我国丰富的煤炭资源，并积极发展煤制代用天然气，以缓解天然气供应紧张局面。但发展煤制气受多种因素影响，因此针对煤制气工艺、发展技术、发展前景作出综合性评定。 【关键词】煤炭资源；煤制气；工艺技术；发展前景 1.我国煤制气发展前景 煤制气项目是以煤炭为主要原料生产化工和能源产品，传统煤化工主要包括合成氨、甲醇、焦炭和电石四种产品，现代煤制气是指替代石油或石油化工的产品，目前主要包括煤制油、煤制烯烃、二甲醚、煤制天然气等。煤制气是非石油路线生产替代石油产品的一个有效途径。从有关资料看，煤制气的能源转化效率较高，比用煤生产甲醇等其他产品高约13%，比直接液化高约8%，比间接液化项目高约18%。 煤制气前景看好，相对于传统煤化工已经日益明显的“夕阳”特征，而在材料和燃料两个新型煤化工发展方向上，煤质烯烃和煤质乙二醇等煤基材料的发展前景要好于煤制油等新型煤基清洁能源的煤基燃料方向。 2.煤制天然气概述 煤制天然气是以煤为原料，采用气化、净化和甲烷化技术制取的合成天然气。天然气（natural gas）又称油田气、石油气、石油伴生气。开采石油时，只有气体称为天然气；石油和石油气，这个石油气称为油田气或称石油伴生气。天然气的化学组成及其理化特性因地而异，主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空气轻。通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气。天然气是一种优质、清洁能源，煤制天然气的耗水量在煤化工行业中是相对较少，而转化效率又相对较高，因此，与耗水量较大的煤制油相比具有明显的优势。此外，煤制天然气过程中利用的水中不存在有无污染物质，对环境的影响也较小。 3.煤制天然气工艺流程 煤制SNG可以高效清洁地利用我国较为丰富的煤炭资源，尤其是劣质煤炭；还可利用生物质资源，拓展生物质的利用形式，来生产国内能源短缺的天然气，然后并入现有的天然气长输管网；再利用已有的天然气管道和NGCC电厂，在冬天供暖期间，将生产的代用天然气供给工业和用作为燃料用于供暖；在夏天用
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。