基于ASPEN PLUS软件的甲烷化工艺模型

利用ASPEN PLUS对煤制天然气的甲烷化工艺进行了流程模拟。模型模拟得到了替代天然气成分、反应器出口温度、循环比、分流率,揭示了循环比和分流率对反应器出口温度的影响。通过该模型,能够为工艺方案比选、优化设计提供模拟和预测。     

基于Aspen Plus模拟的主流煤制天然气甲烷化工艺比较与分析

以某煤制天然气项目技术参数为基础,通过Aspen Plus软件,搭建了三种煤制天然气甲烷化工艺简化模型,在相同原料气和初始工艺条件下,优化三种工艺的原料气分配比例、循环气分配比例等条件,同时计算规定温度段的反应热负荷。分析讨论了三种煤制天然气甲烷化工艺在温度调控、反应热利用、循环气压缩机能耗以及反应器尺寸等方面的差异。结果表明:三种模型工艺得到的产品气均能满足煤制合成天然气标准要求,副产指定高品位蒸汽在同一水平,且模型三在循环气压缩机能耗、温控手段及反应器设备加工方面,具有一定优势。     

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。     

固定床甲烷化反应器的最新研究进展

面对我国的资源现状,我国正大力推进煤制天然气的发展,煤制天然气的关键技术是甲烷化技术,甲烷化反应器则是甲烷化过程的主要设备,因此有必要关注甲烷化反应器的研究进展。目前甲烷化反应器主要为固定床反应器,本文着重介绍固定床甲烷化反应器的近期研究。通过对甲烷化反应催化剂、甲烷化工艺及甲烷化设备三方面对甲烷化反应器研究进展进行分析并提出对甲烷化反应器的研究展望。     

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。     

煤制天然气工艺中无循环甲烷化技术的研究

甲烷化技术是煤制天然气的关键环节,一氧化碳和氢气在一定温度、压力和催化剂下合成甲烷的反应叫甲烷化反应。本文提出一种煤制天然气无循环甲烷化新工艺及新型甲烷化反应器的结构设计。本设计采用无循环压缩机逐段合成工艺,相比DAIVY和TOPSOE等公司采用的高温循环压缩机的循环稀释工艺,除有效解决了运用高温循环压缩机的难题外,还可以节省投资。本设计有效调节合成气进料的总氢、碳比。作为调节管线,富CO合成气分别从一、二和三级反应器补入系统,通过调节其流量,可精确调节合成系统的总氢、碳比,进而使反应温度得到有效控制,防止"飞温"现象产生。本项目本着节能的原则,利用反应热可以副产4.0~10MPa的过热蒸汽和0.7MPa的蒸汽,达到能量梯级回收和利用,提高了热回收品位。本设计开发新的甲烷化工艺,设计新型甲烷化反应器,采用国产甲烷化催化剂,节省投资。     

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。     

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。     

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。文章采用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。文章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。     

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。