煤制天然氣工藝技術(shù)和加工過程

傳統(tǒng)的煤制天然氣技術(shù)是以煤炭為原料,，氣化生產(chǎn)合成氣,，經(jīng)凈化和轉(zhuǎn)化以后，在催化劑的作用下發(fā)生甲烷化反應,，生產(chǎn)熱值符合規(guī)定的替代天然氣(Substitute Natural Gas),，也被稱為煤氣化轉(zhuǎn)化技術(shù),。此技術(shù)需要的設備較多,，投資較高,，但技術(shù)非常成熟，甲烷轉(zhuǎn)化率高,，技術(shù)復雜度略低,，因此應用更加廣泛,，是煤制天然氣中的主流工藝。煤制天然氣與煤制其他能源產(chǎn)品相比,，能量效率高,，單位熱值水耗低。

從工藝技術(shù)和加工過程可分為“一步法”和“兩步法”兩種,。
   (1)“一步法”煤制天然氣技術(shù)

 “一步法”煤制天然氣技術(shù)就是以煤為原料直接合成甲烷,，從而得到煤制天然氣的方法，又稱“藍氣技術(shù)”,。該技術(shù)是將煤粉和催化劑充分混合后送人反應器，與水蒸氣在一個反應器中同時發(fā)生氣化和甲烷化反應,，氣化反應所需的熱量剛好由甲烷化反應所放出的熱量提供,。反應生成的CH4和CO2混合氣從頂部離開反應器進入一個旋風分離器，分離出混合氣中夾帶的固體顆粒,，然后進入一個氣體凈化器,，脫除其中的硫，最后分離出CO2得到煤制合成天然氣(SNG),。煤灰由反應器下部流出,，在一個專門設備中和催化劑進行分離，分離的催化劑返回煤倉繼續(xù)循環(huán)使用,。
  藍氣技術(shù)的特點是在一個反應器中催化3種反映：氣化反應,、水煤氣變換反應、甲烷化反應,，難點是催化劑的分離,。
   (2)“兩步法”煤制天然氣技術(shù)
   “二步法”是先將煤轉(zhuǎn)化成合成氣(H2和CO)，然后再進行甲烷化得到SNG的方法,。從煤轉(zhuǎn)化為SNG需要經(jīng)歷幾個步驟：
  ①氣化：在一定壓力(3～4 MPa)和溫度(1000～1300℃)下,，煤與氧氣和過熱水蒸氣的混合物發(fā)生氣化反應生成富含H2和CO的煤氣。

②變換冷卻：煤氣通過部分變換反應將H2和CO體積比調(diào)整為3：l,。所用催化劑為耐硫的鈷鉬催化劑,，操作溫度為200～500℃。然后再將高溫變換氣冷卻至約40℃,。
  ③凈化(低溫甲醇洗)：在-17～40℃下,，利用甲醇對H2S和CO2優(yōu)良的吸收性能，脫除變換氣中的H2S和CO2,，得到凈化氣,。H2S可以通過克勞斯反應轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。
  ④甲烷合成：在一定溫度(250～675℃),、壓力(2.3～3.2MPa)和鎳基催化劑存下,，碳氧化物(CO+ CO2)與H2在甲烷化反應器中生成甲烷合成反應,，得到SNG。
  ⑤干燥壓縮：出甲烷化裝置的SNG通過干燥(三甘醇脫水撬),，脫水至適當露點溫度(取決于冬季最低溫度),，再壓縮達到管線所要求的壓力。
  另外,，通過煤氣水分離,，分離出煤氣水中焦油和中油，利用酚氨回收裝置回收絕大部分的粗酚和氨,，得到了高附加值的產(chǎn)品,，降低廢水處理難度。