国内外煤制天然气甲烷化技术及工业化现状

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1、第43卷第4期煤化工Vo1．43No．42015年8月CoalChemicalIndusAug．2015国内外煤制天然气甲烷化技术及工业化现状周恩年(中电投伊犁能源化工有限责任公司霍城煤制气分公司，新疆伊宁835000)摘要介绍了甲烷化技术的反应机理和研究现状及催化剂制备，综述了以德国鲁奇公司、英国Davy公司、丹麦托普索公司为代表的国外甲烷化技术及工业化应用现状，包括这3家公司的甲烷化技术在我国煤制气项目中的应用情况。介绍了国内甲烷化技术研发现状，指我国应加快开发具有自主知识产权的甲烷化工艺技术、

2、新设备和高温耐硫催化剂。关键词煤制天然气，甲烷化技术，反应机理，催化剂，工业化文章编号：10059598(2015)一04—000804中图分类号：TO54文献标识码：A引言化技术均是从国外引进的，现主要对甲烷化技术的工业化现状进行综述，以期为我国煤制天然气实践提供我国是一个富煤、贫油、少气的国家，但煤炭分布参考。极不均衡，主要集中在内蒙古、新疆、陕西、山西等地，运输极不方便，且耗煤的相当比例是通过燃烧直接转1甲烷化技术的反应机理及催化剂化，热能效率低，资源浪费及环境污染严重。煤制天然气技术是将高碳

3、的煤炭资源转化为低碳、富氢且便于甲烷化反应主要包括CO甲烷化反应、C0甲烷化长距离输送的替代天然气(SNG)，其热值≥34．6反应、变换反应，同时伴有歧化反应、甲烷裂解、甲烷MJ／m3，热能利用效率可达到52．57％t，是煤炭资源清C0，重整等副反应。甲烷化反应是一个强放热、体积缩洁利用的有效途径。据英国石油公司2014年世界能小的可逆反应，C0每转化1％，会引起温升70℃72℃。源统计年鉴中的数据，截至2014年，我国一次能源消因而，在甲烷化反应中，如何有效提高甲烷的产量和费中，煤炭消费比例达66

4、％，天然气仅为5．1％，远低选择性及减少催化剂因高温烧结、中毒和积炭导致的于发达国家如美国的29．6％、日本的22．19％，也低于失活，成为甲烷化技术的研究重点。对C0甲烷化、CO23．8％的世界平均水平]。因此，发展煤制天然气不仅甲烷化反应机理的研究，目前尚未有一致的结论，对不对煤炭资源的清洁高效综合利用具有十分重要的意同催化剂作用下的机理尚缺乏深入的研究。目前，义，而且能够改善我国能源利用结构，有效降低环境国内外甲烷化工业中使用的催化剂主要以Ni基催化污染。剂和贵金属Ru基催化剂为主，载体主要为

5、仪一AI0。、甲烷化技术是煤制天然气工艺的关键技术之一，SiO、ZrO、TiO、高岭土等，助剂主要分为晶格助剂、其研究始于20世纪40年代，由于能源危机，煤制天电子助剂和结构助剂，催化剂载体的制备方法主要为然气在70年代美国大平原项目开始工业化应用。共沉淀法、浸渍法、溶胶一凝胶法、溶液燃烧法等。“十二五”以来，随着国家多项鼓励煤炭深加产业发展政策的陆续出台，煤制天然气作为煤炭清洁高效转2国外甲烷化技术及其工业化现状化的方式之一，在内蒙古、新疆、陕西、山西等地进入高速发展期。目前阶段在建的煤制天然气项

6、目的甲烷目前工业化的甲烷化生产所采用的甲烷化反应收稿日期：2015-04—09作者简介：周恩年(1985一)，男，甘肃天祝藏族自治县，工程师，硕士，2009年本科毕业于北京化丁大学，现从事煤制气方面工作，Emai1：zhouennian@126．com。2015年8月周恩年：国内外煤制天然气甲烷化技术及工业化现状9一器均为固定床绝热反应器，由于甲烷化反应是一个强术、丹麦托普索公司的甲烷化技术和英国Davy公司放热反应，对反应热的移除及催化剂在高温下的活性的甲烷化技术。这3家公司的甲烷化技术占据我国煤

7、提出较高的要求。目前，已经应用于工业化的甲烷化制天然气甲烷化技术绝大部分市场，其在我国煤制气技术主要有3种，分别是德国鲁奇公司的甲烷化技项目中的应用列于表1。表1国内在建煤制气项目甲烷化技术应用情况项目名称地点规模／亿m。·a甲烷化技术专利商项目状态大唐克旗煤制气内蒙古克什克腾旗402013年一期投产大唐阜新煤制气辽宁阜新4O在建浙江能源新天煤制气新疆伊犁州伊宁市20在建苏新能源煤制气新疆昌吉回族自治州40Davy前期内蒙古汇能煤制气内蒙古鄂尔多斯l6托普索2014年一期投产新疆庆华煤制气新疆伊犁伊

8、宁县55托普索2013年一期投产中电投霍城煤制气新疆伊犁霍城县60托普索前期2．1鲁奇甲烷化技术2．2托普索甲烷化技术美国大平原煤制气工厂是世界上最早商业化的托普索甲烷化技术又称TREMP技术，其操作经大规模SNG大型工业化装置，日投煤量18500t，采验可以追溯到20世纪7O年代后期，托普索公司进行用鲁奇甲烷化技术，距今运行接近3O年，合成天然气了大量的中试试验，目前已经大规模应用，其工艺流产量达4．67X10m。／d，天然气热值达37054kJ／m。。鲁程如图2所