焦炉气甲烷化制LNG工业化装置运行技术分析

简述了国内首套焦炉气甲烷化制LNG的工艺原理、工艺流程,介绍了其重点工艺单元和催化剂:焦炉煤气净化、甲烷合成催化剂、甲烷合成工艺、合成气低温液化等。利用自主研发的预还原催化剂以及绝热型反应器和换热型反应器组合形成的焦炉煤气甲烷合成新工艺,可保证合成气中CO2体积分数小于50×10-6,甲烷合成反应更完全。工业运行结果表明,该装置具有工艺简单、操作平稳、设备投资少、能耗低等特点。     

焦炉煤气中低温换热甲烷化工业试验分析

介绍了焦炉煤气中低温换热甲烷化合成天然气新技术的5 000 m3/d规模工业试验过程,以72 h考核数据为基础,对试验数据进行了整理和分析,得到了焦炉煤气合成天然气的优化操作条件:合成压力0.4MPa~0.8 MPa,温度250℃,蒸汽压力3.3 MPa,热点温度460℃,在此操作条件下,不补加蒸汽,反应气不循环,CO转化率达100%,CO2转化率可达99%。该技术具有自主知识产权,可为焦炉煤气加工利用提供新的途径。     

焦炉煤气制天然气工艺的设计研究

基于清洁生产和碳氢尾气合成天然气,设计了采用焦炉煤气制天然气的三段甲烷化工艺方案。对工艺设计中甲烷化催化剂的活性评价及影响进行了分析研究,研制了活性高、耐热性能好、抗结碳能力强的甲烷化催化剂。工业应用装置实践结果表明,该工艺设计方案运行稳定,焦炉煤气制天然气工艺技术及其催化剂完全能够满足合成天然气的技术要求,经三段甲烷催化剂处理后的焦炉煤气,其CO转化率大于99%,出口w(CO+CO2)50×10-6。     

中低温换热式焦炉气合成天然气新工艺

焦炉气经净化、加热之后,采用不循环一次性通过或少量循环、不补加蒸汽的2种不同试验工况,直接进入中低温换热式反应器进行甲烷化反应,合成的天然气减压后送煤气管网,催化剂床层温度通过汽包压力控制。2种不同工况经72 h考核,CO转化率达100%,CO2转化率达～99%。     

绝热多段甲烷化工艺研究

利用净化后的焦炉煤气在500℃的温度下进行甲烷化反应,通过分股的方式将原料气分别通入2个甲烷化反应器,从1~#反应器反应后的气体与其中一股原料混合后通入2~#反应器中;从2~#反应器反应后的部分气体循环至1~#反应器内,其他的气体通入3~#反应器内将剩余的一氧化碳、二氧化碳进行反应。利用Aspen Plus流程模拟软件对绝热多段甲烷化工艺进行了流程模拟,并优化相关参数。最终操作参数的运行结果显示,一氧化碳转化率为100%,二氧化碳转化率为99.67%,甲烷的含量由35.87%变为63.36%,为后续分离制LNG和氢气创造了条件。     

基于Aspen Plus的焦炉煤气甲烷化工艺模拟及分析

焦炉煤气作为优质的二次能源,利用焦炉煤气甲烷化合成天然气(SNG)是焦炉煤气资源化利用的最佳方式。借助Aspen Plus软件,采用BWRS状态方程,设定主要工艺参数,对绝热式三段固定床焦炉煤气甲烷化工艺进行模拟计算分析,通过调节循环率和水蒸汽添加量控制反应器出口温度,模拟结果与实际试验数据较吻合,证明模拟可靠。考察了循环率、分流率、原料气组成、进口气压力和空速对反应器出口温度和组成的影响,结果表明循环率和分流率对反应器出口温度和转化率影响明显。     

焦炉煤气制液化天然气技术探讨

介绍了焦炉煤气制液化天然气的工艺技术现状,对工艺技术路线及甲烷化工艺流程进行了介绍、比选。焦炉煤气制液化天然气已有工业化示范装置运行,但缺乏长期稳定运行的考验,各种甲烷化技术还有待进一步验证。     

甲烷化催化剂在高碳焦炉煤气制LNG项目中的应用

介绍了新疆某焦化厂高碳焦炉煤气制液化天然气(LNG)装置的概况及甲烷化工艺流程,重点分析了甲烷化催化剂在近3年间的运行情况。运行数据显示：甲烷化催化剂经过长周期运行,催化剂性能保持良好,甲烷化工段出口未检出CO和CO₂,各反应器床层压差保持在初始值附近,未明显上升,且催化剂还具有较好的裂解功能。     

焦炉煤气甲烷化催化剂的性能研究

针对传统甲烷化催化剂在高碳原料气中耐热性和抗积碳性差的缺点,开发了适用于焦炉煤气甲烷化制SNG的新型甲烷化催化剂。考察了催化剂制备方法、助剂、氢碳比及反应温度对催化剂活性的影响,并对催化剂进行了500 h稳定性考察。结果表明,该催化剂具有优异的低温活性,添加助剂的催化剂具有良好的耐高温和抗积碳能力,在800℃氢气气氛40 h后,CO2转化率仍〉99.0%,说明催化剂具有稳定活性。     

焦炉煤气合成天然气工业侧线试验

进行了焦炉煤气合成天然气全流程工业侧线试验,试验规模为焦炉煤气150m3/h,甲烷化工段试验历经1 000h,试验结果表明,M-849催化剂具有良好的甲烷化活性和选择性,并具有多次开停车后稳定性良好、耐短期超温的优良性能.采用补入水蒸汽、反应气不循环的二段绝热甲烷化工艺运行平稳、操作简单,出口气体组成达到设计指标.     

甲烷化反应工艺流程和反应器模拟

通过分析绝热反应曲线和反应过程CO转化率曲线,设计可行的多级绝热固定床甲烷化工艺流程,得到了一个第一甲烷化反应器循环比为3.0,反应器个数为3的甲烷化反应系统。建立绝热固定床反应器的一维拟均相数学模型,在工业操作条件下,分析了该流程中3个甲烷化反应器内的温度和摩尔分数分布规律。在合成气的进料速度800 kmol/h,进料温度553 K,操作压力为3.0 MPa,氢碳物质的量比约为3.0,循环比为3.0的条件下,模拟结果表明:物料在3个反应器出口的温度分别为879,725,611 K;甲烷干基摩尔分数分别为53.48%,79.24%和95.49%;CO在3个反应器出口的转化率分别为82.18%,99.41%和100%。第3反应器出口CH4干基摩尔分数为95.49%,满足了工业生产要求。     

JT-8型加氢催化剂在焦炉煤气制甲醇装置上的工业应用

焦炉煤气制甲醇是一项具有明显经济效益、良好环境效益和社会效益的绿色可持续发展焦化技术工艺,焦炉煤气深度净化是关键技术。介绍JT-8型加氢催化剂在焦炉煤气制甲醇装置上的工业应用。工业应用结果表明,采用的JT-8型焦炉煤气加氢转化催化剂有机硫加氢转化率达98.1%、不饱和烃加氢饱和转化率达100%、O₂深度转化率达100%;二级脱硫反应器出口净化气中杂质含量和总硫含量完全满足后续工序＜0.1 mg·m^-3的要求,保证了生产装置长周期稳定运行。JT-8型加氢催化剂适应性强、深度转化能力高（有机硫加氢转化、不饱和烃加氢饱和及O²深度转化）、副反应少、性能稳定、处理量大和运行寿命长,具有明显的经济效益。     

基于动力学模型的合成气完全甲烷化回路系统模拟分析

为了研究工艺条件对某甲烷化工业装置回路系统的影响,利用Aspen Plus软件建立了多级绝热甲烷化反应器回路系统动力学模型,动力学方程由Fortran编程嵌入模型中,模拟结果与实际运行值吻合较好。本文进而考察了不同工艺参数对甲烷化回路系统的影响,结果表明:循环比对各级反应器的出口温度、热点位置、出口气中CO_2及CH_4含量影响显著,但对产品气中CH_4含量影响较小;增大原料气流量,仅使各级反应器的热点位置后移,对各反应器出口温度、气体组成和产品气质量的影响可以忽略;提高进料温度,各级反应器的出口温度随之升高、出口气中CO_2含量增加、CH_4含量下降,产品气中CH_4含量略微降低;氢碳比的变化,对各级反应器出口气组成及产品气中CH_4含量影响显著,对第四反应器的出口温度影响也很大,但对第一至第三反应器的温度分布影响不大,氢碳比由2.8增至3.2,产品气CH_4含量呈先增大后减小的趋势,验证了氢碳比为3是甲烷化反应系统的最优值。     

工业化焦炉气制天然气稳产千小时

国内首套焦炉煤气低温甲烷工艺合成天然气工业化试验装置在山西同世达焦化厂完成1 000 h全流程连续试验,日处理量标准状态5 000 m3,整体工艺在国内乃至世界范围均属首例,填补了国内低温甲烷工艺焦炉煤气制天然气领域的空白,开辟了焦炉煤气高效利用的新途径。     

甲苯歧化与烷基转移催化剂的实验室评价及工业应用

以丝光沸石为主体制备的HAT-096甲苯歧化与烷基转移催化剂，在空速1.7～2.0h^-1、3.0MPa、n(氢)n(烃)=6∶1条件下实验室评价1 000 h，转化率大于48%、选择性大于94%。该催化剂在210 kt·a^-1工业装置上运行9个月后，在空速1.6 h^-1下进行72 h标定，平均转化率大于48%，选择性大于95%。该催化剂已运行6年多未进行再生，表明催化剂稳定性能良好，适宜于长周期运行。     

焦炉气甲烷化制9×10~7 Nm~3/aCNG装置运行总结

简述了国内焦炉煤气甲烷化制天然气的工业应用情况。介绍了用焦炉煤气制压缩天然气的工艺过程及所采用的催化剂,对粗焦炉气的预处理、加氢脱硫和焦炉气甲烷化运行情况进行阐述。结果表明,该装置具有操作温度低、运行平稳、能耗低的特点,首次采用两段一体式废锅回收热量,还具有设备投资少的优点。     

天津石化低温甲烷化催化剂运行分析

介绍了中国石化北京化工研究院开发的低温甲烷化催化剂BC-H-10的性能特点。分析了天津石化乙烯装置采用低温甲烷化催化剂换剂前后的运行情况。运行效果表明:在甲烷化单元提高粗氢原料处理量后,BC-H-10催化剂可以适应新工况,出口氢气完全合格,装置运行稳定安全。     

乙烯装置低温甲烷化系统运行分析

通过对比高、低温甲烷化催化剂的运行状态,两者均可保证甲烷化氢气产品的合格率为100％,但使用低温甲烷化催化剂全年可节约超高压蒸汽3392 t,更低的蒸汽温度、压力、反应温度使得装置运行更加稳定安全,低温甲烷化催化剂2000～8000 h-1的空速范围和耐高温性质使其有更大的操作弹性.     

2002～2003年合成氨、尿素技术进展

灰溶聚流化床粉煤气化技术 粉煤气化制合成氨原料气工业示范装置(在陕西城化)经过72h考核，操作稳定，所产合成气中有效成分(CO H2)大于68％，甲烷小于2．0％，碳转化率大于90％，各项指标合格率达95％以上。该技术与无烟块煤气化相比，吨氨可降低     

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。