煤制天然气产业发展前景分析

我国天然气供不应求的局面将长期存在,而利用煤炭资源相对丰富的特点发展煤制天然气产业,是缓解我国天然气供求矛盾的一条有效途径。煤制天然气产品的低热值比国家天然气质量标准规定的低热值高17.8%～21%,能量转化效率高。当石油价格为80美元/bbl时,与进口天然气、进口LNG相比,煤制天然气价格具有竞争力。固定床鲁奇炉加压气化技术是煤制天然气较好的选择,而耐硫变换、低温甲醇洗、硫回收、丙烯制冷、压缩干燥等工艺单元不存在技术问题。如果我国企业开发的低温甲烷化技术获得成功,那么煤制天然气项目就可以完全实现国产化,使我国煤制天然气技术居于世界前列。利用低品质的褐煤、采用碎煤固定床鲁奇炉加压气化技术,粗煤气中含有8%～12%的甲烷,气化单元投资仅为气流床气化技术的一半,电耗低,同时可实现焦油、轻油、酚、硫磺、硫酸铵等多联产。但对于排出的"黑水"问题,应采取积极措施尽快予以解决。煤制天然气项目最好在示范装置取得圆满成果之后,特别是环境保护问题解决之后,再进行项目的研究和建设。厂址最好设在坑口或煤炭产地附近,并且要考虑输送问题。     

基于Aspen Plus加压甲烷化工艺流程模拟与研究

以辽宁大唐国际阜新煤制天然气加压甲烷化工艺为例,介绍加压甲烷化流程。利用Aspen Plus流程模拟软件,对其进行全流程模拟,将模拟结果与设计数据进行对比。通过研究反应器压力与甲烷收率关系、除盐水加热器出口温度与甲烷收率关系、循环比与产品甲烷纯度关系,得出最佳碳氢比。     

我国天然气供需现状及煤制天然气工艺技术和经济性分析

我国天然气消费市场持续增长,2008年天然气消费量达807×10^8m3,比上年增长10．1％;2020年天然气需求将增至2500×10^8m3,供应缺口达1000×10^8m3。与国际天然气价格相比,我国天然气价格水平仍然偏低。煤制天然气可以作为液化石油气和常规天然气的替代和补充,缓解我国天然气供应缺口。其竞争力主要源于可采用低价劣质煤．需要选择的主要是煤气化及甲烷化技术。含水含灰高、低热值的褐煤比较适于碎煤加压固定床或流化床气化。鲁奇煤气化工艺是煤制天然气项目首选的煤气化技术,此外还有流化床气化炉技术、BGL块／碎煤熔渣气化技术。鲁奇甲烷化技术是世界上首个商业化业绩,此外还有托普索公司甲烷化循环工艺技术和Davy甲烷化技术。以某年产10×10^8m3（标准）煤制天然气项目为例,其投资利润率16．16％（平均）,全部投资内部收益率16．21％（所得税后）,投资回收期7．72年,在经济上是可行的。目前一些地方和企业对煤制天然气项目的风险认识不足,首先应正确评价煤制天然气的能源效率和CO2排放,过分强调和夸大煤制天然气这个单一过程的高能源效率是不客观的：其次应认识到原料煤及产品价格是制约煤制天然气项目的关键因素;同时此类项目产品关联度低,并会受到天然气管网建设和管理的制约。     

煤制天然气过程催化甲烷化的数值模拟

两步法煤制天然气的第一步反应主要生产粗煤气CO和 H2,调整CO与 H2的比值后进行甲烷化反应。在计算软件HSC中分别控制反应温度、压力和CO与H2比例,计算了甲烷化产物变化规律,得到第二步甲烷化反应最适条件是1．8 M Pa、700℃;通过在计算软件FL U EN T 中进行一步对催化甲烷化反应的模拟,0．1 M Pa、720℃时的催化甲烷化即可达到无催化高压条件的甲烷摩尔产率,甲烷化产率最高时对应的n（H2）∶ n（C O ）比值为1．8。     

煤基液体燃料生产技术的评价

本文介绍了采用CCTM模型对于煤基液体燃料生产技术(包括煤炭直接液化、煤炭间接液化、煤制甲醇、煤制二甲醚)的评价结果。结果表明,相对于生产单位能量的产品,能效以煤炭直接液化为最高,在55%～58%,其次为煤制甲醇,在45%～48%,煤炭间接液化在40%～42%,煤制二甲醚能效与煤炭间接液化相当;煤耗以间接液化最高,煤制二甲醚次之,再次为煤制甲醇和直接液化;水耗依次为煤制二甲醚、煤制甲醇、煤炭间接液化和煤炭直接液化;投资以间接液化高温合成为最高,二甲醚次之,以下为低温合成、煤炭直接液化和煤制甲醇;产品成本依次为煤制二甲醚、间接液化高温合成、低温合成、煤制甲醇、煤炭直接液化;污染物排放几项技术均很低。利用我国比较丰富的煤炭生产煤基液体燃料,是解决液体燃料不足的重要途径。当前国家应进一步加强煤基液体燃料生产技术的全生命周期比较论证,合理布局各项技术的示范和发展规模。     

甲烷浓度对天然气与煤共热解的影响

天然气与煤共转化技术是一种新的合成气工艺。利用热天平比较研究了在甲烷气氛和氮气气氛下褐煤的热失重规律,研究发现在350℃~650℃之间,甲烷气氛下煤热解的失重速率要高于氮气气氛下的失重速率,表明由于甲烷的存在促进了煤的热解。通过不同甲烷浓度下常压固定床褐煤的热解气相产物分析表明,甲烷的存在不仅使煤的热解发生变化,而且甲烷浓度的变化对碳氢组分的析出规律也有较大影响,C2、C3、C4的析出在400℃~500℃温度区间内最为强烈,而随着甲烷浓度的增大,轻质烃的析出浓度基本呈上升趋势。     

无须甲烷化制天然气技术

煤制天然气必须经过甲烷化,但甲烷化投资通常高达百亿元人民币。生物质项目受运距制约规模不大,甲烷化不适用于生物质项目,国内外无生物质制天然气先例。而"二元反应"法制天然气无须甲烷化,使合成天然气比"费托反应"法节省投资70%,降低运行成本55%。它使生物质合成天然气总投资几千万元就可以生产出合格天然气,热利用率由垃圾发电的13%提高到48%,由秸秆直燃发电的17%提高到74%,经济效益好,投资回收期为3~4年,而且高温焚烧无烟囱,无二噁英,不产生NOx和SO_2,焦油比现有气化技术约低1万倍。     

“正名”与去从

将煤制气称为煤制甲烷可能更为妥贴,在我国天然气供需形势将逐渐转变为供大于求,国产气生产、进口气合同需要优先保证前提下,煤制甲烷产能将受到严峻挑战。     

生物质气甲烷化技术中降低硫含量的原因及方法

在运用甲烷化技术提高生物质气热值的方法中，因可燃气体中含有一部分硫化物，将使催化剂的活性大大降低，为此，在气体甲烷化之前，应先去除硫。经过脱硫塔出来的气体中，硫化氢的含量仅为5mg／m^3左右，同时气体中焦油和灰尘的含量也有所下降。     

煤的液化技术

正煤的液化技术,有间接液化和直接液化2种。间接液化是先将煤气化,然后再把煤气液化,如煤制甲醇,可替代汽油,我国已有应用。直接液化是把煤直接转化成液体燃料,比如直接加氢将煤转化成液体燃料,或煤炭与渣油混合成油煤浆反应生成液体燃料,我国已开展研究和实践。