煤制天然氣工藝的研究

摘 要：隨著我國經濟建設的高速發展，很多基礎性燃料大量消耗，致使各地政府對可用資源的重視程度越來越高。近年來，煤制天然氣技術的廣泛應用，對于環境保護以及提供能源利用率方面起到了巨大的推動作用。本文首先介紹煤制天然氣技術的發展，然后，對煤氣化工藝進行分析，并對現有的幾種煤氣化工藝進行比較，最后，探索煤質天然氣的應用前景。

關鍵詞：煤制天然氣工藝 工藝技術 應用前景

中圖分類號：D63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（a）-0096-02

改革開放初期，在促進企業快速發展的方針政策引導下，我國的經濟建設發展迅速。然而，這樣的發展速度也是付出了相當大的代價。20世紀80年代，我國的高新技術產業尚不具備一定的發展實力，經濟發展主要是依靠重工業的高消耗、低產出的生產模式帶動起來的，由于我國是產煤大國，煤化工行業更是率先而起，然而在其取得了相當大的發展成果的同時，也造成了嚴重的環境污染，并且，導致我國的煤炭儲備快速下降。如此繼續下去，將會在不久的將來，引起真正的能源危機和生態危機。為了改變這一現狀，高效的煤制天然氣技術應運而生。先進的煤氣化技術不僅能夠降低排放其他對大氣的污染程度，更是能夠高效的提升煤炭的使用效率，降低大量的煤炭消耗，其已經成為高新潔凈煤炭利用技術中的核心技術之一。

1 煤制天然氣工業化國內發展現狀

自從我國政府開展能源多元化發展戰略以來，在煤制天然氣項目投資開發方面逐漸形成了投資熱潮，其亦成為煤制油投資之后的又一個熱點。國內近期煤制天然氣的投資項目中，大多數采用豐富而便宜的褐煤作為天然氣的生產原料，技術含量較高，生產成本較低，具有很好的經濟發展空間。這些項目投入大規模的商業運行之后，將在很大程度上緩解國內天然氣的供需緊張問題，促使國家能源的安全生產。國內近期的具體投資項目如表1所示。

2 煤氣化工藝技術

2.1 煤氣化爐

近年來，煤氣化技術已經成為煤化工產業的核心技術之一。在大型的工業化生產運行當中，煤氣化技術主要包括固定床氣化技術、流化床氣化技術氣流床氣化技術以及熔融床氣化技術等。煤氣化爐通常也被成為煤氣發生爐。其中較為典型的有魯奇爐、德士古氣化爐等等。作為最早被開發應用的氣化爐固定床氣化爐，爐子的下半部分安置著爐排，為上面的煤層起到支撐的功能。一般情況下，煤炭從爐子的頂端進入，而像氧氣或者是空氣和水等氣化劑則是由爐子的底部注入，利用氣體上升，固體下降，使得內部的各種物質充分融合，從而進行高效的化學反應。然而，這種氣化爐的空間有限，如果是大規模的煤炭需要處理，則表現出無能為力。

流化床氣化爐是將煤粉放到分散板的上面，并在分散板的下部將氣化劑送入，并使煤粉處于懸浮狀態。煤粉在這種狀態下，發生化學反應，達到氣化的目的。然而這種氣化爐在使用的過程中，選用的煤炭要求較高，必須是會分熔點高的煤炭，而且，其產出的副產品中，焦油含量偏低，碳利用率也不高。

流床氣化爐，與前兩種有所不同，它是將煤粉和選用的氣化劑從同一個入口快速的送入爐內，并且，促使其迅速發生氣化反映。然而這種生產模式，產生的甲烷含量偏低，更不含焦油。

2.2 國內主要的煤氣化工藝比較

近年來，國內的眾多煤氣化企業紛紛引進各種氣化爐，主要分為三種：魯奇氣化爐、殼牌氣化爐和德士古氣化爐。下面介紹這三種氣化爐的工藝對比。

魯奇氣化爐，其生產能力較高，適合塊煤作為原料，尤其是褐煤，煤炭的轉化率很高，而且，負荷調節起來也很方便。然而，其產出的氣體中，甲烷含量較多，焦油與苯酚等液體也偏多，生產需要的周期較長，機器結構復雜，很大程度上增加了生產難度。

殼牌氣化爐選用煤干粉作為原料，不易受到國內煤炭種類的限制，而且，碳轉化率也很高，產出的其他中，含有少量的甲烷，對氧氣的需求量也相對較少。單爐的生產能力大，運轉的周期較長，氣化效果顯著，并且，不會產生廢氣。然而，該類氣化爐造價偏高，并且，建設復雜，從而前期需要大量的資金投入。與其配套的干燥、磨煤、高壓氮氣等流程需要的功率過大。

德士古氣化爐，選用水煤漿作為主要原料，對煤種的要求不高，單爐的生產能力和碳轉化率都很高，產生了煤氣質量也很好，甲烷氣體含量較低，并且不會產生過多廢物。然而，這種生產模式需要大量的氧氣投入，從而投入的資金較高，而且，技術費用所占比例偏大。

目前，盡管這三種氣化爐各有缺點，但是，由于并不能找到一種萬能的氣化爐，所以，在選用的時候，應該根據企業自身的特點，選擇適當的氣化爐。

3 煤制天然氣的應用前景

目前，我國對天然氣的需求速度在世界范圍內居于前列，并且，隨著我國經濟發展速度的快速增長，這種勢頭將更加強勁，從而導致天然氣的需求缺口不斷加大。隨著廣東珠江三角洲、上海長江三角洲地區、環渤海地區城市的發展已率先進入了工業化時代，也率先進入了城市天然氣時代。中國大城市人口的聚集和小城市的增加以及經濟的增長日益敦促人們重視環境保護。在這些城市及周邊地區，煤炭的使用和機動車的迅速增加產生了污染問題，這個問題日趨明顯而且正在影響著中國大部分的人口。由于這是政府優先要解決的問題，所以制定了很多降低污染的政策，其中就包括增加利用清潔燃料的政策。以天然氣為主的清潔燃料的普及應用，將減少由于工業廢氣對不堪負重的大氣污染其需求將十分強勁，天然氣市場前景廣闊。然而，這也促使我國的天然氣國內供應更加緊張，只能不斷增加對國外石油液化氣、液化天然氣及管道天然氣的進口數量。從國外購進燃氣不僅價格貴，而且還受多種不確定因素影響。從而對企業的擴大生產帶來了潛在的隱患。如何保證能源安全供應是在引進國外氣源是必須重視的問題。煤制天然氣立足國內，可以減輕對國外的依賴，具有長遠的戰略意義。

參考文獻

[1]錢衛，黃于益，張慶偉，等.煤制天然氣（SNG）技術現狀[J].潔凈煤技術，2011（1）.

[2]趙琳.俄羅斯催化重整工藝發展概況[J].現代化工，2007（2）.

[3]馬愛增，徐又春，趙振輝.連續重整成套技術的開發及工業應用[J].石油煉制與化工，2011（2）.

[4]崔盈賢，唐曉東，肖黃飛，等.直餾柴油氧化脫硫催化劑的評選與優化脫硫技術研究[J].石油與天然氣化工，2005（6）.

[5]龔劍洪，胡躍梁，蔣文斌，等.MIP工藝技術專用催化劑CR022的工業應用[J].石油煉制與化工，2004（5）.

[6]J.M.Lee.WilSonville潔凈煤研究中心的煤液化最新進展[J].煤炭轉化，1991（2）.

[7]尹連軍，李東旭，李瑋琪.汽油降烯烴的試驗、分析與展望[J].內蒙古石油化工，2006（12）.

[8]江波，朱赫禮.國外加氫脫硫技術進展[J].石化技術與應用，2011（6）.

[9]楊景標，蔡寧生.應用TG-FTIR聯用研究催化劑對煤熱解的影響[J].燃料化學學報，2006（6）.

[10]王雷.重油催化裂化技術的研究進展[J].廣東化工，2011（4）.