論文煤制甲烷-文庫吧資料
2024-09-07 10:32本頁面
【正文】 5100 m3/h的壓縮空氣和 t/h 的液氮。氣化用的蒸汽壓力為 MPa，由背壓式汽輪機得到。汽提過的煤氣水用作冷卻塔的補充水。煤氣水經(jīng)蒸汽汽提除去氨，并用磷 酸鐵水溶液吸收氨。 (10)脫酚 煤氣水中尚含有酚和氨，必須脫除后才能用作補充水，在脫酚裝置中用二異丙醚抽提脫酚，脫酚后的煤氣水送回收氨裝置。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。在送往鍋爐燃燒之前，經(jīng) Stretford 裝置進行洗滌以除去 H2S（轉(zhuǎn)化成元素硫）。生產(chǎn)的甲烷氣熱值約為 36345 kJ/m3。為了保證得到高熱值的產(chǎn)品氣，采用最終凈化反應(yīng)器以降低殘余 CO的濃度。尾氣進入 Stretford 裝置回收硫。 (5)低溫甲醇凈化 在此裝置中用低溫甲醇 (－ 73 ℃ )洗滌，將煤氣進一步凈化，除去所有的石腦油和硫化物以及 CO2，得到符合甲烷化要求的原料氣。 (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。生產(chǎn)的粗煤氣經(jīng)淬冷和冷卻，使焦油、油、酚類、氨和水從氣流中冷凝下來；這些構(gòu)成煤氣水，送到后處理工序進行分離。 (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。用旋轉(zhuǎn)犁式給煤機從貯存場將煤取出，經(jīng)高效概率篩篩分。 (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。 圖 6 MCR2X催化劑 7 美國大平原工藝 ［ 2］ 工藝敘述 美國大平原廠是迄今世界上唯一的規(guī)?；褐萍淄檠b置，是 Lurgi氣化技術(shù)用于制取甲烷的典型示范廠。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。 6 甲烷化催化劑 合成原料氣通過裝有還原鎳催化劑的反應(yīng)器床層而生成甲烷，通常采用固定床反應(yīng)器，如圖 5。 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。在用 Lurgi技術(shù)氣化時，甲烷化的壓力在 MPa 左右；而采用水煤漿氣化，可以在 ～ MPa下進行；采用粉煤氣化，可以在 MPa下進行。 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。全程 CO的轉(zhuǎn)化率為100%， H2的轉(zhuǎn)化率為 99%， CO2的轉(zhuǎn)化率為 98%。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］ 。 上述方法都利用了甲烷化放出的熱量，產(chǎn)出高壓過熱蒸汽，只是利用熱量的具體流程不同。 多級反應(yīng)器串聯(lián) 由于反應(yīng)強度較大，反應(yīng)物起始組成中 CO濃度較高，單純的一個絕熱反應(yīng)器不能完成，因此要用多段反應(yīng)器串聯(lián)才行。 (2)冷激 法 在反應(yīng)器催化床層之間，不斷加入低溫的新鮮氣，達到降低入口氣體溫度和 CO＋ CO2濃度的目的。這樣，進入反應(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。 甲烷化工藝回路 為了讓反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中平穩(wěn)地進行，可以采用冷激法和稀釋法。一般反應(yīng)在管內(nèi)進行，反應(yīng)熱的移走通過管間的散熱介質(zhì) —— 水的汽化實現(xiàn)。對于坑口氣化制取甲烷的工藝，不宜采用此法，可以在回路上想辦法。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。 反應(yīng)的移熱問題 在化肥工業(yè)中，甲烷化是用來除去合成氣中微量 CO和 CO2的，反應(yīng)溫度在 350 ℃左右，反應(yīng)器的溫升約 30 ℃。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。 其主要的反應(yīng)為： CO＋ 3H2 ＝ CH4＋ H2O △ H0＝－ kJ/mol CO2＋ 4H2＝ CH4＋ 2H2O △ H0＝－ kJ/mol 甲烷化反應(yīng)若是在絕熱反應(yīng)條件下進行，絕熱升溫大致如下：氣體中每轉(zhuǎn)化 1％的 CO，絕熱升溫 72 ℃；每轉(zhuǎn)化 1％的 CO2 ，絕熱升溫 65 ℃。 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。 5 甲烷化技術(shù) 坑口氣化工藝開發(fā)的難題是甲烷化反應(yīng)器和甲烷化回路。 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。部分變換是成熟技術(shù)。 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。 圖 2 水煤漿制取甲烷流程圖 計算表明，以神府煤為例，采用水煤漿技術(shù)，在氣化爐投料 62 t/h時，每噸原料煤可產(chǎn)人工天然氣 469 m3，副產(chǎn)的 t高壓蒸汽基本上可作為動力蒸汽。 近日有報道，我國的 HTL粉煤氣化爐運行狀況良好，有望成為繼水煤漿后的又一個實用大中型煤氣化技術(shù)，將這個技術(shù)用于煤制甲烷工藝中， 可以使用 褐煤作原料，從而 達到更好的效果。 但是，從技術(shù)、煤的利用率、產(chǎn)品成本、以及環(huán)保角度考慮，水煤漿和干煤粉氣化不見得沒有優(yōu)勢，其取舍與其他
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