焦炉煤气甲烷化制天然气 ppt课件
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焦炉煤气甲烷化制天然气
①变压吸附PSA技术，是近30多年来发展起来的一项新
型气体分离与净化技术。变压吸附技术投资少、运行
费用低、产品纯度高、操作简单、灵活、环境污染小、
原料气源适应范围宽，分离过程操作简单，自动化程 度高，设备不需要特殊材料等优点。吸附分离技术最
广泛的应用是工业气体的分离提纯，氢气在吸附剂上 的吸附能力远远低于CH4、N2、CO和CO2等常见的其他组 分，所以变压吸附技术被广泛应用于氢气的提纯和回 收领域。
而达到混合气体分离之目的。
⑵甲烷气干燥方法
①冷分离法，冷分离法是利用压力变化引起温度变动，
使水蒸气从气相中冷凝下来的方法。 ②固体吸收法 ，固体吸附法脱水工艺是用多孔性的固
体吸咐剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种 组分吸附于固体表面上以达到分离的操作。目前用于
天然气脱水的多为固定床物理吸附。用吸附剂除去气
化运行经验。所以主要介绍一下托普索甲烷化技术。
净化后的焦炉煤气经过气气换热器、第二气气换
热器换热，预热至340℃后，经过喷射器和过热蒸汽混
合后，进入第一甲烷化反应器进行反应，出口一部分
气体经过废热锅炉副产中压饱和蒸汽降低温度至290℃， 然后混合进入第二甲烷化反应器进一步进行甲烷化反 应，第二甲烷化反应器出口的高温气体依次经过第二
氢反应生成水；剩余部分与预转化器反应后的气体混
合后进入一级加氢反应器；加氢转化后的气体含无机
硫约300mg/Nm3，经气气换热器和焦炉气蒸发式冷却器
冷却到40℃后送入湿法脱硫装置。
经过湿法脱硫后的焦炉煤气通过气气换热器提温 到约300℃进入二级加氢转化器将残余的有机硫进行 转化，再经中温氧化锌脱硫槽把关，使气体中的总硫 达到0.1ppm。出氧化锌脱硫槽的气体压力约为2.8MPa，
《煤气的甲烷化》课件
催化剂的作用是降低反应的 活化能，使反应在较低的温 度下进行。
常用的催化剂为镍基催化剂 ，如Ni/Al2O3。
催化剂的活性受温度、压力 、气体组成及催化剂的物理 性质等因素影响。
煤气甲烷化反应机理
煤气甲烷化的反应机理主 要涉及碳氧键的断裂和氢 原子的加成。
在催化剂的作用下，CO 分子更容易与氢原子结合 ，从而加速反应进程。
投资成本
煤气甲烷化技术的投资成本较高，需要加大资金投入和研发力度 。
市场竞争
煤气甲烷化技术在市场上面临着激烈的竞争，需要不断提高自身 的技术水平和产品质量。
煤气甲烷化技术发展建议与展望
加强研发力度
拓展应用领域
政府和企业应加大对煤气甲烷化技术的研 发力度，推动技术创新和进步。
积极拓展煤气甲烷化技术的应用领域，提 高其在化工、电力等领域的应用比例。
甲烷化技术是现代能源领域中的重要技术之一， 具有高效、环保、可持续等优点。
甲烷化技术发展历程
早期的甲烷化技术主要应用于合成氨 工业，随着能源需求的增长和环保要 求的提高，甲烷化技术在煤化工和生 物质气化等领域的应用逐渐增多。
近年来，随着科技的不断进步，甲烷 化技术也在不断优化和改进，以提高 转化效率、降低能耗和减少环境污染 。
煤气甲烷化技术将不断进行技术创新，提高转化 效率和能源利用率。
环保要求
随着环保意识的提高，煤气甲烷化技术将更加注 重环保，减少对环境的污染。
多元化应用
煤气甲烷化技术的应用领域将不断扩大，不仅局 限于燃气领域，还将拓展到化工、电力等领域。
煤气甲烷化技术面临的挑战
技术成熟度
目前煤气甲烷化技术尚未完全成熟，仍存在一些技术瓶颈和难题 需要解决。
加强国际合作
焦炉煤气制LNG工艺流程介绍 PPT
预处理系统 脱水系统
预处理系统 脱汞系统
原料气汞含量 净化气脱汞指标
0.1μg/Nm3 Hg≤10ng/m3
采用国外知名公司专用的吸附剂吸附汞 可使用3～5年，不需再生。 一塔，不需再生 脱汞后设过滤器，滤芯采用美国知名公司产品
预处理系统 脱汞系统
液化系统
包含液化冷箱、精馏系统、氮气制冷循环、混合冷剂制冷 系统；
焦炉煤气制LNG工艺流程介绍
汇报提纲
川空集团简介 LNG装置介绍 项目基本参数 工艺流程选择 工艺单元简介
关键部机简介
第1部分 川空集团简介
川空集团简介
四川空分设备(集团)有限责任公司是由原四川空气分离设备厂按照公司法独立改组设立的 有限责任公司。公司系国家大型一档企业，国家机械行业骨干企业，是我国深冷设备主要 设计研发制造基地之一。
低温增压
冷箱复热
常温增压(复热) 加热器加热
原料气换热
采取返回冷箱复热工艺，回收BOG中的冷量，MRC压缩机能耗减少。 板翅式换热器采用川空改进的通道结构，可降低BOG通过换热器的阻力。
MRC回收工艺的选择
短暂停车
•憋压 •提高设计压力 •冷剂压缩机带 压启动
长期停车
•回收贵重冷剂 •丙烷、异戊烷 •冷剂收集罐
氮膨胀
• 2006~2007 • 龙泉 11.5万Nm3/d • 波兰 20万Sm3/d
• 欧盟CE认证，国产唯一 • 精馏脱氮(25%)
氮甲烷膨胀
• 2008~2009 • 宁夏1期 30万Nm3/d • 宁夏2期 30万Nm3/d
混合冷剂
• 2010~2011 • 新圣2期 60万Nm3/d • 张家口 2×50万Nm3/d
燃气基础知识完整ppt课件
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24
②焦炉煤气 由焦炉出来的煤气因含有焦油、水蒸汽、氨及其
它可作为化工原料的气态化合物，必须将其中的焦 油和水蒸汽冷凝下来，将有关的化工原料回收，净 化后进入煤气管网。具体要求是：焦油﹤10mg/Nm3， 萘﹤50 mg/Nm3（冬季）、﹤100 mg/Nm3（夏季）， H2S﹤20 mg/Nm3，NH3﹤50 mg/Nm3，CO﹤10 mg/Nm3。
若燃烧产物中还存在可燃物质，叫做不完全燃烧。 不完全燃烧又有两种情况：
机械不完全燃烧是指由于机械带出和漏损等原因 所造成的燃烧损失，如管道系统所漏掉的煤气。 化学不完全燃烧是指由于空气不足或燃料与空气混合 不好，使燃料反应未能完全进行，在燃烧产物中还存 在少量的可燃成分。
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18
5 煤气的性质
=10.33mH2O=760mmHg
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8
1atm是1个物理大气压，国际规定为温度为0℃时 海洋平面上的压强
表压=绝对压力-大气压 真空度=大气压-绝对压力 3.3比容和密度 密度与比容互为倒数的关系 ρ=G/V
ρ—密度 G—气体质量 V—气体所占体积
ν=V/G
ν—比容 V—气体所占体积 G—气体质量
致命。 ⑦ 氧（O2），无色无味气体，分子量为32，重度 1.429公斤/米3。
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22
⑵煤气的腐蚀和毒性
副产煤气中具有腐蚀性的主要成分有硫化氢
（ H2S ） ， 二 氧 化 碳 （ CO2 ） ， 氧 气 （ O2 ） 及 氨 （NH3）。这些气体只有在有水时才具有腐蚀性。H2S 和CO2在水中呈酸性，NH3在水中呈碱性，O2在水中则 具有氧化性，形成化学腐蚀和氧化性腐蚀。因此，为
煤制天然气甲烷化课件
特点
煤制天然气甲烷化技术具有高效、环保、可实现煤炭资源的 高附加值利用等优点，但也存在投资大、技术复杂等挑战。
煤制天然气甲烷化技术的历史与发展
历史
煤制天然气甲烷化技术最早起源于 20世纪初，经过多年的研究和发展 ，技术逐渐成熟。
发展
近年来，随着环境保护意识的提高和 能源结构的调整，煤制天然气甲烷化 技术得到了快速发展，成为煤炭清洁 利用的重要方向之一。
煤制天然气甲烷 化课件
目录
• 煤制天然气甲烷化技术概述 • 煤制天然气甲烷化技术原理 • 煤制天然气甲烷化技术设备 • 煤制天然气甲烷化技术经济分析 • 煤制天然气甲烷化技术安全与环
保 • 煤制天然气甲烷化技术未来发展
展望
01
煤制天然气甲烷化技术概 述
定义与特点
定义
煤制天然气甲烷化技术是一种将煤炭转化为天然气的过程， 通过一系列化学反应将煤中的碳、氢元素转化为甲烷（CH4 ）。
煤制天然气甲烷化催化剂
煤制天然气甲烷化催化剂是实现 高效甲烷化的关键因素之一。
常用的催化剂有镍基催化剂、铬 基催化剂和铁基催化剂等，其中 镍基催化剂具有较高的活性和稳
定性。
催化剂的制备方法、活性组分和 载体对催化剂的性能有重要影响 ，选择合适的催化剂可以提高甲 烷化效率和降低副反应的发生。
03
煤制天然气甲烷化技术设 备
04
煤制天然气甲烷化技术经 济分析
投资成本分析
固定资产投资
包括甲烷化装置、配套设 施和辅助设备的购置、安 装费用。
流动资金投入
涉及原材料、燃料、水、 电等物资的采购和储备。
土地费用
获取项目所需土地的使用 权所需要支付的费用。
运行成本分析
01
煤制天然气甲烷化技术具有高效、环保、可实现煤炭资源的 高附加值利用等优点，但也存在投资大、技术复杂等挑战。
煤制天然气甲烷化技术的历史与发展
历史
煤制天然气甲烷化技术最早起源于 20世纪初，经过多年的研究和发展 ，技术逐渐成熟。
发展
近年来，随着环境保护意识的提高和 能源结构的调整，煤制天然气甲烷化 技术得到了快速发展，成为煤炭清洁 利用的重要方向之一。
煤制天然气甲烷 化课件
目录
• 煤制天然气甲烷化技术概述 • 煤制天然气甲烷化技术原理 • 煤制天然气甲烷化技术设备 • 煤制天然气甲烷化技术经济分析 • 煤制天然气甲烷化技术安全与环
保 • 煤制天然气甲烷化技术未来发展
展望
01
煤制天然气甲烷化技术概 述
定义与特点
定义
煤制天然气甲烷化技术是一种将煤炭转化为天然气的过程， 通过一系列化学反应将煤中的碳、氢元素转化为甲烷（CH4 ）。
煤制天然气甲烷化催化剂
煤制天然气甲烷化催化剂是实现 高效甲烷化的关键因素之一。
常用的催化剂有镍基催化剂、铬 基催化剂和铁基催化剂等，其中 镍基催化剂具有较高的活性和稳
定性。
催化剂的制备方法、活性组分和 载体对催化剂的性能有重要影响 ，选择合适的催化剂可以提高甲 烷化效率和降低副反应的发生。
03
煤制天然气甲烷化技术设 备
04
煤制天然气甲烷化技术经 济分析
投资成本分析
固定资产投资
包括甲烷化装置、配套设 施和辅助设备的购置、安 装费用。
流动资金投入
涉及原材料、燃料、水、 电等物资的采购和储备。
土地费用
获取项目所需土地的使用 权所需要支付的费用。
运行成本分析
01
第5章 -part 2 煤制天然气
甲烷化催化剂
• 周期表中第八族的所有金属元素都能不同程度地催 化一氧化碳加氢生成甲烷的反应。 • Ru＞Fe ＞Ni ＞Co ＞Rh ＞Rd ＞Pt ＞Ir • 烷化催化剂的开发和研究表明，镍基催化剂，具有 使用压力高、低温活性高、强度高、热稳定性好、 适应空速范围大、对CO和CO2甲烷化过程具有较高 活性和选择性。一般由活性Ni组分、载体、助剂等 组成。 • 甲烷化催化剂通常的反应温度为280-500℃，压力22.5MPa或更高，在如此剧烈的反应条件下，它应具 有足够大且稳定的比表面积。
煤制天然气技术的分类
• 按原料气的类型分：合成气甲烷化技术、焦炉煤气甲烷 化技术； • 按甲烷化反应类型分：化学催化甲烷化技术；生物甲烷 化技术； • 按煤转化反应程度分：完全甲烷化和部分甲烷化技术， 前者如煤气化、合成气甲烷化技术员，后者如催化热解 甲烷化技术。 • 按甲烷化工艺步骤分：一步法甲烷化技术、二步法甲烷 化技术。前者是合成气的变换与甲烷化在同一反应器中 完成，后者是合成气部分变换后，再经甲烷化反应器进 行甲烷化转化。
1×1卡
20 28 60 3500元/kW
• 环保
• 由于煤制天然气甲烷化装置副产大量的高压蒸汽，这些蒸汽用于驱动空分透平， 减少了锅炉和燃料煤的使用量，大大降低锅炉和发电产生的CO2排放量。 • 煤制甲醇、二甲醚和合成油装置中，空分所需高压蒸汽几乎全部由锅炉供给， 而且基本没有富余的低压蒸汽。 • 煤制天然气可以大规模管道输送，节能、环保、安全，输送费用低。
气体中的总硫 /ppm
气体中的总氯 /ppm
＜0.1
＜1
M-349甲烷化催化剂的工艺条件
物性参数 外观 粒度,mm 强度,N/粒 破碎率,% 堆密度,g/L 使用寿命,年 操作条件 还原温度，℃ 淡绿色球状颗粒 φ 3～4、φ5～6（可按需 要） ≥50、100 ≤0.5 0.95±0.05 ≥1 400～450（通H2预还原）
煤制天然气之甲烷化概述(PPT48页)
➢ 高品质的替代天然气，甲烷含量可达94～96%，高位热值达 8900～9100 kcal/Nm3，产品中其他组分很少，完全可以满 足国家天然气标准以及管道输送的要求；
➢ 现有新疆庆华和内蒙汇能SNG工厂采用托普索TREMPTM甲烷 化技术。
12
甲烷化技术状况
（2）英国Davy公司的CRG甲烷化工艺：
7
甲烷化反应特点
平衡常数很大，在通常使用催化剂的活性温度范围内，平衡不是限制 因素；
强放热反应。每转化1%CO可使气体温升71 ℃ ，每转化1%CO2可使 气体温升61 ℃ ；
甲烷化反应是F-T法合成烃类的一种特殊案例。甲烷化相当于燃料的 一转化过程，经甲烷化反应后可提升气体燃料能量密度；
工业化面临 的技术难题
煤气（高CO含量）甲烷化开始于40年代，真正发展于70年代（石油危 机）；
标志性示范装置：美国大平原厂，总投资21.13亿美元，采用鲁奇固定床 干法排灰煤气化生产的煤气净化后经甲烷化合成天然气的大型商业化工 厂年产14.4亿Nm3天然气
国际发展是以制取代用天然气为目的，国内是为提高煤气的热值为主
1. 强放热反应， 可引起催化剂床层剧 烈升温，使催化剂烧结失活；
2. 气体中氢/碳比偏小，增加了析碳的 可能，是催化剂积碳失活；
3. 气体中毒物可使催化剂中毒失活；
8
精脱硫
第一硫吸收塔： H2S + ZnO = ZnS + H2O
第二硫吸收塔： COS + H2O = H2S + CO2 C2H4 + H2 = C2H6
甲醇
MTO/MTP
焦炉气
焦油
焦油加工
焦炭 乙炔 聚氯乙烯
等离子
直接 利用
➢ 现有新疆庆华和内蒙汇能SNG工厂采用托普索TREMPTM甲烷 化技术。
12
甲烷化技术状况
（2）英国Davy公司的CRG甲烷化工艺：
7
甲烷化反应特点
平衡常数很大，在通常使用催化剂的活性温度范围内，平衡不是限制 因素；
强放热反应。每转化1%CO可使气体温升71 ℃ ，每转化1%CO2可使 气体温升61 ℃ ；
甲烷化反应是F-T法合成烃类的一种特殊案例。甲烷化相当于燃料的 一转化过程，经甲烷化反应后可提升气体燃料能量密度；
工业化面临 的技术难题
煤气（高CO含量）甲烷化开始于40年代，真正发展于70年代（石油危 机）；
标志性示范装置：美国大平原厂，总投资21.13亿美元，采用鲁奇固定床 干法排灰煤气化生产的煤气净化后经甲烷化合成天然气的大型商业化工 厂年产14.4亿Nm3天然气
国际发展是以制取代用天然气为目的，国内是为提高煤气的热值为主
1. 强放热反应， 可引起催化剂床层剧 烈升温，使催化剂烧结失活；
2. 气体中氢/碳比偏小，增加了析碳的 可能，是催化剂积碳失活；
3. 气体中毒物可使催化剂中毒失活；
8
精脱硫
第一硫吸收塔： H2S + ZnO = ZnS + H2O
第二硫吸收塔： COS + H2O = H2S + CO2 C2H4 + H2 = C2H6
甲醇
MTO/MTP
焦炉气
焦油
焦油加工
焦炭 乙炔 聚氯乙烯
等离子
直接 利用
焦炉煤气制液化天然气ppt课件
工艺流程介绍
工艺流程介绍
甲烷化反应：是指气体CO和CO2在催化剂作用下，与氢气发生反应，生 成甲烷的强放热化学反应。 甲烷化反应属于催化加氢反应。其反应方程为:
04 国内成功案例
国内成功案例
1、内蒙古鄂托克旗建元煤焦化有限责任公司
20000Nm³/h焦炉煤气制LNG项目；
国
2、鹤岗市汉兴能源科技有限公司
相关概念、术语
天然气
1、定义：是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、 和岩石圈中各种自然过程形成的气体（包括油田气、气田气、泥火 山气、煤层气和生物生成气等）。 2、成分：主要由甲烷（85%）和少量乙烷（9%）、丙烷（3%）、 氮（2%）和丁烷（1%）组成。 3、用途：主要用途是作燃料，可制造炭黑、化学药品和液化石油气， 由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。天然气主要由 气态低分子烃和非烃气体混合组成。 4、基本特点：天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也 比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体， 安全性较其他燃体而言相对较高。（绿色环保、经济实惠、安全可 靠、改善生活）
导语
焦炉煤气的开放利用
1、用作气体燃料。 2、利用焦炉煤气发电。 3、利用焦炉煤气制氢。 4、焦炉煤气用于生产直接还原铁。 5、焦炉煤气用于高炉喷吹炼铁。
6、焦炉煤气作为化工原料生产合成气（氨、甲醇、天然气）。
7、焦炉煤气直接生成合成气。
01 相关概念、术语 02 合成液化天然气概述 03 工艺流程介绍 04 国内成功案例
在焦炉气组成中,甲烷含量约23%-27%,一氧化碳和二氧化碳含量占 近10%,其余为氢和少量氮,因此焦炉气通过甲烷化反应,可以使绝大部分 一氧化碳和二氧化碳转化成甲烷,得到主要含氢、甲烷、氮的混合气体,经 进一步分离提纯后可以得到甲烷体积在90%以上的合成天然气(SNG),再 经压缩得到压缩天然气(CNG)或者经液化得到液化天然气(LNG)。
天然气化工工艺学天然气转化PPT课件
概述
《天然气化工工艺学》第3章
• 合成气—CO和H2的混合物。
合成气用途—不仅是纯H2和纯CO的来源，也用以衍生 多种化工产品。如 F-T合成制汽煤柴油、MTG、MTO/ MTP等过程。
• 不同的合成气衍生化工产品需要不同的H2和CO摩尔比 (简写H2/CO比)的合成气，通常H2/CO→ 2 （摩尔比）。
ln K p1 T
23829.4 T2
3.3066 T
ln K T
p2
4
856.8 T2
1.11 T
8
7
0 0
If T, then Kp1 . If T↓, then Kp2 .
第6页/共57页
《天然气化工工艺学》第3章
3.1.1.2 平衡组成计 算 若进气中只含甲烷和水蒸汽，设nm和nw分别为进气中
ln
Kp2
4865 .8 T
1.1187
LnT
3.6574
10 3 T
1.2817
10 6 T
2
2.1845
10 10 T
3
0.5686
当温度>900K (623oC)时，占优势的反应为：
CH4 H2O( g )＝CO 3H2 206.4kJ.mol1 (1)
当温度<900K (623oC)时，占优势的反应为：
CO H2O( g )＝CO2 H2 41.2kJ.mol1 (2)
第5页/共57页
《天然气化工工艺学》第3章
温度T对Kpi的影响（分析）
• Kp1、 Kp2和T单位
ln
Kp1
23892 .4 T
3.3066 LnT
2.2103 103T
1.2881106T 2
《天然气化工工艺学》第3章
• 合成气—CO和H2的混合物。
合成气用途—不仅是纯H2和纯CO的来源，也用以衍生 多种化工产品。如 F-T合成制汽煤柴油、MTG、MTO/ MTP等过程。
• 不同的合成气衍生化工产品需要不同的H2和CO摩尔比 (简写H2/CO比)的合成气，通常H2/CO→ 2 （摩尔比）。
ln K p1 T
23829.4 T2
3.3066 T
ln K T
p2
4
856.8 T2
1.11 T
8
7
0 0
If T, then Kp1 . If T↓, then Kp2 .
第6页/共57页
《天然气化工工艺学》第3章
3.1.1.2 平衡组成计 算 若进气中只含甲烷和水蒸汽，设nm和nw分别为进气中
ln
Kp2
4865 .8 T
1.1187
LnT
3.6574
10 3 T
1.2817
10 6 T
2
2.1845
10 10 T
3
0.5686
当温度>900K (623oC)时，占优势的反应为：
CH4 H2O( g )＝CO 3H2 206.4kJ.mol1 (1)
当温度<900K (623oC)时，占优势的反应为：
CO H2O( g )＝CO2 H2 41.2kJ.mol1 (2)
第5页/共57页
《天然气化工工艺学》第3章
温度T对Kpi的影响（分析）
• Kp1、 Kp2和T单位
ln
Kp1
23892 .4 T
3.3066 LnT
2.2103 103T
1.2881106T 2
焦炉煤气甲烷化制天然气PPT精选文档
分离器分离出的工艺冷凝液送出装置作为循环水 的补充水。
21
3.分离和干燥
分离的目的是将甲烷化合成后的合成气（主要为甲 烷和氢气）进入变压吸附或膜分离装置按产品质量要 求进行分离，分别得到富甲烷的天然气和富氢气体。 ⑴甲烷气分离技术： ①变压吸附PSA技术，是近30多年来发展起来的一项新 型气体分离与净化技术。变压吸附技术投资少、运行 费用低、产品纯度高、操作简单、灵活、环境污染小、 原料气源适应范围宽，分离过程操作简单，自动化程 度高，设备不需要特殊材料等优点。吸附分离技术最
8
精脱硫，以达到甲烷化反应所要求的净化精度。
⑴净化和精脱硫的目的
①原料气净化的目的是脱除焦炉煤气中的硫、氨、 氯、苯、焦油等杂质，保证后系统设备的稳定正常 运行。
②精脱硫的目的是为了满足甲烷化催化剂对硫和氯 等毒物的要求，一般采用铁钼或镍钼加氢，将焦炉 气中的有机硫转化为无机硫，再用氧化锌脱除至 0.1ppm。
②固体吸收法 ，固体吸附法脱水工艺是用多孔性的固
24
体吸咐剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种 组分吸附于固体表面上以达到分离的操作。目前用于 天然气脱水的多为固定床物理吸附。用吸附剂除去气 体混合物的杂质，一般都使吸附剂再生循环使用。常 用的固体吸附脱水法有氯化钙法、硅胶法、活性氧化 铝及活性铝矾土法，分子筛法以及复式固定干燥剂法 等。
16
经过湿法脱硫后的焦炉煤气通过气气换热器提温 到约300℃进入二级加氢转化器将残余的有机硫进行 转化，再经中温氧化锌脱硫槽把关，使气体中的总硫 达到0.1ppm。出氧化锌脱硫槽的气体压力约为2.8MPa， 温度约为380℃送往甲烷化装置。
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2.甲烷化
甲烷化是整个工艺的核心，其作用是通过甲烷化反 应，将焦炉煤气中的CO、CO2、H2转化成甲烷，经过甲烷 化后甲烷含量可提高8～10%，且CO、CO2都可降至10ppm 以下。
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3.分离和干燥
分离的目的是将甲烷化合成后的合成气（主要为甲 烷和氢气）进入变压吸附或膜分离装置按产品质量要 求进行分离，分别得到富甲烷的天然气和富氢气体。 ⑴甲烷气分离技术： ①变压吸附PSA技术，是近30多年来发展起来的一项新 型气体分离与净化技术。变压吸附技术投资少、运行 费用低、产品纯度高、操作简单、灵活、环境污染小、 原料气源适应范围宽，分离过程操作简单，自动化程 度高，设备不需要特殊材料等优点。吸附分离技术最
8
精脱硫，以达到甲烷化反应所要求的净化精度。
⑴净化和精脱硫的目的
①原料气净化的目的是脱除焦炉煤气中的硫、氨、 氯、苯、焦油等杂质，保证后系统设备的稳定正常 运行。
②精脱硫的目的是为了满足甲烷化催化剂对硫和氯 等毒物的要求，一般采用铁钼或镍钼加氢，将焦炉 气中的有机硫转化为无机硫，再用氧化锌脱除至 0.1ppm。
②固体吸收法 ，固体吸附法脱水工艺是用多孔性的固
24
体吸咐剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种 组分吸附于固体表面上以达到分离的操作。目前用于 天然气脱水的多为固定床物理吸附。用吸附剂除去气 体混合物的杂质，一般都使吸附剂再生循环使用。常 用的固体吸附脱水法有氯化钙法、硅胶法、活性氧化 铝及活性铝矾土法，分子筛法以及复式固定干燥剂法 等。
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经过湿法脱硫后的焦炉煤气通过气气换热器提温 到约300℃进入二级加氢转化器将残余的有机硫进行 转化，再经中温氧化锌脱硫槽把关，使气体中的总硫 达到0.1ppm。出氧化锌脱硫槽的气体压力约为2.8MPa， 温度约为380℃送往甲烷化装置。
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2.甲烷化
甲烷化是整个工艺的核心，其作用是通过甲烷化反 应，将焦炉煤气中的CO、CO2、H2转化成甲烷，经过甲烷 化后甲烷含量可提高8～10%，且CO、CO2都可降至10ppm 以下。
焦炉煤气制天然气项目工艺路线比较ppt课件
十四、焦炉煤气甲烷化制天然气联产氢气
焦炉煤气经净化处理满足甲烷化条件后进入甲烷化反应器，甲烷化反应后气 体经深冷液化制LNG，或利用PSA提氢后甲烷气经压缩到25MPa，送入 CNG管网。
十五、焦炉煤气甲烷化制天然气联产合成氨
焦炉煤气经净化处理满足甲烷化条件后进入甲烷化反应器，甲烷化反应后气 体经深冷液化制LNG，或利用膜分离提纯甲烷气经压缩到25MPa，送入 CNG管网。 自膜分离后的含N2、H2、CO混合气通过CO变换、洗脱CO2等工艺净化原料 气，在450-550℃、20-60MPa下，将精制的氮、氢混合气合成氨。
3880.00
3 3
对应：100万吨/年焦化，25000m3/h焦炉气
提纯 天然气和H2
约13000
19576.00
1 1
甲烷化 生产天然气
约12000
8440.00
2 2
十九、焦炉煤气制天然气风险分析之原料气价格
十九、焦炉煤气制天然气风险分析之管网建设
十六、焦炉煤气制天然气工艺路线比较
项目 原料气量 Nm3/h
天然气产量 Nm3/h
H2产量
Nm3/h
燃料尾气 Nm3/h
消耗 电耗 kW
循环水消耗 t/h
蒸汽消耗 t/h
脱盐水消耗 t/h 天然气加工成本 元/Nm3 氢气加工成本 元/Nm3
投资
（万元RMB）
直接提纯天然气 25000 6000 ～
单位
t t kWh kWh t
消耗定额 (每kNm3产品气)
1.68 -1.15 82.5 531 390
十一、年处理2.4亿m3焦炉气制LNG工厂技术经济指 标表
序号 1 1.1 2 3 3.1 3.2 4 4.1 4.2 5 5.1 5.2 5.3 6 7
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与再生循环，达到连续分离气体的目的。 吸附塔内装填活性炭吸附剂组成复合床吸附床层。 吸附剂在常温下吸附焦炉煤气中的萘杂质，当吸附 达到饱和后，需通过装置配置的阀门开关切换到再 生操作。 ④原料气增压
经过TSA－除焦油、萘，焦炉煤气中萘、尘、焦 油分别脱至10、3、10mg/Nm3，进入原料气增压机组
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①气柜
自洗脱苯工段来的焦炉煤气温度为27℃，压力为 700mmH2O，由总管送至本工段，经进气水封进入湿式 螺旋式气柜，缓冲后再经出气水封由管道送至压缩工 段。
②焦炉煤气初级压缩
来自气柜气体进入原料气压缩机组，压缩至 0.4MPa，送往TSA－萘进一步除去焦炉煤气中夹带的 焦油、萘。
0.1ppm。
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⑵焦炉煤气净化的方法 ①干法，干法净化主要针对处理气量相对较小、硫 化氢含量相对较小、净化深度要求高的情况。 ②湿法，湿法净化主要针对处理气量相对较大、硫 化氢含量较高、净化深度要求不高的情况。
在实际中选择干法还是湿法时必须综合考虑以 上因素才能最终确定。
⑶焦炉煤气净化的工艺流程
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③ TSA－除焦油、萘
焦炉煤气中夹带的焦油、萘的脱除采用TSA－除焦 油、萘工艺，变温吸附分离原理：吸附剂在物理吸附 中所具有基本性质，一是对不同组分的吸附能力不同， 二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附温度的上升 而下降。利用吸附剂的这二个性质，可实现对混合气 体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯；利 用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在低温下吸附 而在高温下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附
来自焦炉煤气压缩的压力2.9MPa，温度40℃的焦炉 煤气含无机硫250mg/Nm3，有机硫250mg/Nm3，先经过两
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台过滤器滤去剩余的焦油、萘和H2S，在甲烷化装置中 预热至320℃。
提温后的气体部分经铁钼预转化器，气体中的有 机硫在此转化为无机硫，另外，气体中的氧也在此与 氢反应生成水；剩余部分与预转化器反应后的气体混 合后进入一级加氢反应器；加氢转化后的气体含无机 硫约300mg/Nm3，经气气换热器和焦炉气蒸发式冷却器 冷却到40℃后送入湿法脱硫装置。
国内甲烷化技术只是做了大量的试验和示范装置， 到目前为止没有一家可供参考的大型工业化装置，其稳 定性和可靠性需进一步验证。国外戴维、托普索技术已 签订了焦炉煤气甲烷化制天然气项目的技术合同,相关 项目已在建，托普索在煤制天然气领域积累了大量工业 化运行经验。所以主要介PP绍T课一件 下托普索甲烷化技术。18
焦炉气甲烷化制 天然气
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主要内容：
一、焦炉气甲烷化制天然气的原因 二、甲烷化原理 三、焦炉煤气甲烷化制天然气工艺
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一、焦炉气甲烷化制天然气的原因
我国的能源结构是“缺油、少气、富煤”,煤炭资 源相对丰富,煤化工发展迅速。根据我国石油天然气总 公司预测，2015年常规天然气生产量为1780亿立方米， 天然气需求量为2400亿立方米，供需缺口为620亿立方 米。2010~2020年期间，我国天然气需求量受城市气化 率的提高以及天然气替代工业燃料领域消费的驱动将 大幅度增长，消费结构将进一步优化。天然气的价格 这几年一直稳中有升，今后几年，随着市场需求的进 一步增加，价格仍将有所提高。
副反应：
• 2CO→CO2+C • CH4→2H2+C
△Hθ =-206.2kJ/mol △Hθ =-165.08kJ/mol △Hθ =-41.2kJ/mol
△Hθ =-72.4kJ/mol △Hθ =82.4kJ/mol
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甲烷化反应特点主要有两个：其一是CO、CO2 与H2的甲烷合成反应是强放热反应，其二是CO和 CH4的析碳反应会使催化剂失活。针对其反应特点， 需要研发活性高、选择性好、强度高、寿命长的
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,压缩至2.9MPa，送往加氢转化脱硫。
⑤加氢转化精脱硫
加氢转化精脱硫为一级加氢后采用湿法脱硫脱除大 部分无机硫，然后经过二级加氢，最后采用氧化锌干法 脱硫，使硫含量达到0.1ppm。其主要反应为有机硫及其 他组分在300℃～400℃，并有铁钼和镍钼型号的催化剂 的作用下与氢气进行转化反应。
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经过湿法脱硫后的焦炉煤气通过气气换热器提温 到约300℃进入二级加氢转化器将残余的有机硫进行 转化，再经中温氧化锌脱硫槽把关，使气体中的总硫 达到0.1ppm。出氧化锌脱硫槽的气体压力约为2.8MPa， 温度约为380℃送往甲烷化装置。
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2.甲烷化
甲烷化是整个工艺的核心，其作用是通过甲烷化反 应，将焦炉煤气中的CO、CO2、H2转化成甲烷，经过甲烷 化后甲烷含量可提高8～10%，且CO、CO2都可降至10ppm 以下。
甲烷合成催化剂，保证焦炉气中CO和CO2转化的完 全性。
PPT课件6Βιβλιοθήκη 三、焦炉煤气甲烷化制天然气工艺
1.原料气净化和精脱硫 2.甲烷化 3.分离和干燥
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1.原料气净化和精脱硫
经过焦化厂初步处理后的焦炉煤气仍然含有微 量焦油、苯、萘、氨、氰化氢、Cl－、不饱和烯烃、 硫化氢、噻吩、硫醚、硫醇、COS和二硫化碳等杂质， 而焦炉煤气中的不饱和烯烃会在后续的焦炉煤气甲 烷化反应中分解析碳而影响催化剂的活性，由无机 硫与有机硫组成的混合硫化物也是甲烷化催化剂的 毒物，因此会导致甲烷化催化剂永久性中毒而失活。 初步净化后的焦炉煤气要想进行甲烷化反应，实现 硫的质量分数＜0.1×10－6，就必须选择
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精脱硫，以达到甲烷化反应所要求的净化精度。
⑴净化和精脱硫的目的
①原料气净化的目的是脱除焦炉煤气中的硫、氨、 氯、苯、焦油等杂质，保证后系统设备的稳定正常 运行。
②精脱硫的目的是为了满足甲烷化催化剂对硫和氯
等毒物的要求，一般采用铁钼或镍钼加氢，将焦炉
气中的有机硫转化为无机硫，再用氧化锌脱除至
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利用该契机,积极发展焦炉煤气制天然气( SNG) 用于替代天然气或城市煤气,不仅可以降低进口天然 气市场给我国带来的潜在风险,满足日益增长的市场 需求,而且对我国的能源安全、节能减排等方面也具 有战略意义。
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二、甲烷化原理
主反应：
• CO+3H2→CH4+H2O • CO2+4H2→CH4+2H2O • CO+H2O→CO2+H2