焦炉煤气甲烷化制SNG、CNGLNG技术开发

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1、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:Th

2、emethodofusingofthecoke-ovengastomadesyntheticnaturalgas(SNG),compressednaturalgas(CNG)andliquefiednaturalgas(LNG)isanewarea.Discussesthedifferentprocessesofusingthecoke-ovengastomakeSNG,andcomparestheadvantagesanddisadvantagesofvarioustechnological,lastmakeeconomicevaluat

3、ion.Theresultindicatedthattechnologyofusingthecoke-ovengastomadesyntheticnaturalgas,andfurtherprocessestheproductioncompressednaturalgasandtheliquefiednaturalgasrawmaterialusefactorishigher,theenvironmentalprotectioneffectisbetter,andtheeconomicefficiencyismoresuperior.Key

4、word:cokeovengas;methanation;syntheticnaturalgas;economiceffectiveness前言天然气是一种十分清洁的一次能源，但是目前天然气消费量占我国一次能源消费比例只有3~4%，所占比例远低于世界平均水平(25%)，也低于亚洲平均水平(8.8%)。提高天然气的在一次能源消费中占的比例，有助于我国环境保护。同时，我国天然气市场处于快速发展期。国家发改委能源局油气处预测在2010年天然气缺口将达到150亿Nm3；2015年，国内天然气需求量将达到2000亿Nm3，在2008年的基础上翻一番，

5、市场缺口约400亿Nm3；2016～2020年，天然气需求增速将保持在年平均8%左右，且到2020年天然气需求量可望超过3000亿Nm3，市场缺口将达到900亿Nm3。并且，我国天然气价格也处于上升期。按热值当量测算，国内天然气井口价格与原油价格比在0.24～0.4:1，而发达国家天然气与原油比价通常在0.6:1，有50%以上的上调空间。国家发展改革委发出通知，决定自2010年6月1日零时起将国产陆上天然气出厂基准价格由每千立方米925元提高到1155元，每千立方米提高230元，提价幅度为24.9%。按照西气东输二线与国际油价挂钩的定价公式

6、，当国国石油为80美元/桶时，中亚天然气在霍尔果斯的边境完税价格为2.20元/立方米。与此同时，我国焦化企业在生产焦炭的同时副产大量的焦炉煤气，除回炉加热自用及民用（作城市煤气）、生产合成氨或甲醇外，每年富余的焦炉煤气约200亿Nm3，热值超过“西气东输”一期工程。富余的焦炉煤气燃烧排放或直接排放，既造成巨大的资源浪费，又造成严重的环境污染。因此，利用焦炉煤气生产合成天然气(SNG)，进而生产压缩天然气(CNG)或液化天然气(LNG)，可开辟新的清洁能源来源，同时将产生较明显的经济效益、环境效益与社会效益，对促进焦化与能源行业的技术进步与产

7、业发展具有重要的意义。1.原理及工艺流程1.1焦炉煤气制合成天然气原理由于焦炉煤气中CO和CO2的总含量约为10%(v/v)，多碳烃的含量为2~3%，以及约55%(v/v)的H2，所以可以利用甲烷化反应生成甲烷，主反应见反应式(1)和(2)：-4-焦炉煤气中还有少量O2，可与氢气反应生成水，见反应式(3)：从反应式(1)、(2)和(3)可知，这三个反应都是很强的放热反应，在反应过程中反应热可使甲烷化炉的温度升高到650℃左右。这不仅使催化剂由于多碳烃裂解而结碳，还可能容易使不耐高温的甲烷化催化剂烧结而失活。1.2焦炉煤气制合成天然气的工艺流

8、程针对反应中温升较高，目前主要开发了两类焦炉煤气制合成天然气工艺流程，但基本工序一致，具体见图1，都先经过脱苯脱萘等，再进行甲烷化和分离而得到合成天然气。第一种工艺流程中是以高温