煤制天然气-气化-甲烷化技术

1、煤制天然气气化技术甲烷化技术SasolStand on the shoulders of giants站在巨人的肩膀上1交流内容 BGL气化 煤化工 甲烷化 天然气的压缩与干燥 催化2Copyright 2007 Advantica Inc. (USA Only) and Advantica Ltd. (Outside USA). All rights reserved by the respective owner.BGL煤气化技术傅斌Advantica公司中国区经理、首席代表北京，2007年3月27日3BGL气化技术提供商BGL气化技术概述BGL气化技术应用于褐煤BGL气化技术与其他气化技

2、术的比较BGL气化技术的优势BGL气化技术的开发与工业化试验BGL气化技术的应用4BGL气化技术提供商BGL气化技术概述BGL气化技术应用于褐煤BGL气化技术与其他气化技术的比较BGL气化技术的优势BGL气化技术的开发与工业化试验BGL气化技术的应用5British Gas plcBritish Gas R&DBG Technology Ltd.科技开发部National Grid plcAdvantica Ltd.全资子公司大型跨国能源输配公司英国大型天然气生产与输配公司6_=d K大型国有公用企业煤气生产运营长输和城市供气管网煤气和煤气具销售技术开发和推广_=d=oCa（RMTM）_=d=

3、大型跨国天然气公司天然气勘探开采天然气净化处理生产替代天然气运营压缩和液化气储气库运营长输和城市供气管网天然气销售技术开发和推广_d=q（UMVM）k=d=大型跨国能源输送公司建设液化天然气接收站运营压缩和液化气储气库运营长输和城市供气管网运营输电网技术开发、转让和服务（=OMMN）7Advantica公司在煤/石油化工领域的技术煤气化技术：BGL碎煤熔渣气化工艺与气化炉技术应用于英国Westfield,德国Schwarze Pumpe (SVZ)技术由英国Advantica公司和德国Envirotherm公司(原鲁齐公司的一个业务单位）按比例共同拥有由 Advantica 公司提供工艺技术和

4、许可证德国 Envirotherm 公司可提供工程设计催化剂：CRG F/LH化工预转化、制煤气和替代天然气等的催化剂在全世界130个石化/化工工厂和煤气厂使用专利技术转让给英国 Johnson Matthey 公司由 Johnson Matthey 生产和销售催化剂直接甲烷化工艺：HICOM针对熔渣气化和流化床气化技术开发，直接甲烷化生产SNG专利技术转让给英国 Davy 工艺技术公司（DPT）由 DPT 公司提供工艺技术与工程设计8BGL气化技术提供商BGL气化技术概述BGL气化技术应用于褐煤BGL气化技术与其他气化技术的比较BGL气化技术的优势BGL气化技术的开发与工业化试验BGL气化技

5、术的应用9BGLBritish Gas - Lurgi70s-90s 英国燃气科技部（现名Advantica公司）在德国鲁奇移动床加压气化技术基础上，在鲁奇公司的协助下，在英美政府和欧盟部分资助下，耗资3.5亿英镑，开发的新一代煤气化技术10BGL块/碎煤熔渣气化炉气化反应过程1100C2000C500C1000C1700C干燥区干馏区气化区燃烧区熔融态渣激冷后玻璃状态渣水蒸汽氧气C + O2CO2C + H2OCO + H2C + CO22CO块煤（型煤）、粉煤、助熔剂粗气11压气化技术中的BGL块/碎煤熔渣气化炉1100C2000C500C1000C1700C燃烧区熔融态渣激冷后玻璃状态渣

6、水蒸汽氧气C + O2CO2C + H2OC + CO2CO + H22CO块煤（型煤）、粉煤、助熔剂粗气干燥区鲁齐移动床加干馏区“移动床”气化区12BGL块/碎煤熔渣气化炉1100C2000C500C1000C1700C干燥区干馏区燃烧区熔融态渣激冷后玻璃状态渣水蒸汽氧气C + O2CO2C + H2OCO + H2C + CO22CO块煤（型煤）、粉煤、助熔剂粗气气化区高温熔渣气化技术13BGL块/碎煤熔渣气化技术备煤筛选，预制型煤，配助熔剂制氧空分机预制蒸汽冷却循环用水炉体和部件循环冷却水，熔渣激冷循环用水，补充水产品气经洗涤冷却，脱硫净化获得一氧化碳（约59%）氢气（约30%）甲烷（约

7、6%）及少量二氧化碳、氮气等（约5%）焦油（副产品）经重力分离获得焦油副产品苯酚（副产品）气化废水经萃取脱酚和蒸氨脱氨后回收副产品苯酚水（回收）气化废水经脱酚脱氨和生物氧化池、活性炭净化后回收或排放渣（副产品）激冷后形成的不析水固态渣，可用作建筑和筑路材料或回填14BGL块/碎煤熔渣气化技术在鲁齐加压气化炉（Mark-II, III, IV) 技术基础上大幅度提高生产率大规模生产替代天然气、合成气大幅度减少固、液、气态排放70年代小规模试验（英国燃气米德兰研究所）80年代中试与工业化示范（英国燃气西田煤气厂）90年代末工业化应用（德国黑水泵厂）鲁齐炉移动床气化技术成熟、煤种适应性强、大规模应用

8、于工业化生产的经验熔渣气化技术气化效率高，气化强度高结合鲁齐加压气化技术和熔渣气化技术的优势15BGL块/碎煤熔渣气化技术的特点炉体：结构简单常规压力容器材料常规耐高温炉衬循环水冷却喷嘴设计（专有技术）熔渣池设计（专有技术）间歇排渣系统设计（专有技术）投料：块煤/型煤 + （助熔剂）650 mm 块煤和机械型煤适量粉煤也可通过喷嘴喷入水煤浆或将焦油重新气化劣质煤和粉煤可冲压制成型煤气化剂：氧气 + 水蒸汽气化温度提高 14001600 oC氧气消耗与鲁奇炉相当，大大低于流化床气化炉蒸汽用量较鲁奇炉大幅度减少（超过75）水蒸气分解率超过90%16BGL块/碎煤熔渣气化技术的特点气化能力：气化反应

9、速度快，气化强度高，生产能力较同内径鲁齐炉提高23倍除产出少量甲烷外，粗气组分（H2+CO）与产气量与流化床气化产出粗气接近碳转化率超过99.5气化效率和系统热效率均明显提高排放：对环境的影响大幅度改善焦油量减少，可循环进入气化或回收副产品苯酚浓度高，装置规模较小，易于高效萃取，回收成本低，有较高经济效益废水水量小，装置规模较小，加上深度处理装置后投资仍较低，废水净化后可循环使用（零排放）熔渣玻璃状、无污染、几乎不含碳，可用作铺路或建材17组分各组分体积百分比%氢气H230.8一氧化碳CO57.2甲烷CH46.2二氧化碳CO24.9其他烃类组分CHmn0.4不可燃烧气体组分0.5BGL块/碎煤

10、熔渣气化炉典型产品气组分18粗气(30 C35 C)煤气化工艺流程350C to650CTar Separator110C170C140C60CAqueous liquor totreatment and disposal（废水总量理论上为气化炉出口总含水量）气化废水储存装置LiquorStorage剩余气化废水送去净化处理油分离装置Oil Separator焦排出后可重新注入气化炉气化，或加工成副产品Tar to recycle orexport油排出后可重新注入气化炉气化，或加工成副产品Oil to recycle orexport熔渣30oC排出到储存处（熔渣可用作筑路、建筑材料，或堆埋

11、）Slag, 30C to storageand disposal循环使用气化和洗涤冷却水Wash CoolerLiquor Recycles激冷水注入Quench water激冷水收集后循环使用蒸汽和氧气通过数个喷嘴注入气化炉Steam and Oxygento Tuyeres气化炉GasifierQuench熔渣激冷室渣锁 Slag Lock回收后的焦、油和其他碳化物注入气化炉Tar, oil and charrecycleCoal Lock煤和助熔剂投料Coal and flux煤料斗Coal Bunkers煤锁洗涤冷却器Wash Cooler废热回收锅炉WasteHeatBoiler预

12、冷器Pre Cooler第二级冷却器After Cooler末级冷却器Final Coolero o冷却器Cooler焦分离装置部分气化废水送回二级和末级冷却器，做为冷却用水喷洒Liquor spray toafter and finalcoolersBGL熔渣气化炉粗气冷却、气化废水循环与收集流程简图BGL Gasifier Example of Cooling Train and Liquor Handling Arrangement19BGL气化技术提供商BGL气化技术概述BGL气化技术应用于褐煤BGL气化技术与其他气化技术的比较BGL气化技术的优势BGL气化技术的开发与工业化试验BGL

13、气化技术的应用20英国西田煤气化试验厂（Westfield）2.7米BGL试验炉试烧美国 Belle Ayr 次烟煤德国黑水泵煤气化厂（Schwarze Pumpe）3.6米BGL炉（与3台鲁奇炉联用），为甲醇和发电配套生产合成气和燃料气德国东部地区褐煤（含50%水份）采用发电厂废热蒸汽将煤粉干燥（含12-18%水份），冲压制成型煤中国云南解化试验炉现有合成氨生产装置中改造1台鲁奇炉为熔渣气化炉直接试烧小龙潭褐煤（含35%水份,筛选煤块）中国云南瑞气甲醇/二甲醚厂BGL炉新项目，已开始工程设计小龙潭褐煤（含35%水份,筛选煤块）直接投料将来拟改为型煤投料美国北达科他州某煤气厂项目BGL炉新项目

14、，正在最后论证阶段当地褐煤气化制替代天然气(SNG)与该州大平原煤气厂（鲁奇炉）类似的褐煤褐煤预制型煤生产 67,000,000 Nm3/d SNG（约7-9台）21德国黑水泵厂将含水达50%的劣质褐煤干燥（12-18%）后冲压（无黏接剂高压成型）成型煤气化后排出的玻璃状熔渣具有无渗滤性、几乎不含碳、物理性能稳定、无污染，可用于筑路或制建材或安全回填根据Sustec公司提供的资料22估算：某中国褐煤/某中国无烟煤23气体组分某内蒙古褐煤型煤某山西无烟煤氢气29.9329.22一氧化碳54.3259.37甲烷5.483.60二氧化碳7.744.96氮气1.472.08硫化氢、羟基硫0.180.3

15、7其他烃类化合物0.600.29氨、氰化氢0.280.11估算：某中国褐煤/某中国无烟煤24BGL气化技术提供商BGL气化技术概述BGL气化技术应用于褐煤BGL气化技术与其他气化技术的比较BGL气化技术的优势BGL气化技术的开发与工业化试验BGL气化技术的应用25与其它熔渣气化技术的比较白色：摘引自“大规模煤气化技术”（许世森等，化学工业出版社 2006年）黄色：Advantica公司内部资料26BGL气化技术提供商BGL气化技术概述BGL气化技术应用于褐煤BGL气化技术与其他气化技术的比较BGL气化技术的优势BGL气化技术的开发与工业化试验BGL气化技术的应用27优势：节能、高效、可靠的技术

16、接合了成熟的移动床加压气化技术和高效的熔渣气化技术的优点碳转化率99.5%，蒸汽转化率90%，冷煤气效率（89%）高于流化床气化技术氧耗很低（1标方氧气生产4.5-5标方合成气）热效率高于流化床气化技术可获得的总体工艺效率高于其他气化技术经过大量工业化应用验证，技术可靠28优势：对环境友好的技术原料煤中的碳几乎全部利用，无资源浪费90%的蒸汽气化中分解，废水量很少粗气中的焦油分离后即可加工成副产品，也可注入气化炉气化废水量小、浓度高，易于经济的萃取回收高价值副产品苯酚废水处理装置较小，废水经深度处理后可达标排放或回收使用气化炉排渣无污染、物理性能稳定，可回填，或作为副产品用于筑路29优势：低投

17、资、高性价比的技术空分、废热锅炉规模大幅度减少，显著节省工程投资气化炉结构简洁，采用常规压力容器材料，可就近加工制造，大幅度降低材料、制造、运输和安装成本主要设备均可国内生产制造30优势：低运营成本的技术气化装置操作简便可靠，负荷变化灵活和范围大气化工艺对煤参数变化不敏感气化炉损耗件少，成本不高，易于维护和更换31优势：适用范围广的技术适用范围从小型装置到超大型规模均可操作简便，运行可靠，对煤种变化适应性强对各类烟煤和焦炭作了大量工业规模试烧可通过添加助熔剂，气化高灰熔点无烟煤和优质烟煤气化时可投入适量粉煤，剩余粉煤可制成型煤劣质褐煤可制成型煤后高效气化云南煤化工集团试验直接气化高含水劣质褐煤

18、32BGL气化技术提供商BGL气化技术概述BGL气化技术应用于褐煤BGL气化技术与其他气化技术的比较BGL气化技术的优势BGL气化技术的开发与工业化试验BGL气化技术的应用33英国燃气西田（Westfield）工业化试验中心英国爱丁堡附近原生产城市煤气34英国燃气西田厂1.8米气化炉1974年在原鲁奇炉基础上改建加耐火砖内衬机械排灰系统更换成耐高温渣池和排渣控制系统设计日投煤量300吨设计工作压力25公斤该炉累计试烧10万吨煤35英国燃气西田厂2.3米气化炉1983年在原鲁奇2.7米炉基础上改建加耐火砖内衬机械排灰系统更换成耐高温渣池和排渣控制系统使用单一组合的排气、洗涤冷却和废热回收装置设计

19、日投煤量500吨 (是原鲁奇炉日投煤量的两倍）设计工作压力25公斤炉体加长到20英尺同时建设日处理240吨水煤浆和型煤加工设施该炉累计试烧7万5千吨煤36英国燃气西田厂1.2米高压气化炉建于1991年炉内径1.2米设计日投煤量200吨设计工作压力 25-70 公斤37对负荷变化的适应性在 30% 到 110% 负荷范围内稳定操作快速开车和停车负荷增加速度可达每分钟5%负荷减少速度可达每分钟20%对投料煤质量的变化反应较温和38英国煤种Frances煤,Rossington煤,Gedling煤,Manton煤,Hucknall煤,Comrie煤,Killoch煤,Manvers煤,Markham

20、Main煤,Lynemouth煤,Rawdon煤,Coventry煤,Kellingley煤美国煤种匹兹堡8号煤,俄亥俄9号煤,伊利诺斯5号和6号煤,BelleAyr次烟煤其他煤种石油焦,冶金焦,粒型煤，煤球，粉煤,水煤浆英国燃气西田厂BGL炉试烧煤种39IGCC应用（为 Rolls Royce SK30 燃气轮机配套）40英国西田厂预制型煤中试装置采用有粘结剂和无粘结剂成型41英国西田厂气化废水处理中试装置生物氧化法活性炭法（深度处理）反渗透法（深度处理）42英国西田厂直接甲烷化中试装置适用于BGL等熔渣气化炉生产的高一氧化碳比合成气的甲烷化处理用于生产替代天然气较常规甲烷化工艺效率和热效率

21、高（总热效率超过70%）完成中试和工业化示范装置试验43直接甲烷化工艺气化部分冷却一氧化碳变换冷却脱硫脱二氧化碳甲烷化粗气间接甲烷化工艺气化冷却脱硫一氧化碳变换脱二氧化碳甲烷化净化气间接甲烷化工艺气化冷却脱硫甲烷化脱二氧化碳eflj直接甲烷化工艺44英国西田厂中试和工业示范装置经验试烧采用工业化规模试验炉（日投煤量300吨和500吨气化炉）累计气化超过180,000吨英国和美国各类烟煤、次烟煤和焦炭累计超过14,300小时操作经验最长连续开车试验90天设计可放大到4米炉径建立试烧数据库开发了气化模拟软件、设计手册、操作手册45BGL气化技术提供商BGL气化技术概述BGL气化技术应用于褐煤BGL

22、气化技术与其他气化技术的比较BGL气化技术的优势BGL气化技术的开发与工业化试验BGL气化技术的应用46德国黑水泵(Schwarz Pumpe)厂BGL气化炉1969年24台鲁奇炉（14.5Mm3/d）和型煤厂1992年改为气化垃圾1995年甲醇厂/电厂/新气化炉BGL炉自2001年投产后至今运行良好根据Sustec公司提供的资料47德国黑水泵厂 BGL气化炉液态工业垃圾N=台OKQ米dpm气化炉ENRqLF交替开车气化焦油固态工业与生活垃圾TRB劣质褐煤制成块状型煤ORBN=台PKS米_di气化炉EPQqLF燃料气联合循环发电75MWP台PKS米鲁奇气化炉EPNQqLF生产甲醇100,000

23、吨/年根据Sustec公司提供的资料48德国黑水泵厂BGL气化炉根据Sustec公司提供的资料49德国黑水泵（SVZ）厂 BGL气化炉根据Sustec公司提供的资料50云南煤化工集团解化厂试验炉和新建瑞气厂2005年，中国云南煤化工集团下属的云南解化集团应用BGL熔渣气化技术改造现有国产固定床气化炉，作为试验和示范炉直接试烧当地劣质褐煤。2006年完成炉体改造和开车试验，达到预期目标。云南煤化工集团现已在云南开远市应用该熔渣气化技术建设20万吨甲醇/ 15万吨二甲醚生产装置根据云南解化公司和化二院提供的资料和图片51附：利用褐煤年产50万吨合成氨项目52为合成氨生产配套制备合成气主要工艺单元筛

24、选备煤，配助熔剂空分制氧气、制氮气煤气化CO变换制蒸汽分离焦油（副产品）萃取脱酚（副产品）废水净化回收激冷后获得的熔渣（副产品）氨氮与合成气压缩气体净化脱硫脱碳氨合成气体精制53为合成氨生产配套制备合成气气化产生少量甲烷，有多种分离办法可供选择合成前分离如变压吸附前分离获得富甲烷气作为之合成气原料，采用纯氧部分制合成气（投资较小的选择之一）液氮洗或甲烷化合成后分离54产品方案方案一：单产合成氨不带尾气部分氧化，尾气利用做燃气外售或发生蒸汽自用带尾气部分氧化，纯氧部分氧化生成的合成气返回变换方案二：氨-甲醇联产液氨、甲醇方案三：氨-热联产不带吸附尾气纯氧部分氧化及后续甲醇生产装置，增加燃气锅炉液

25、氨、中压蒸汽方案四：氨-联产发电不带吸附尾气纯氧部分氧化及后续甲醇生产装置，增加IGCC装置液氨、燃气发电、中压蒸汽55估算：某中国褐煤/云天化东明矿业褐煤56为年产50万吨合成氨配套生产合成气的装置以某内蒙古呼伦贝尔褐煤为例3.6米气化炉单台日产860,000标方合成气3（4）开 1 备，共 4（5）台气化炉配空分 25,300标方/小时年产50万吨合成氨规模需配套日产2,900,000标方合成气装置57谢谢！BGL气化技术是一项节能、环保、成熟、经济和高性价比、可靠、适应性强的先进技术BGL气化技术可为云天化发展煤化工提供最合适的技术选择联系地址：傅斌（中国区经理及首席代表）北京朝外大街1

26、6号中国人寿大厦510室邮编：100020电话：010 传真：010 手机：电邮：bin.f58一. 煤化工直接利用类型煤阶煤煤浆型煤炭材料煤填充高分子复合材料直接液化重 整油 品气 化焦 炉 气焦油焦炭焦 化脱硫净化燃 烧合成气甲 醇电力和蒸汽FT 合成醋 酸油 品城市煤气 二甲醚合成氨尿素焦油加工乙炔聚氯乙烯性质等离子电力和蒸汽IGCCMTO/MTPDME59煤化工发展方向60煤化工清洁能源61二. 甲烷化历史甲烷化催化剂和工艺起源于1902，初期用于脱除合成气中残留的少量碳氧化合物（CO和CO2)，用于制氢工艺合成氨； 煤气（高CO含量）甲烷化开始于40年代，真正发展于70年代（石油危机

27、）； 标志性示范装置：美国大平原厂，总投资21.13亿美元，采用鲁奇固定床干法排灰煤气化生产的煤气净化后经甲烷化合成天然气的大型商业化工厂年产14.4亿Nm3天然气 国际发展是以制取代用天然气为目的，国内是为提高煤气的热值为主62甲烷化气化和生物质气获得氢与一氧化碳或二氧化碳经催化反应以获得甲烷的过程.Steam Methane ReformingCO + 3H2 = CH4 + H2O + Q基本原理：定义：CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O + QH2: 74%CO: 22%CO2: 2-3%其他：Ar+N2进料组成：63甲烷化反应特点平衡常数很大，在通常使用催化剂的活性温度范围

28、内，平衡不是限制因素； 强放热反应。每转化1%CO可使气体温升71 ，每转化1%CO2可使气体温升61 ； 甲烷化反应是F-T法合成烃类的一种特殊案例。甲烷化相当于燃料的一转化过程，经甲烷化反应后可提升气体燃料能量密度；工业化面临的技术难题1. 强放热反应， 可引起催化剂床层剧烈升温，使催化剂烧结失活；2. 气体中氢/碳比偏小，增加了析碳的可能，是催化剂积碳失活；3. 气体中毒物可使催化剂中毒失活；64精脱硫H2S + ZnO = ZnS + H2O 第一硫吸收塔：COS + H2O = H2S + CO2 C2H4 + H2 = C2H6 第二硫吸收塔： 烃(零) 氧(零) 总硫（0.1pp

29、m) COS (20 ppb) H2S (80 ppb)O2 + 2H2 = 2H2O 65甲烷化技术状况 甲烷化技术供应商主要有：丹麦topse，英国Davy和德国Lurgi。（1）丹麦托普索公司TREMP甲烷化工艺开发的甲烷化循环工艺技术（TREMP），已在不同规模装置中进行了验证，在工业状态下可生产2003000m3/h的代用天然气产品； 托普索甲烷化催化剂MCR-2X，可在宽温区（250700）范围内保持稳定的活性，并已在Topsoe中试和德国中试装置中均进行测试，最长稳定运行10000h，证明该催化剂具有优越的稳定性； 整个甲烷化装置设置4段（根据出口CO浓度要求，可调整反应器数量）

30、甲烷化绝热反应器，每个反应器出口设置高压废锅，可利用过热器将蒸汽过热后送管网，利用部分气体循环控制反应器温度,但是高压废锅投资较高，制造难度较大； 利用其催化剂可在高温下反应的性能，也可以降低循环气量，减少压缩能耗。66托普索TREMP工艺的特点如下：单线生产能力大，根据煤气化工艺不同，单线能力在1020万Nm3/h天然气之间。MCR-2X催化剂活性好，转化率高，副产物少，消耗量低。MCR-2X催化剂在250700温度范围内都具有很高且稳定的活性。催化剂允许的温升越高，循环比就越低，设备尺寸和压缩机能力就越小，能耗就越低。托普索TREMPTM工艺循环气量是其他工艺的十分之一。MCR-2X催化剂

31、在高压情况下可以避免羰基形成，保持高活性、寿命长。可以产出高压过热蒸汽（8.612.0MPa，535），用于驱动大型压缩机，每千Nm3天然气副产3.5吨高压过热蒸汽，能量利用效率高。甲烷化技术状况67冷却水消耗量较低（每生产1Nm3产品气，冷却水消耗低于1.8kg）；高品质的替代天然气，甲烷含量可达9496%，高位热值达89009100 kcal/Nm3，产品中其他组分很少，完全可以满足国家天然气标准以及管道输送的要求；现有新疆庆华和内蒙汇能SNG工厂采用托普索TREMPTM甲烷化技术。甲烷化技术状况68（2）英国Davy公司的CRG甲烷化工艺：CRG技术最初是由英国燃气公司(BG公司)在60

32、年代末期和70年代初开发的，是将容易获取的液体馏分作为原料来生产低热值城市煤气的工艺流程中的一部分。原料石脑油和蒸汽经过绝热的CRG催化剂床层，石脑油在低温下进行转化而生产出富含甲烷的气体。为了弥补天然气来源的不足，采用CRG技术在整个英国建造了许多的SNG装置。从70年代末期和80年代初期起，BG公司将其研发的注意力转到煤气化上，并开发出了成渣气化炉（BGL炉），作为其开发的一部分，BG公司开发了使用CRG催化剂的工艺，来将出煤气化炉的富氢和一氧化碳的气体进行大量甲烷化。建于美国大平原的Dakota装置使用了与BG公司开发的工艺相类似的工艺，并且CRG催化剂已在该装置上成功地使用了很多年，充

33、分证明了CRG催化剂在商业化规模的煤制SNG装置上的适用性。甲烷化技术状况69Davy甲烷化工艺技术的特点如下：CRG-LH催化剂已经经过工业化验证，拥有美国大平原等多项业绩。CRG-LH催化剂具有变换功能，合成气不需要调节H/C比，转化率高。CRG-LH催化剂使用温度范围很宽，在230700温度范围内都具有很高且稳定的活性。可以产出高压过热蒸气（8.612.0MPa，535），用于驱动大型压缩机，能量利用效率高。高品质的替代天然气，甲烷含量可达9496%，高位热值达89009100 kcal/Nm3，产品中其他组分很少，完全可以满足国家天然气标准以及管道输送的要求。甲烷化压力可以高达36.0

34、MPa，可以减少设备尺寸。甲烷化技术状况70甲烷化技术状况（3）德国Lurgi公司的甲烷化工艺：鲁奇和南非沙索公司在南非F-T煤制油工厂旁建了一套工业化煤制天然气试验装置；和奥地利艾尔帕索天然气公司在奥地利维也纳石油化工厂建设了另一套工业化的天然气试验装置，两套装置都进行了较长时间的运作；美国大平原煤气化制合成天然气厂使用的就是鲁奇公司甲烷化技术。主要通过产中压饱和蒸汽和预热原料气回收甲烷化反应产生的热量。最初采用BASF公司的催化剂，后来改用Davy 公司的催化剂。甲烷化反应温度较低，高温反应器出口温度为400多度。目前鲁奇公司正在为位于美国Mount Vernor 的一家公司做甲烷化的概念

35、设计，该装置副产6.1MPa的过热蒸汽。71甲烷化流程第一脱硫塔第二脱硫塔汽包第一甲烷化反应器第二甲烷化反应器第五甲烷化反应器气液分离器高压废锅SUP. HEAT MP STEAMSYNGASSNG37134460136160220255278675320242295262675330270536300390319163240300407098%93.3%88.27%55.7%50.7%41.82%27.9%26.5%40.1%排污去闪蒸72甲烷化开车Start-up开车分离器开车压缩机N2气开车加热器开车变压吸附H2N2SYNGASStart-upcircuitNiO + H2 Ni + H

36、2O H = 1,96 kJ/mol73甲烷化停车催化剂钝化蒸汽钝化催化剂:反应床层的温度控制在250450 ，用蒸汽处理催化剂78 h，由于催化剂在没有H2的情况下，其表面会缓慢的被氧化（催化剂在H2还原下很容易再生），进过钝化后才可停车卸载催化剂。干法钝化催化剂:用惰性气体吹扫反应器并升温至200 ；向反应器中引入1 vol.%的空气，对应的氧气含量为0.2 vol.%，床层温度会提高30 ，之后氧气的溶度逐步上升至0.5 vol.%（80 ），1.0 vol.%（160 ）；当氧进过催化剂床层后浓度不在变化，催化剂的床层温度保持不变，表示钝化可以结束，之后可以用空气对反应器进行降温，整个

37、过程大概需要40 h。74甲烷化设备列表第一硫吸收塔第二刘吸收塔第一甲烷化反应器第二甲烷化反应器第一补充甲烷化反应器第二补充甲烷化反应器汽包进气预热器第一甲烷化反应器锅炉第二甲烷化反应器锅炉蒸汽过热器第二补充甲烷化换热器循环换热器SNG冷却器开车压缩机循环压缩机汽液分离罐排污罐75甲烷化设备硫吸收塔催化剂装填HTZ-5/ST-101DAVYPuraspec 2040Topsoe76甲烷化设备进气热电偶分布器热电偶热电偶手孔手孔手孔GCC-2MCR-2X耐火衬里Topsoe温度压力控制DAVYCRG-S2S甲烷化主反应器催化剂装填77甲烷化设备汽包78三. 天然气压缩与干燥压缩与干燥的目的：甲烷

38、合成装置出口压力为2.76MPa，温度为40，含水量为760.7Nm3/h(年产20亿标立天然气）管道中的天然气压力为12.9MPa， 首站接气为40含饱和水的天然气，所以需要对天然气进行压缩和干燥，之后送往输气管道。79天然气压缩压缩机常用的种类有往复式和离心式两种；往复式压缩机一般运用于小流量、高压比的工况；离心式压缩机一般运用于大流量、压比较小，大功率的工况；本项目为天然气长输管道，输气量大，工况复杂，要求压缩机具有较强的适用 性、易损件少、维修量小、运转周期长的特点，根据输气管道工程设计规范（GB50251-2003）“压气站宜采用离心式压缩机”的要求（1）压缩机离心式压缩机的主要驱动

39、机有电动机、蒸汽透平等。采用蒸汽透平驱动最大的优点是可以采用蒸汽作为能源，其运行成本低。采用 透平驱动，不需要另外增加调速系统或机械调速器，可以通过自身调速器进行调速 以满足压缩机各种工况运行的要求。其缺点启动较慢。化工区有高压的动力蒸汽（2）驱动机80天然气干燥工艺技术选择 目前国内外较为成熟的脱水方法，主要工艺有冷冻分离工艺、固体吸收工艺和三甘醇脱水工艺。（1）冷冻分离工艺是利用温度变化，使天然气中饱和水蒸汽从气相中冷凝下来的方法。常见有两种方法：节流膨胀冷却法与外部冷却法。 节流膨胀冷却脱水法一般用于高压天然气气田，高压天然气经过节流膨胀降温，把天然气中的一部分水冷凝下来。这种方法经济，

40、但应控制天然气降压后仍高于输送压力，同时不使温度降得太低，防止冷凝水结冰，但是不好控制，而本项目是通过合成生产的天然气，采用此工艺不合适。81天然气干燥（2）三甘醇脱水TEG工艺 三甘醇脱水工艺主要由甘醇吸收和再生两部份组成。含水天然气进入吸收塔。在吸收塔内原料气自下而上流经塔板；与自塔顶向下流的贫甘醇液逆流接触吸收天然气中的水汽。经脱水后的天然气丛塔顶流出。吸收了水份的三甘醇富液自塔底流出，与再生后的贫甘醇液换热，再经闪蒸、过滤后进入再生塔再生。流程中设置的闪蒸罐可使部分溶解到富甘醇溶液中的烃类气体在闪蒸罐中分出。富甘醇在再生塔中提浓和冷却后，再泵送至吸收塔循环使用。82天然气干燥（3）固体

41、吸附法脱水工艺 固体吸附法脱水工艺是用多孔性的固体吸附剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种组分吸附与固体表面上以达到分离的操作。吸附作用有两种情况：一是固体和气体间的相互作用并不是很强，类似于凝缩，引起这种吸附所涉及的力同引起凝缩作用的范德华分子凝聚力相同，称之为物理吸附：另一种是化学吸附，这一类吸附需要活化能。物理吸附是一可逆过程；而在化学吸附是不可逆的，被吸附的气体往往需要在很高的温度下才能逐出，且所释出的气体往往已发生化学变化。 天然气脱水过程使用的吸附剂主要分子筛、硅胶等。 83天然气干燥方案三甘醇脱水TEG方案分子筛脱水方案 优点1、适用大流量、露点降要求较大的天然气脱水。2、在

42、操作条件下性质稳定，吸水性强，容易再生，蒸汽压低，气态携带损失小。3、甘醇吸收塔压降小。4、可连续运行。1、应用广泛，技术成熟可靠，能够提供非常低的露点。2、操作简单。3、占地面积小。4、对进料气的温度、压力流量变化不敏感缺点1、工程装置投资大。1、一般适用于小流量、低压气体脱水；2、由于分子筛的使用寿命仅为2-3年，需定期进行更换，运行成本较高。3、废弃分子筛的处理困难84天然气干燥三甘醇脱水闪蒸气去火炬SNGSNG来自压缩段脱水塔废水干气/贫液换热器闪蒸罐纤维过滤活性炭过滤循环泵贫液/富液换热器精馏塔吸收段再生段水蒸气放空蒸气蒸气冷凝液1254519010060再沸器85四. 催化煤制天然气定义、作用制备方法催化剂指标分类工业催化86催化剂(Catalysts）：能提高化学反应速率，而本身结构不发生永久性改变的物质。催化（Catalysis）：即通过催化剂改变反应物的活化能，改变反应物的反应速率，反应前后催化剂的量和质均不发生变化 什么是催化 ?87活化能（Activation Energy）活化能: 活化的分子和反应物间能量的差，或克服反应所需要的最低能力，符号Ea活化能的高低决定着反应速率的大小，活化能越高反应速率越小，活化能越低反应速率越高88催化机理（Mechanism of catalysis）催化作