煤制天然氣工藝的研究

科技資訊蹬TECHNOLOGY INFORMATION工業(yè)技術(shù)煤制天然氣工藝的研究張香芬(SGS通標標準技術(shù)服務(wù)(天津)有限公司天津300452)摘要:隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的高逮發(fā)辰,很多基踹性燃大量消耗,致使各地政府對可用資源的重視租度越來(lái)越高。近年來(lái),煤制天然氣披米的廣泛應用,對于環(huán)境保護以及提供能源利用阜方面起到了巨大的推動(dòng)作用。本文首先介紹煤制天然氣技術(shù)的發(fā)展,然后,對煤氣化工藝透行分析,并對現有的幾種煤氣化工藝進(jìn)行比較,最后,探索煤質(zhì)天然氣的應用前景。關(guān)鍵詞:煤制天然氣工藝工藝技術(shù)應用前景中圖分類(lèi)號:D63文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)10(a)-0096-02改革開(kāi)放初期,在促進(jìn)企業(yè)快速發(fā)展的方針政策引導下,我國的經(jīng)濟建設發(fā)展迅速。然而,這樣的發(fā)展速度也是付出了相當大的大型的工業(yè)化生產(chǎn)運行當中,煤氣化技術(shù)主要包括固定床氣化技代價(jià),20世紀80年代,我國的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)尚不具備一定的發(fā)展實(shí)術(shù)、流化床氣化技術(shù)氣流床氣化技術(shù)以及熔融床氣化技術(shù)等。煤氣力,經(jīng)濟發(fā)展主要是依靠重工業(yè)的高消耗、低產(chǎn)出的生產(chǎn)模式帶動(dòng)化爐通常也被成為煤氣發(fā)生爐。其中較為典型的有魯奇爐、德士古起來(lái)的,由于我國是產(chǎn)煤大國煤化工行業(yè)更是率先而起,然而在其氣化爐等等。作為最早被開(kāi)發(fā)應用的氣化爐固定床氣化爐,爐子的取得了相當大的發(fā)展成果的同時(shí),也造成了嚴重的環(huán)境污染,并且,下半部分安置著(zhù)爐排,為上面的煤層起到支撐的功能。一般情況導致我國的煤炭?jì)淇焖傧陆?。如此繼續下去,將會(huì )在不久的將來(lái),下,媒炭從爐子的頂端進(jìn)入,而像氧氣或者是空氣和水等氣化劑則引起真正的能源危機和生態(tài)危機。為了改變這一現狀,高效的煤制是由爐子的底部注入,利用氣體上升,固體下降,使得內部的各種天然氣技術(shù)應運而生。先進(jìn)的煤氣化技術(shù)不僅能夠降低排放其他對物質(zhì)充分融合,從而進(jìn)行高效的化學(xué)反應。然而,這種氣化爐的空大氣的污染程度,更是能夠髙效的提升煤炭的使用效率,降低大量間有限,如果是大規模的煤炭需要處理,則表現出無(wú)能為力。的煤炭消耗,其已經(jīng)成為高新潔凈煤炭利用技術(shù)中的核心技術(shù)之流化床氣化爐是將煤粉放到分散板的上面,并在分散板的下部將氣化劑送入,并使煤粉處于懸浮狀態(tài)。煤粉在這種狀態(tài)下,發(fā)生化學(xué)反應,達到氣化的目的。然而這種氣化爐在使用的過(guò)程中,1煤制天然氣工業(yè)化國內發(fā)展現狀選用的煤炭要求較高,必須是會(huì )分熔點(diǎn)高的煤炭,而且,其產(chǎn)出的項目投資開(kāi)發(fā)方面逐漸形成了投資熱潮,其亦成為煤制油投資之流床氣化爐,與前兩種有所不同,它是將煤粉和選用的氣化劑后的又一個(gè)熱點(diǎn)國內近期煤制天然氣的投資項目中,大多數采用從同一個(gè)入口快速的送入爐內,并且,促使其迅速發(fā)生氣化反映。豐富而便宜的褐煤作為天然氣的生產(chǎn)原料,技術(shù)含量較高,生產(chǎn)成然而這種生產(chǎn)模式,產(chǎn)生的甲烷含量偏低,更不含焦油。本較低,具有很好的經(jīng)濟發(fā)展空間。這些項目投入大規模的商業(yè)運2.2國內主要的煤氣化工藝比較行之后,將在很大程度上緩解國內天然氣的供需緊張問(wèn)題,促使國近年來(lái),國內的眾多煤氣化企業(yè)紛紛引進(jìn)各種氣化爐,主要分家能源的安全生產(chǎn)國內近期的具體投資項目如表1所示為三種:魯奇氣化爐、殼牌氣化爐和德士古氣化爐。下面介紹這三種氣化爐的工藝對比。2煤氣化工藝技術(shù)魯奇氣化爐,其生產(chǎn)能力較高,適合塊煤作為原料,尤其是褐2.1煤氣化爐(下轉100頁(yè))表1部分國內近期在建和擬建的煤制天然氣項Table 1 Proposed and ongoing coal to SNG Projects in China建設單位規模億m/a)裝置建設概況大唐國際發(fā)電股份有限公司投資228億元,利用錫林浩特褐煤資源,采用DAVY甲烷化技術(shù),于2009年5月開(kāi)工建設。大唐國際發(fā)電利用內蒙東部煤炭資源作為煤制天然氣的原料,投資250億元,項目建成后可向沈陽(yáng)、大連等城市輸送股份有限公司內蒙古匯能煤16總投資93.78億元,煤制合成天然氣產(chǎn)量16億m/年,該項目氣化采用6SMPa水煤漿氣化工藝化工有限公司山東新漢礦業(yè)總投資約89.1586億元,年產(chǎn)合成天然氣20億m。并通過(guò)西氣東輸二線(xiàn)將煤制天然氣輸送到內地,2009集團公司年開(kāi)工。內蒙古慶華集總投資277億元,采用托普索工藝技術(shù),擬分四期建設,每期實(shí)現年產(chǎn)13.5億m煤制合成天然氣的生團有限公司產(chǎn)規?？偼顿Y為684585億元,原料煤年用量464.3萬(wàn)噸,預計神東天隆集團2010年1月開(kāi)工建設,2013年建成投產(chǎn)中國海洋石油總投資為300億元,包括兩個(gè)年產(chǎn)1000萬(wàn)噸的煤礦和一個(gè)年產(chǎn)40億m合成天然氣的煤基化工項目。中國神華集團項目總投資140億元人民幣,將于2012年建成投產(chǎn)。主要為京津唐地區提供燃氣。有限責任公司科技資訊過(guò)aTECHNOLOGY INFORMATION工業(yè)技術(shù)同樣參照輻射傳熱的熱阻的熱網(wǎng)絡(luò )圖7得4影響多層絕熱的因素3Ax-384801425g8通過(guò)兩種絕熱層設計方式的分析,我們以表觀(guān)導熱系數為衡1+8+8量標準,得到兩種設計方式的表觀(guān)導熱系數的表達式?？梢钥闯鲆?N(1+6+8)(39)下幾點(diǎn)。54g0.014254.1真空度關(guān)系則總傳熱熱阻:將(37),(38),(39)代入:對多層絕熱空間的真空度,一般要求高于103Pa由于受多層材R=R+R+r料的放氣和多層中抽氣阻力的影響,多層層間的實(shí)際真空度往往比表觀(guān)真空度(真空空間測量的真空度低50倍左右,因此,要設法改進(jìn)多饣。M24+62N(1+6+80)層的包扎工藝和沖孔工藝,使得多層空間的實(shí)際真空度達到103Pa。5Ag0.8375A,g0.01425真空度與多層絕熱的熱流量之間的關(guān)系基本上如圖9所示38(40)4.2層密度+N(單位厚度中,層數增加,輻射傳熱量減少,但懸,層與層之間的接觸導致熱量增加,層密度與當量導熱系數之間有一個(gè)最佳值,其因為N(36+280)=H=1m因此,式(39)變?yōu)?關(guān)系如圖10所示R4+62(1+8+8)一般來(lái)講,最佳的層密度為20~40層/cm36+26。5A.g0.83754g0014254.3多層的厚度(41)在多層絕熱中的真空度、層密度相同,并且在多層的外壁溫度2Aλ與外殼體壁溫接近的情況下,多層絕熱的表觀(guān)導熱系數隨厚度的假設間隔層厚度為確定值:5=0.005m,如此一來(lái)熱阻的大增加而增加,其原因是由于厚度的增加,內部的殘余氣體壓強增高,從而使得絕熱性能下降。最優(yōu)厚度的選擇要根據絕熱要求和經(jīng)小只與填充物的厚度有關(guān)假設A=0.3m2,A=005m2,則原方程濟性進(jìn)行綜合考慮。簡(jiǎn)化為:R3δ+001g(255.5638+102886參考文獻1]張輝,微納米測量環(huán)境控制機理及系統研究[D]安徽:合肥工δ最大時(shí)即為整個(gè)絕熱層只有方案2中的一個(gè)絕熱單元,即最業(yè)大學(xué),2009大為0.33m,函數關(guān)系如圖8所示。[2]田長(cháng)霖,絕熱材料的傳熱[J]能源研究與信息,1986可見(jiàn)最小值為R=1872K/w,同樣明顯大于只采用珍珠巖作為[3]程嵐,層間真空的多層柔性絕熱材料研究現狀[J.山東紡織科填充物的設計方式的熱阻,絕熱效果也十分明顯。技,2007由于現階段技術(shù)水平的限制,不能將填充物的厚度做到無(wú)限(4]朱公先,多層絕熱中減少層間參與氣體傳熱的有效途徑[J]深小,為此本文提出一種較可行的方案:8=0.03m,80=0.005m。已知冷技術(shù),1979填充材料為珍珠巖λ=0.031166WK,支撐材料采用聚氨酯板[S]徐烈.絕熱技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1990λ=0042404WK.代入計算可得R=12234K/W,是單獨采用珍珠[6]符錫理真空多層絕熱理論研究和傳熱計算[]低溫工程,1989(2)巖作為填充材料時(shí)的熱阻的40倍以上,隔熱效果明顯。上接96頁(yè))定了很多降低污染的政策,其中就包括增加利用清潔燃料的政策。以煤,煤炭的轉化率很高,而且,負荷調節起來(lái)也很方便。然而,其產(chǎn)天然氣為主的清潔燃料的普及應用,將減少由于工業(yè)廢氣對不堪負重出的氣體中,甲烷含量較多,焦油與苯酚等液體也偏多,生產(chǎn)需要的大氣污染其需求將十分強勁天然氣市場(chǎng)前景廣闊然而這也促使的周期較長(cháng),機器結構復雜,很大程度上增加了生產(chǎn)難度。我國的天然氣國內供應更加緊張,只能不斷增加對國外石油液化氣殼牌氣化爐選用煤干粉作為原料,不易受到國內媒炭種類(lèi)的液化天然氣及管道天然氣的進(jìn)口數量。從國外購進(jìn)燃氣不僅價(jià)格貴限制,而且,碳轉化率也很高,產(chǎn)出的其他中,含有少量的甲烷,對而且還受多種不確定因素影響。從而對企業(yè)的擴大生產(chǎn)帶來(lái)了潛在的氧氣的需求量也相對較少。單爐的生產(chǎn)能力大,運轉的周期較長(cháng),隱患。如何保證能源安全供應是在引進(jìn)國外氣源是必須重視的問(wèn)題。氣化效果顯著(zhù),并且,不會(huì )產(chǎn)生廢氣。然而,該類(lèi)氣化爐造價(jià)偏高,煤制天然氣立足國內,可以減輕對國外的依賴(lài)具有長(cháng)遠的戰略意義。并且,建設復雜,從而前期需要大量的資金投入。與其配套的干燥、參考文獻磨煤、高壓氮氣等流程需要的功率過(guò)大體轉一力和比都產(chǎn)生了紙氣量位氣米,達偉,等媒制天然N技術(shù)樹(shù)幾薦的氧氣投入,從而授入的資金較高,而且,技術(shù)費用所占比例偏大。[3]馬愛(ài)增徐又春,趙振輝連續重整成套技術(shù)的開(kāi)發(fā)及工業(yè)應用目前,盡管這三種氣化爐各有缺點(diǎn),但是,由于并不能找到[J].石油煉制與化工,2011(2)種萬(wàn)能的氣化爐,所以,在選用的時(shí)候,應該根據企業(yè)自身的特點(diǎn),[4]崔盈賢,唐曉東,肖黃飛,等.直氧化脫硫催化劑的評選選擇適當的氣化爐與優(yōu)化脫硫技術(shù)研究[]石油與天然氣化工,2005(6)5]龔劍洪,胡躍梁,蔣文斌,等MIP工藝技術(shù)專(zhuān)用催化劑CR022的工業(yè)應用[J石油煉制與化工,2004(5),目前,我國對天然氣的需求速度在世界范圍內居于前列并且隨16]JMLe. wilSonville潔凈煤研究中心的煤液化最新進(jìn)展[煤著(zhù)我國經(jīng)濟發(fā)展速度的快速增長(cháng),這種勢頭將更加強勁,從而導致天炭轉化,1991(2)然氣的需求缺口不斷加大。隨著(zhù)廣東珠江三角洲、上海長(cháng)江三角洲地7]尹連軍,李東旭,李瑋琪汽油降烯烴的試驗、分析與展望[J內區、環(huán)渤海地區城市的發(fā)展已率先進(jìn)入了工業(yè)化時(shí)代,也率先進(jìn)入了蒙古石油化工,2006(12)城市天然氣時(shí)代。中國大城市人口的聚集和小城市的增加以及經(jīng)濟的[8]江波朱赫禮國外加氫脫硫技術(shù)進(jìn)展門(mén)石化技術(shù)與應用20116增長(cháng)日益敦促人們重視環(huán)境保護。在這些城市及周邊地區,煤炭的使[9]楊景標,蔡寧生應用TG-FTIR聯(lián)用研究催化劑對煤熱解的影用和機動(dòng)車(chē)的迅速增加產(chǎn)生了污染問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題日趨明顯而且正在響[刀燃料化學(xué)學(xué)報,200(6)影響著(zhù)中國大部分的人口。由于這是政府優(yōu)先要解決的問(wèn)題,所以制[0王雷.重油催化裂化技術(shù)的研究進(jìn)展[廣東化工,2011(4)