煤制天然气甲烷化工艺温控优化

建立了甲烷化反应绝热温升模型,推导了绝热操作线,探讨了循环比对甲烷化工艺的影响。计算结果表明,当反应温度低于600℃时,CO平衡转化率可达95%,随着温度继续升高,平衡转化率迅速下降,当温度为850℃时,其平衡转化率为零。经过5级无循环绝热反应器后,CO转化率达到99.9%,一级反应器出口温度811.35℃,反应温升达531.35℃。循环比0~1范围内,经过五级反应器后,CH_4产率大于97.8%,得到的产品气高位热值≥35.35MJ/m3,远高于GB17820-2012要求的二类质量标准,比较接近于一类质量标准。设置循环工艺能够显著降低床层温度。     

变工况对煤制天然气甲烷化装置开车和运行的影响与措施分析

结合自主开发的煤制天然气甲烷化工艺流程,根据甲烷化装置开车和运行时可能存在的主要变化工况,应用Aspen Plus软件搭建工艺模型,分别考察了单个主反应器的新鲜原料气和甲烷化单元整体负荷突然增加时,进入主反应器的原料气组分、温度、压力等变化对甲烷化装置运行的影响,并提出应对措施,以期为甲烷化装置的设计、开车和运行提供重要依据,对自主煤制天然气甲烷化技术的顺利推广和实现首套工业应用有着积极意义。     

国产甲烷化催化剂在煤制天然气项目中的应用

煤制天然气技术的煤炭综合利用率高,是对我国“少气”短板的一个有效补充。但煤制天然气技术的核心甲烷化催化剂被国外垄断,不仅削弱了企业的经济效益,还制约了我国煤制清洁能源的发展。为增加我国的能源供给,打破国外对甲烷化催化剂的垄断,实现我国煤制天然气项目甲烷化催化剂的国产化替代,国内某公司甲烷化催化剂于2021年5月在河南晋控天庆煤化工有限责任公司煤制天然气装置上实现主反应器甲烷化催化剂的国产化替代应用,并通过168 h的满负荷连续运行考核。经过近10个月的运行,证明国产甲烷化催化剂的活性指标达到国外同类产品标准,但甲烷化催化剂床层的阻力升高相对偏快。此外,国产甲烷化催化剂的供货价格和供货周期均优于国外催化剂,具有显著的经济效益。     

煤制替代/合成天然气技术的研究进展

综述了煤制替代/合成天然气(SNG)的主要工艺路线,包括传统两步法、煤加氢气化法、煤催化水蒸气气化法、解耦气化集成甲烷化法;讨论了各工艺的技术特点、工艺条件、反应器和催化剂;并分析了不同反应器及工艺条件选择的基本原则。对未来煤制SNG技术的发展提出了展望,如何加快发展具有自主知识产权的甲烷化工艺技术是迫在眉睫的任务。     

煤制合成天然气中甲烷化过程的分析与计算

合成气甲烷化是煤制合成天然气过程中的重要步骤。基于自制Ni/Al2O3催化剂的合成气甲烷化评价结果,通过热力学分析、反应温升计算、多级绝热固定床的工艺分析、流程模拟和能量分析,计算和讨论了合成气甲烷化反应在热力学平衡限制和催化剂使用温度250~650℃限制下的适宜工艺条件。以最大化生产高压蒸汽为能量优化目标的前提下,最优方案是第1级反应器的出口温度处于催化剂使用温度上限,所产高压蒸汽热量占总反应热的83%;适当降低反应器出口温度、增产中低压蒸汽,可降低有效能损失;优选工艺方案的有效能利用率达到65.19%。     

煤制天然气甲烷化催化剂预热工艺及优化

介绍了煤制天然气甲烷化催化剂预热和还原工艺,结合生产实际,分析了使用循环压缩机替代开车压缩机进行甲烷化催化剂预热的可行性,对比了开车压缩机和循环压缩机性能参数,并提出改进方案。经过装置运行验证,使用循环压缩机进行催化剂预热,每次节约装置开车时间31h;同时,将此改进应用在装置停车后催化剂干燥工艺中,同样大大缩短催化剂的干燥时间,减少了装置开停车阶段的生产消耗。     

绝热固定床甲烷化反应器压降模拟研究

绝热固定床甲烷化反应器及工艺已用于工业实际生产,对其进行压降模拟研究有着现实意义。对主要压降影响因素进行了系统阐述,利用Aspen Plus软件搭建了压降模型,与工业实际情况对比进行模型验证。利用灵敏度分析工具进行单因素分析并进行线性拟合,探索了物料参数、催化剂参数、反应器参数等影响因素变化与压降的关联影响。     

Calysta公司开发出甲烷发酵制燃料的高效生物反应器

<正>Calysta公司称,其开发的高效传质生物反应器,发酵速率是传统技术的8倍。该反应器技术可快速、经济地把甲烷转化成蛋白质、工业化学品和燃料。传统的搅拌发酵工艺通常效率极低,只有少部分原料转化且成本高。Calysta公司的技术是目前唯一商业可行的技术。其独特的环形反应器设计,通过采用高速液流推动气流向下,导致气体压力增加,使气体扩散到液体的速度提高。     

CO_2甲烷化制替代天然气热力学计算与分析

利用模拟软件ASPEN PLUS(V7.3),基于Gibbs自由能最小法,建立了CO_2甲烷化制替代天然气反应体系的热力学计算模型,获得了甲烷化过程中各组分的平衡组成和主要反应的标准平衡常数。计算结果表明,CO_2转化率随压力升高而增加,随温度升高先降低后逐渐升高。温度低于400℃、压力3.0 MPa有利于CO_2甲烷化反应。CO含量较高时,CO甲烷化反应速率大于CO_2甲烷化反应速率。在0.1 MPa下,温度低于625℃时,CO优先发生甲烷化反应。当温度高于625℃后,CO_2转化率高于CO转化率。当体系中CO含量不高于2.00%(x)时,CO_2甲烷化反应无积碳现象发生;当CO含量超过2.00%(x)、温度低于600℃时,反应出现明显积碳。     

合成天然气Ni基甲烷化催化剂的研究进展

综述了合成天然气镍基甲烷化催化剂的研究进展,主要包括催化剂的活性组分、助剂和载体对催化剂性能的影响,引起甲烷化催化剂失活的因素,并对未来甲烷化催化剂的发展方向提出建议。     

合成气制天然气甲烷化催化剂的研究进展

煤制天然气工艺主要包括煤气化和合成气甲烷化两个过程。综述了煤制天然气工艺中合成气甲烷化催化剂的研究进展,从活性组分、载体和助剂等方面介绍了国内外甲烷化催化剂的研究现状,并分析了甲烷化催化剂的失活原因。合成气甲烷化催化剂的发展方向是使催化剂具有更好的催化活性和热稳定性,以期开发出性能优异的具有自主知识产权的合成气甲烷化催化剂及配套技术。     

煤制天然气技术发展概况与市场前景

介绍了煤制天然气的生产技术进展、投资风险及市场前景,并对国内煤制天然气产业的发展提出了一些建议。     

原料气模值对完全甲烷化反应产物的影响

煤制天然气关键流程包括气化、耐硫变换、低温甲醇洗和完全甲烷化等过程。完全甲烷化过程一般为高低温串并联流程,包括高温大量甲烷化反应和低温补充甲烷化反应。来自低温甲醇洗净煤气的模值(M)对天然气产品的组成至为关键。研究了净煤气M值在2.8~3.0范围内变化对CO和CO_2转化率的影响。结果表明:当M值在此范围内下降时,CO总转化率不受影响,但CO_2总转化率明显降低,影响了天然气产品气的质量。因此,操作上应将模值的波动控制在接近化学计量比附近。     

煤制气质量指标比较分析

基于煤制气的气质特性,介绍了煤制气气体组分、高位发热量、互换性及水露点等关键的质量指标,与常规天然气进行了逐一的分析比较,指出了煤制气的自身特点及燃气品质,表明了煤制气与常规天然气并网及互换性应用上不存在制约问题,是一种高品质的清洁燃气,是新的能源格局下传统天然气有益和必要的补充,对煤制气新型清洁能源的推广应用及质量标准的编制具有一定的理论参考价值。