論文煤制甲烷-全文預(yù)覽
【正文】 總投資大致相當(dāng)。大量的污水難以處理。這確實(shí)是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但是也有缺點(diǎn)，主要有以下兩個(gè)方面。如果能夠采用新的煤氣化技術(shù)＋甲烷化等溫反應(yīng)器，有希望降低煤制甲烷的能耗。 大平原工藝的不足 美國大平原廠采用的 Lurgi氣化 +絕熱循環(huán)稀釋甲烷化技術(shù)，在能量利用上，不是最經(jīng)濟(jì)的。含油水經(jīng)過 API分離器和 溶解空氣浮力分離器將油撇出，廢水 用作冷卻塔補(bǔ)充水。氣化用的蒸汽壓力為 MPa，由背壓式汽輪機(jī)得到。煤氣水經(jīng)蒸汽汽提除去氨，并用磷 酸鐵水溶液吸收氨。經(jīng)洗滌后的氣體H2S含量在 100 10－ 6以下，然后送往鍋爐焚燒。生產(chǎn)的甲烷氣熱值約為 36345 kJ/m3。尾氣進(jìn)入 Stretford 裝置回收硫。 (4)煤氣冷卻和凈化 煤氣冷卻裝置冷卻變換后的煤氣和粗煤氣，盡可能多地回收熱量，用來產(chǎn)生蒸汽和預(yù)熱鍋爐給水。 (2)煤的氣化 氣化廠共安裝 14臺 MarkIV型魯奇氣化爐，其中 2臺備用。 (1)煤的制備和貯存 22020 t/d 的褐煤先經(jīng)一段破碎至粒度小于 203 mm。目前，市場上另一類催化劑是 大連普瑞特化工科技有限公司的 M349，性能見表 7。 甲烷化反應(yīng) 的產(chǎn)物 甲烷化反應(yīng)的產(chǎn)物組成可以由流程模擬得到，以 Lurgi氣化為先導(dǎo)的工藝，產(chǎn)品中氣體的組成見表 5。 在同樣的原料合成氣和催化劑情況下， Topsφ e甲烷化工藝的循環(huán)量要大一些，但是壓力增值小一些。在國外唯一的工業(yè)化裝置中，采用的是三級甲烷化流程，并且采用稀釋的辦法，見圖 3［ 4］ 。 多級反應(yīng)器串聯(lián) 由于反應(yīng)強(qiáng)度較大，反應(yīng)物起始組成中 CO濃度較高，單純的一個(gè)絕熱反應(yīng)器不能完成，因此要用多段反應(yīng)器串聯(lián)才行。這樣，進(jìn)入反應(yīng)器的氣體流量要明顯增加，從而降低了反應(yīng)氣體中 CO＋ CO2的濃 度。一般反應(yīng)在管內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)熱的移走通過管間的散熱介質(zhì) —— 水的汽化實(shí)現(xiàn)。但是對于煤制甲烷來說，合成氣中的 CO和 H2 要全部變成 CH4，放熱量很大，反應(yīng)速度很快。顯然，單純的單級絕熱升溫的做法只能用于少量 CO 和 CO2的轉(zhuǎn)化。 現(xiàn)今的合成氨工業(yè)中，甲烷化是作為凈化合成氣的最后手段來除去微量的 CO和 CO2，在催化劑的作用下 CO和 CO2生成 CH4，通常采用絕熱反應(yīng)器。 由于甲烷化有大量的能量釋放，產(chǎn)生的高壓蒸汽 用于空分后還有少量富裕。 典型氣化操作條件如下： t＝ 1400 ℃， P＝ MPa 投入 煤 62 t/h，氧氣 41235 m3/h，水 36. 98 t/h 氣化出口干氣量 140565 m3/h 氣化出口有效氣成分 (H2＋ CO) ％ 產(chǎn)品為含甲烷 %的人工天然氣，見表 4。 近日有報(bào)道，我國的 HTL粉煤氣化爐運(yùn)行狀況良好，有望成為繼水煤漿后的又一個(gè)實(shí)用大中型煤氣化技術(shù)，將這個(gè)技術(shù)用于煤制甲烷工藝中， 可以使用 褐煤作原料，從而 達(dá)到更好的效果。焦油加氫可 以作為燃料油或車用油，酚、氨可以作為化工原料。這個(gè)廠作為技術(shù)儲備，沒有將此技術(shù)推廣，是與美國天然氣的供應(yīng)比較方便有關(guān)。折合年耗原料碎煤 4230 kt，年產(chǎn) Gm3人工天然氣。 4種引進(jìn)的大型煤氣化技術(shù) (Texaco、 Shell、 GSP、Lurgi)和國內(nèi)開發(fā)的 6種煤氣化技術(shù) (二段爐，四噴嘴，航天爐，灰熔聚，非熔渣 熔渣分段氣化，多元料漿 )在煤化工的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用。各個(gè)單元的作用見表 3?？偖a(chǎn)值 ，其中副產(chǎn)物占 %，見表 2。 副產(chǎn)物共約 720 kt。 目前 ,國內(nèi)正在建設(shè)的 大唐國際發(fā)電股份有限公司克什克騰旗 4 Gm3/a煤制甲烷 項(xiàng)目，總投資 257億元，預(yù)期 2020年投產(chǎn)。一期工程于 2020年 2月 11日投入試生產(chǎn) ,中熱值煤氣產(chǎn)能 Mm3/d。該廠是美國化工技術(shù)儲備的一個(gè)典型例子，目前還在運(yùn)行。 7月 28日，首批合成甲烷送入天然氣管網(wǎng)。 1978年 5月，在美國能源部的推動下，組成大平原煤氣化聯(lián)合公司 (GPGA)。 天然氣和合成甲烷 —— 城市人民現(xiàn)代文明生活的伴侶！ 2 煤制甲烷的發(fā)展歷史 國外的發(fā)展情況 上世紀(jì) 60年代末，美國自然資源公司 (ANR)的長期規(guī)劃人員就認(rèn)為煤氣化是補(bǔ)充天然氣供應(yīng)的最合適方案，隨即開始大平原煤氣化工程的規(guī)劃工作。產(chǎn)品并入天然氣管網(wǎng)中 。天然氣，液化氣，煤氣，沼氣等燃?xì)夤艿谰W(wǎng)絡(luò)在我國迅猛發(fā)展，這無疑是一件好事，對于提高經(jīng)濟(jì)效益、減少城市大氣污染、方便居民生活、減輕百姓的家務(wù)勞動等都有顯著的好處。煤制甲烷 合成人工天然氣的工藝，實(shí)際上就是合成甲烷，其中最有發(fā)展前途的是煤制甲烷。隨著我國西氣東輸工程的實(shí)施，城市燃?xì)夤艿阑呀?jīng)比較普及。這樣的工藝稱為煤制天然氣、坑口氣化或煤制甲烷。毫無疑問，這是 一項(xiàng)偉大的利民工程。 1975年，完成可行性研究，按估算工廠將耗資 ，煤礦設(shè) 施耗資 。 4月 24日，世界上第一個(gè)煤制甲烷裝置 —— 美國大平原煤氣廠 開始試運(yùn)轉(zhuǎn)。 大平原煤氣化廠是由煤生產(chǎn)代用天然氣的大型工廠，對未來的能源供應(yīng)有著重要的意義 ，它在合成燃料工業(yè)中發(fā)揮了先驅(qū)和示范作用。 河南煤氣化工程是 20世紀(jì) 90 年代引進(jìn)國外魯奇加壓煤氣化技術(shù) ,在 義馬煤礦 坑口建設(shè)的利用劣質(zhì) 煤生產(chǎn)中熱值城市煤氣 (熱值≥ MJ/m3)的大型煤氣工程 ,并且是采用長距離(＞ 200 km)、大口徑 (DN400 mm)、高壓力 ( MPa)的管道輸送辦法，向洛陽等大、中城市集中輸送城市燃?xì)?。隨著人民生活水平的提
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