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    煤气化转化技术制备天然气

    发布时间:2021-03-29 09:56

    1、一步法甲烷化工艺

    1.1 HICOM 工艺   

          HICOM 工艺是由英国煤气公司研发设计。技术特点是将气体转换单元和甲烷化单元合并为一个单元完成。气化炉生产的合成气经冷却、净化、脱硫处理以后, 和水蒸气一起通入甲烷化单元。蒸汽除了调节H2/CO比, 还可以防止碳沉积, 但是水蒸气降低了热效率,可能引起催化剂烧结。系统的温度通过冷却产品气循环来调节,甲烷化反应放出的热量用于生产高压蒸汽。

          HICOM 工艺没有气体转换单元, 热回收装置少,减少了设备投资, 能效较高,技术成熟度较高,苏格兰的西域发展中心已经建立了半商业化规模的示范性工厂。但是技术复杂度略高,合成气转化率还有待提高,目前还没有实现完全商业化运营。

    1.2 Comflux 工艺

          1975年—1986年,德国的 Thyssengas GmbH 公司和德国卡尔斯鲁厄大学共同研发了 Comflux 工艺。工艺最大特点是气体转换反应和甲烷化反应同时在流化床反应器中进行。由于没有单独的气体转换单元和生产高压循环气的空气压缩机, 大大降低了设备投资和生产成本, 与固定床工艺相比,大约节省了10% 的成本。同时由于使用了流化床工艺,质量和热量传导率高, 催化剂的装卸和回收更加便利。废热得到了合理利用。工艺经过了中试和半商业运营,技术成熟度较高。

    1.3 液相甲烷化工艺
          美国的化学系统研究所提出了另一种生产替代天然气的方法—液相甲烷化工艺。气化炉生产的合成气直接进入装有循环液( 矿物油) 和催化剂的液相甲烷化反应器。液相甲烷化工艺具有很好的传热性能, 实现了恒温操作, 具有较高的选择性和较大的灵活性, 反应水可用于水煤气的变换反应,因此不需要单独的气体转化单元,单台反应器生产能力大, 投资成本低。

    2、直接合成天然气技术

    2.1 催化气化工艺    

          美国 Exxon 科学工程公司提出了一种催化气化工艺( Catalysis Coal Gasification,CCG),可以将气化和甲烷化合并为一个单元直接生产合成天然气。工艺最大特点是气化炉中加入钾的酸性盐催化剂,同时通入水蒸气,生成的产品气分离出未反应的 CO和 H2 循环回气化炉继续甲烷化反应,节省了气体转换单元、脱硫装置和甲烷化反应器等设备投资成本,但是增加了产品气分离装置的投资,单程甲烷合成率和产量还有待提高。

          美国巨点能源公司宣称拥有世界上最先进的一步法煤制天然气技术, 又称“蓝气技术”。“蓝气技术” 也是一种利用催化剂在加压流化气化炉中一步合成煤基天然气的技术, 具有煤种适应性广泛、操作温度较低、操作条件温和、工艺简单、造价低、节能、节水、环保等优点。此外, 此工艺省去除渣过程,减少了维护需求, 增加了热效率, 又因省去了空分装置而降低了投资( 该单元的投资占整个气化装置总投资的 20%)。蓝气技术在美国 Des-Plaines 气体技术研究所已经进行了1200 h的运行试验,但至今还没有相关的可行性报告。

          该技术是将煤粉和催化剂充分混合后送入反应器,与水蒸气在一个反应器中同时发生气化和甲烷化反应,气化反应所需的热量刚好由甲烷化反应所放出的热量提供。反应生成的 CH4 和 CO2 混合气从顶部离开反应器进入一个旋风分离器, 分离出混合气中夹带的固体颗粒, 然后进入一个气体净化器,脱除其中的硫,最后分离出 CO2 得到煤制合成天然气(SNG) 。煤灰由反应器下部流出,在一个专门设备中和催化剂进行分离,分离的催化剂返回煤仓继续循环使用。

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