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煤制天然气合成(甲烷化)技术综述

点击数:1983  时间:2015/6/5 8:50:20

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本文汇总统计了目前国外主流煤制天然气甲烷化技术,比如托普索技术(TREMP技术)、戴维技术(CRG技术)、鲁奇/巴斯夫SNG合成技术、福斯特惠勒/南方化学技术(VESTA技术)等,同时分析了各自甲烷化技术的优点和缺点以及工艺发展历程,供煤制天然气项目在工艺技术选择时参考,同时关注国内如大连化物所、神华等甲烷化催化剂的研究进展情况。


1、托普索技术(TREMP技术):托普索很早就在中国混了,是国内各种化工催化剂的主要外国供应商之一。最近几年煤制天然气如此之火,当然少不了它。也正是由于有了良好的基础,可以说托普索技术在国内煤制天然气的推广是最成功的。如庆华、汇能等(其网站上云在中国有4套在建的合成天然气装置使用托普索技术:3套煤气化为原料的装置,3套焦炉气为原料的装置),均已和托普索签订了技术转让合同。


早期典型工艺流程流程图:




这个图只是一个简要的示意图,后期托普索的宣传资料给出了稍微改进的流程图:




这种循环工艺首段或首两段装填托普索的耐高温甲烷化催化剂MCR-2X,据说能耐温700以上,并且经历了长时间的试验考验。后面的中低温段装填托普索用于合成氨甲烷化的普通催化剂PK-7R.


不循环的“一次通过”工艺流程:




首段甲烷化补加了大量水蒸气,并在甲烷化催化剂上部装填了GCC“调变”催化剂,以减轻首段的负荷和温升,尽管如此,这段反应器中装填的MCR系列催化剂还是得耐740度的出口温度。


2、戴维技术(CRG技术):戴维催化剂在上世纪80年代曾用于美国大平原装置,意识到工艺限制后,戴维开发了高温甲烷化催化剂CRG-LH及所谓的HICOM工艺。后戴维并入庄信万丰,成为其100%子公司。




戴维甲烷化工艺中的大量甲烷化两个反应器出口大约控制在650度。一直让我很奇怪的是,戴维的4个甲烷化反应器中均是两种催化剂(CRG-S2SR和CRG-S2CR)混装,而且两种催化剂的体积比还不一样。


戴维SNG技术在中国的宣传比较低调,但是它已经获得了大唐(克旗和阜新)和新汶的合同,这主要得益于他们的催化剂曾在大平原上得到应用;但戴维技术貌似能找到的公开资料不多。


3、鲁奇/巴斯夫技术:要说工业应用,鲁奇/BASF的甲烷化工艺和催化剂曾是直到现在也是全球唯一得到工业应用的SNG合成技术,但是他们在中国迄今还没分到一杯羹。个人认为这和他们的技术路线有关。使用他们技术的美国大平原,甲烷化工艺采用的是中低温,大量循环气,无法回收高压高温蒸汽。后来鲁奇那这种工艺路线参与国内的投标,肯定拼不过托普索和戴维了。但现在他们改进了:




这个工艺看起来和戴维的工艺没什么两样,仅是少了一个反应器而已。BASF也适时开发了高温甲烷化催化剂G1-86HT满足工艺的需要。凭借这两个公司的名气,将来在国内斩获几个项目应该没有问题。


4、福斯特惠勒/南方化学技术(VESTA技术):说起来也是,鼎鼎大名的南方化学能不参与这个煤制天然气的热点吗?但貌似有点晚,而且他们现在联合了这个在国内听起来名气不大的福斯特惠勒,又开发了一个与众不同的SNG工艺;可能这也正是他们的卖点吧:




他们的这个技术虽有新意,但是有几个问题:(1)大型化的深度脱硫技术,低温甲醇下应该是最适合的,如果低温甲醇下同时脱除CO2也是合算的。本工艺中将CO2留待甲烷化脱除,那前面的脱硫工艺用的什么技术?是否合算?(2)将CO2留待甲烷化中通过,实际上是惰性气体做了无用功,能耗料耗较大。个人之间,仅供讨论。


5、国内甲烷化技术研发现状


(1)大连化物所:8000h的实验室试验已完成,5000方/天的工业试验已完成1000h;


(2)大连凯特利:正在筹划5000方/h(以合成气计)的中试,预计2012年年中建成;


(3)中石化与与南化集团研究院搞了个“合成气制天然气重点实验室”;


(4)中石油乌鲁木齐石化公司拟作甲烷化侧线试验;


(5)太原理工和赛鼎合作搞流化床(浆态床)甲烷化工艺;


(6)新奥、大唐、神华、天大、清华、华能、西北院等均在开发甲烷化催化剂。


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