焦炉煤气制天然气工艺技术探讨

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1、学兔兔www.xuetutu.com74天然气化工(C化学与化工)2014年第39卷焦炉煤气制天然气工艺技术探讨杜雄伟(太原煤炭气化(集团)有限责任公司，山西太原030024)摘要：介绍和分析了焦炉煤气制天然气的技术，重点为甲烷化技术路线。讨论甲烷化的工艺条件，包括催化剂、反应压力和温度及反应器。指出企业建设项目时，必须结合自身情况慎重选择成熟可靠的先进技术。对于有大量氢气需求的企业，可以选择焦炉煤气同时制氢和天然气技术；而对于有丰富CO：资源的企业，选择补加CO：进行甲烷化制天然气可获得较好的经济和环境效益。关键词：焦炉煤气；合成天然气；甲烷化；净化

2、分离中圈分类号：TQ522．61；TQ221．11文献标识码：A文章编号：1001．9219(2014)04．74．03天然气是一种重要的清洁能源，在世界一次能制备天然气”为代表的“分离工艺”旧。其中，甲烷化源消费总量中。天然气所占的比例约为23．8％，但在工艺又可进一步分为“不补碳甲烷化工艺”和“补碳我国天然气消费所占的比例仅为能源消费量的甲烷化工艺”两种类型。4．6％t“，远低于世界平均水平，主要原因是国内天然三种典型的焦炉煤气制天然气的典型的工艺气供应严重不足。这也表明我国天然气消费增长潜路线见图l、图2和图3。力巨大。近年来，我国鼓励天然气产业

3、的发展，以天CO然气为主的清洁能源越来越受到人民群众的青睐，天然气需求迅速增加．市场已进入了快速发展时期。我国焦炉煤气(COG)产量巨大，目前其主要用于城市燃气、发电、生产甲醇和合成氨或尿素等。产l1^LNG但是这些利用方法的效率、能量利用率与经济效益都不高[31。焦炉煤气制天然气(包括合成天然气SNG、压缩天然气CNG、液化天然气LNG)是近年来分离混t体图1典型的物理分离工艺制天然气工艺路线备受关注的焦炉煤气综合利用新技术14]．该技术能量利用效率高、工艺流程简单、投资回报率高、市场前景看好，正逐渐成为焦炉煤气综合利用的具有较强竞争力的新领域之一嘲

4、。1国内技术现状分析与评述1．1技术现状图2典型的不补碳甲烷化制天然气工艺路线目前。国内焦炉气制天然气工艺技术主要有两种。即以西南化工研究设计院有限公司“焦炉气甲I}十}烷化制备天然气”为代表的“甲烷化工艺”[41．和以中国科学院理化技术研究所“焦炉煤气联合净化分离弧c+lI++l收稿日期：2013．09—08；修改稿日期：2014．07．15；作者简介：————l。fr⋯『l【{lmlj{．Il·，il杜雄伟(1981．)，男，硕士，工程师，电话0351-6019243，电邮—+j—’l。、⋯—'l⋯、lstonway@l26．conl。图3典型的补

5、碳甲烷化制天然气工艺路线学兔兔www.xuetutu.com第4期杜雄伟：焦炉煤气制天然气工艺技术探讨751-2三种工艺的评价30％，而且省略了脱碳工序，有利于后续气体分离和由于焦炉煤气中甲烷体积分数仅有23％～低温液化，因此是一种较为理想的焦炉煤气转化天27％，采用物理法来富集甲烷，能耗高、经济效益比然气途径。较差，且副产物氢气产量较高。分离工艺复杂，因此2甲烷化法工艺条件探讨直接分离法制天然气技术与甲烷化法相比经济效益低而且具有很大的技术局限性。采用不补碳甲烷2．1典型技术化工艺生产天然气，H仍会有剩余，原料不能够得为了对国内焦炉煤气甲烷化制天然气

6、技术工到全部合理的利用。补碳甲烷化工艺通过对原料气艺条件进行进一步探讨，表l列出了国内几种典型进行补碳，充分利用了焦炉煤气中的各种有效成的工艺进行比较降。分。从而使原料气全部甲烷化．可使天然气增产约表1国内几种典型焦炉煤气甲烷化制天然气工艺条件比较2．2催化剂多应用于实验室研究，工业上应用较少。Fe基催化焦炉煤气甲烷化反应的原理如下：剂虽价格便宜，容易制备，工业上也曾应用过，但其CO+3H,---~CH4+H,OAH。_．205．15kJ／mol_活性低，需在高温高压下操作，并且选择性差、易积2CO+2H2--~CH4+CO2△日一246．39kJ／m

7、ol炭、易生成液态烃。因此，Ni基催化剂研究较多，工C0~-4H2CI-h+2H．_OAHO_-．162．91kJ／mol业生产中也应用最多。由反应原理可知，CO和CO的甲烷化反应都2．3反应温度是强放热反应，温度愈高对平衡愈不利。同时，由于由反应原理可知．甲烷化反应过程为强放热反原料气焦炉煤气中CH和CH含量较高，反应过应。如果反应温度过高，则放出的热可能使催化剂程会存在积炭副反应。因此，甲烷化催化剂要求具过热失活．并且反应系统温度过高可能使反应难以有耐高温、抗结炭的性能。进行。因此，为了利于甲烷的生成，应控制反应系统由表1可以看出，目前研究和应用较

8、多的是以的温度．及时将反应放出的热量移出。镍作为主要活性组分的甲烷化催化剂。这主要是因由表l可