焦炉煤气甲烷化制天然气 ppt课件

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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
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
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
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
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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。
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。
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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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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 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
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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
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。
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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。
甲烷合成催化剂，保证焦炉气中CO和CO2转化的完 全性。
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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