煤制天然气工艺的研究

科技资讯TECHNOLOGY INFORMATION工业技术煤制天然气工艺的研究张香芬SGS通标标准技术服务(天津)有限公司天津300452)摘要:随着我国经济建设的高逮发辰,很多基性燃料大量消耗,致使各地政膺对可用資源的重视程度越来越高。近年来,煤制天然气披术的广泛应用,对于环境保护以及提供能源利用年方面起到了巨大的推动作用。本文首先介绍煤制天然气技术的发展,然后,对煤气化工艺进行分析,并对现有的几种煤气化工艺进行比较,最后,探索煤质天然气的应用前景。关键词:煤制天然气工艺工艺技术应用前景中图分类号:D63文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)10(a)-0096-02改革开放初期,在促进企业快速发展的方针政策引导下,我国近年来,煤气化技术已经成为煤化工产业的核心技术之一。在的经济建设发展迅速。然而,这样的发展速度也是付出了相当大的大型的工业化生产运行当中,煤气化技术主要包括固定床气化技代价20世纪80年代,我国的高新技术产业尚不具备一定的发展实术、流化床气化技术气流床气化技术以及熔融床气化技术等。煤气力经济发展主要是依靠重工业的高消耗、低产出的生产模式带动化炉通常也被成为煤气发生炉。其中较为典型的有鲁奇炉、德士古起来的,由于我国是产煤大国,煤化工行业更是率先而起,然而在其气化炉等等。作为最早被开发应用的气化炉固定床气化炉,炉子的取得了相当大的发展成果的同时,也造成了严重的环境污染,并且,下半部分安置着炉排,为上面的煤层起到支撑的功能。一般情况导致我国的煤炭储备快速下降。如此继续下去,将会在不久的将来,下,煤炭从炉子的顶端进入,而像氧气或者是空气和水等气化剂则引起真正的能源危机和生态危机。为了改变这一现状,高效的煤制是由炉子的底部注入,利用气体上升,固体下降,使得内部的各种天然气技术应运而生。先进的煤气化技术不仅能够降低排放其他对物质充分融合,从而进行高效的化学反应。然而,这种气化炉的空大气的污染程度,更是能够髙效的提升煤炭的使用效率,降低大量间有限,如果是大规模的煤炭雳要处理,则表现出无能为力的媒炭消耗,其已经成为高新洁净媒炭利用技术中的核心技术之流化床气化炉是将煤粉放到分散板的上面,并在分散板的下部将气化剂送入,并使煤粉处于悬浮状态。媒粉在这种状态下,发生化学反应,达到气化的目的然而这种气化炉在使用的过程中1煤制天然气工业化国内发展现状选用的煤炭要求较高,必须是会分熔点高的煤炭,而且,其产出的自从我国政府开展能源多元化发展战略以来,在煤制天然气副产品中,焦油含量偏低,碳利用率也不高项目投资开发方面逐渐形成了投资热潮,其亦成为煤制油投资之流床气化炉,与前两种有所不同,它是将煤粉和选用的气化剂后的又一个热点。国内近期煤制天然气的投资项目中,大多数采用从同一个入口快速的送入炉内,并且,促使其迅速发生气化反映。丰富而便宜的褐煤作为天然气的生产原料,技术含量较高,生产成然而这种生产模式,产生的甲烷含量偏低,更不含焦油。本较低,具有很好的经济发展空间。这些项目投入大规模的商业运2.2国内主要的煤气化工艺比较行之后,将在很大程度上缓解国内天然气的供需紧张问题,促使国近年来,国内的众多煤气化企业纷纷引进各种气化炉,主要分家能源的安全生产。国内近期的具体投资项目如表1所示。为三种:鲁奇气化炉、壳牌气化炉和德士古气化炉。下面介绍这三种气化炉的工艺对比。2煤气化工艺技术鲁奇气化炉,其生产能力较高,适合块煤作为原料,尤其是褐2.1煤气化炉(下转100页)表1部分国内近期在建和拟建的煤制天然气项目Table 1 Proposed and ongoing coal to SNG Projects in China建设单位规模(亿m/a)装置建设概况大唐国际发电投资228亿元,利用锡林浩特褐煤资源,采用DAVY甲烷化技术,于2009年5月开工建设。股份有限公司大唐国际发电利用内蒙东部煤炭资源作为煤制天然气的原料,投资250亿元,项目建成后可向沈阳、大连等城市输送股份有限公司天然气。内蒙古汇能煤总投资93.78亿元,煤制合成天然气产量16亿m/年,该项目气化采用6SMPa水煤浆气化工艺。化工有限公司山东新汉矿业总投资约89.1586亿元,年产合成天然气20亿m。并通过西气东输二线将煤制天然气输送到内地,2009集团公司年开工。内蒙古庆华集总投资277亿元,采用托普索工艺技术,拟分四期建设,每期实现年产13.5亿m煤制合成天然气的生团有限公司产规模。总投资为684585亿元,原料煤年用量464.3万吨,预计神东天隆集团132010年1月开工建设,2013年建成投产。中国海洋石油总投资为300亿元,包括两个年产1000万吨的中国煤化工然气的煤基化工项目总公司CNMH中国神华集团项目总投资140亿元人民币,将于2012年建成投产。主要为京津唐地区提供燃气。有限责任公司月9数搪技资讯 SCIENCE& TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 a ECNOLOOY NORmATIoN工业技术同样参照辐射传热的热阻的热网络图7得:4影响多层绝热的因素5A入gA9004254++8通过两种绝热层设计方式的分析,我们以表观导热系数为衡量标准,得到两种设计方式的表观导热系数的表达式。可以看出以2N(+8+8)(39)下几点5A,g0.014254.1真空度关系则总传热热阻:将(37),(38),(39)代入:对多层绝热空间的真空度,一般要求高于10Pa。由于受多层材R=R+R+r料的放气和多层中抽气阻力的影响,多层层间的实际真空度往往比表观真空度(真空空间测量的真空度)低50倍左右,因此,要设法改进多24+82N(1+8+8)层的包扎工艺和冲孔工艺,使得多层空间的实际真空度达到103Pa。5Ag0.8375Ag0.01425真空度与多层绝热的热流量之间的关系基本上如图9所示38+N((40)4.2层密度2AnA。A单位厚度中,层数增加,辐射传热量减少,但是,层与层之间的接触导致热量增加,层密度与当量导热系数之间有一个最佳值,其因为N(36+280)=H=1m因此,式(39)变为关系如图10所示R(1+8+80)般来讲,最佳的层密度为20~40层/cm。36+285Ag0.8375Ag0.04.3多层的厚度(41)在多层绝热中的真空度、层密度相同,并且在多层的外壁温度与外壳体壁温接近的情况下,多层绝热的表观导热系数随厚度的假设间隔层厚度为确定值:6=05m,如此一来热阻的大增加而增加,其原因是由厘度的增加内部的残余气体压强增小只与填充物的厚度有关假设A=0.3m2,A=0.05m2,则原方程济性进行综合考虑。简化为g(255.5636+102.8867)参考文献3δ+001[1]张辉,微纳米测量环境控制机理及系统研究[D].安徵:合肥工δ最大时即为整个绝热层只有方案2中的一个绝热单元,即最业大学,2009大为0.33m,函数关系如图8所示[2]田长霖,绝热材料的传热[J].能源研究与信息,1986可见最小值为R=1872K/w,同样明显大于只采用珍珠岩作为[3]程岚.层间真空的多层柔性绝热材料研究现状[J.山东纺织科填充物的设计方式的热阻,绝热效果也十分明显。技,2007由于现阶段技术水平的限制,不能将填充物的厚度做到无限(4]朱公先,多层绝热中减少层间参与气体传热的有效途径[J]深小,为此本文提出一种较可行的方案:8=0.03m,86=0.005m。已知冷技术,1979填充材料为珍珠岩=0.03116/K,支撑材料采用聚氨酯板[5]徐烈,绝热技术M].北京:国防工业出版社,1990=0042404WK代入计算可得R=12234K/W,是单独采用珍珠[6]符锡理,真空多层绝热理论研究和传热计算[低温工程,1989(2)岩作为填充材料时的热阻的40倍以上,隔热效果明显上接96页)定了很多降低污染的政策,其中就包括增加利用清洁燃料的政策。以煤,煤炭的转化率很高,而且,负荷调节起来也很方便。然而,其产天然气为主的清洁燃料的普及应用将减少由于工业废气对不堪负重出的气体中,甲烷含量较多,焦油与苯酚等液体也偏多,生产需要的大气污染其需求将十分强劲天然气市场前景广阔然而这也促使的周期较长,机器结构复杂,很大程度上增加了生产难度我国的天然气国内供应更加紧张,只能不断增加对国外石油液化气壳牌气化炉选用煤干粉作为原料,不易受到国内煤炭种类的液化天然气及管道天然气的进口数量。从国外购进燃气不仅价格贵限制,而且,碳转化率也很高,产出的其他中,含有少量的甲烷,对而且还受多种不确定因素影响。从而对企业的扩大生产带来了潜在的氧气的需求量也相对较少。单炉的生产能力大,运转的周期较长,隐患。如何保证能源安全供应是在引进国外气源是必须重视的问题气化效果显著,并且,不会产生废气。然而,该类气化炉造价偏高,煤制天然气立足国内,可以减轻对国外的依赖具有长远的战略意义并且,建设复杂,从而前期需要大量的资金投入。与其配套的干燥磨煤、髙压氮气等流程需要的功率过大参考文献德士古气化炉,选用水煤浆作为主要原料,对煤种的要求不高,[I钱卫,黄于益,张庆伟,等.媒制天然气(SNG)技术现状[洁净单炉的生产能力和碳转化率都很高,产生了煤气质量也很好,甲烷气煤技术,2011(1)体含量较低,并且不会产生过多废物然而,这种生产模式需要大量[2]赵琳俄罗斯催化重整工艺发展概况门].现代化工,2007(2)的氧气投入,从而投入的资金较高,而且,技术费用所占比例偏大[3]马爱增,徐又春,赵振辉,连续重整成套技术的开发及工业应用目前,尽管这三种气化炉各有缺点,但是,由于并不能找到一[J]石油炼制与化工,2011(2)种万能的气化炉,所以,在选用的时候,应该根据企业自身的特点,[4]崔盈贤,唐晓东,肖黄飞,等,直馏柴油氧化脱硫催化剂的评选选择适当的气化炉与优化脱硫技术研究[J石油与天然气化工,2005(6)5]龚剑洪,胡跃梁,蒋文斌,等,MIP工艺技术专用催化剂CR022的3煤制天然气的应用前景工业应用[J].石油炼制与化工,2004(5)目前,我国对天然气的需求速度在世界范围内居于前列并且随16]JM.Le. wilSonville洁净煤研究中心的煤液化最新进展[煤着我国经济发展速度的快速增长,这种势头将更加强劲,从而导致天炭转化,1991(2)然气的需求缺口不断加大随着广东珠江三角洲、上海长江三角洲地[]尹连军,李东旭,李玮琪汽油降烯烃的试验、分析与展望[门]内区、环渤海地区城市的发展已率先进入了工业化时代,也率先进入了蒙古中国煤化工城市天然气时代。中国大城市人口的聚集和小城市的增加以及经济的〖]江波,J石化技术与应用,2011(6)增长日益敦促人们重视环境保护在这些城市及周边地区煤炭的使⑨9]杨景CNMHG研究催化剂对煤热解的影用和机动车的迅速增加产生了污染问题,这个问题日趋明显而且正在响[J燃料化学学报,2006(6)影响着中国大部分的人口。由于这是政府优先要解决的问题所以制[10王雷.重油催化裂化技术的研究进展[J]广东化工,2011(4)乃数技资讯 SCIENCE& ECHNOLOGY I