生产工艺对煤制天然气中惰性组分含量的影响分析

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1、煤炭加工与综合利用66COALPROCESSING＆COMPREHENSIVEUTILIZATIONNo．8，20l5生产工艺对煤制天然气中惰性组分含量的影响分析’-]秀杰，崔德春，徐庆虎，李强(中海油研究总院，北京100028)摘要：煤制天然气中的CO：、N、Ar、HO等惰性组分的总含量将对最终产品组成和质量产生影响，而其中各自的含量水平受整个生产工艺流程中不同单元工序的影响；结合现有单元过程的技术水平，分析了在正常操作条件下煤制天然气各个单元工序对最终产品气体中惰性组分含量的影响，并归纳得出了惰性组分的含

2、量水平。关键词：煤制天然气；惰性组分；生产工艺；甲烷中图分类号：TE642TQ549文献标识码：A文章编号：1005．8397(2015)08．0066—05目前，我国的能源结构主要以煤炭为主体，超低硫(小于0．1mL／m)等，对应不同气化工天然气等清洁能源比重偏低。大量煤炭资源直接艺的煤制天然气组成见表1。同时，煤制天然气燃烧给环境带来了严重污染[2】。中国未来对天然中含有一定量的CO、N：、Ar、HO等惰性组分，气需求量很大，预计到2020年，我国天然气总这些物质在燃烧过程中不产生热量。惰性组分在需求量为

3、3000亿ms【3]，预期国产1500亿m，，组成上的不同，可能会对产品气后续的储存、输缺口将达到1500亿nl，。发展煤制天然气技术将送和终端利用环节带来较大的影响，诸如储存与有助于破解我国能源结构面临的困境，并减轻对输送过程中可能产生腐蚀、惰性组分含量高造成环境的污染和对石油资源的依赖。据不完全统计最终产品气燃烧时热值不够等问题。口】，截至2014年6月，获得国家发改委核准的煤表1对应不同气化工艺的煤制天然气组成制天然气项目共6个，获得发改委“路条”项目主要组分质量分数气化工艺共计14个，建成、在建、拟建

4、煤制天然气项目碎煤气化粉煤气化总设计产能在1700亿mS／a左右。煤制天然气是通过煤气化制得合成气并进一步通过甲烷化反应合成的富含甲烷的替代天然气。尽管煤制天然气中的主要组分为CH(生产项目的设计平均值大约为95％)，但是受生产工艺的制约，在组成上与常规的气田天然气、油田天然气存在区别[4】，表现为煤制天然气含有一定在现有技术水平条件下，各生产单元都对最数量的H、基本不含C：+烃类和重金属化合物、终的煤制天然气产品组成产生一定的影响，尤其收稿日期：2015—07—10DOI：10．16200／j．cnki．1

5、1-2627／td．2015．08．015作者简介：门秀杰(1982一)，男，山东济阳人，2010年毕业于石油化工科学研究院应用化学专业，工学博士，中海油研究总院高级工程师。引用格式：门秀杰，崔德春，徐厌虎，李强．生产工艺对煤制天然气中I隋性组分含量的影响分析[J]_煤炭加工与综合利用，2015(8)：66．70．2015年第8期门秀杰，等：生产工艺对煤制天然气中惰性组分含量的影响分析67是CO、N、Ar、HO等不提供热值的惰性组分，2．1空分单元其含量水平最终影响产品的质量，尤其是热值。空分工艺是将空气在低

6、温下液化、精馏，把本文基于正常的技术水平和操作工况，对煤制天氧气、氮气及氩气从空气中逐一分离的过程。整然气中惰性组分的来源和在最终产品气体中的含个流程由空气压缩、空气预冷、空气净化、膨胀量水平进行了分析总结，期望对生产工艺优化操制冷、低温精馏、产品压缩输送等工序组成。煤作提供参考，并为制修订煤制天然气产品质量标制天然气的空分装置主要是为了制备高压氧气和准提供借鉴。氮气产品，其主要技术指标见表2所示。表2空分装置主要产品的技术指标1煤制天然气工艺简介煤制天然气产品气的组成，受生产工艺过程中单元工艺类型、操作条件

7、等制约，尤其是惰性组分的含量更是如此。国内外已有的和规划中的煤制天然气项目的一般工艺路线(如图1所示)为：经过洗选后的煤(碎煤或粉煤)首先与来自空气高压氧气作为气化炉的气化剂，在气化单元分离系统的氧气通过一定的气化工艺转化为粗煤被完全消耗而进入产品链中，一部分氮气作为原气，粗煤气通过洗涤冷却、净化处理等步骤，将料煤输送气。高压氧气中的杂质组分，主要包括其中大部分的固体颗粒物(飞灰)、焦油、NH氮气、氩，与输送用氮气一样，在进入煤制天然和氯脱除，得到净化的煤气，以利于后续工艺处气生产工艺流程后无法通过洗脱或化学

8、转化等方理和发生甲烷化反应。净化后的煤气通过水煤气法将其脱除，因而最终成为产品SNG中惰性组变换反应(WGS)或者是补充一部分氢气来调节分的重要来源之一。因此空分单元的氧气纯度、H，／CO比，使气态组分含量更好的适应于后续甲原料煤输送氮气用量将影响最终产品气体中惰性烷化反应。在调整气体HJCO比的过程中，产生组分的含量。了大量CO，。原料气经脱酸性气体处理单元后，在SNG热值与价格挂钩时，或者由SN