基于CFX的规整催化剂甲烷化反应器流场模拟与结构优化

煤制天然气可有效解决天然气消耗量持续增加、环保等问题。甲烷化反应是煤制天然气重要环节。在众多甲烷化催化剂中,规整催化剂由于传热、传质、反应特性、压降性能良好,受到广泛关注。而规整结构催化剂的孔道独立,与反应器轴线垂直截面的流场均匀度对产物产率影响很大。基于CFX以反应器内流场均匀度为目标,对规整催化剂固定床甲烷化反应器进行冷态数值模拟,获得最优反应器结构。     

合成气甲烷化工艺技术研究进展

合成气完全甲烷化技术是煤制天然气特有的技术,按照反应器类型,合成气甲烷化工艺可以分为绝热固定床、等温固定床、流化床和浆态床等工艺,其中绝热固定床甲烷化工艺成熟并广泛应用于煤制天然气项目。本文介绍了多种绝热固定床甲烷化工艺,并比较了5种高温绝热固定床甲烷化工艺的流程、技术特点和应用情况。随着研究工作的不断深入,国内绝热固定床甲烷化技术达到了国际技术同类水平,具备了工业化应用条件,但还需在节能降耗、提高催化剂寿命方面加大研究力度。还概述了等温固定床、流化床和浆态床甲烷化工艺,分析了等温固定床、流化床和浆态床甲烷化工艺存在的问题,并指出了后续研究重点,等温固定床工艺应在反应温度控制和反应器开发方面深入研究,流化床甲烷化工艺研究重点放在开发高强度催化剂和工程化放大方面,浆态床甲烷化工艺需要重点研究解决CO转化率较低和催化剂损耗严重的问题。     

煤制天然气高CO甲烷化的研究进展

煤制天然气是目前煤化工的热门领域,文章主要介绍国内外煤制天然气的研究、开发及应用进展,对比分析了国内外高CO甲烷化催化剂,尤其是Ni基催化剂的研究进展和技术特点、反应器的设计及原理,及高CO甲烷化技术的研究方向。     

合成气完全甲烷化催化剂的研究现状

以天然气供应多元化和煤炭清洁高效利用为目标,煤制合成天然气受到重视,合成气完全甲烷化是煤经合成气制天然气的关键技术,而甲烷化催化剂是其核心要素。合成气甲烷化催化剂的主流催化剂为镍基催化剂,常用助剂为稀土氧化物、过渡金属和碱土金属,载体为Al2O3、Si O2、Zr O2、Ti O2或复合氧化物,制备方法为干混法、浸渍法、沉淀法及溶胶-凝胶法。国内外主要研究热点是提高甲烷化催化剂在固定床反应器中的高温、高压及高空速条件下的稳定性和机械强度。建议深入研究催化剂的烧结机理及助剂作用机理,探索新的制备方法,开发新型高温甲烷化催化剂;对于强放热的煤制合成天然气工艺,也应加大流化床甲烷化技术及催化剂的开发。     

双催化层固定床甲烷化反应器CFD模拟

温度分布直接影响着固定床甲烷化反应器的甲烷产量和设备安全性。以年产12.75亿立方煤制天然气绝热甲烷化反应器为研究对象,在建立真实设备三维模型的基础上,利用ANSYS-CFX有限元数值模拟的方法,建立多孔介质内化学反应、热交换与质量传递的气-固两相反应器模型,获得了双段固定床甲烷化反应器内部温度、压力、速度场的分布规律及甲烷产率分布。对不同床层结构对应的特征场分布进行了探索,分析了床层结构对各特征场分布的影响,确定了床层结构优化方案,MCR催化剂床层出口处支撑延长的结构更有利于温度场沿反应器径向的均匀分布和甲烷质量分数的提高。对反应器入口温度、空速、压力对特征参数分布的影响进行了研究,提出了针对本工艺的允许入口参数波动范围。     

甲烷化反应器固定床层化学反应CFX模拟

针对煤制天然气甲烷化流程中的关键设备甲烷化第一反应器设备复杂强放热反应工艺条件,本文利用ANSYS CFX软件建立固定床层的多孔介质化学反应模型,按照达西定律并采用k?ε和k?ω双方程模型对固定床层复杂湍流流动、传热过程及反应过程,进行了跟踪模拟,得到了其多种气体组分温度分布,速度分布,压力分布及其组分浓度分布。研究结果表明ANSYS CFX软件在分析多孔介质化学反应模型方面的可行性,并为反应器的热力耦合分析、传热规律及反应器结构关系的研究及甲烷化反应器装置国产化开发奠定了坚实的基础,还为工厂设备维护、改造以及温度、流量控制提供了更多的理论指导。     

甲烷化技术国产化研究进展

甲烷化是焦炉气制天然气、煤制天然气生产流程的关键步骤,为打破国外技术垄断,国内研究机构积极进行技术开发。系统梳理了甲烷化技术的国产化研究进展,分析了焦炉气甲烷化技术的应用现状,探讨煤制天然气甲烷化技术的应用前景,并就降低首次工程应用风险提出几点建议。国内甲烷化技术已经实现广泛开发,焦炉气甲烷化技术成功实现工业化应用,其国内市场占有率高于国外技术。煤制天然气甲烷化技术已成功开发,工业化应用前景广阔,首次工程应用时应注重经验借鉴、安全分析及设备选型等。     

煤制天然气甲烷化工艺全流程模拟研究

采用Aspen Plus模拟软件建立煤制天然气甲烷化工艺模型,通过研究循环比对主反应器出口温度、压缩机功耗和产品甲烷纯度的影响,以及原料气分配比(分流率)对主反应器出口温度的影响,模拟计算得到适宜的循环比和分流率、反应器操作压力和产品甲烷纯度的关系等结果,为煤制天然气甲烷化工艺设计提供参考。     

甲烷化技术的研究进展

甲烷化技术是从煤、焦炉气、电能等原料制取天然气的关键技术,有着重要的研究和实用价值。主要介绍了国内外甲烷化技术的发展概况,分析并比较了各项技术的工艺流程及其特点;对不同类型的甲烷化反应器以及操作工况对反应器影响的相关研究做了分析和总结;对甲烷化工艺关键技术问题进行讨论。以期能为今后我国开展电转天然气过程中甲烷化技术的研究提供参考。     

煤制天然气甲烷化工艺技术研究进展

针对我国的"富煤、贫油、少气"能源资源现状,我国正大力推进煤制天然气的发展,合成气甲烷化工艺技术是煤制天然气的核心技术之一。本文在总结分析国内煤制天然气项目发展近况的基础上,对甲烷化工艺技术研究进展进行评述。重点介绍了绝热固定床以及流化床甲烷化工艺,分析比较了循环式绝热固定床、等温固定床和浆态床甲烷化工艺的流程、技术特点和应用情况并提出了对合成气甲烷化工艺技术的展望。     

煤制天然气工艺技术进展

天然气作为一种清洁、绿色能源,需求量越来越大,煤制天然气是缓解天然气需求量快速增长的有效途径,而煤制天然气技术的核心是甲烷化工艺技术。文章介绍了国内外煤制天然气的工艺技术路线及发展现状,分析国外先进甲烷化工艺技术,找出我国目前甲烷化工艺技术的差距,及急需解决的问题。     

煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展

煤制天然气是煤炭高效清洁利用的重要途径,甲烷化是煤制天然气的关键反应,具有强放热、可逆和体积缩小的特点。针对甲烷化反应特点,工艺上主要采用多段绝热循环稀释CO含量、合成气变换与净化等策略实现高甲烷收率。对现有的传统甲烷化工艺进行归纳总结,并分析各自甲烷化工艺的特点。在此基础上,对甲烷化工艺路线进行比较,提出开发煤制天然气耐硫甲烷化新工艺,并对该工艺进行探讨。常规钼基耐硫甲烷化催化剂由于原料空速和转化率低,水热稳定性也有待提高,因而开发粗煤气多段耐硫甲烷化制天然气节能工艺及高效耐硫甲烷化催化剂是今后的研究方向。     

耦合作用下的甲烷化反应器的疲劳分析

甲烷化反应器是煤制天然气甲烷化最主要的静设备之一,是一种同时承受变温载荷和压力载荷的反应容器。在生产过程中,持续交变的温度和压力载荷使反应器承受很大的耦合交变应力,而这引起了很多结构失效问题。对于已投产的甲烷化反应器,对其进行安全和疲劳分析可为其检修和寿命预测提供可靠依据,从而保证设备安全高效的生产。     

煤制合成天然气现状及其发展

随着人们对天然气需求的快速增长,煤制天然气技术受到越来越多的关注,而煤制天然气的核心技术是甲烷化技术。对煤制合成天然气的国内外发展现状进行了介绍,并对甲烷化技术需要解决的关键技术及其发展提出了自己的见解。     

煤直接加氢制甲烷研究进展

天然气资源短缺、低阶煤资源利用问题突出,开发新型、高效和对环境友好的低阶煤制甲烷工艺成为研究热点。本文分析讨论了以下几方面:温度、压力、催化剂、煤种和气化剂等因素对煤直接加氢制甲烷过程的影响;煤直接加氢制甲烷的反应机理和动力学;3种典型煤直接加氢甲烷化工艺的优缺点;本文作者课题组正在研究开发的低阶煤炭化脱氧、高活性半焦直接加氢制甲烷工艺及其特点。分析认为:以低阶煤(生物质)为原料进行加氢甲烷化生产代用天然气成为新的研究重点,其中又以新型、廉价煤加氢甲烷化催化剂的研制和新型甲烷化反应器的开发最为关键。     

甲烷化反应器的研究进展

新疆有丰富的煤炭资源,将煤转化为天然气可有效解决天然气供应不足问题。甲烷化反应器是煤制天然气工艺中重要的组成部分。由于甲烷化反应强放热特点,温度控制是甲烷化反应器工业化应用难点之一。本论文对过去几年不同类型的甲烷化反应器以及操作条件对反应器影响的相关研究进展做了总结,为后续甲烷化反应器研究提供参考。     

煤制天然气工艺技术和催化剂影响因素的分析探讨

主要介绍了目前国内外煤制天然气的基础研究、工艺开发及应用进展;分析对比了国内外甲烷化催化剂,尤其是Ni基催化剂的研究进展和技术特点,并综合分析探讨了催化剂助剂、催化剂载体以及制备方法等对甲烷化催化剂性能的影响。     

基于甲烷化反应原理与特点的煤制天然气技术链优化构想

煤制天然气的制作流程工艺复杂,所需能量耗费大,在制作环节中对温度的掌控需要反复操作,甲烷化技术是在此流程中比较重要的技术,利用此技术可以减少不必要的设备以及工序,优化操作流程。主要从煤制天然气的操作流程中分析利用甲烷化反应原理的优化影响。     

国内外甲烷催化部分氧化技术进展

介绍了国内外甲烷催化部分氧化制合成气技术的研究进展。主要工艺包括固定床工艺、流化床工艺和陶瓷膜工艺。此外，在反应器方面，还对两项最新专利技术进行了讨论。最后，提出了甲烷催化部分氧化制合成气技术的发展趋势，为我国在天然气利用方面的技术开发提供了参考和依据。     

气体组分对绝热甲烷化反应温度和总转化率的影响研究

近年来,受天然气需求增加和环保压力影响,煤制天然气和焦炉煤气制天然气成为能源领域研究热点,而甲烷化技术是煤制天然气和焦炉煤气制天然气相关技术的核心之一。采用Aspen Plus模拟软件,模拟选取7组典型甲烷化反应原料气,研究了原料气组分变化对甲烷化反应温度和总碳转化率的影响。研究结果表明:绝热甲烷化反应器出口温度随着H2、CO的浓度增加而增加,随着CH4、CO2、N2和H2O浓度增加而降低,其中CH4和H2O的变化影响较为显著,所以在工艺流程设计和现场装置操作时,选取CH4和H2O作为甲烷化反应的主要控制手段。∑CO+CO2的总碳转化率随着原料气中CO、CO2浓度的增加而降低,随H2浓度增加而快速增加,而与N2、CH4和H2O的浓度影响较小。研究结果既可作为甲烷工艺设计的技术基础,也可对甲烷化现场装置的安全操作提供技术指导,促进煤制气产业的健康、快速发展。