煤制天然气工艺简介2011326讲解

煤气化加氢制天然气的原理煤气化加氢制天然气是一种将煤炭等碳质资源转化为天然气的技术方法。

它的原理是通过高温将煤炭等碳质资源在氧气或水蒸气的作用下转化为合成气，然后利用气化产生的合成气通过催化剂的作用进行加氢反应，将合成气中的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）还原为甲烷（CH4），最终制得高纯度的天然气。

煤气化是将含碳质化合物（如煤炭、石油焦等）通过高温和催化剂的作用转化为气体的过程。

这个过程是在缺少氧气或水蒸气的条件下进行的，以避免燃烧反应。

煤气化过程中，煤炭首先经过整理和粉碎处理，然后在氧气或氯气等气体的存在下，在高温（通常在1000以上）和高压（通常在2-8 MPa之间）的条件下进行气化反应。

在这个过程中，煤炭中的碳质化合物被分解为一系列气体，包括一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）、甲烷（CH4）等。

然后，产生的合成气进一步经过加氢反应，将一氧化碳和二氧化碳还原为甲烷。

在加氢反应中，合成气通过催化剂床，催化剂床上通常使用镍或钼等金属作为活性成分，将CO和CO2与氢气反应生成甲烷（CH4）。

这个过程通常在较高的温度和压力下进行，温度约为250-400，压力约为2-8 MPa。

最后，通过一系列的气体净化和脱硫等工艺，去除合成气中的杂质和硫化物，得到高纯度的天然气。

天然气中甲烷含量通常达到90%以上，其他成分如乙烷、丙烷、丁烷等也会有所存在。

煤气化加氢制天然气的原理可以用以下反应来描述：C + H2O →CO + H2CO + H2O →CO2 + H2CO + 3H2 →CH4 + H2OCO2 + 4H2 →CH4 + 2H2O其中，C表示煤炭或碳源，H2O表示水蒸气，CO表示一氧化碳，H2表示氢气，CO2表示二氧化碳，CH4表示甲烷。

煤气化加氢制天然气技术具有广泛的应用前景。

首先，它可以有效利用煤炭等碳质资源，将其转化为清洁能源，减少对化石燃料的依赖。

其次，通过加氢反应与气化反应相结合，可以提高天然气的产率和纯度。

1 煤气化转化技术制备天然气一步法甲烷化工艺(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。

(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。

(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。

煤制天然气工艺技术和催化剂影响因素的分析探讨煤制天然气是一种将煤转化为天然气的工艺技术，它可以有效地利用煤炭资源，并且减少对天然气的依赖。

煤炭资源在中国是非常丰富的，因此煤制天然气技术对于我国的能源战略具有非常重要的意义。

在煤制天然气的工艺过程中，催化剂起着至关重要的作用，它可以影响工艺的效率和产物的品质。

本文将对煤制天然气的工艺技术和催化剂影响因素进行分析探讨。

一、煤制天然气的工艺技术煤制天然气是一种利用煤炭资源制备天然气的工艺技术。

该技术的基本原理是通过煤气化、气体净化和合成天然气三个步骤来实现。

首先是煤气化，将煤炭在高温下分解成合成气，合成气主要由一氧化碳和氢气组成。

然后是气体净化，通过除尘、脱硫、脱氮等工艺将合成气中的杂质去除。

最后是合成天然气，利用催化剂将合成气中的一氧化碳和氢气合成为天然气。

煤制天然气的工艺技术主要包括两种方法，一种是煤间接液化技术，另一种是煤间接气化技术。

煤间接液化技术是将煤气化产生的合成气先制备成液体燃料，再由液体燃料转化成合成天然气。

煤间接气化技术是将煤气化产生的合成气直接合成为合成天然气。

这两种技术各有优缺点，需要根据具体情况选择适合的工艺路线。

在煤制天然气的工艺技术中，催化剂是一个非常关键的因素，它可以明显提高工艺的效率和产物的品质。

接下来将对催化剂的影响因素进行详细分析。

二、催化剂影响因素的分析催化剂是煤制天然气工艺中必不可少的催化剂。

它通过催化作用加速化学反应的速率，提高反应的选择性和产率。

催化剂的种类、结构和性质都会影响工艺的效率和产物的品质。

1. 催化剂的种类煤制天然气工艺中常用的催化剂主要包括铁基催化剂、镍基催化剂和硼基催化剂。

不同的催化剂具有不同的催化活性和选择性。

铁基催化剂具有催化活性高、稳定性好的特点，适用于高温、高压条件下的合成气转化反应。

镍基催化剂具有催化活性高、反应速率快的特点，适用于低温、低压条件下的合成气转化反应。

硼基催化剂具有催化活性强、选择性好的特点，适用于高温、高压条件下的合成气转化反应。

煤制天然气合成（甲烷化）技术综述以下资料大部分来源于公开资料：1、托普索技术（TREMP技术）：托普索很早就在中国混了，是国内各种化工催化剂的主要外国供应商之一。

最近几年煤制天然气如此之火，当然少不了它。

也正是由于有了良好的基础，可以说托普索技术在国内煤制天然气的推广是最成功的。

我所了解的，如庆华、汇能等（其网站上云在中国有4套在建的合成天然气装置使用托普索技术：3套煤气化为原料的装置，3套焦炉气为原料的装置“？”），均已和托普索签订了技术转让合同。

所以我们能从公开途径找到的托普索的资料也是最多的。

早期典型工艺流程流程图：很多谈论托普索的甲烷化工艺喜欢用这张图，其实这个图真的只是一个简要的示意图，后期托普索的宣传资料给出了稍微改进的流程图：这种循环工艺首段或首两段装填托普索的耐高温甲烷化催化剂MCR-2X，据说能耐温700以上，并且经历了长时间的试验考验。

后面的中低温段装填托普索用于合成氨甲烷化的普通催化剂PK-7R.我曾在某个资料中看过托普索提出个不循环的“一次通过”工艺流程：首段甲烷化补加了大量水蒸气，并在甲烷化催化剂上部装填了GCC“调变”催化剂，以减轻首段的负荷和温升，尽管如此，这段反应器中装填的MCR系列催化剂还是得耐740度的出口温度。

暂时托普索已签订合同的技术路线是哪一个，我并没有掌握相关信息。

2、戴维技术（CRG技术）：戴维催化剂在上世纪80年代曾用于美国大平原装置，意识到工艺限制（后面会讲）后，戴维开发了高温甲烷化催化剂CRG-LH及所谓的HICOM工艺。

后戴维并入庄信万丰，成为其100%子公司。

戴维甲烷化工艺中的大量甲烷化两个反应器出口大约控制在650度。

一直让我很奇怪的是，戴维的4个甲烷化反应器中均是两种催化剂（CRG-S2SR和CRG-S2CR)混装,而且两种催化剂的体积比还不一样。

个人感觉戴维SNG技术在中国的宣传比较低调，但是它已经获得了大唐（克旗和阜新）和新汶的合同，这主要得益于他们的催化剂曾在大平原上得到应用；但戴维技术貌似能找到的公开资料不多。

煤制天然气：发展煤基清洁能源，尤其是煤制天然气，是一条解决我国能源供应问题的有效途径。

我国在能源结构上的特点是“缺油、少气、富煤”，天然气资源人均占有率还不到世界平均水平的10%，但近5年平均增速达17.6%，预计“十二五”期间，天然气占一次能源消费的比重将由目前4%上升到8%。

在快速增长的需求面前，天然气供应缺口较大。

近年来，我国加大了天然气进口力度，沿海多个液化天然气(LNG)项目已经投产。

根据目前国际上大宗商品的发展趋势，一旦中国对某种大宗商品大量进口，其价格必定飙升。

尽管由于暂时的需求下降以及页岩气大量发现，国际天然气价格出现了下调，但可以预见，这种现象不会持久。

我国的天然气产业发展还需要立足自身，扩大资源供给。

我国煤炭资源丰富，发展煤基清洁能源，是一条解决能源供应问题的有效途径。

但煤炭消费中最重要的问题是如何做到清洁化利用。

如果实现了煤炭的清洁利用，不但能满足我国快速增长的能源需求，还能大大减少温室气体的排放和对环境的污染。

目前，围绕发展煤基清洁能源，出现了煤制油、煤制天然气(SNG)、煤化工(醇醚燃料)等各种方案。

比较起来，煤制气是其中最为现实的路径选择。

它具有几大明显的优势。

首先是清洁。

煤制气可以使煤炭清洁利用成为现实。

其过程中的耗水量和二氧化碳排放在各种煤化工中处于低端。

更为重要的是，在这个过程中，二氧化碳的集中生产，非常便于集中捕获封存或加以利用，从而解决二氧化碳分散排放时不便捕捉的难题。

其产品天然气本身就是一种清洁能源，燃烧过程中几乎不排放有害气体。

其次是高效。

由于比较陈旧的能源转换和使用方式，目前我国的能源效率总体比较低，单位GDP能耗是世界平均水平的3-4倍，是美国、日本等发达国家的6-8倍。

我国提高能效的空间非常大，有专家预计，通过降低单位GDP能耗，完全可以在不增加能源消耗的情况下使GDP翻一番。

利用集成方式发展煤制天然气，对煤炭的转化利用进行全生命周期管理，可以极大提高能源转换效率和使用效率。

浅谈煤制天然气的工艺流程【摘要】煤制气项目对我国发展有重要的意义，特别是煤制天然气。

随着经济和社会的发展，天然气的需求迅猛增长，将成为21世纪消费量增长最快的能源。

我国天然气的供应能力相对滞后，导致天然气供需矛盾突出。

本论文阐述我国丰富的煤炭资源，并积极发展煤制代用天然气，以缓解天然气供应紧张局面。

但发展煤制气受多种因素影响，因此针对煤制气工艺、发展技术、发展前景作出综合性评定。

【关键词】煤炭资源；煤制气；工艺技术；发展前景1.我国煤制气发展前景煤制气项目是以煤炭为主要原料生产化工和能源产品，传统煤化工主要包括合成氨、甲醇、焦炭和电石四种产品，现代煤制气是指替代石油或石油化工的产品，目前主要包括煤制油、煤制烯烃、二甲醚、煤制天然气等。

煤制气是非石油路线生产替代石油产品的一个有效途径。

从有关资料看，煤制气的能源转化效率较高，比用煤生产甲醇等其他产品高约13%，比直接液化高约8%，比间接液化项目高约18%。

煤制气前景看好，相对于传统煤化工已经日益明显的“夕阳”特征，而在材料和燃料两个新型煤化工发展方向上，煤质烯烃和煤质乙二醇等煤基材料的发展前景要好于煤制油等新型煤基清洁能源的煤基燃料方向。

2.煤制天然气概述煤制天然气是以煤为原料，采用气化、净化和甲烷化技术制取的合成天然气。

天然气（natural gas）又称油田气、石油气、石油伴生气。

开采石油时，只有气体称为天然气；石油和石油气，这个石油气称为油田气或称石油伴生气。

天然气的化学组成及其理化特性因地而异，主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。

无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空气轻。

通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气。

天然气是一种优质、清洁能源，煤制天然气的耗水量在煤化工行业中是相对较少，而转化效率又相对较高，因此，与耗水量较大的煤制油相比具有明显的优势。