无循环高效合成甲烷化技术

2024/3/271北京华福工程2021年6月2024/3/272概述2024/3/2732021年中国天然气表观消费量达1459亿立方米，而国内天然气生产所能提供的只有1067.1亿立方米，天然气供给缺口达391.9亿立方米。迄今，中国天然气生产几乎全部为常规天然气。天然气行业“十二五〞开展目标已根本确立，天然气在能源生产和消费结构中的比重将翻一番，开展“分布式能源〞利用工程将成为未来开展的重点。据悉，“十二五〞期间，中国将继续提高天然气在一次能源消费中所占的比重，并加速天然气配套根底设施建设，尤其是分布式冷热电联供利用工程。预计，发电、车用两大市场的迅猛开展也将推动“十二五〞期间天然气消费大幅攀升。预计“十二五〞末期天然气占一次能源消费总量的比例将提高到8%。行业背景2024/3/2742024/3/2752024/3/276甲烷化反响由于是放热放应，撤热有利于反响进行。根据撤热的方式不同甲烷化有不同的工艺流程，概括起来有以下三种类型：无撤热的绝热甲烷化工艺列管式冷媒撤热的甲烷化工艺循环气外撤热的甲烷化工艺第一类工艺在合成氨生产工艺中采用，用于处理合成气经脱CO2以后剩余的COx,西北化工研究院在煤气甲烷化中试装置上采用过，该工艺要求甲烷化催化剂有非常好的耐热性能，可以耐受600℃以上的高温。第二类工艺中科院大连化物所采用，使用导热油作为撤热的冷媒。此类工艺的优点是反响可以控制在最正确的温度范围内进行、反响床层的温度梯度小，因而催化剂首次装填量小；缺点是：反响器结构较为复杂、反响管材质为不锈钢，造价较高；其次，除了给反响器撤热的冷媒导热油循环系统之外，还需要另外一个回收反响热的冷剂循环，如锅炉给水-蒸汽循环，因而流程较长。2024/3/2772024/3/278无循环甲烷化工艺2024/3/279无循环甲烷化原理2024/3/2710装置流程框图回收反响热合成天然气〔SNG〕回收反响热六级甲烷化反响回收反响热回收反响热回收反响热回收反响热富CO气(未变换气)富H2气(变换气)二级甲烷化反响四级甲烷化反响三级甲烷化反响五级甲烷化反响一级甲烷化反响2024/3/2711气化变换热回收I热回收II低温甲醇洗吸收I低温甲醇洗吸收II低温甲醇洗再生系统甲烷化装置首站压缩SNG脱水煤氧水或蒸汽合成天然气〔SNG〕无循环甲烷化工艺国产甲烷化抗高温催化剂甲烷化催化剂采用自行研制的高温载体材料，具有高强度、高活性、抗高温等优点。催化剂起活温度为230-250℃、反响空速在1-4*104h-1之间；高温〔650-750℃〕和高水汽浓度下运行稳定，催化剂使用寿命长〔二年以上〕。无循环甲烷化无循环甲烷化无循环甲烷化特点2024/3/2715无循环甲烷化特点2024/3/2716知识产权2024/3/2717中试装置无循环甲烷化煤制天然气工艺已经完成了实验室模拟试验，主要试验内容包括：模拟不同煤种、不同造气工艺所获得的粗煤气条件，计算出经过变换、脱硫脱碳后的合成气组成，配制合成气，然后进行多级甲烷化的模拟试验反响。模拟试验是甲烷含量7.5%左右的合成气甲烷化反响，试验结果与计算结果吻合较好，经过五级甲烷化反响后，产品气中甲烷含量为98.2%〔干基〕。其他组成的模拟试验也都获得了成功，实验室模拟试验结果说明，该工艺原理是可行和可靠的。同时进行了长周期的稳定性试验，连续运行8000~8500小时，催化剂性能稳定，卸出催化剂的微观结构、晶粒度、碳含量等变化微小，预期使用寿命在2年以上。2021年4月，北京华福工程、大连瑞克、中煤龙化三方决定在中煤龙化建设2000Nm3/h原料气处理能力的中试装置，进一步验证工艺和催化剂的各项性能，为工程化作准备。目前装置已建成，正在调试优化。预计2021年6月底出产品。2024/3/2718检验项目单

位100#渗透气压力MPaG1.8温度℃40O2（v/v）%0.07N2（v/v）%0.42CH4（v/v）%6.06CO（v/v）%3.42CO2（v/v）%3.96CnHm（v/v）%0.10CH3OH（v/v）%0.03H2（v/v）%85.94富氢气组成压力：2.0MPaG，温度：40℃中试装置富CO气组成2024/3/2719中试装置2024/3/2720序号物料名称规格单位消耗数据备注1富氢气Nm3/h8802富CO气Nm3/h10763锅炉给水6.1MPa，158℃kg/h18184蒸汽3.9MPa，252℃kg/h-1504副产，外送管网5污水kg/h-1980反应生成水6循环水0.52/0.35MPa，30/40℃t/h33.67仪表空气0.8MPa,常温Nm3/h408氮气0.6MPa，40℃Nm3/h150开停用9还原用氢气Nm3/h30开车用消耗指标：中试装置2024/3/2721中试装置2024/3/2722中试装置2024/3/2723中试装置2024/3/2724中试装置2024/3/2725中试装置图片2024/3/2726中试装置图片2024/3/2727中试装置图片2024/3/2728中试装置