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。     

碳酸钾负载量对煤加氢气化效果的实验研究

<正>以煤为原料生产的合成天然气,硫等污染物含量很低,是一种比天然气还要洁净的能源,是一种真正的绿色能源,因此在环境保护越来越重要的今天,合成天然气具有广阔的应用前景,因此近年来许多国家又开始重视合成天然气的开发和产业化研究[1]。与众多合成天然气的工艺技术比起来,煤直接加氢气化技术具有流程简单,热效率高,经济环保     

煤催化加氢气化研究进展

煤加氢气化制天然气技术具有工艺路径短、热效率高等优点,其应用基础研究备受关注。但煤中存在部分致密的芳香碳结构,加氢反应性较差,即使在苛刻的反应条件下(~1 000℃、~7 MPa H_2),仍难以转化。通过引入催化剂,进行煤催化加氢气化可在温和的反应条件下实现煤的碳转化率和CH_4收率的同步提高。论述了碱金属(K、Na等)、碱土金属(Ca)和过渡金属(Fe、Co、Ni等)催化剂对模型碳加氢气化的催化作用原理。探讨了反应温度、氢气压力、和碳结构对C-H_2催化反应的影响规律,分析了适用于原煤催化加氢气化的最佳催化剂及工艺条件,并从CH_4和轻质液体焦油等产物生成规律、煤中碳结构随着反应进行的衍变过程等角度,讨论了催化剂分别对煤加氢热解和热解半焦加氢气化的催化作用行为。提出了煤催化加氢气化联产CH_4和轻质液体焦油技术从基础走向应用的进一步研究建议。现有研究结果表明,过渡金属与碱土金属组成的二元催化剂(Fe/Co/Ni-Ca)对煤加氢气化的活性较高。过渡金属元素在反应过程中主要提供C-H_2反应所需的活性氢,并削弱C—C键的键能;碱土金属元素Ca主要促进Fe/Co/Ni的分散,防止其发生硫中毒失活,并增强Fe/Co/Ni与碳之间的相互作用。温度升高一方面为化学键断裂过程提供了更高能量,加速C-H_2反应,另一方面促进催化剂在煤结构中扩散,提升催化剂的供氢和断键效率。升高压力促进了活性氢的供应,同时CH_4浓度得到稀释,反应向生成CH_4的方向移动。以5%Co-1%Ca为催化剂,在850℃、3 MPa H_2反应条件下,30 min内可同时达到90.0%的碳转化率和77.3%的CH_4收率。Co-Ca催化剂在煤加氢热解过程中具有催化解聚和催化加氢的作用,提高焦油和CH_4收率,同时催化剂在煤加氢热解过程中对煤结构产生催化活化作用,使得生成的半焦具有较高的气化活性。煤催化加氢气化的机理研究目前仍处于推测阶段,另外,该技术气化剂、煤种的适应性,催化剂循环利用性能有待进一步阐明。     

煤与天然气气流床共气化制合成气试验研究

为提高煤、天然气资源综合利用效率,优化合成气成分,进行了煤与天然气气流床共气化技术研究。介绍了煤与天然气气流床共气化的试验装置及工艺流程,考察了气化温度、压力、水煤浆浓度、CH4与煤比对共气化反应的影响。结果表明,气化温度和CH4与煤比是共气化反应的主要影响因素,较高的气化温度对共气化反应有利,气化温度为1 350℃时,共气化指标较好,有效气体积分数大于90%;随着CH4与煤比的增大,合成气n(H2)/n(CO)增高。CH4与煤比为0.9 m3/kg时,合成气中n(H2)/n(CO)约1.2。根据后续合成工艺要求,通过调节气化温度和CH4与煤比,可获得n(H2)/n(CO)在0.8~2.0的合成气。     

煤加氢气化的化学热力学模型预测

综合运用化学平衡和热力学平衡对于给定煤种的加氢气化反应建立了通用的热力学数学模型。用于预测气化炉出口的煤气成分、产量等。并利用该模型计算分析了煤加氢气化直接生成CH4的过程,主要分析了反应温度及压力对加氢气化反应的平衡常数和平衡转化率的影响。用化学动力学方法建立数学模型,通过计算获得主要气体产物与反应温度和压力之间的关系,以及气化过程中氢气系数对最终气体产物的影响。     

固定床煤焦加氢气化制甲烷研究与开发

采用固定床反应器,在不同的反应温度(973 K~1 123 K)、压力(3 MPa~7 MPa)和制焦温度(973 K~1 073 K)下,分别研究了煤种、温度、压力和制焦温度对大同煤焦、西班牙煤焦和平顶山煤焦的加氢气化的影响;认为煤加氢气化过程分为3个反应阶段。实验结果表明,在高温、高压条件下,有利于促进甲烷的产率和提高碳转化率。     

天然气-煤共气化制备合成气新工艺

天然气-煤共气化新工艺是基于天然气蒸气转化法和煤气化工艺进行耦合发展起来的新型工艺.本文分析了该工艺的技术原理,理论上可以直接制备H2/CO为1～2可调节的合成气;详细地介绍了天然气-煤共气化新工艺的主反应设备合成气制备炉的结构及工艺流程,通过对该工艺过程的热力学和动力学分析得出工艺的最优工艺参数,通过试验可以直接制备出H2/CO为1～1.5、可调节的合成气,从而证明该工艺过程的可行性,并指出天然气-煤共气化新工艺是一项值得开发的新型合成气制备技术.     

恒温下生物质与煤共气化特性研究

煤和生物质进行共气化不仅拥有煤和生物质单独气化的优点,还能够消除弥补煤与生物质分别气化时的缺点。在自行搭建的热重分析仪上进行了煤与生物质的共气化实验研究,研究了焦样粒径、CO2流量对气化反应的影响。研究了煤与生物质单独气化的特性,结果显示生物质的气化活性要高于煤;研究了煤与生物质共气化特性,发现在气化反应前期存在一定的抑制作用,气化反应后期存在协同作用。     

煤加氢气化技术研究进展及经济性分析

对国内外煤加氢气化技术的现状和发展趋势进行总结分析;介绍了新奥科技发展有限公司开发的煤加氢气化联产芳烃和甲烷技术工艺及技术开发进展;通过该新型煤转化技术的经济性分析发现,天然气和高附加值芳烃油品的联产保障了该技术的经济优势。     

SE-东方炉粉煤气化原料煤气化反应活性研究

以中石化扬子石化SE-东方炉粉煤气化装置原料煤为研究对象,分析测试了神华、朱集西的烟煤和贵州、晋城、高平的无烟煤以及3种混配入炉煤粉的气化反应活性。研究表明,上述煤焦气化反应活性依次是:神华煤朱集西煤晋城煤高平煤贵州煤;温度增加对煤焦气化反应活性有良好促进作用;在应用混配煤时,应尽量以气化反应活性较弱煤的气化活性作为设计依据,从而提高气化反应的碳转化率。     

坑口煤制天然气项目气化工艺方案选择

通过对坑口煤制天然气(SNG)项目目标煤矿碎煤与粉煤平衡及原料煤煤质数据的分析,从煤质、产品和煤气化技术的角度综合考虑,探讨了碎煤加压气化和粉煤加压气化双气化组合工艺的可行性与合理性,提出了适合项目煤气化装置的技术方案。     

天然气一煤共气化制备合成气新工艺

天然气一煤共气化新工艺是基于天然气蒸气转化法和煤气化工艺进行耦合发展起来的新型工艺。本文分析了该工艺的技术原理，理论上可以直接制备H2／CO为1～2可调节的合成气；详细地介绍了天然气一煤共气化新工艺的主反应设备合成气制备炉的结构及工艺流程，通过对该工艺过程的热力学和动力学分析得出工艺的最优工艺参数，通过试验可以直接制备出H2／CO为1～1，5、可调节的合成气，从而证明该工艺过程的可行性，并指出天然气一煤共气化新工艺是一项值得开发的新型合成气制备技术。     

煤与生物质共气化研究现状

介绍了煤与生物质共气化反应的机理;分析了气化温度、煤与生物质的掺混比例、气化剂、物料的掺混方式等因素对共气化过程的影响;对煤与生物质进行了热重分析、小型固定床气化和流化床共气化等试验研究;提出了煤与生物质共气化仍需进一步研究的重点。     

催化气化(一步法)煤制天然气催化剂研究进展

概述了煤制天然气工艺的研究现状,综述了煤-水蒸气催化气化制天然气(一步法煤制天然气)催化剂的最新研究进展,包括催化剂的分类、不同催化剂对煤催化气化碳转化率及产品气体组成的影响、各类催化剂在活性经济性等方面的优缺点等,并分析了导致催化剂失活的原因以及回收的方法。指出了一步法煤制天然气催化剂的研究方向。     

神木煤焦与流化床气化带出细粉的CO2气化特性

为了研究煤焦与流化床气化带出细粉的CO_2气化特性,采用热重分析仪考察了不同气化温度和CO_2分压对神木煤焦与细粉气化行为的影响。结果表明,固定CO_2分压提高气化温度或固定气化温度提高CO_2分压都能加快神木煤焦和细粉气化反应的进行,缩短达到一定碳转化率所需时间;神木煤焦和细粉的反应速率随碳转化率的增大均先快速增大到最大值,而后缓慢降低;神木煤焦和细粉的CO_2气化反应活化能均随碳转化率的升高而增大,在相同的碳转化率下,神木煤细粉的反应活化能大于神木煤焦。与神木煤焦相比,神木煤细粉的CO_2气化反应活性较低。     

煤温和气化技术研究进展

综述了煤温和气化催化剂种类、催化气化反应机理及反应动力学的研究成果及其进展.分析总结了煤结构、催化剂、气化温度及气化剂等对气化反应的反应活性和产物气组成的影响,指出现有温和气化过程中存在的不足,并对煤温和气化技术进行了展望.     

移动床煤与天然气共气化制备合成气的工艺技术

煤与天然气共气化是基于天然气蒸汽转化和煤气化工艺耦合的一种新工艺.阐述了煤与天然气共气化制合成气的技术原理.实验研究表明合成气最佳出口温度为1000 ℃,氧气、水蒸气和天然气在同一位置进入反应器能有效降低火焰区温度;理论计算得到的合成气有效气体浓度（CO+H₂）大于95%.实验研究和理论计算结果都表明,煤与天然气共气化可以直接得到H₂/CO在1.0～1.5之间可以调节的合成气.     

两种碎煤加压气化煤制天然气工艺的对比分析

对比分析了采用鲁奇MK+气化技术代替MK4气化技术后对煤制天然气项目的工艺技术和经济性的影响。结果表明,采用MK+气化技术后,由于气化压力升高、单炉处理能力增大,将对煤制天然气项目的工艺技术和系列配置产生有利影响,项目的经济性也得到提升。     

加氢气化半焦干粉气化可行性研究

从加氢气化半焦的性质出发,分析了加氢半焦对干粉煤气化技术的适应性,研究结果认为,加氢气化的半焦产量达到进煤量的50%左右,其高效利用直接关系到加氢气化工艺的碳转化率和经济性,半焦干粉气化制氢不仅可以实现半焦的高效转化,同时可为加氢气化提供氢气来源;开发该技术对于利用低阶煤资源意义重大,技术发展前景广阔。     

煤加氢气化制备可替代天然气的研究进展

煤加氢气化是介于气化与液化之间的第三代洁净煤气化技术,本文综述了煤加氢气化、水蒸气加氢气化、催化加氢气化以及加氢气化工艺的研究进展,并对煤加氢气化技术的发展进行了展望。该文对煤加氢气化的实验研究和工业化生成具有重要的指导意义。