煤制天然氣工藝技術研究

李引強

遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司

煤制天然氣工藝技術研究

李引強

遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司

隨著我國對煤制天然氣發展扶持力度的提升，煤制天然氣發展獲得了長足發展，在中西部地區煤制天然氣產業逐漸開發并完善。本文從煤制天然氣項目以及煤制天然氣發展實際入手，分析煤制天然氣主要技術，一步煤制天然氣技術與二步煤制天然氣技術，闡述多種甲烷化技術在煤制天然氣工藝技術上的應用，并提出一些發展建議和意見。

煤；天然氣；技術

我國缺油、少氣、富煤的能源結構使得煤炭的高效、節能、綜合利用已成為我國能源利用發展的趨勢，我國能源供應“以我為主、以煤為主”在相當長的一段時間內不會改變。隨著石油、天然氣資源的日漸短缺，煤炭的重要性逐漸提升，但由于煤炭的自然屬性，常規煤炭轉化技術的資源、環境負荷大，且對運輸能力要求高。為滿足能源需求、促進節能減排，發展煤制天然氣是煤炭清潔利用的必然選擇。

1 我國煤制天然氣技術發展現狀

1.1 煤制天然氣技術發展

從世界范圍來看，煤制天然氣技術主要分為兩種：二步法工藝和一步法工藝。二步法工藝是以劣質煤為原料生產合成氣，合成氣經過凈化和轉化后，在催化劑的作用下發生甲烷化反應，生產熱值符合規定的代用天然氣，比較常見的有BGL和魯奇技術。煤制天然氣二步法技術可以使用含水份較多的褐煤為原料，價格便宜而且甲烷化工藝效果好、廢水、廢料少，具有投資少回報率高等特征。二步法的關鍵是甲烷化技術與甲烷化催化劑，目前較為成熟的技術是魯奇工藝，魯奇工藝使用時間較早，在半商業運營過程實現了工業化驗證，而甲烷化催化劑目前進人商業運營的主要來源于英國、德國和丹麥三個國家；一步法煤制天然氣是煤直接合成甲烷從而得到天然氣。目前一步法煤制天然氣技術又稱為藍氣技術，目前主要應用于少數發達國家，一步法煤制天然氣通過優化催化反應，實現煤、蒸汽在單一反應器內合成天然氣，進一步簡化了工藝流程和設施設備，實現了高轉化率，高產出的效果，既降低了投資成本與固定投人，又在廢水、廢氣處理方面提供了更好的解決方式，目前，我國已經開始探索一步法煤制天然氣應用，并在具體項目中開始實施藍氣技術。

1.2 我國煤制天然氣發展現狀

我國煤制天然氣發展研究開始于上個世紀八十年代，相關的科研單位通過煤氣甲烷化研究成功進行了煤制天然氣實驗，但是目前自主煤制天然氣應用規模較小，技術應用還不能滿足大型煤制天然氣項目對工藝流程的要求，我國煤制天然氣發展應用的工藝大多采用國外的二步法工藝，一步法工藝依然處于開始階段，尚未實現大規模推廣。我國煤制天然氣項目采用二步法工藝已經取得了非常顯著的成效，在二步法技術研究和工藝流程優化方面逐漸探索出新方法、新工藝，提高了煤制天然氣生產效率。但是，我國煤制天然氣在核心工藝和技術方面還尚未取得重大突破，在廢水處理、甲烷化催化劑、管道建設方面還存在技術性問題，需要加快處理碎煤加壓氣化廢水中含酚廢水處理、高溫高壓蒸汽二次利用問題、甲烷催化劑國產化問題，以及管道建設并網發展、天然氣議價權等進展。

2 制天然氣工藝技術要點

2.1 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)。

2.2 流化床氣化爐工藝

(1)ICC灰容聚氣化爐。此氣化爐于2001年累計運行8000h以上，所得煤氣滿足合成氨生產需要。

(2)其他流化床氣化技術。由我國自主研發并建示范廠的有，江蘇大學開發成功的FM1.6－Ⅰ型氣化爐，1998年鄭州建成首個示范煤氣站，兩臺爐產氣50000Nm3/d，向居民小區提供燃料氣；由上海申江化肥成套設備有限公司與寧夏吳忠富榮化肥工業有限公司聯合開發的載熱體常壓循環流化床粉煤氣化技術，于2000年進行了煤氣產量為3000Nm3/h的工業性試驗，2002年8月達到連續運行。

2.3 以水資源為綱合理規劃

因地制宜，合理規劃，科學論證水資源和環境承受能力的合理性；煤制天然氣過程中要消耗大量的水資源，目前，我國煤制天然氣項目大部分集中在內蒙古、新疆等西部煤炭資源豐富、水資源貧乏地區，發展煤制天然氣會對當地本來就很脆弱的生態環境產生較大的負面影響。因此，嚴重缺水地區必須在水約束的剛性前提下謀劃煤制天然氣發展。從國家能源戰略安全和技術儲備的角度出發，在充分考慮環境和水資源承載能力的基礎上，利用相對豐富的低品質煤炭資源，適度發展煤制天然氣是必要的。隨著我國新環保法的即將實施，國家對煤制天然氣發展的政策已表現出對環境問題的擔憂，已逐步轉向謹慎支持煤制天然氣的發展，譬如蘇新能源和伊犁新天煤制天然氣環評批示中明確提出水資源和環境容量等問題要求進一步論證，因此發展煤制天然氣必須合理規劃、科學論證、量水而行。

2.4 碎煤加壓氣化技術

通過對煤氣廢水的處理可獲得重芳烴、多元烴、輕烴、粗酚、氨等副產品，提高企業整體經濟效益。蒸汽與氧氣混合作為氣化劑由氣化爐底部通人，原料煤從氣化爐上部加人，氣體在氣化爐內由下至上依次通過灰層、燃燒區、氣化區、干餾區與干燥區，最終從爐子頂部排出。干餾區溫度為600一800℃，從原料煤中干餾出的重芳烴、酚、氨等組分進人粗煤氣，粗煤氣在后續工段冷卻后，這些組分進人煤氣水中，煤氣水經過煤氣水分離、酚氨回收裝置的處理，能夠回收重芳烴、多元烴和酚、氨作為副產品。

我國煤制天然氣工藝技術發展與國外發達國家相比還有一定差距，在二步法煤制天然氣技術應用和研究上較為廣泛，一步法煤制天然氣技術應用條件還不太成熟。煤制天然氣的發展符合我國能源結構煤炭數量多、天然氣缺口大的特征，同時煤制天然氣還具有污染少，經濟社會效益高等特征具有廣泛的市場應用前景，隨著我國煤制天然氣技術在甲烷化、催化劑、工藝流程簡化方面的研究發展，未來煤制天然氣會進一步發展壯大。

[1]李積強，等.煤制天然氣工藝的研究與應用[J].企業技術開發，2012，11：169－171.

[2]張香芬.煤制天然氣工藝的研究[J].科技資訊，2012，28：96+100.