煤制天然氣工藝流程及高溫甲烷化技術(shù)

      煤制天然氣工藝流程利用褐煤等劣質(zhì)煤炭，通過煤氣化、一氧化碳變換、酸性氣體脫除、高溫甲烷化工藝來生產(chǎn)代用天然氣。其中氣化采用技術(shù)根據(jù)煤種確定，配有空分裝置和硫回收裝置。

      以BGL氣化為例，主要流程為：原煤經(jīng)過備煤單元處理后，經(jīng)煤鎖送入氣化爐。蒸汽和來自空分的氧氣作為氣化劑從氣化爐下部噴入。在氣化爐內(nèi)煤和氣化劑逆流接觸，煤經(jīng)過干燥、干餾和氣化、氧化后，生成粗合成氣。粗合成氣的主要組成為氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氫、油和高級烴，粗合成氣經(jīng)急冷和洗滌后送入變換單元。粗合成氣經(jīng)過部分變換和工藝廢熱回收后進入酸性氣體脫除單元。粗合成氣經(jīng)酸性氣體脫除單元脫除硫化氫和二氧化碳及其它雜質(zhì)后送入甲烷化單元。在甲烷化單元內(nèi)，原料氣經(jīng)預(yù)熱后送入硫保護反應(yīng)器，脫硫后依次進入后續(xù)甲烷化反應(yīng)器進行甲烷化反應(yīng)，得到合格的天然氣產(chǎn)品，再經(jīng)壓縮干燥后送入天然氣管網(wǎng)。

      對于煤制天然氣來說高溫甲烷化技術(shù)為關(guān)鍵技術(shù)之一。

1、 托普索甲烷化技術(shù)

      丹麥托普索公司開發(fā)甲烷化技術(shù)可以追溯至20世紀 70年代后期，該公司開發(fā)的甲烷化循環(huán)工藝(TREMPTM)技術(shù)具有豐富的操作經(jīng)驗和實質(zhì)性工藝驗證，保證了這一技術(shù)能夠用于商業(yè)化。該工藝已經(jīng)在半商業(yè)規(guī)模的不同裝置中得到證明，在真實工業(yè)狀態(tài)下生產(chǎn)200 m³/h～3000 m³/h的天然氣。在TREMPTM工藝中，反應(yīng)在絕熱條件下進行。反應(yīng)產(chǎn)生的熱量導致了很高的溫升，通過循環(huán)來控制第一甲烷化反應(yīng)器的溫度。TREMPTM工藝一般有三個反應(yīng)器，第二和第三絕熱反應(yīng)器可用一個沸水反應(yīng)器(BWR)代替，雖投資較高，但能夠解決空間有限問題。另外，在有些情況下，采用四個絕熱反應(yīng)器是一種優(yōu)化選擇，而在有些條件下，使用一個噴射器代替循環(huán)壓縮機。除了核心技術(shù)外，因為生產(chǎn)甲烷的過程要放出大量的熱量，如何利用和回收甲烷化熱量是這項技術(shù)的關(guān)鍵。托普索工藝可以將這些熱量再次利用，在生產(chǎn)天然氣的同時，產(chǎn)出高壓過熱蒸汽。

2、 Davy甲烷化技術(shù)

      20世紀90年代末期，Davy工藝技術(shù)公司獲得了將CRG技術(shù)對外轉(zhuǎn)讓許可的專有權(quán)，并進一步開發(fā)了 CRG技術(shù)和最新版催化劑。Davy甲烷化工藝技術(shù)除具有托普索TREMPTM工藝可產(chǎn)出高壓過熱蒸汽和高品質(zhì)天然氣特點外，還具有如下特點：催化劑已經(jīng)過工業(yè)化驗證，擁有美國大平原等很多業(yè)績。催化劑具有變換功能，合成氣不需要調(diào)節(jié)H/C比，轉(zhuǎn)化率高。催化劑使用范圍很寬，在 230℃～700℃范圍內(nèi)都具有很高且穩(wěn)定的活性。

3、魯奇甲烷化技術(shù)

      魯奇甲烷化技術(shù)首先由魯奇公司、南非沙索公司在20世紀70年代開始在兩個半工業(yè)化實驗廠進行試驗，證明了煤氣進行甲烷化可制取合格的天然氣，其中CO轉(zhuǎn)化率可達100%，CO₂轉(zhuǎn)化率可達98%，產(chǎn)品甲烷含量可達95%，低熱值達8500kcal/Nm³，完全滿足生產(chǎn)天然氣的需求。

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