煤制天然气工艺课件

CompanyLogo煤制天然气简介CompanyLogowww.themegallery.c1纲要

煤制天然气概况1

基本原理2

甲烷化技术3

小结4纲要煤制天然气概况1基本原理2甲烷化技术32概况煤制天然气发展历史20世纪70年代,第一次石油供应危机，当时西德鲁奇公司和南非煤、油、气公司，建成一套半工业化煤制天然气试验装置。同时,鲁奇公司和奥地利艾尔帕索天然气公司建设了另一套半工业化的天然气试验装置。都进行了较长时期的运转,取得了可喜的试验成果。丹麦托普索公司1978年在美国建成7.2万m3/d的合成天然气厂，1981年由于油价降低，被迫关停。最近,托普索公司为美国某公司完成了一个420万m3/d合成天然气工厂的前期工作。1984年美国大平原建成389万m3/d的煤制天然气工厂,产品气含甲烷96%,该厂建成至今,正常运行20多年。20世纪80年代至90年代，我国大连化物所在低热值煤气甲烷化制取中热值城市煤气方面进行了大量工作,并相继建成了10个工厂。因此,煤制天然气技术成熟、可靠。概况煤制天然气发展历史3概况产业政策鼓励作后盾发展煤制天然气市场供不应求、利润巨大大部分技术已国产化能源利用效率最高Why？概况产业政策鼓励作后盾发展煤制天然气市场供不4概况产业政策鼓励煤化工发展作后盾国家“十一五”规划以及西部大开发规划。国家出台的《石化产业调整和振兴规划》更是将煤制天然气列为煤化工的5类示范工程之一。大部分技术已国产化国内煤制天然气的技术不存在什么大问题，大部分技术已实现国产化。——李大尚（原化工部第二设计院工程设计师）在技术装备上，甲烷化装置仅引进高压蒸汽过热器、循环气压缩机等个别设备，其余大部分为国产化设备。2008年11月，新奥集团煤基甲烷项目投料的试车成功(产品甲烷含量达95.67%)表明煤基甲烷化的可行性，为日后建设大型煤基甲烷生产装置积累了宝贵的经验。概况产业政策鼓励煤化工发展作后盾5概况市场供不应求投资天然气利润巨大预测未来供求关系2000～2008年，我国天然气消费量年均增长16.2%。以同等热值计算，天然气目前价格均低于油、电、液化气的价格，价格与价值不相符。概况市场供不应求投资天然气利润巨大预测未来供求关系2006概况能源利用效率最高热能有效利用率制天然气

53%发电40-45%制油26.9-28.6%制甲醇28.4-50.4%概况能源利用效率最高热能有效利用率制天然气发电制油制甲醇7概况建设单位

建设地点

规模（亿Nm3/a）

总投资（亿元）

大唐集团内蒙古赤峰40188大唐集团辽宁阜新40234汇能煤化工内蒙古鄂尔多斯16112华银电力内蒙古鄂尔多斯15174神华集团内蒙古鄂尔多斯20140山东新汶矿业新疆伊犁20100

中海油/同煤

山西大同40

300表1.

中国似建和在建煤制天然气项目

概况建设单位

建设地点

规模（亿Nm3/a）

总投资（亿8基本原理煤间接甲烷化

煤气化制合成气的过程；合成气(经净化和调整H2/CO比后的煤气)制甲烷的过程。煤制甲烷工艺煤直接甲烷化煤在一定的温度和压力下用煤直接制产品富甲烷气的工艺。基本原理煤间接甲烷化煤制甲烷煤直接甲烷化9基本原理煤间接甲烷化过程(a)在水蒸汽和氧气存在下,气化煤来生产合成气(H2+CO)。

C+H2OCO+H2ΔH=135kJ/mol

C+2H2OCO2+2H2ΔH=96.6kJ/mol

(b)气体的净化,主要是脱除酸性气体CO2和含硫化合物。(c)利用水煤气变换反应调节H2/CO大约为3:1。

CO+H2OCO2+H2ΔH=-41kJ/mol(d)甲烷化反应CO+3H2CH4+H2OΔH=-206kJ/molCO2+4H2CH4+2H2OΔH=-165kJ/mol注：上述反应为吸热反应,氧气作用是燃烧部分碳提供过程所需热能。基本原理煤间接甲烷化过程注：上述反应为吸热反应,氧气作用是10基本原理煤直接甲烷化过程

煤直接制甲烷没有明显的煤气化和甲烷化两个过程,是在一个反应器中用煤直接制甲烷的工艺。该工艺除发生上述化学反应外,还发生下述反应。

C+2H2CH4ΔH=-84.3kJ/mol2C+4H22CH4基本原理煤直接甲烷化过程2C+11甲烷化技术气化变换空分原料煤空气O2酸性气脱除甲烷化SNG产品硫回收硫磺典型间接甲烷化工艺流程甲烷化技术气化变换空分原料煤空气O2酸性气脱除甲烷化SNG产12甲烷化技术技术名称技术特点催化剂丹麦托普索(Topsøe)公司TREMP甲烷化技术生产高压过热蒸汽，低投资，冷却水消耗量极低，产品富甲烷气符合城市煤气质量标准，甲烷化进料气压力高达8.0MPa，可减少设备尺寸。采用MCR-2X催化剂使用温度范围宽(250~700℃)，CO转化率高，甲烷选择性大，催化剂寿命长，工业示范运行4×104h，但催化剂不耐硫。英国戴维(Davy)甲烷化技术可产出高压过热蒸汽和高品质天然气，甲烷化压力高达3.0~6.0MPa，可以减少设备尺寸。已经经过工业化验证，具有变换功能，合成气不需要调节H/C比，转化率高，使用范围很宽，在230~700℃范围内都具有很高且稳定的活性。德国鲁奇(Lurgi)甲烷化技术可制取合格的天然气，其中CO转化率可达100％，CO2转化率可达98％，产品甲烷含量可达95％，完全满足生产天然气的需求。采用Davy公司的催化剂。表1.

间接甲烷化技术甲烷化技术技术名称技术特点催化剂丹麦托普索(Topsøe)公13甲烷化技术技术名称技术特点催化剂法国煤气综合发展公司(GI)甲烷化工艺反应压力为2.5MPa，该工艺具有效率高、能耗低、流程简单、投资省、运行成本低等优点。美国煤气研究院(GRI)耐硫甲烷化催化剂，其操作条件为：常压至6.8MPa，240~649℃，H2/CO比可从3∶1变化到0.4∶1，硫含量可达1%，寿命在1年以上。北京煤化学研究所两段炉水煤气常压甲烷化(逄进和张文辉)。采用四段绝热床一次通过，设备简单、投资省、操作容易、开停车方便，产品富甲烷气符合城市煤气质量标准。活性高，耐热性能好，起活温度低，经过1000h寿命试验，活性基本无变化，使用寿命可达一年，但催化剂不耐硫。中科院大连化物所M34822A型常压耐高温煤气直接甲烷化工艺CO含量可控制在10%以下，达到了城市煤气的质量要求，工艺脱硫剂成本较高。性能稳定,活性、选择性高，甲烷选择性在60~70%，抗积炭良好，催化剂寿命0.5~1年，但催化剂不耐硫。西北化工研究院甲烷化技术多段固定床甲烷化，建成北京顺义10万m3/d煤气甲烷化项目。JRE型耐高温煤气甲烷化催化剂，催化剂耐硫。甲烷化技术技术名称技术特点催化剂法国煤气综合发展公司(GI)14小结煤基甲烷化已成为煤基气态能源的一个重要发展方向，是我国解决能源结构产品单一、发展煤的高效洁净利用的一条新途径。煤间接甲烷化技术在国内外已成功应用，以及以煤为原料一步法生产甲烷的技术虽在国外已有报道，但在国内仍处于起步阶段，是以后我国发展的重点方向，催化剂的研制是关键。至今世界上煤制天然气领域技术最成熟、应用业绩最多的仍然是鲁奇固定床煤气化技术。华银电力煤制天然气项目将采用巨点能源公司一步法煤制天然气技术，开拓煤炭清洁利用的新领域，为优化我国能源结构发挥积极和示范作用。小结煤基甲烷化已成为煤基气态能源的一个重要发展方向，是我15ThankYou!ThankYou16CompanyLogo煤制天然气简介CompanyLogowww.themegallery.c17纲要

煤制天然气概况1

基本原理2

甲烷化技术3

小结4纲要煤制天然气概况1基本原理2甲烷化技术318概况煤制天然气发展历史20世纪70年代,第一次石油供应危机，当时西德鲁奇公司和南非煤、油、气公司，建成一套半工业化煤制天然气试验装置。同时,鲁奇公司和奥地利艾尔帕索天然气公司建设了另一套半工业化的天然气试验装置。都进行了较长时期的运转,取得了可喜的试验成果。丹麦托普索公司1978年在美国建成7.2万m3/d的合成天然气厂，1981年由于油价降低，被迫关停。最近,托普索公司为美国某公司完成了一个420万m3/d合成天然气工厂的前期工作。1984年美国大平原建成389万m3/d的煤制天然气工厂,产品气含甲烷96%,该厂建成至今,正常运行20多年。20世纪80年代至90年代，我国大连化物所在低热值煤气甲烷化制取中热值城市煤气方面进行了大量工作,并相继建成了10个工厂。因此,煤制天然气技术成熟、可靠。概况煤制天然气发展历史19概况产业政策鼓励作后盾发展煤制天然气市场供不应求、利润巨大大部分技术已国产化能源利用效率最高Why？概况产业政策鼓励作后盾发展煤制天然气市场供不20概况产业政策鼓励煤化工发展作后盾国家“十一五”规划以及西部大开发规划。国家出台的《石化产业调整和振兴规划》更是将煤制天然气列为煤化工的5类示范工程之一。大部分技术已国产化国内煤制天然气的技术不存在什么大问题，大部分技术已实现国产化。——李大尚（原化工部第二设计院工程设计师）在技术装备上，甲烷化装置仅引进高压蒸汽过热器、循环气压缩机等个别设备，其余大部分为国产化设备。2008年11月，新奥集团煤基甲烷项目投料的试车成功(产品甲烷含量达95.67%)表明煤基甲烷化的可行性，为日后建设大型煤基甲烷生产装置积累了宝贵的经验。概况产业政策鼓励煤化工发展作后盾21概况市场供不应求投资天然气利润巨大预测未来供求关系2000～2008年，我国天然气消费量年均增长16.2%。以同等热值计算，天然气目前价格均低于油、电、液化气的价格，价格与价值不相符。概况市场供不应求投资天然气利润巨大预测未来供求关系20022概况能源利用效率最高热能有效利用率制天然气

53%发电40-45%制油26.9-28.6%制甲醇28.4-50.4%概况能源利用效率最高热能有效利用率制天然气发电制油制甲醇23概况建设单位

建设地点

规模（亿Nm3/a）

总投资（亿元）

大唐集团内蒙古赤峰40188大唐集团辽宁阜新40234汇能煤化工内蒙古鄂尔多斯16112华银电力内蒙古鄂尔多斯15174神华集团内蒙古鄂尔多斯20140山东新汶矿业新疆伊犁20100

中海油/同煤

山西大同40

300表1.

中国似建和在建煤制天然气项目

概况建设单位

建设地点

规模（亿Nm3/a）

总投资（亿24基本原理煤间接甲烷化

煤气化制合成气的过程；合成气(经净化和调整H2/CO比后的煤气)制甲烷的过程。煤制甲烷工艺煤直接甲烷化煤在一定的温度和压力下用煤直接制产品富甲烷气的工艺。基本原理煤间接甲烷化煤制甲烷煤直接甲烷化25基本原理煤间接甲烷化过程(a)在水蒸汽和氧气存在下,气化煤来生产合成气(H2+CO)。

C+H2OCO+H2ΔH=135kJ/mol

C+2H2OCO2+2H2ΔH=96.6kJ/mol

(b)气体的净化,主要是脱除酸性气体CO2和含硫化合物。(c)利用水煤气变换反应调节H2/CO大约为3:1。

CO+H2OCO2+H2ΔH=-41kJ/mol(d)甲烷化反应CO+3H2CH4+H2OΔH=-206kJ/molCO2+4H2CH4+2H2OΔH=-165kJ/mol注：上述反应为吸热反应,氧气作用是燃烧部分碳提供过程所需热能。基本原理煤间接甲烷化过程注：上述反应为吸热反应,氧气作用是26基本原理煤直接甲烷化过程

煤直接制甲烷没有明显的煤气化和甲烷化两个过程,是在一个反应器中用煤直接制甲烷的工艺。该工艺除发生上述化学反应外,还发生下述反应。

C+2H2CH4ΔH=-84.3kJ/mol2C+4H22CH4基本原理煤直接甲烷化过程2C+27甲烷化技术气化变换空分原料煤空气O2酸性气脱除甲烷化SNG产品硫回收硫磺典型间接甲烷化工艺流程甲烷化技术气化变换空分原料煤空气O2酸性气脱除甲烷化SNG产28甲烷化技术技术名称技术特点催化剂丹麦托普索(Topsøe)公司TREMP甲烷化技术生产高压过热蒸汽，低投资，冷却水消耗量极低，产品富甲烷气符合城市煤气质量标准，甲烷化进料气压力高达8.0MPa，可减少设备尺寸。采用MCR-2X催化剂使用温度范围宽(250~700℃)，CO转化率高，甲烷选择性大，催化剂寿命长，工业示范运行4×104h，但催化剂不耐硫。英国戴维(Davy)甲烷化技术可产出高压过热蒸汽和高品质天然气，甲烷化压力高达3.0~6.0MPa，可以减少设备尺寸。已经经过工业化验证，具有变换功能，合成气不需要调节H/C比，转化率高，使用范围很宽，在230~700℃范围内都具有很高且稳定的活性。德国鲁奇(Lurgi)甲烷化技术可制取合格的天然气，其中CO转化率可达100％，CO2转化率可达98％，产品甲烷含量可达95％，完全满足生产天然气的需求。采用Davy公司的催化剂。表1.

间接甲烷化技术甲烷化技术技术名称技术特点催化剂丹麦托普索(Topsøe)公29甲烷化技术技术名称技术特点催化剂法国煤气综合发展公司(GI)甲烷化工艺反应压力为2.5MPa，该工艺具有效率高、能耗低、流程简单、投资省、运行成本低等优点。美国煤气研究院