煤制天然气 甲烷化课件.ppt
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1、煤制天然气甲烷化,Sasol,Stand on the shoulders of giants站在巨人的肩膀上,1,ppt课件,主要内容,煤化工 甲烷化 天然气的压缩与干燥 催化,2,ppt课件,一.煤化工,IGCC,MTO/MTP,DME,3,ppt课件,煤化工发展方向,4,ppt课件,煤化工清洁能源,5,ppt课件,二.甲烷化工艺,甲烷化催化剂和工艺起源于1902,初期用于脱除合成气中残留的少量碳氧化合物(CO和CO2),用于制氢工艺合成氨;煤气(高CO含量)甲烷化开始于40年代,真正发展于70年代(石油危机);标志性示范装置:美国大平原厂,总投资21.13亿美元,采用鲁奇固定床干法排灰煤
2、气化生产的煤气净化后经甲烷化合成天然气的大型商业化工厂年产14.4亿Nm3天然气 国际发展是以制取代用天然气为目的,国内是为提高煤气的热值为主,6,ppt课件,甲烷化,气化和生物质气获得氢与一氧化碳或二氧化碳经催化反应以获得甲烷的过程.,CO+3H2=CH4+H2O+Q,基本原理:,定义:,CO2+4H2=CH4+2H2O+Q,7,ppt课件,甲烷化反应特点,平衡常数很大,在通常使用催化剂的活性温度范围内,平衡不是限制因素;强放热反应。每转化1%CO可使气体温升71,每转化1%CO2可使气体温升61;甲烷化反应是F-T法合成烃类的一种特殊案例。甲烷化相当于燃料的一转化过程,经甲烷化反应后可提升
3、气体燃料能量密度;,8,ppt课件,精脱硫,H2S+ZnO=ZnS+H2O,第一硫吸收塔:,COS+H2O=H2S+CO2,C2H4+H2=C2H6,第二硫吸收塔:,烃(零)氧(零)总硫(0.1ppm)COS(20 ppb)H2S(80 ppb),O2+2H2=2H2O,9,ppt课件,甲烷化技术状况,甲烷化技术供应商主要有:丹麦topse,英国Davy和德国Lurgi。,(1)丹麦托普索公司TREMP甲烷化工艺开发的甲烷化循环工艺技术(TREMP),已在不同规模装置中进行了验证,在工业状态下可生产2003000m3/h的代用天然气产品;托普索甲烷化催化剂MCR-2X,可在宽温区(250700
4、)范围内保持稳定的活性,并已在Topsoe中试和德国中试装置中均进行测试,最长稳定运行10000h,证明该催化剂具有优越的稳定性;整个甲烷化装置设置4段(根据出口CO浓度要求,可调整反应器数量)甲烷化绝热反应器,每个反应器出口设置高压废锅,可利用过热器将蒸汽过热后送管网,利用部分气体循环控制反应器温度,但是高压废锅投资较高,制造难度较大;利用其催化剂可在高温下反应的性能,也可以降低循环气量,减少压缩能耗。,10,ppt课件,托普索TREMP工艺的特点如下:单线生产能力大,根据煤气化工艺不同,单线能力在1020万Nm3/h天然气之间。MCR-2X催化剂活性好,转化率高,副产物少,消耗量低。MCR
5、-2X催化剂在250700温度范围内都具有很高且稳定的活性。催化剂允许的温升越高,循环比就越低,设备尺寸和压缩机能力就越小,能耗就越低。托普索TREMPTM工艺循环气量是其他工艺的十分之一。MCR-2X催化剂在高压情况下可以避免羰基形成,保持高活性、寿命长。可以产出高压过热蒸汽(8.612.0MPa,535),用于驱动大型压缩机,每千Nm3天然气副产3.5吨高压过热蒸汽,能量利用效率高。,甲烷化技术状况,11,ppt课件,冷却水消耗量较低(每生产1Nm3产品气,冷却水消耗低于1.8kg);高品质的替代天然气,甲烷含量可达9496%,高位热值达89009100 kcal/Nm3,产品中其他组分很
6、少,完全可以满足国家天然气标准以及管道输送的要求;现有新疆庆华和内蒙汇能SNG工厂采用托普索TREMPTM甲烷化技术。,甲烷化技术状况,12,ppt课件,(2)英国Davy公司的CRG甲烷化工艺:CRG技术最初是由英国燃气公司(BG公司)在60年代末期和70年代初开发的,是将容易获取的液体馏分作为原料来生产低热值城市煤气的工艺流程中的一部分。原料石脑油和蒸汽经过绝热的CRG催化剂床层,石脑油在低温下进行转化而生产出富含甲烷的气体。为了弥补天然气来源的不足,采用CRG技术在整个英国建造了许多的SNG装置。从70年代末期和80年代初期起,BG公司将其研发的注意力转到煤气化上,并开发出了成渣气化炉(
7、BGL炉),作为其开发的一部分,BG公司开发了使用CRG催化剂的工艺,来将出煤气化炉的富氢和一氧化碳的气体进行大量甲烷化。建于美国大平原的Dakota装置使用了与BG公司开发的工艺相类似的工艺,并且CRG催化剂已在该装置上成功地使用了很多年,充分证明了CRG催化剂在商业化规模的煤制SNG装置上的适用性。,甲烷化技术状况,13,ppt课件,Davy甲烷化工艺技术的特点如下:CRG-LH催化剂已经经过工业化验证,拥有美国大平原等多项业绩。CRG-LH催化剂具有变换功能,合成气不需要调节H/C比,转化率高。CRG-LH催化剂使用温度范围很宽,在230700温度范围内都具有很高且稳定的活性。可以产出高
8、压过热蒸气(8.612.0MPa,535),用于驱动大型压缩机,能量利用效率高。高品质的替代天然气,甲烷含量可达9496%,高位热值达89009100 kcal/Nm3,产品中其他组分很少,完全可以满足国家天然气标准以及管道输送的要求。甲烷化压力可以高达36.0MPa,可以减少设备尺寸。,甲烷化技术状况,14,ppt课件,甲烷化技术状况,(3)德国Lurgi公司的甲烷化工艺:鲁奇和南非沙索公司在南非F-T煤制油工厂旁建了一套工业化煤制天然气试验装置;和奥地利艾尔帕索天然气公司在奥地利维也纳石油化工厂建设了另一套工业化的天然气试验装置,两套装置都进行了较长时间的运作;美国大平原煤气化制合成天然气
9、厂使用的就是鲁奇公司甲烷化技术。主要通过产中压饱和蒸汽和预热原料气回收甲烷化反应产生的热量。最初采用BASF公司的催化剂,后来改用Davy 公司的催化剂。甲烷化反应温度较低,高温反应器出口温度为400多度。目前鲁奇公司正在为位于美国Mount Vernor 的一家公司做甲烷化的概念设计,该装置副产6.1MPa的过热蒸汽。,15,ppt课件,甲烷化流程,第一脱硫塔,第二脱硫塔,汽包,第一甲烷化反应器,第二甲烷化反应器,第五甲烷化反应器,气液分离器,高压废锅,SUP.HEAT MP STEAM,SYNGAS,SNG,37,134,460,136,160,220,255,278,675,320,24
10、2,295,262,675,330,270,536,300,390,319,163,240,300,40,70,98%,93.3%,88.27%,55.7%,50.7%,41.82%,27.9%,26.5%,40.1%,排污去闪蒸,16,ppt课件,甲烷化开车,Start-up,开车分离器,开车压缩机,N2气开车加热器,开车变压吸附,H2,N2,SYNGAS,Start-upcircuit,NiO+H2 Ni+H2O H=1,96 kJ/mol,17,ppt课件,甲烷化停车催化剂钝化,蒸汽钝化催化剂:反应床层的温度控制在250450,用蒸汽处理催化剂78 h,由于催化剂在没有H2的情况下,其表
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