焦?fàn)t煤氣甲烷化制天然氣

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1、焦?fàn)t氣甲烷化制天然氣主要內(nèi)容：一、焦?fàn)t氣甲烷化制天然氣的原因二、甲烷化原理三、焦?fàn)t煤氣甲烷化制天然氣工藝一、焦?fàn)t氣甲烷化制天然氣的原因我國的能源結(jié)構(gòu)是“缺油、少氣、富煤”,煤炭資源相對(duì)豐富,煤化工發(fā)展迅速。根據(jù)我國石油天然氣總公司預(yù)測(cè)，2015年常規(guī)天然氣生產(chǎn)量為1780億立方米，天然氣需求量為2400億立方米，供需缺口為620億立方米。2010~2020年期間，我國天然氣需求量受城市氣化率的提高以及天然氣替代工業(yè)燃料領(lǐng)域消費(fèi)的驅(qū)動(dòng)將大幅度增長，消費(fèi)結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步優(yōu)化。天然氣的價(jià)格這幾年一直穩(wěn)中有升，今后幾年，隨

2、著市場(chǎng)需求的進(jìn)一步增加，價(jià)格仍將有所提高。利用該契機(jī),積極發(fā)展焦?fàn)t煤氣制天然氣(SNG)用于替代天然氣或城市煤氣,不僅可以降低進(jìn)口天然氣市場(chǎng)給我國帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn),滿足日益增長的市場(chǎng)需求,而且對(duì)我國的能源安全、節(jié)能減排等方面也具有戰(zhàn)略意義。二、甲烷化原理主反應(yīng)：CO+3H2→CH4+H2O△Hθ=-206.2kJ/molCO2+4H2→CH4+2H2O△Hθ=-165.08kJ/molCO+H2O→CO2+H2△Hθ=-41.2kJ/mol副反應(yīng)：2CO→CO2+C△Hθ=-72.4kJ/molCH4→2H2+C

3、△Hθ=82.4kJ/mol甲烷化反應(yīng)特點(diǎn)主要有兩個(gè)：其一是CO、CO2與H2的甲烷合成反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，其二是CO和CH4的析碳反應(yīng)會(huì)使催化劑失活。針對(duì)其反應(yīng)特點(diǎn)，需要研發(fā)活性高、選擇性好、強(qiáng)度高、壽命長的甲烷合成催化劑，保證焦?fàn)t氣中CO和CO2轉(zhuǎn)化的完全性。三、焦?fàn)t煤氣甲烷化制天然氣工藝1.原料氣凈化和精脫硫2.甲烷化3.分離和干燥1.原料氣凈化和精脫硫經(jīng)過焦化廠初步處理后的焦?fàn)t煤氣仍然含有微量焦油、苯、萘、氨、氰化氫、Cl－、不飽和烯烴、硫化氫、噻吩、硫醚、硫醇、COS和二硫化碳等雜質(zhì)，而焦?fàn)t煤氣中的不飽

4、和烯烴會(huì)在后續(xù)的焦?fàn)t煤氣甲烷化反應(yīng)中分解析碳而影響催化劑的活性，由無機(jī)硫與有機(jī)硫組成的混合硫化物也是甲烷化催化劑的毒物，因此會(huì)導(dǎo)致甲烷化催化劑永久性中毒而失活。初步凈化后的焦?fàn)t煤氣要想進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.1×10－6，就必須選擇精脫硫，以達(dá)到甲烷化反應(yīng)所要求的凈化精度。⑴凈化和精脫硫的目的①原料氣凈化的目的是脫除焦?fàn)t煤氣中的硫、氨、氯、苯、焦油等雜質(zhì)，保證后系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定正常運(yùn)行。②精脫硫的目的是為了滿足甲烷化催化劑對(duì)硫和氯等毒物的要求，一般采用鐵鉬或鎳鉬加氫，將焦?fàn)t氣中的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫，

5、再用氧化鋅脫除至0.1ppm。⑵焦?fàn)t煤氣凈化的方法①干法，干法凈化主要針對(duì)處理氣量相對(duì)較小、硫化氫含量相對(duì)較小、凈化深度要求高的情況。②濕法，濕法凈化主要針對(duì)處理氣量相對(duì)較大、硫化氫含量較高、凈化深度要求不高的情況。在實(shí)際中選擇干法還是濕法時(shí)必須綜合考慮以上因素才能最終確定。⑶焦?fàn)t煤氣凈化的工藝流程①氣柜自洗脫苯工段來的焦?fàn)t煤氣溫度為27℃，壓力為700mmH2O，由總管送至本工段，經(jīng)進(jìn)氣水封進(jìn)入濕式螺旋式氣柜，緩沖后再經(jīng)出氣水封由管道送至壓縮工段。②焦?fàn)t煤氣初級(jí)壓縮來自氣柜氣體進(jìn)入原料氣壓縮機(jī)組，壓縮至0.4

6、MPa，送往TSA－萘進(jìn)一步除去焦?fàn)t煤氣中夾帶的焦油、萘。③TSA－除焦油、萘焦?fàn)t煤氣中夾帶的焦油、萘的脫除采用TSA－除焦油、萘工藝，變溫吸附分離原理：吸附劑在物理吸附中所具有基本性質(zhì)，一是對(duì)不同組分的吸附能力不同，二是吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附溫度的上升而下降。利用吸附劑的這二個(gè)性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)混合氣體中某些組分的優(yōu)先吸附而使其它組分得以提純；利用吸附劑的第二個(gè)性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)吸附劑在低溫下吸附而在高溫下解吸再生，從而構(gòu)成吸附劑的吸附與再生循環(huán)，達(dá)到連續(xù)分離氣體的目的。吸附塔內(nèi)裝填活性炭吸附劑組成復(fù)合床吸附

7、床層。吸附劑在常溫下吸附焦?fàn)t煤氣中的萘雜質(zhì)，當(dāng)吸附達(dá)到飽和后，需通過裝置配置的閥門開關(guān)切換到再生操作。④原料氣增壓經(jīng)過TSA－除焦油、萘，焦?fàn)t煤氣中萘、塵、焦油分別脫至10、3、10mg/Nm3，進(jìn)入原料氣增壓機(jī)組,壓縮至2.9MPa，送往加氫轉(zhuǎn)化脫硫。⑤加氫轉(zhuǎn)化精脫硫加氫轉(zhuǎn)化精脫硫?yàn)橐患?jí)加氫后采用濕法脫硫脫除大部分無機(jī)硫，然后經(jīng)過二級(jí)加氫，最后采用氧化鋅干法脫硫，使硫含量達(dá)到0.1ppm。其主要反應(yīng)為有機(jī)硫及其他組分在300℃～400℃，并有鐵鉬和鎳鉬型號(hào)的催化劑的作用下與氫氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。來自焦?fàn)t煤氣壓縮的

8、壓力2.9MPa，溫度40℃的焦?fàn)t煤氣含無機(jī)硫250mg/Nm3，有機(jī)硫250mg/Nm3，先經(jīng)過兩臺(tái)過濾器濾去剩余的焦油、萘和H2S，在甲烷化裝置中預(yù)熱至320℃。提溫后的氣體部分經(jīng)鐵鉬預(yù)轉(zhuǎn)化器，氣體中的有機(jī)硫在此轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫，另外，氣體中的氧也在此與氫反應(yīng)生成水；剩余部分與預(yù)轉(zhuǎn)化器反應(yīng)后的氣體混合后進(jìn)入一級(jí)加氫反應(yīng)器；加氫轉(zhuǎn)化后的氣體含無機(jī)硫約300mg/Nm3，經(jīng)氣氣換熱器和焦?fàn)t