合成气制天然气工艺的数值模拟

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油化工·928·PETR0CHEMICALTECHN0L0GY2015年第44卷第8期合成气制天然气工艺的数值模拟何宇轩，王国清，张利军(中国石化北京化工研究院，北京100013)[摘要]建立了基于动力学方程的甲烷化反应器模型，将多个反应器及公用工程模型联立，得到煤制天然气甲烷化步骤的流程模型，并考虑工艺条件改变时，产物组成和热量回收状况的变化。模拟结果能较好地与实验值吻合。研究结果表明，甲烷化反应器多为热平衡控制，位于流程后端的反应器，由于反应温度偏低，反应有可能是动力学控制。调节分流比能调节出口甲烷含量，且不影响热量回收状况

2、。提高回流比可以令反应器出口温度降低，回收更多热量，提高出口甲烷含量，但回收热量的品位降低，操作费用亦随之增加。研制耐高温的催化剂十分必要，若催化剂能耐1090K左右的高温，理论上能实现流程的零循环和最大限度的热量回收。[关键词]煤制天然气；甲烷化；数值模拟；热量回收；合成气[文章编号]1000—8144(2015)08—0928—07[中图分类号]TQ018[文献标志码]ANumericalSimulationoftheProcessfromSyngastoSyntheticNaturalGasHeYuxuan，WangGuoqing，ZhangLij'un(S1

3、NOPECBeijingResearchInstituteofChemicalIndustry，Beijing100013，China)lAbstractjAmethanationreactormodelwasestablishedbasedonkineticsequation．Thenthemodelofmethanationintheproductionprocessfornaturalgasfromcoalwasestablishedbythecombinationoftheseveralmethanationreactormodelswithutilitym

4、odels．Changesintheproductcompositionandheatrecoverywereinvestigatedwhentheprocessconditionswerealtered．Thesimulationresultswereinagreementwiththeexperimentaldatawel1．Itwasrevealedthatmostofthemethanationreactorswerecontrolledbythermodynamicequilibrium，butthereactorattheprocessendmaybec

5、ontrolledbykineticsduetolowerreactiontemperature．Themethanecontentattheoutletcouldbeadjustedbyregulatingthesplitratiowithouteffectontheheatrecovery．Highrefluxratiocouldmakethereactortemperaturelowerandthemethaneyieldincrease，buttheheatrecoverygradelowerandtheoperatingcostsincrease．Itis

6、necessarytodeveloptemperaturetolerantcatalysts．Ifacatalystisabletowithstand1090K，theprocesscanrealizezerorefluxratioandmaximumavailableenergyrecovery．[Keywords]syntheticnaturalgasfromcoal；methanation；numericalsimulation；heatrecovery；syngas我国拥有丰富的煤炭资源，但由于煤炭直接源的需求，还能减少对进口天然气的依赖，提高煤燃烧易造成资

7、源浪费和环境污染，部分城市已限制炭资源的利用水平。目前，国内已有煤制天然气项煤炭的直接燃烧。天然气是广泛使用的清洁能源，目在运行，且有多个项目在建n]。由于对排放的要求不断提高，近年来天然气的需求目前已工业化的煤制天然气工艺包含煤气量快速增加。煤制天然气不但能平衡国内对两种能化、合成气变换、脱硫、甲烷化和净化分离等几[收稿日期]2015—02—07；[修改稿日期]2015—05—28。[作者简介]何宇轩(1989一)，男，广东省佛山市人，硕士生，电话18701335351，电邮hyx278647873@sina．com。联系人：王国清，电话010—5920277