对Lurqi-BASF甲烷化及催化剂考察
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三、鲁奇甲烷化技术与BASF催化剂
（一）鲁奇甲烷化技术交流
1、关于美国大平原SNG技术
鲁奇甲烷化技术，基于BASF的甲烷化催化剂进行了工艺设计，并设计了美国大平原的煤制天然气工厂（DGC）的甲烷化装置，DGC 于1984年开车运行至今。
美国大平原SNG厂址：美国北达科他州North Dakota (USA)
项目设计：始于70年代初
项目投产：1984年
目前状态：仍在稳定运行
原料消耗：14000吨/天褐煤
产品（设计）：140000 Nm3 /小时SNG
实际：175 00 Nm3 /小时SNG
SNG产品规格：CH4 95-96%，H2 ~3%，CO2 ~0.5%
热值：9125 Kcal/Nm3
副产品：8.6MPa（G）饱和蒸汽
系列布置： 2×50％
甲烷化催化剂供应厂商：
原始设计为BASF，第一炉催化剂更换后，引入Davy催化剂参加竞争，之后两家催化剂保持着各供一个系列态势。
美国大平原是世界上唯一工业规模的SNG厂，煤制天然气的所
有技术包括甲烷化均由鲁奇公司提供并设计，20多年的运行中，计划外停工时间仅为108天，装置在线率达到98.4%。
鲁奇和BASF的合作始于1972年，并且一直延续至今保持着排他性的甲烷化技术联合体。
大平原概貌如下图：
大平原SNG原则流程：
大平原SNG产品质量记录：
2、鲁奇为本公司甲烷化设计方案
原则流程如下：
特性参数：
鲁奇具有高温换热器和金属高温粉化的技术经验。
致力于与BASF合作，推荐高温催化剂和新型低压降催化剂，努力延长催化剂寿命，降低催化剂价格。
（二）巴斯夫生产及研发中心考察
1、在巴斯夫总部技术交流
巴斯夫总部设在路德维希港，在39个国家设有350多个分厂和公司，核心业务包括石化产品、无机化学品、聚合物分散体、聚氨酯、工程塑料、涂料、纺织和皮革业特性产品、催化剂等等。
路德维希港总部占地面积6.5km*2km，侧临莱茵河，主要包括炼油装置、聚合装置、合成氨装置、部分催化剂生产装置、以及研发和工程设计中心。
目前BASF大概有9600名职工从事研发工作，共3000多个方向和课
题；其中有650人从事催化剂方向的研究，全球有30多家工厂，超过4750名员工。
本考察组与BASF双方就甲烷化催化剂的生产和研发进行了技术交流：
BASF的合成气催化剂主要包括G1-80预转换催化剂、甲烷化催化剂等。
BASF与鲁奇公司的合作始于1972年，并且一直延续至今，保持着排他性的甲烷化技术联合体。
BASF甲烷化催化剂美国大平原的煤制天然气工厂（DGC）的甲烷化装置原始设计供应开始，一直伴随着DGC自1984年开车运行至今的持续不间断供应。
BASF甲烷化催化剂的研发历史，主要经历了以下过程：
上世纪70年代：调整Ni含量和载体；
上世纪80年代：优化活性组分；
上世纪90年代：优化机械性能；
本世纪00年代：优化Ni基催化剂的生产工艺；
2011年：开发新的低压降G1-85催化剂。
目前，BASF 在用的甲烷化催化剂主要是G1-85，尺寸规格为5*5mm片状，可适用于中温和高温工艺，可在650℃温度下安全使用，最大上限温度700-750℃，理论上可达800℃。
新一代的甲烷化催化剂主要是改变了催化剂的外观和结构，从片状改成了外观尺寸为7*7*3的环状，可有效降低压差，催化剂的成分没有发生改变，中温条件下可适用于510℃。
目前BASF正在研发低Ni含量催化剂，载体成分仍以Mg/Al为主，但是工艺发生了改变，已在鲁奇的甲烷化中试装置上进行评价，目前还是kg级，将来进行吨级实验。
成功后该新型催化剂可以进一步降低价格，并且延长催化剂寿命。
BASF催化剂一直没有中断供应大平原（DGC），经常与竞争对手互相替换，DA VY和BASF的催化剂都可以适应鲁奇公司为DGC 设计的甲烷化工艺，从展示的业绩清单可以看出BASF从2005-3-7到2011-1-25期间都有供应业绩。
目前，BASF最新一代低压降催化剂G1-85已经于2011年卖给了DGC，2011-1-25向DGC供应了21.84吨T5*5 片状催化剂，10.4吨7*7*3环状催化剂。
但BASF催化剂与Davy、托普索一样，目前也没有高温条件下的应用业绩。
DGC工厂的催化剂使用情况如下：
反应器： DC1721a/b DC1722a/B DC1723
容积（m3）：2*X 2*X X
空速（h-1）：
●甲烷化装置的进气条件如下：
H2/CO
H2
CO2
CO
CH4
N2
AR
甲烷化装置入口的CO要控制量，否则反应温升过快。
R/F=4.8(循环比)，DGC循环机采用蒸汽透平驱动。
●在DGC的使用过程中，甲烷化催化剂从未进行撇头更换。
DGC 工厂从1985年开始运行20多年来在线率98%，BASF中温催化剂寿命保证值3年，实际可以达到4年。
催化剂失去活性的原因主要是镍基聚集和碳烧结。
●在为本公司准备的甲烷化催化剂供应方案中，BASF建议的方案如下：
R1 A/B : G1-85 T5*5mm;
R2 A/B : G1-85 T5*5mm;
R3 : G1-85 7*7*3 mm rings;
SNG片状催化剂寿命保证值2年，期望值3年
SNG环状催化剂寿命保证值3年，期望值5年
供应到现场催化剂为氧化态。
若新型催化剂研发成功也有可能应用新型催化剂。
2、催化剂中试评价装置考察
在鲁奇-巴斯夫催化剂技术交流基础上，我们考察了巴斯夫甲烷化催化剂中试评价装置。
催化剂中试评价装置属于鲁奇的技术研发中心，甲烷化催化剂由BASF公司提供。
装置于2009年中建成。
到目前为止，已经累计实验运行了13000小时。
其中G1-85新型外观低压降甲烷化催化剂的总体测试周期超过了5000小时。
新开发的低镍（Ni）甲烷化催化剂、高温甲烷化催化剂也正在这套装置上进行实验。
鲁奇研发中心目前已经完成甲烷化反应的动力学模型的确定，仍符合基于吸附机理的Langmuir-Hinshwood模型。
从技术交流和中试考察，感受到国际大公司的研究与设计求真务实的严谨作风，表现出其技术产品的可靠性与可信度。
