煤基合成气制SNG反应工艺的研究

采用2个模拟绝热反应器串联的模试装置,对自主研发的NCJ-1宽温型催化剂与NCJ-2低温型催化剂进行了活性评价,研究了煤基合成气制SNG的反应工艺。试验采用的原料气组成(φ)为:H268.4%,CO 19.6%,CO_23.0%,CH_49.0%,考察了空速、入口温度、新鲜气中CO_2体积分数、循环比、反应压力、一反入口加水量等条件对甲烷合成的影响。试验结果表明:空速上升对反应转化率和气体出口浓度的影响不太明显,但热点位置会下移;入口温度在高于250℃的前提下,随着温度的升高热点温度急剧上升;CO_2入口体积分数上升,CO_2转化率上升;通过改变循环比可以有效控制一反入口CO_x体积分数,使反应热点温度控制在催化剂允许的范围内;随着压力升高,热点温度、CH_4出口体积分数、CO转化率、CO_2转化率均上升;一反入口加水有利于控制床层温度,并有效保护催化剂,防止积炭。     

垃圾填埋气部分氧化重整制合成气的热力学分析

采用吉布斯自由能最小法对垃圾填埋气(简化为甲烷与二氧化碳混合物)部分氧化重整制合成气进行了热力学分析,得出了生成适于费托反应的合成气组分的最适反应条件。结果显示:当反应温度大于1 073 K时,CH_4转化率大于99%,反应生成的气体中CH_4的含量小于0.25%。分别提高反应温度和O_2/CH_4摩尔比均有助于抑制积炭的生成。反应生成的气体中,H_2和CO分别达到最大值时,所对应的反应条件的范围不同,但在特定条件下它们有所重叠。填埋气组分CO_2/CH_4摩尔比分别为0.5,0.7,0.9时,通过等高线法得到了生成适于费托反应的合成气组分所需的最适反应条件,而CO_2/CH_4摩尔比为1.1时,无法获得相应的最适反应条件。     

压力对CH_4/CO_2重整制取合成气反应性能的影响

以 Ni/CeO_2-Al_2O_3为催化剂,考察了压力对 CH_4/CO_2重整反应的影响。实验结果表明,提高反应压力不仅使甲烷和二氧化碳的转化率降低,并由于积炭的加剧致使催化剂的失活速度加快。提高原料气中 CO_2与 CH_4摩尔比,气体空速,反应温度可以提高催化剂稳定性,减缓催化剂的失括速度。向反应体系中加入消碳能力强的 O_2同样可以提高催化剂稳定性。     

粗煤气环境下褐煤热解过程中CH_4逸出规律研究

现对鄂尔多斯褐煤在粗煤气环境下快速热解气化过程中CH_4生成逸出规律进行研究。研究了温度、压力、气氛对CH_4生成特性的影响。在H_2/CO/N_2气氛下,CO歧化反应较CO甲烷化反应易进行;煤加压热解过程中CH_4总产量随温度升高而增大,700 ℃时达到最大,该变化规律主要受H_2/CO/N_2气氛中CO甲烷化反应控制。在H_2/CO_2/N_2混合气氛中,水煤气变换逆反应远比CO_2甲烷化反应容易进行,特别是在温度升至700 ℃后,前者反应CO_2转化率远远超过后者,煤热解CH_4总产量随着温度升高而增大,在800 ℃时达到最大,之后略有减少,该变化规律主要受水煤气变换的逆反应控制。实验表明,在粗煤气环境中,700 ℃是煤热解最佳反应温度。     

不同工艺条件下耐硫甲烷化催化剂的反应活性研究

考察了钼基耐硫甲烷化催化剂在不同反应温度下的催化活性,结果表明反应温度在560℃附近时甲烷化活性最高。在此温度下研究了空速、原料气中H2S、H2O、CO2、CH4、H2/CO等浓度对反应活性的影响,结果表明,原料气中H2S含量的增加有利于提高催化剂的甲烷化反应活性;H2O的加入促进了水煤气变换反应的进行但抑制了甲烷化反应,因此CO转化率虽没有下降但甲烷化效率却有所降低;添加CH4对甲烷化反应没有明显影响,而添加CO2则明显抑制了甲烷的生成。结合催化剂表征结果进一步对各因素的影响机理进行了分析,这为耐硫甲烷化工艺条件优化及催化剂设计提供了重要依据。     

焦炉煤气气氛下甲烷CO_2重整改质的热力学研究

利用HSC6.0热力学软件,对焦炉煤气CO_2重整改质进行热力学分析。对改质过程中温度、压力、CH_4/CO_2及H_2/CO进行研究并探索其变化规律,确定最佳直接还原参数。结果表明:提高反应温度,有利于提高CH_4和CO_2的转化率、H_2和CO的选择性。在100 k Pa下,当CH_4_/CO_2=1,温度在600℃~1 000℃时,CH_4和CO_2的转化率分别为55.33%~97.78%、53.0%~99.43%,H_2和CO的选择性分别是21.69%~98.36%、18.15%~100%。当CH_4/CO_2变小时,CH_4的转化率变大,CO选择性变大,而H2的选择性变小。CH_4/CO_2和温度是调节H_2/CO的重要指标,压力是调节H_2/CO的一个过程量,但不影响最终的H_2/CO。综合考虑,在1 000℃、CH_4/CO_2=1、100 k Pa时,是较好的重整改质环境。     

镍基负载合成NiO-Ce_xZr_(1-x)O_2/Al_2O_3催化剂的正交试验分析

采用正交试验探讨了制备方法、助剂配比以及焙烧温度三因素对合成催化剂、CH_4/CO_2重整反应催化性能的影响,采用BET手段进行催化剂表征。结果表明,对CH_4/CO_2反应性影响最大的是助剂的配比,其次是焙烧温度和制备方法。当助剂n(CeO_2)∶n(ZrO_2)=3∶1、采用沉淀-浸渍法、700℃焙烧温度时,甲烷和二氧化碳的转化率最高;经10h活性测试,CH_4、CO_2转化率和H2收率分别可达88.3%、81.2%和94.8%。     

二次脱碳效果浅析

我厂系以重油为原料,采用三触媒甲烷化流程,氨基乙酸热钾碱脱碳。在较高生产负荷下,由于多种因素的影响,二次脱碳往往超标。脱碳气 CO_2超标,一方面多消耗 H_2,且增加甲烷化炉的负荷并易造成床层超温;另一方面,新鲜气 CH_4含量增高,合成吹除气氢氮损失大,均会增加原料消耗,影响企业的经济效益。     

城市生活垃圾气化粗燃气与甲烷气流床高温重整制合成气模拟计算

对垃圾气化粗燃气(FG)与填埋气中分离出来的甲烷共重整过程进行了模拟分析。考察了温度、H_2O与O_2添加量、甲烷与气化粗合成气混合比例等对气化气和甲烷共重整制合成气特性的影响。结果表明,在气流床操作温度范围内(1 100℃),反应温度的升高有助于提高甲烷转化率;合成气组分随H_2O∶O_2∶CH_4变化明显,所有工况下水蒸汽的加入都会显著降低反应系统的理论温度、CH_4转化率以及合成气中CO的含量。综合考虑CH_4转化率、冷煤气效率,将O_2/CH_4及H_2O/CH_4分别控制在0.65~0.8、0~0.3是比较合理的操作区间。     

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。