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    煤氣化轉化技術制備天然氣

    發布時間:2021-03-29 09:56

    1、一步法甲烷化工藝

    1.1 HICOM 工藝   

          HICOM 工藝是由英國煤氣公司研發設計。技術特點是將氣體轉換單元和甲烷化單元合并為一個單元完成。氣化爐生產的合成氣經冷卻、凈化、脫硫處理以后, 和水蒸氣一起通入甲烷化單元。蒸汽除了調節H2/CO比, 還可以防止碳沉積, 但是水蒸氣降低了熱效率,可能引起催化劑燒結。系統的溫度通過冷卻產品氣循環來調節,甲烷化反應放出的熱量用于生產高壓蒸汽。

          HICOM 工藝沒有氣體轉換單元, 熱回收裝置少,減少了設備投資, 能效較高,技術成熟度較高,蘇格蘭的西域發展中心已經建立了半商業化規模的示范性工廠。但是技術復雜度略高,合成氣轉化率還有待提高,目前還沒有實現完全商業化運營。

    1.2 Comflux 工藝

          1975年—1986年,德國的 Thyssengas GmbH 公司和德國卡爾斯魯厄大學共同研發了 Comflux 工藝。工藝最大特點是氣體轉換反應和甲烷化反應同時在流化床反應器中進行。由于沒有單獨的氣體轉換單元和生產高壓循環氣的空氣壓縮機, 大大降低了設備投資和生產成本, 與固定床工藝相比,大約節省了10% 的成本。同時由于使用了流化床工藝,質量和熱量傳導率高, 催化劑的裝卸和回收更加便利。廢熱得到了合理利用。工藝經過了中試和半商業運營,技術成熟度較高。

    1.3 液相甲烷化工藝
          美國的化學系統研究所提出了另一種生產替代天然氣的方法—液相甲烷化工藝。氣化爐生產的合成氣直接進入裝有循環液( 礦物油) 和催化劑的液相甲烷化反應器。液相甲烷化工藝具有很好的傳熱性能, 實現了恒溫操作, 具有較高的選擇性和較大的靈活性, 反應水可用于水煤氣的變換反應,因此不需要單獨的氣體轉化單元,單臺反應器生產能力大, 投資成本低。

    2、直接合成天然氣技術

    2.1 催化氣化工藝    

          美國 Exxon 科學工程公司提出了一種催化氣化工藝( Catalysis Coal Gasification,CCG),可以將氣化和甲烷化合并為一個單元直接生產合成天然氣。工藝最大特點是氣化爐中加入鉀的酸性鹽催化劑,同時通入水蒸氣,生成的產品氣分離出未反應的 CO和 H2 循環回氣化爐繼續甲烷化反應,節省了氣體轉換單元、脫硫裝置和甲烷化反應器等設備投資成本,但是增加了產品氣分離裝置的投資,單程甲烷合成率和產量還有待提高。

          美國巨點能源公司宣稱擁有世界上最先進的一步法煤制天然氣技術, 又稱“藍氣技術”?!八{氣技術” 也是一種利用催化劑在加壓流化氣化爐中一步合成煤基天然氣的技術, 具有煤種適應性廣泛、操作溫度較低、操作條件溫和、工藝簡單、造價低、節能、節水、環保等優點。此外, 此工藝省去除渣過程,減少了維護需求, 增加了熱效率, 又因省去了空分裝置而降低了投資( 該單元的投資占整個氣化裝置總投資的 20%)。藍氣技術在美國 Des-Plaines 氣體技術研究所已經進行了1200 h的運行試驗,但至今還沒有相關的可行性報告。

          該技術是將煤粉和催化劑充分混合后送入反應器,與水蒸氣在一個反應器中同時發生氣化和甲烷化反應,氣化反應所需的熱量剛好由甲烷化反應所放出的熱量提供。反應生成的 CH4 和 CO2 混合氣從頂部離開反應器進入一個旋風分離器, 分離出混合氣中夾帶的固體顆粒, 然后進入一個氣體凈化器,脫除其中的硫,最后分離出 CO2 得到煤制合成天然氣(SNG) 。煤灰由反應器下部流出,在一個專門設備中和催化劑進行分離,分離的催化劑返回煤倉繼續循環使用。

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