煤制天然氣煤氣化技術的研究現狀及分析

李 銘

遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司

煤制天然氣煤氣化技術的研究現狀及分析

李 銘

遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司

隨著人們生活水平的不斷提高以及世界工業的高速發展，作為一種高效清潔能源，中國作為人口大國，天然氣的需求越來越大，因此，中國在較長時間內將會出現供不應求的局面。煤制天然氣技術的大力發展不僅可有效緩解中國的能源危機，并且可以有效地改善中國的環境狀況。本文綜述了煤制天然氣的現狀，并對現今的煤氣化技術進行詳細介紹，希望對相關人士有所幫助。

煤制天然氣；煤氣化技術；現狀；研究分析

我國是一個富煤、貧油、少氣的國家。隨著經濟發展和城市化的推進，天然氣消費量已迎來快速增長期。適度發展煤制天然氣，可以有效增加國內天然氣供給，降低對外依存度，提高國家能源安全保障。目前，已建成的大型煤制天然氣項目建設投資較高，裝置運行的經濟性較差；要提高煤制天然氣裝置的經濟效益，需要對工藝路線進行不斷的創新和改進，以降低裝置投資和運行消耗。

1 我國煤、油、氣現狀級煤制天然氣的重要性

隨著人們生活水平的提高以及工業生產的快速增長，天然氣作為一種安全、方便、清潔、優質、高效的能源，其需求量正日益增長。中國能源結構特點為“富煤、缺油、少氣”，天然氣儲量僅占世界總儲量的1.3%。雖然中國天然氣產量正逐年攀升，但其產量遠遠趕不上需求量，天然氣的嚴重短缺已經嚴重制約了中國國民經濟的發展。而化石燃料的大量使用會對全球生態環境造成嚴重的污染。因此，作為煤炭資源較為豐富的國家，對煤炭資源加以清潔利用以合成天然氣，不僅能有效緩解中國的天然氣供需危機，還能明顯降低氣體污染物的排放，對中國的環境保護及能源發展具有重要意義。

2 煤氣化技術概念

煤制天然氣就是煤經過氣化生產合成氣，再經過凈化處理，最后甲烷化合成發熱量大于33.49MJ/m3的合成天然氣。煤制天然氣技術成熟、可靠；煤耗低，能源轉化率高。另外天然氣產品可以依賴國內完善的天然氣管網系統進行運輸、分配、銷售，使天然氣產品具有很大的市場空間。可以充運輸成本分利用國內的低熱值褐煤或者地處偏遠、高的煤炭資源，就地建設煤制天然氣項目。因此煤制天然氣不僅能解決國內天然氣資源供應的緊張局面，同時也是一種高效清潔利用煤炭資源的途徑。煤氣化工藝是發展煤制天然氣項目的關鍵技術。

3 煤制天然氣技術

3.1 魯奇甲烷化技術

魯奇甲烷化技術采用的催化劑為鎳基催化劑，催化劑可以再550～700度高溫下操作，活化溫度為250～290度；魯奇甲烷化工藝流程有三個絕熱反應器，原料在汽化以后，進人循環管線，可以有效防止原料由第一反應器向第二反應器輸送過程中，第一反應器出口溫度過高的問題，同時為了提高煤制天然氣熱效率，魯奇甲烷化工藝在反應器出口處回收反應熱，反應熱主要是利用換熱器完成，脫硫槽在SNG換熱器前而且魯奇甲烷化只有一個補充甲烷器這與戴維甲烷化有明顯不同。

3.2 托普索甲烷化技術

托普索甲烷化技術反應在絕熱條件下進行。反應產生的熱量導致了很高的升，通過循環來控制第一甲烷化反應器的度，一般有三個反應器，第二和第三絕熱反應器可用一個沸水反應器(BWR)代替。托普索甲烷化技術通過高壓過熱蒸汽利用與回收甲烷化熱量，并通過延長產業鏈實現產品附加值的提升。

4 煤制天然氣煤氣化技術

煤氣化工業上以煤為原料生產合成氣已有百余年歷史，國外煤氣化技術的發展可分為三個階段，早在20世紀50年代煤氣化技術就已實現工業化，后因天然氣、石油的大量開發，煤氣化技術的開發一度停止；20世紀70年代初，國際性能源危機導致許多發達國家紛紛尋找替代能源，各國對煤氣化技術的研究重新提上日程；近20年來，國外許多公司為了提髙燃煤電廠熱效率，減少對環境的污染，對煤氣化聯合循環發電技術進行了大量的工作，進一步促進了煤氣化技術的發展。根據煤氣化爐的結構特點和燃料在氣化爐中進行轉化時的運動方式，煤氣化工藝可分為三種類型：固定床(移動床)、流化床和氣流床。

4.1 加壓移動床(固定床)氣化

固態排渣魯奇爐在國內外應用較廣泛。優點為原料適應性較好，單爐生產能力較大，氣化壓力較高，合成氣氫碳比適中，氣化煤時，可得到焦油、中油、輕油、粗酚氨等副產品；其缺點是煤氣化產生廢水量大并且處理難度大，合成氣質量較差(含1096左右甲烷)。

4.2 流化床氣化

流化床反應器本身適用于高放熱大規模的非均相催化反應，流化狀態使氣體-固體混合均勻導致反應器內接近等溫，操作變得簡單容易，熱量和質量傳遞比固定床反應器要快得多。此外，可以連續地加入和更換催化劑，增加生產時間，提高生產能力。在流化床反應器的工藝技術中，以原料氣作為固體催化劑顆粒流化介質的流化床反應工藝，可以促進原料氣和催化劑的有效接觸，提高了裝置的生產能力。

4.3 氣流床氣化

中國自主開發了多噴嘴煤漿氣化工藝。神華煤田煤種屬于低變質程度年輕煙煤，煤質低硫、低灰、高發熱量，是優質氣化原料。煤的0～50mm篩分組成中，小于6mm粒度的重量占30%～40%，機械強度85左右，HGI可磨指數53～56，由于內水相對較高，到北部地區達8%左右，導致神華煤成漿性較差，煤漿濃度66%左右，大部分神華煤灰中Fe2O3、CaO含量較高，導致其灰熔點較低，適合液態排渣氣化爐使用。從煤的巖相分析可知其惰性組分(絲碳)含量較高，對直接液化不利。神華煤不易長期儲存，暴曬、雨淋后會粉化，影響機械強度。

結束語

隨著煤氣化技術的不斷發展，煤制天然氣項目可選擇的氣化技術也越來越多，技術成熟、更環保、能耗低、經濟性好的氣化技術將成為煤制天然氣項目氣化技術未來的發展的方向。

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