新奥焦炉气合成天然气技术进展
新奥煤催化气化制天然气技术通过鉴定
新奥煤制天然气技术通过鉴定
近日，新奥“煤制天然气关键技术及工艺”通过省科技成果鉴定。
专家一致认为，该项目数据严谨可信，取得的技术成果拥有自主知识产权，达到了国际领先水平。
省科技发展成果转化服务中心受省科技厅委托，组织了这次鉴定会，曹湘洪院士等
7位鉴定专家出席。
会上，新奥能源研究院就“煤制天然气关键技术及工艺”进行专题
汇报指出，项目团队在催化剂配制、负载及回收工艺等多项关键技术研究开发基础上，
建设了煤催化气化装置，实现了106小时连续稳定运行，充分验证了采用热解、催化气
化、燃烧耦合流化床煤催化气化联产甲烷和焦油的技术可行性。
焦炉煤气制液化天然气的发展现状及趋势
焦炉煤气制液化天然气的发展现状及趋势近年来我国的经济迅速发展，科技水平逐渐提高，各行各业都得到了极大地发展，尤其是化工行业展现出了一派繁荣发展的景象。
当然，我国的物产丰富，但是天然气资源相对比较缺乏，因此，天然气资源的制造与利用是当前化工行业的发展重点。
焦炉煤气作为制作液化天然气的重要原料与资源，本身具有着非常严重的污染性，对环境的良好保护有着严重的破坏作用。
所以，一旦充分利用焦炉煤气来制造液化天然气既可以增加天然气的用量又可以达到更好的保护环境的目的，可谓是一举两得的办法。
由此可见，焦炉煤气制造液化天然气的前景还是非常好的。
标签：焦炉煤气；液化天然气；发展现状；发展趋势1 前言焦炉煤气是炼焦工业的一种副产物，是一种具有污染性的气体，也是一种重要的能源，可以废物重新利用，变为各种有用的资源和能源。
利用焦炉煤气来制取液化天然气可以有利的推动环境保护，减少大气污染，同时还能够节约资源并创造社会价值。
当前我国的焦炉煤气排放量正在逐年增加，但是相对而言其利用率比较低，在当前呼吁倡导环境保护的大背景下，人们逐渐提高了保护环境的意识，因此，利用焦炉煤气制造液化天然气也得到了人们的广泛关注，这一技术在工业生产中也越来越重要。
2 焦炉煤气当前存在的问题焦炉煤气的热值低、污染大，是一种相对低端的燃料，在我国当前的企业供应燃气系统中虽占据一定的比例，但是也存在一定的问题。
（1）空气污染问题。
焦炉煤气作为一种混合物其中含有一氧化碳、硫化氢、甲烷等气体，在充分燃烧之后会产生二氧化硫、氮氧化物等多种污染气体，排出后容易对大气环境产生污染，并且增加大气温度。
如若大量使用对环境的影响是不可估量的。
（2）储存与运输问题。
城市的燃气供应一般都是由企业使用大型的储存罐进行焦炉煤气的储存，但是，这样的储存方法储存量是有限的，一旦到了冬天气温低的状况下，城镇内需要大量的燃气供应，容易导致燃气供应不足。
除此之外，焦炉煤气本身具有易燃、易爆的特性，运输起来非常不方便。
焦炉煤气制天然气的技术进展一览
焦炉煤气制天然气的技术进展一览2015.6中国的城市化和工业化进程，极大地促进了对天然气的市场需求。
而中国是一个天然气资源相对贫乏的国家，由此带来的天然气价格上涨趋势已经形成，为天然气的开发利用提供了良好的发展机遇和发展基础。
基于经济发展和自然资源的条件限制，目前的焦炉煤气，主要作为城市煤气气源、工业燃料、发电燃料，以及甲醇和化肥等生产原料;随着城市化进程的加速，以及居民生活条件改善对天然气能源需求的提升，焦炉煤气制天然气市场正逐步打开，以焦炉煤气为原料制天然气的比较效益正逐步取得市场的认可。
基于此，本文对焦炉煤气制天然气的技术现状进行分析，并就今后的发展趋势进行评估，为企业焦炉煤气制天然气工艺技术选择提供借鉴。
1天然气及焦炉煤气的性质特点1.1天然气的性质特点天然气是清洁的燃料及重要的化工原料，市场需求巨大。
随着民用市场的发展，国家为规范天然气市场，制定了天然气的相关技术特性标准，目前主要划分为3类:天然气(基本气源，管道天然气基本要求)、车用压缩天然气、液化天然气。
其基本要求为:①天然气。
高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫≤100～460mg/m3，硫化氢含量≤6～460mg/m3，CO2≤3%(体积分数，下同);②压缩车用天然气。
高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫≤200mg/m3，硫化氢含量≤15mg/m3，CO2≤3%，O2≤0.5%(体积分数，下同);③液化天然气。
由于气源不同，未对其进行严格限定。
一般要求甲烷含量应高于75%(体积分数，下同)，N2含量应低于5%(体积分数，下同)。
1.2焦炉煤气的性质特点焦炉煤气含有56%(体积分数，下同)左右的H2、26%左右的CH4、5%左右的CO、2%左右的CO2、1.8%左右的碳烃化合物、3%左右的N2、少量的氧气化合物，以及少量的焦油、萘、苯、硫化物等，煤气热值约18MJ/m3。
典型焦炉煤气组成见表1。
1. 3 两种煤气的对比分析与天然气相比，焦炉煤气热值仅为其 1/2，主要成分是氢、甲烷、一氧化碳，并含有大量的杂质，将其转化为天然气，需要进行脱杂、脱硫、除氢等一系列处理，才能实现与天然气指标的匹配。
论述焦炉煤气制取天然气技术及其发展
论述焦炉煤气制取天然气技术及其发展一、发展焦炉煤气制取天然气的现状在我国，对焦化行业结构所进行的调整已经基本完成，这种措施的利用，在焦炉煤气制取天然气当中，就会置换出大量的焦炉煤气，这样不但能够增加煤气资源的利用率，对天然气的生产也是一个稳步的提高。
业内人士都清楚，甲烷是焦炉煤气主要的成分，所以我们研究的一个主要方向，就是进行甲烷化，以及把甲烷分离提取出来。
像一些比较成熟的工厂已经开始利用变压吸附法，来提出甲烷的浓度，而且还开发一些功能相对比较多，效率好的催化剂。
下面我们就具体分析一下其工艺流程。
二、焦炉煤气制取天然气的工艺过程直接对原料气中的甲烷进行分离提取和使净涤后的焦炉煤气发生甲烷化反应是焦炉煤气制取天然气的两个最有效率，也是技术最成熟的方法了，接着对甲烷进行分离。
接下来我就不一一给大家介绍了，就针对第二种方法的工艺流程和大家一起来学习。
1.工艺流程图如图1所示：下图是利用焦炉煤气甲烷化对天然气进行制取的工艺流程图。
2.净化和精脱硫过程焦炉煤气被焦化厂初步进行处理后，这些有害物质和杂质，例如微量的二硫化碳和COS、硫醇，还有噻吩和硫化氢，以及不饱和烯烃和Cl-，苯和焦油，这些都是其产生的典型的有害物质。
针对于不饱和烯烃，其在后续的反应中会把析碳进行分解，这样对催化剂的活性影响很大。
有机硫和无机硫是组成混合硫化物的主要成分，因为这两种硫在甲烷化催化剂中都是一种毒物，所以在甲烷化催化剂使用的时候，其会出现永久性的中毒的现象，那么甲烷催化剂的活性几乎要损耗殆尽，所以为了高效的生产出天然气，就要使初步净涤后的焦炉煤气发生甲烷化反应，以此类推，我们就必须运用施精脱硫的技术，只有这样，才能和甲烷化的反应所需要的净化精度相符合。
其实简单点说呢，对焦炉煤气中的焦油、苯、氯、氨以及硫等杂质进行脱除，就是原料气净化的根本目标，这样系统设备才可以正常稳定地运行。
所以针对这两个方面一定要有清晰的思路。
甲烷化催化剂是相对精脱硫而说的，甲烷化催化剂对氯和硫等毒物的要求在实际操作中一定要相互符合，这样才能更好的更快的生产出我们最后需要的天然气。
焦炉煤气制天然气之甲烷化技术现状
焦炉煤⽓制天然⽓之甲烷化技术现状焦炉煤⽓制天然⽓之甲烷化技术现状刘⾦刚刘振峰杜霞茹娄肖杰吴迪镛（⼤连凯特利催化⼯程技术有限公司⼤连辽宁116085）摘要：焦炉煤⽓制天然⽓项⽬在技术性和经济性⽅⾯具有较强的竞争⼒，已成为焦炉煤⽓综合利⽤的热点技术之⼀。
甲烷化技术是焦炉煤⽓制天然⽓项⽬中的关键技术之⼀，迄今仍未有成熟可靠的商业化应⽤实例。
甲烷化技术主要有绝热多段固定床⼯艺和等温列管⽔冷反应器⼯艺，这些焦炉煤⽓甲烷化⼯艺仍处于试验阶段，其中甲烷化催化剂是⼯艺关键，其稳定性和可靠性等均需进⼀步验证。
关键词：焦炉煤⽓天然⽓甲烷化催化剂1 前⾔中国的独⽴焦化企业每年副产焦炉煤⽓约900亿m3，除了回炉加热⾃⽤，⼯业⽤燃料、发电及放散等之外，⽬前对焦炉煤⽓的综合利⽤主要是制作⼯业原料甲醇。
但国内甲醇产能过剩，⽽且焦炉煤⽓制甲醇技术复杂，投资较⼤。
近些年焦炉煤⽓制天然⽓（管输天然⽓、压缩天然⽓CNG、液化天然⽓LNG）备受关注，该技术能量利⽤效率⾼，⼯艺流程简单，市场前景看好，正逐渐成为焦炉煤⽓综合利⽤的具有较强竞争⼒的新领域之⼀。
国内⾸套焦炉煤⽓制天然⽓项⽬是太⼯天成2007年在⼭西河津实施的焦炉⽓综合利⽤新⼯艺⽰范⼯程，该项⽬中没有甲烷化⼯艺，采⽤前端组成净化、膜分离、低温液化等技术⽣产LNG和H2，项⽬于2009年建成，但由于各种各样原因，该⼯程⼀直未正常开⼯。
另据相关报道，2010年年底，内蒙乌海华清能源科技有限公司15万m3/d 焦炉煤⽓甲烷化制CNG⽰范装置成功开车，该项⽬中主要含焦炉煤⽓深度净化、绝热多段甲烷化、变压吸附、压缩等⼯艺，但由于新近开车，该⼯程还需经受“安稳长满”运⾏的考验。
另据报道，国内已有乌海、曲靖、菏泽、鄂尔多斯、攀枝花、孝义等地焦炉煤⽓制天然⽓项⽬正在规划、拟建或在建，这些项⽬中均含有甲烷化⼯艺，主要由国内和国外技术商提供⼯艺技术和催化剂。
2 甲烷化技术简介在焦炉煤⽓制天然⽓项⽬中，甲烷化⼯艺并不是必须的。
2.4亿Nm3焦炉气生产LNG技术和产业化运行
2.4亿Nm3/a焦炉气生产LNG技术及产业化应用新地能源工程技术有限公司2013年7月18日目录京宝新奥2.4亿N m3/a焦炉气生产LNG项目简介1新地能源焦炉气生产LNG三个核心技术23 4新地能源焦炉气生产LNG技术成果和专利新地能源焦炉气生产LNG在建项目5结束语项目工程费用：近3 亿元; 项目建设周期：14个月;技术来源：新地能源工程技术有限公司提供自主知识产权的净化、合成和液化成套技术和甲烷合成催化剂。
1.京宝新奥2.4亿N m 3/a 焦炉气生产LNG项目简介项目评价指标汇总表序号指标名称单位数量备注1LNG（含量≥99.0％vol）×104Nm3/a9487.2不含税2.48元Nm32SNG×104Nm3/a14380中间产品3原材料--焦炉煤气×104Nm3/a22800不含税0.34元Nm3单耗：2.4-2.6Nm3COG/Nm3LNG4总成本元/ Nm3LNG 1.9包括：原辅材料费、燃料和动力费、其他成本费用（工资和福利、修理费、折旧费、摊销费、利息支出和其他费用）5制造成本元/ Nm3LNG0.8总成本扣除原料费、折旧费、摊销费和利息支出6工程费用万元近300007年均营业收入万元/a23172.288年均利润总额万元5656.909项目投资税后财务内部收益率%18.1010总投资收益率%18.5211税后投资回收期年 6.0812税前投资回收期年 5.1113盈亏平衡点％45.031.京宝新奥2.4亿Nm3/a焦炉气生产LNG项目简介焦炉气压缩工段脱硫工段液化工段合成工段原料气压缩合成气压缩脱焦油脱萘粗脱硫预脱硫一级加氢二级加氢预加氢中温脱硫精脱硫合成反应器中压蒸汽脱盐水换热器废热锅炉LNG0.45MPa2.6MPa预冷净化深冷液化富氢尾气-163℃1.京宝新奥2.4亿N m 3/a 焦炉气生产LNG 项目简介焦炉气生产LNG 工艺框图•脱硫、脱氯等多功能组合净化工艺专有技术；•技术指标：进入甲烷合成反应工艺气总硫含量小于5 PPb v/v ；•具有痕量硫的分析检测技术诀窍。
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• 2008.3~2008.11 – 中试装置的设计建设 • 2006.7~2008.5 – 催化剂研究 – 反应器设计 – 工艺设计优化 – 反应器制备 – 催化剂放大生产
实验室研究开发
中 试 设 计 中 试 实 验
工 业 示 范
一、新奥焦炉气合成天然气技术背景
合成天然气实验设备
合成天然气小试装置
1、具有脱有 机、无机砷 技术。 2、脱砷精度 可到3ppb以 下。
1、具有脱有 机、无机氯 技术。 2、脱氯精度 可到5ppm以 下。
具有脱有 机、无机金 属技术。
• • •
加氢转化催化剂的选型考察：净化功能 副反应：甲烷合成 甲醇合成—— 工艺废水 脱氧反应
主要内容
一 二 三 四 新奥焦炉气合成天然气技术背景 新奥焦炉气净化技术 新奥焦炉气合成天然气技术 新奥焦炉气合成天然气工业示范
强放热 催化剂毒物：S As
积碳反应
△H=-72.4 kJ/mol △H= 82.4kJ/mol
热力学控制（低温有利甲烷合成） 催化剂易于积碳 Cl Hg 等 产物中含水
反应特点
二、新奥焦炉气净化技术
新奥焦炉气净化工艺
脱硫技术
脱砷技术
脱氯技术
脱金属 技术
1、具有脱有 机、无机硫 技术。 2、脱硫精度 可到20ppb以 下。
三、新奥焦炉气合成天然气技术
焦炉气生产天然气中试实验
焦炉煤气（净化后）组成
成分 %
CH4 30.79
CO 8.45
H2 52.66
CO2 2.08
N2 5.65
S 未检出
三、新奥焦炉气合成天然气技术
补碳工艺技术结果---以CO2为碳源
焦炉气补碳工艺产品气组成
组成 CH4 CO H2 CO2 N2
高温发热量MJ/m3
V%
87.64
未检出
2.39
1.45
8.07
35.6
发热量等指标术规格
三、新奥焦炉气合成天然气技术
焦炉气直接合成天然气工艺
焦炉气直接甲烷合成产品气组成
成份 V%
CH4 70.44
CO 未检出
H2 21.36
三、新奥焦炉气合成天然气技术
新奥焦炉气合成天然气特点
1. 抗积碳、耐水合、耐高 1. 抗积碳、耐水合、耐高 温的预还原高性能催化剂 温的预还原高性能催化剂
2. 焦炉气甲烷合成反应 2. 焦炉气甲烷合成反应 器：根据焦炉气甲烷合成 器：根据焦炉气甲烷合成 反应特点，甲烷合成催化 反应特点，甲烷合成催化 剂优势，开发相应的绝热 剂优势，开发相应的绝热 和内换热型反应器。 和内换热型反应器。 3. 新型焦炉气甲烷合成工艺：绝热型反应器和换热型反应器组合形式的甲烷 3. 新型焦炉气甲烷合成工艺：绝热型反应器和换热型反应器组合形式的甲烷 合成工艺，同时还可以利用循环液作为循环介质调节反应器入口反应物含量， 合成工艺，同时还可以利用循环液作为循环介质调节反应器入口反应物含量， 控制反应温度，降低能耗。 控制反应温度，降低能耗。
创新清洁能源
Innovating clean energy
1
高活性高选择 性
优秀的耐水 合性能
5
预还原 高温 催化剂
2
4
较好的耐高 温抗积碳性 能
3
较宽的使用温度范围 (260℃～750℃)
改善生存环境
提高生活品质
Protecting living environment Improving life quality
创新清洁能源 改善生存环境
Innovating clean energy
提高生活品质
Protecting living environment Improving life quality
三、新奥焦炉气合成天然气技术
新奥系列甲烷合成催化剂
系列甲烷合成催化剂
原料易得，成本低，制备 工艺简单
两类甲烷合成催化剂，分别针对焦炉 两类甲烷合成催化剂，分别针对焦炉 气生产天然气工艺中不同甲烷合成阶 气生产天然气工艺中不同甲烷合成阶 段。 段。 中温甲烷合成催化剂，具有很好活 中温甲烷合成催化剂，具有很好活 性，选择性。适用空速2000～12000h-1 性，选择性。适用空速2000～12000h-1 。已连续平稳运行10000小时。 适用 。已连续平稳运行10000小时。 适用 于焦炉气生产天然气中内换热型甲烷 于焦炉气生产天然气中内换热型甲烷 合成反应器或者热点温度在550℃以内 合成反应器或者热点温度在550℃以内 的绝热反应器。 的绝热反应器。 预还原高温甲烷合成催化剂，具有 预还原高温甲烷合成催化剂，具有 良好耐水合性能、耐高温性能和选择 良好耐水合性能、耐高温性能和选择 性，适用空速1000～10000h-1 。已连 性，适用空速1000～10000h-1 。已连 续平稳运行5000小时。适用于焦炉气 续平稳运行5000小时。适用于焦炉气 生产天然气中绝热型甲烷合成反应器 生产天然气中绝热型甲烷合成反应器 ，反应器温度750 ℃以内 。 ，反应器温度750 ℃以内 。
燃料气 LNG
冷冻 分离
焦炉气
脱盐水
干燥LNG装置
高中压 蒸汽
副产凝 液 蒸汽利用装置 甲烷合成装置
四、新奥焦炉气合成天然气工业示范
焦炉气生产LNG部分参考指标
序号 1 2 3 4 5 6 7 焦炉气
指 标 名 称 LNG（CH4含量≥99.0％mol） 年操作时数 总投资估算 生产装置设备 总定员 工厂用地面积
砷 汞等有害物质
压缩天然气
液化天然气
一、新奥焦炉气合成天然气技术背景
技术特点：预还原型催化剂；低能耗、近零排放合成工艺 产品目标：“低成本、符合国家或客户要求的合成天然气”
软件包设计 中试运行 中试设计 实验室
• 2008.11~2010.12 – 中试装置运行 – 工艺参数优化 – 催化剂和反应器放大 效应研究 – 操作诀窍和操作法的 形成 – 2011.1~ – 5千万方/年煤制天然 气软件包的设计 – 1亿方/年焦炉气制天 然气软件包的设计
焦炉气 污染物组成
组成 g / Nm3
焦油 ≤0.02
氨 ≤0.05
H2S ≤0.2
有机硫 ≤0.3
HCN ≤0.5
苯 ≤5
萘 0.15
焦炉气合成甲烷化学反应特点 净化反应： COS {硫醚 CS2等} + H2 → H2S + COx 合成反应
• • • • • CO + 3H2 → CH4 + H2O， △H=-206.2 kJ/mol CO2 + 4H2 → CH4 +2H2O， △H=-165.08 kJ/mol CO + H2O → CO2+H2 △H=-41.2kJ/mol 2CO → CO2 + C CH4 →2H2+C
目前世界上没有运行的焦炉气制天然气工业化装置 焦炉气制甲醇工艺不同于焦炉气合成天然气工艺 中国焦炭行业特点 天然气需求量快速增长
• •
中国焦炭-天然气产业契合 焦炉气生产天然气 64% 减少污染排放 能量转化效率
传统放散或燃烧
焦炉气生产甲醇
焦炉气合成 天然气技术
含硫化合物
焦炉气发电
新奥清洁能源发展战略
新奥焦炉气合成天然气技术进展
新奥新能(北京)科技有限公司 常俊石
2012年1月
新奥集团股份有限公司 ENN Group Co., Ltd.
主要内容
一 二 三 四 新奥焦炉气合成天然气技术背景 新奥焦炉气净化技术 新奥焦炉气合成天然气技术 新奥焦炉气合成天然气工业示范
一、新奥焦炉气合成天然气技术背景
CO2 未检出
N2 7.92
高温发热量， MJ/m3
31.7
生产LNG要求CO2≤50 ppm
主要内容
一 二 三 四 新奥焦炉气合成天然气技术背景 新奥焦炉气净化技术 新奥焦炉气合成天然气技术 新奥焦炉气合成天然气工业示范
四、新奥焦炉气合成天然气工业示范
工艺流程框图
干燥/压缩 净化 甲 烷 合 成 装 置
合成天然气中试装置
主要内容
一 二 三 四 新奥焦炉气合成天然气技术背景 新奥焦炉气净化技术 新奥焦炉气合成天然气技术 新奥焦炉气合成天然气工业示范
二、新奥焦炉气净化技术
焦炉气 组成
组成 V% CH4 26.3 H2 57.1 CO 7.7 CO2 2.7 N2 3.2 O2 0.5 C2H6 0.75 C2H4 1.75 ∑ 100
单位 ×104Nm3/a ×104Nm3/a 小时 万元 台 人 m2
数量 10000 25,000 8000 30,000 86 90 70000
谢 谢
新奥集团股份有限公司 ENN Group Co., Ltd.