两种煤制天然气工艺的比较

两种煤制天然气工艺的比较 2010年5月第27卷第5期(下) 河南化工 HENANCHEMICALINDUSTRY?13? 两种煤制天然气工艺的比较 安丽飞 (中海油新能源投资有限责任公司,北京,100016) 【摘要】从反应原理,工艺流程,工业化应用情况等方面,分别介绍了托普索及大连化物所煤制天然气工艺,并对两种工 艺技术做了简要的和对比. 【关键词】煤制天然气;工艺;对比 【中图分类号】U473.2+1【文献标识码】A【文章编号】1003—3467(2010)10—0013—02 Comparisonoftwocoaltonaturalgasprocesses ANLl—Fet (CNOOCNewEnergyInvestmentCo.,Ltd.,Beng,100016) 【Abstract】Theprincipal,processandindustrializationofcoaltonaturalgasprocesseswereintroduceda ndcomparedbetween topsoeandDalianinstituteofchemicalphysicsacademyofsciencetechnology. 【Keywords】coaltonaturalgas;process;comparison 1煤制天然气的开发状况 1.1国外煤制天然气的核心技术除气化技术以外,还有 甲烷化技术,气化技术已经非常成熟,甲烷化技术是在煤气 化的基础上,进行煤气甲烷化,鲁奇公司,沙索公司在两个半 工业化实验厂上进行考察认为煤气进行甲烷化,可制取合格 的代用天然气.在国外,美国大平原煤气化厂已投产,它是 世界上第一座由煤气化经甲烷化合成高热值煤气的大型商 业化工厂.第一期的设计能力为日产代用天然气389 万m(相当于日产原油2万桶),于1980年7月破土动工, 1984年4月完工并投入试运转,1984年7月28日生产出首 批代用天然气并送入美国的天然气管网. 1.2国内在80年代,国内开始开展"水煤气甲烷化技术 生产城镇燃气的研究","城市煤气甲烷化"的研究,当时主 要用来解决城市煤气热值问题,承担这个课题的单位有:中 国科学院大连化物所,中国科技大学,西北化工研究所,华东 理工大学,煤炭部北京煤化所,沈阳煤气化所,经过多年的科 技攻关,取得了生产中热值城市煤气的系列煤气甲烷化技 术.即:常压水煤气甲烷化技术,耐硫甲烷化技术,并达到世 界先进水平.并利用常压水煤气甲烷化技术建厂十多座,其 精脱硫催化剂,脱氧剂和常压甲烷化催化剂成为国家级新产 品,甲烷化催化剂获优秀发明专利一项,国家发明三等奖,中 科院科技进步一等奖,省市级奖三项;精脱硫剂获优秀专利 一 项,国家发明二等奖一项,脱氧剂发明专利一项,获辽宁省 科技进步二等奖.后因出现价格相对低廉的液化气,天然 气,取代了城市煤气,常压水煤气的生产厂纷纷被迫停产,此 项技术渐渐淡出人们的视线. 2托普索技术简介 托普索公司提供了一种有竞争性的工艺,能够从廉价的 含碳原料中生产替代性天然气(SNG),SNG中富含甲烷,可 以同天然气相互替代并以相同方式进行输送.从煤炭转变 为SNG需要经历气化,变换,低温甲醇洗,甲烷化等过程. 3托普索工艺 3.1流程叙述煤,焦炭或生物质经过气化后生成粗合成 气,经过耐硫CO变换,利用低温甲醇洗涤脱除酸性气体CO, 和HS,酸性气体进入焚化炉和SO:转换器生成SO,经过浓 缩塔后冷却,用酸泵打到储罐,脱除后的合成气(温度 325)进入反应器1(固定床,填有托普索MCR一2催化 剂),第一反应器出口气体温度650~C,CI-I4含量57%,被两段 冷却,一部分循环与原料气混合,另一部分进入反应器2继 续甲烷化反应,出口温度494~C,CH含量80%,经过高压锅 炉后进入反应器3,出口温度342?,CH含量94%,经过冷凝 和压缩可以并入天然气管网. 3.2托普索MCR一2催化剂介绍托普索公司提供催化剂 和基于独立开发的技术.托普索在利用结合知识方面处于 一 个独特的位置.高温甲烷化催化剂MCR一2的开发顾及 到一个独特的技术因素,例如高的能量利用效率和独特的催 化剂形状以保证低的压力降.通过45000多小时的运行操 作来保证其长期的稳定性,MCR一2催化剂寿命大约4年. 3.3托普索甲烷化工艺运行情况 1托普索催化剂工业化情况 应用单位规模气化技7断用托普速技术项目情况 ? 14? 河南化工 HENANCHEMICALINDUSTRY2010年5月第27卷第5期(下) 4大连化物所常压煤制天然气技术 4.1概况常压水煤气部分甲烷化生产城镇煤气新技术是 中国科学院大连化学物理研究所开发的科技成果.它以常 压水煤气为原料,经过净化和甲烷化直接得到3500大卡/m3 合格的城市煤气,如增加脱碳工艺可提到4000大卡/m3以 上.该成果已于1987年7月通过专家鉴定,并由国家计委 确定分别在上海市青浦县和辽宁省瓦房店市建设规模为日 产3,4万立方米管道煤气示范厂. 4.2常压煤制天然气的工艺技术特点(1)其发明的3018 高硫容改性活性炭精脱硫新工艺.它具有能深度脱除无机 硫和有机硫,操作方便,不产生污染等特点,具有世界领先水 平,曾获2001年度国家发明二等奖.已在全国四大油气作 为初脱和精脱.(2)采用抗co中毒贵金属脱氧剂,已有在 高浓CO气源中工业使用8年的业绩,活性高,CO不歧化,该 技术获辽宁科技进步奖.(3)采用其首创的常压甲烷化催化 剂.具有高活性,高选择性,抗结炭,抗"飞温"等优良特性, 具有国际先进水平.(4)导热油沸腾排热反应器.具有传热 效率高,一台反应器即可完成甲烷化反应. 4两种工艺综合比较 见表2. 表2两种工艺综合比较 条件托普索工艺大连化物所工艺 原料气要求H2/CO为3H2/CO要求不高, 在0.5-3内均可 CO+3HzCH,+H2O 反应原理CO2+4H2CH4+2H20CO+3H2CH4+H20 CO+H20CO2+H2 催化剂舭眦R 反应条件压 温度2 ~j16- 5o-7 80kg/ oo em ? 2 反应4 ' 00?温度25O一7oo?反应温度 工业化程度较高无7-业化装置 经济性规模180000m/h投资相当于6000吨/天甲醇投资 综上所述,两种工艺各有所长,托普索工艺相对比较成 熟,能量利用率相对较高,酸性气体回收系统比较合理,但却 受其催化剂技术垄断的限制,原料气要求也比较严格(H/ CO比控制在3);大连化物所技术原料气要求宽,采用导热 油移出反应热,反应条件比较温和,但需要进行中试示范,然 后再大规模推广. 寺?孛?{?夺?孛?夺??夺?夺?夺?夺?争?{??????夺?夺?夺?夺?夺???夺???{??夺? 夺?争???-4>?夺?孛?寺?幸?{?牛?夺?幸?争?争?夺?夺?夺?争?争?夺?孛? (上接第lO页) 3结论 以乙醛和甲醛(以多聚甲醛的形式存在)原料,通过极性 转换作用,可合成制得羟基丙酮.通过单因素实验得到优化 合成条件:n(乙醛):n(甲醛)=1:1.2,3一乙基一4一甲基一 5一羟乙基噻唑盐为催化剂,用量为n(催化剂):n(乙醛)= 1:10,二恶烷为溶剂,碱是DBU,pH8—9,反应温度60"C,反 应时间5h,在上述条件下,原料乙醛转化率达到90.5%,产 物羟基丙酮选择性达87.6%,合成收率为75.6%. 参考文献 [1]李楠,季云娣,曾碧照,等.1,2一丙二醇空气选择氧化合成 一 羟基丙酮和丙酮醛[J].化学世界,2008,(7):421—423. [2]姚日生,金友华.一氯丙酮酯化一醇解法制备羟基丙酮[J]. 湖南化工,2000,30(6):32—33. [3]LiortaDC,VolmerM.OrganicSyntheses,ReactionGuide[M]. JohnWiley&SonsInc,1991:568. [4]王乃兴.有机反应中的极性转化方法[J].有机化学,2004, 24(3):350—354. ' 孛??争?争?争?夺?争?寺?夺?夺?幸?争?夺?幸?夺?-4-?{???串???专?专?夺?夺?辛? 夺?牵???夺???-4>-专???夺?.{?夺?{?夺-夺?寺?{?争?夺?夺???夺-夺?孛? (上接第l2页) 8改造后遗留的问题 8.1水洗罐用的新鲜水直接排到了污水系统,既增加了污 水系统的负担,又造成了浪费,水洗水的杂质含量极少,有待 做其它利用. 8.2胺液在循环过程中产生了热稳盐(HSS)的积聚,胺液 中HSS含量的增加,不仅会导致设备和管线的腐蚀,胺液过 滤袋的频繁更换,而且会引起胺液发泡,增加胺液消耗,降低 了脱硫效率,消耗了更多的蒸汽.胺液净化国内已有成 套设备和成熟的经验,有待应用. 8.3液化气水洗沉降罐体积偏小,当提量操作时,液化气停 留时间不足,沉降分离不充分,导致液化气带胺带碱. 9结论' 9.1原料液化气罐加液化气蒸发器解决原料泵入口压力 低,具有较大的推广价值. 9.2碱液抽提系统改造后,删除了多余繁琐的流程,降低了 操作费用,碱液循环系统运转平稳流畅,对同行业的工艺设 计具有一定的参考价值. 9.3降低水洗水的线速度,减少了液化气和水静置沉降分 离的扰动因素,增加了液化气和水通过密度差沉降而分离的 停留时间,彻底解决了液化气带胺,带碱问题,对提量改造具 有一定的参考价值. 参考文献 [1]刘长庆,郭锋等.延安石油化工厂联合一车间聚丙烯装置操作 规程.56—58 [2]孟繁明,朱建华.气体分馏装置重沸器结焦原因剖析.石油炼制 与化工,2005,36(7):l5—18. [3]叶庆国,李宁,杨维孝等.脱硫工艺中氧对N一甲基二乙醇胺的 降解影响及对策研究.化学反应工程与工艺,1999,15(2):92