甲烷化重点
《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
甲烷化技术
甲烷化技术¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯甲烷化技术是煤制天然气的关键环节，一氧化碳和氢气在一定温度、压力和催化剂下合成甲烷的反应叫甲烷化反应。
煤制天然气的原理就是合成气的甲烷化反应，其化学方程式如下：一氧化碳和氢反应：CO +3H2 =CH4 +H2O △H= -206.2kJ/mol反应生成的水与一氧化碳发生作用CO +H2O =CO2 +H2 △H= -38.4kJ/mol二氧化碳与氢作用：CO2 +4H2 =CH4 +2H2O △H =-165.0kJ/mol以上反应体系为强放热、快速率的自平衡反应，温度升高到一定程度后反应速率快速下降且向相反方向（左）进行。
另外甲烷化的过程属于体积缩小的反应，增加反应压力，一方面有利于提高反应速率，另一方面有助于推动反应向甲烷合成向进行，增加压力可以在很大程度上减小装置体积，提高装置产能。
甲烷化反应为强放热反应，每转化1%的CO，体系绝热升温约72℃，因此煤制天然气工艺要解决一氧化碳转化率和反应热的转移问题。
该过程中发生的副反应：一氧化碳的分解反应：2CO =CO2 +C △H= -173.3kJ/mol沉积碳的加氢反应C +2H2 =CH4 △H = -84.3kJ/mol该反应在甲烷合成温度下，达到平衡是很慢的。
当有碳的沉积产生时催化剂失活。
反应器出口气体混合物的热力学平衡，决定于原料气的组成、压力和温度。
目前，甲烷化技术已经用在大规模的合成气制天然气上，最大的问题是催化剂的耐温和强放热反应器的设计制作上。
甲烷化工艺有两步法和一步法两种类型。
甲烷化合成操作注意事项
合成现场安全操作
污染物安全：
1.装置漏油必须统一收集，除杂做循环利用。 2.现场废水不能随意排放，必须接管指定排放
3.废弃药瓶要统一摆放归集，不可乱扔
4.废弃保温材料同一地点堆置
巡检安全：
1.现场巡检人员必须配备四合一检测仪，实 行双人双检，佩戴防爆对讲机 2.随时注意现场报警装置，注意跑冒滴漏， 及 时发现，处理 3. 必须佩戴劳动防护用品，认真巡检，严格交接 班 4.冬季巡检注意防滑摔伤
• 止回阀使用注意 注意阀门方向，箭头与介质流向一致，如 介质易结晶可能造成阀片不能压下起不到 指挥、止回的作用。
主要设备的操作
锅炉给水泵组
启用步骤： 1.启动前的检查及准备 稀油站 油系统 冷却水系统 注水排气
2.锅炉给水泵的暖泵 正暖 （启动时） 倒暖（备用时） 在泵启动前暖泵时间不小于2小时，用测温 枪测量上下壳体温度差为15—20℃。 3.中控确认泵组启动条件 进口阀开 润滑油压力 冷却水压力 回流阀开 除氧槽液位
• 操作注意：
1.当阀杆开闭到位时，不能再强行用力，否则会 拉断内部螺纹或插销螺丝，使阀门损坏 2.开闭阀门时手不能直接开动时可用F扳手开闭 3.开闭阀门时注意观察阀门的密封面，尤其是填 料压盖处防止泄漏
截止阀
截止阀是用于截断介质流动的，截止阀的阀杆 轴线与阀座密封面垂直，通过带动阀芯的上下 升降进行开断。截止阀一旦处于开启状态，它 的阀座和阀瓣密封面之间就不再有接触，并具 有非常可靠的切断动作，因而它的密封面机械 磨损较小，由于大部分截止阀的阀座和阀瓣比 较容易修理或更换密封元件时无需把整个阀门 从管线上拆下来，这对于阀门和管线焊接成一 体的场合是很适用的。
4.泵的启动及注意事项 按启动按钮，当电流从高值下降，泵压上 升稳定后，缓慢打开泵的出口阀 若给水泵管道内无水，开始时不能全开出 口阀，应用此阀控制进入主管道流量，决 不能用进口阀来控制泵的流量。
关于甲烷化技术的认识
关于甲烷化技术的认识根据收集到的资料，本文拟从甲烷化技术的原理、技术现状、对比及甲烷化技术在煤制天然气中的能耗占比等方面进行总结。
一、甲烷化技术的原理1、技术原理所谓甲烷化，是指合成气中CO、CO2和H2在一定的温度、压力及催化剂作用下，进行化学反应生成CH4的过程。
其反应方程式如下所示：CO+3H2=CH4+H2O+206.2 KJ/molCO2+4H2=CH4+2H2O+165KJ/mol因此，甲烷化过程是一个体积减小的强放热可逆反应，放热效应比甲醇合成更大（甲醇合成的放热分别为90.8KJ/mol和58.6KJ/mol）。
因此，甲烷化技术的关键在于以下两点：1）反应热的控制及回收；2）催化剂的性能及保护。
2、现有甲烷化技术2.1 技术概况现有甲烷化技术大致分为以下三大类，其技术特点如下表1所示：表1：甲烷化技术特点2.2 技术对比表1从上到下，技术越来越先进，能耗越来越低，但对催化剂、工艺、设备制造等的要求越来越高。
以合成气制天然气来说，目前仅绝热多段循环技术实现大型工业化运行，且均为国外技术，如Davy，拓普索、Lurgi，国内技术目前尚无大型工业化运行装置，仅在绝热多段循环技术与绝热多段无循环技术上完成了投料千标方/h规模的中试，分别为：西南化工研究院技术与华福联合体技术。
2.2.1 西南化工研究院技术2014年12月30日，由西南化工研究院与中海油气电集团合作研发的“煤制天然气甲烷化中试技术”，通过了中国石油和化学工业联合会组织的成果鉴定。
达到世界领先水平的该技术，具有低循环比甲烷化工艺、高性能甲烷化催化剂等优势，可生产高质量、低成本的合成天然气，并具备工业化条件。
2009年以来，煤制天然气甲烷化工艺技术及催化剂研究，先后完成350标准立方米/小时煤制天然气甲烷化模试；启动国内规模最大的2000标准立方米/小时煤制天然气甲烷化全流程1200小时中试试验，通过72小时满负荷连续运行考核；完成4000小时甲烷化催化剂寿命试验，建成了催化剂工业生产装置，以工业原料生产出了合格的催化剂产品。
甲烷化合成操作注意事项
时发现，处理 3. 必须佩戴劳动防护用品，认真巡检，严格交接
班 4.冬季巡检注意防滑摔伤
• 止回阀使用注意
注意阀门方向，箭头与介质流向一致，如 介质易结晶可能造成阀片不能压下起不到 指挥、止回的作用。
主要设备的操作
锅炉给水泵组
启用步骤：
1.启动前的检查及准备
稀油站
油系统
冷却水系统
注水排气
2.锅炉给水泵的暖泵
正暖 （启动时）
倒暖（备用时）
在泵启动前暖泵时间不小于2小时，用测温 枪测量上下壳体温度差为15—20℃。
• 安全阀的作用原理是
基于力平衡，一旦阀 瓣所受压力大于弹簧 设定压力时，阀瓣就 会被此压力推开，其 压力容器内的气（液） 体会被排出，以降低 该压力容器内的压力
ห้องสมุดไป่ตู้
• 止回阀 • 止回阀的作用是只允许介质向一个方向流
动，而且阻止方向流动。通常这种阀门是 自动工作的，在一个方向流动的流体压力 作用下，阀瓣打开；流体反方向流动时， 由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀 座，从而切断流动。包括旋启式止回阀和 升降式止回阀。
（6）注意观察工艺冷凝液汽提塔181T101压力和各分离器 液位，防止分离器液位过低发生串气现象，引起181T101 设备超压。
停车：
停车注意事项
1. 在停车操作期间系统泄压时，操作员应参考各 甲烷化反应器设备压力下的工艺温度曲线图， 防止蒸汽在催化剂上冷凝。
2.循环系统未泄压前，循环压缩机干气密封不能 停运，防止工艺气串入干气密封系统，污染干 气密封端面。
4.停车时必须切换氮气密封，保持干气密封系统运 行正常
甲烷化操作实操
1、甲烷合成反应器的反应机理？在甲烷化反应器中主要进行的是甲烷的合成反应，即一氧化碳、二氧化碳与氢在催化剂的作用下转化成甲烷。
甲烷合成反应是个强放热反应，伴随甲烷合成反应同时还发生了一氧化碳的氧化还原。
总反应方程式如下：CO + 3H2 = CH4 + H2OCO2 + 4H2 = CH4 + 2H2OCO + H2O = CO2 + H22.在氨厂典型的甲烷化炉操作条件下，毎1%CO转化的绝热温升为72℃，每1%CO2转化的绝热温升60℃，反应炉的总温升可由下式计算：ΔT=72╳[CO]入+60╳[CO2]入式中：ΔT----分别为进口气中CO、CO2的含量，%（体积分数）3甲烷化设备主要有哪些？甲烷化设备主要有硫吸收器、甲烷化反应器、高压废热锅炉、低压废热锅炉、甲烷化换热器、高压蒸汽过热器、开车加热器、循环压缩机、水冷器、水分离器等设备。
4、甲烷化催化剂的组成及主要组分的作用是什么？甲烷化催化剂是以镍为活性组分在载体上，为获得催化剂的活性和热稳定性有添加了一些促进剂。
主要组分有Ni、Al2O3、MgO、Re2O3等Al2O3是一种普遍使用的载体。
Al2O3具有多种结构形态，用于甲烷化的是具有大孔的Al2O3。
MgO是一种良好的的结构稳定剂。
Re2O3为稀土氧化物，具有良好的活性与稳定性。
5、为什么要对甲烷化催化剂进行还原？还原过过程中有哪些化学反应？①甲烷化催化剂使用前，是以镍（Ni）的氧化物形式纯在，所以使用时，必须还原活化。
在还原剂（H2、CO）被氧化的同时，多组分催化剂中的NiO被还原具有活性的金属镍（Ni），并在还原过程中形成了催化剂的孔道。
而Al2O3不会被还原，起着间接支持催化剂结构的助构作用，使镍处于均匀分散的微晶状态，使催化剂具有较大的比表面、较高的活性和稳定性。
②甲烷化催化剂还原时发生如下反应：NiO + H2 = Ni + H2O - 2.55KJ/molNiO + CO = Ni + CO2 - 30.25 KJ/mol这些都不是强放热反应，还原过程本身不会引起催化剂床层大的温升。
高中化学《最简单的有机化合物》教学重点总结
高中化学《最简单的有机化合物》教学重点总结高中化学《最简单的有机化合物》教学重点总结第1课时甲烷的性质一、甲烷的存在与结构1．甲烷的存在甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。
天然气中甲烷所占的体积分数一般为80%～97%。
2．甲烷的组成与结构在甲烷分子中，碳原子与4个氢原子形成4个C—H共价键，分子式为CH4，结构如下：(1)结构式在电子式的基础上，用一条短线表示一对共用电子所得的图式叫做结构式。
省略了部分或全部短线的结构式叫做结构简式。
甲烷的结构简式为CH4(它同时也是甲烷的分子式)。
(2)在CH4分子里，每个氢原子都以单键与碳原子结合，任意2个C—H键之间的夹角都是109°28′，使CH4分子的空间构型为正四面体。
甲烷在组成与结构上是最简单的有机化合物，但其分子空间构型是认识复杂有机化合物分子空间构型的基础。
(3)判断甲烷分子的空间构型是正四面体形而不是平面正方形的方法一般可以通过研究二氯甲烷只有一种结构来确定。
若甲烷分子呈正四面体形，则其二氯代物只有一种(Ⅰ)。
而若甲烷分子呈平面正方形，则其二氯代物可以有两种(Ⅱ、Ⅲ)。
(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)事实是甲烷的二氯代物只有一种，由此可判断甲烷分子的空间构型为正四面体形而非平面正方形。
二、甲烷的性质1．物理性质甲烷是一种没有颜色、没有气味的气体，极难溶于水，密度比空气小。
2．化学性质(1)稳定性：甲烷分子结构稳定，通常不与强酸、强碱或强氧化剂反应，也不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。
但是在一定条件下，甲烷也能发生某些反应。
经硫酸酸化的KMnO4溶液有很强的氧化性，在有机化学的学习中经常通过观察某有机物是否能使紫色的酸性KMnO4溶液褪色来判断其性质是否活泼等。
(2)可燃性：甲烷是一种优良的气体燃料，通常状况下，1mol甲烷在空气中完全燃烧，生成CO2和液态水，放出890kJ热量。
甲烷完全燃烧的化学方程式为：点燃CH4＋2O2――→CO2＋2H2O。
甲烷化条件
甲烷化条件
甲烷化是指将有机物质转化为甲烷的化学过程，通常发生在一定的温度、压力和催化剂存在下。
以下是甲烷化反应的一般条件：
1.温度：甲烷化反应通常在较高的温度下进行，一般在300°C至800°C之间。
温度的选择取决于反应的催化剂和反应物的性质，高温可以提高反应速率和产率，但也可能导致副反应的增加。
2.压力：甲烷化反应的压力通常在1至50大气压之间，取决于反应的具体条件和催化剂的选择。
较高的压力可以提高甲烷化反应的产率和选择性，但也会增加设备的成本和能耗。
3.催化剂：催化剂是甲烷化反应的关键，通常采用贵金属催化剂，如镍、钯、铑等。
催化剂的选择要考虑其活性、稳定性和成本等因素，优化催化剂的设计和制备可以提高甲烷化反应的效率和经济性。
4.反应物：甲烷化反应的反应物通常包括碳氢化合物，如甲烷、甲醇、乙烷等。
其他碳源，如二氧化碳、一氧化碳等也可以作为反应物参与甲烷化反应。
反应物的选择取决于反应的需求和目标产物的要求。
5.反应时间：甲烷化反应的反应时间通常较短，一般在几分钟到几小时之间。
反应时间的长短取决于反应的具体条件和反应物的性质，优化反应时间可以提高反应的效率和产率。
6.反应体系：甲烷化反应可以在气态、液态或固态体系中进行，取决于反应的具体条件和催化剂的选择。
优化反应体系可以提高反应的效率和选择性，减少能耗和废物排放。
综上所述，甲烷化的条件包括适当的温度、压力、催化剂、反应物、反应时间和反应体系等，通过优化这些条件可以提高甲烷化反应
的效率和经济性，实现高效、清洁的能源转化。
甲烷化技术
煤制SNG工艺流程中主要包括煤气化、变换、酸性气体脱除、甲烷化等工艺技术，其中高甲烷化技术为关键技术之一。
1.托普索甲烷化技术丹麦托普索公司开发甲烷化技术可以追溯至20世纪 70年代后期，该公司开发的甲烷化循环工艺（TREMPTM）技术具有丰富的操作经验和实质性工艺验证，保证了这一技术能够用于商业化。
该工艺已经在半商业规模的不同装置中得到证明，在真实工业状态下生产200 m3/h～3000 m3/h的SNG。
在TREMPTM工艺中，反应在绝热条件下进行。
反应产生的热量导致了很高的提升，通过循环来控制第一甲烷化反应器的度。
TREMPTM工艺一般有三个反应器，第二和第三绝热反应器可用一个沸水反应器（BWR）代替，虽投资较高，但能够解决空间有限问题。
另外，在有些情况下，采用四个绝热反应器是一种优化选择，而在有些条件下，使用一个喷射器代替循环压缩机。
除了核心技术外，因为生产甲烷的过程要放出大量的热量，如何利用和回收甲烷化热量是这项技术的关键。
托普索工艺可以将这些热量再次利用，在生产天然气的同时，产出高压过热蒸汽。
托普索的甲烷化催化剂和合成氨的催化剂在主要成分上没有差别，Ni类催化剂负载于Al2O3上是肯定的，同时要加防积碳的助剂，另外就是要使催化剂在高温下依然有活性，又需要加适量的助剂。
在工艺上，一般会加有循环机，至少要多个反应器。
对甲烷化反应产生的大量热如何利用也是工艺上一个重要的组成部分2.Davy甲烷化技术20世纪90年代末期，Davy工艺技术公司获得了将CRG技术对外转让许可的专有权，并进一步开发了 CRG技术和最新版催化剂。
Davy甲烷化工艺技术除具有托普索TREMPTM工艺可产出高压过热蒸汽和高品质天然气特点外，还具有如下特点：催化剂已经过工业化验证，拥有美国大平原等很多业绩。
催化剂具有变换功能，合成气不需要调节H/C比，转化率高。
催化剂使用范围很宽，在230℃～700℃范围内都具有很高且稳定的活性。
甲烷化生产关键技术
甲烷化生产关键技术甲烷是一种非常重要的天然气，被广泛用于燃气发电、民用燃气、工业燃料、交通运输等领域。
甲烷化生产是指通过催化剂将CO2等废气和H2制备成甲烷，是一种重要的清洁能源技术。
其关键技术包括催化剂开发、反应器设计、反应机理研究和工艺参数控制等方面。
催化剂开发是甲烷化生产的关键技术之一。
目前，主要采用镍基和铁基催化剂。
其中，镍基催化剂性能稳定，但对氧化还原能力弱；而铁基催化剂具有较强的氧化还原能力，但反应活性较低。
因此，研发具有高反应活性、高选择性、长寿命的催化剂是提高甲烷化生产效率的关键。
此外，催化剂的载体选择、寿命测试和再生等技术也需要不断探索和创新。
反应器设计也是影响甲烷化生产效率的关键技术之一。
目前，主要采用固定床反应器、流化床反应器和筒式反应器等不同类型的反应器。
其中，固定床反应器反应稳定性好、生产能力大，但存在催化剂失效、堵塞等问题；流化床反应器反应条件温度均匀、催化剂利用率高，但操作复杂、能耗高；筒式反应器则将两者的优点结合起来，但需要注重反应器设计和运行管制。
反应机理研究是深入了解甲烷化生产过程的关键技术之一。
目前，学界还没有完全解析甲烷化反应的机理，需要加强对反应路径、活性中心等方面的研究。
理论计算、表征技术等手段也需要不断发展和改进。
通过深入理解反应机理，能够更好的指导催化剂的设计和工艺参数的控制。
工艺参数控制是甲烷化生产过程的关键技术之一。
主要包括反应温度、压力、H2/CO2含量、催化剂负载量等要素的掌控。
在实际生产过程中，应根据催化剂性质和工艺要求，确定合理的工艺参数，以提高甲烷产率、选择性和催化剂寿命。
此外，对于甲烷化生产中出现的问题，如催化剂堵塞、热力失衡等，应及时调整相关工艺参数，并建立完善的监测体系，以保证生产的连续性、稳定性和可持续性。
综上所述，甲烷化生产是一项非常重要的清洁能源技术，其关键技术包括催化剂开发、反应器设计、反应机理研究和工艺参数控制等方面。
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展甲烷化是将甲烷与其他化合物进行反应生成更复杂的有机物的过程。
在甲烷分子中，氢原子的电负性更高，因此甲烷的C-H键更容易被断裂，而甲基基团更容易被转移到其他化合物上。
甲烷化反应是一种重要的有机合成方法，广泛应用于石油化工、有机合成和甲烷的利用等领域。
甲烷化反应通常需要使用催化剂来降低反应的活化能，提高反应速率和选择性。
甲烷化催化剂的研究一直是一个热门的领域，其中金属催化剂是最常用的一类。
金属催化剂可以通过吸附、激活和转移甲烷分子上的甲基基团来促进甲烷化反应。
常用的金属催化剂包括铂、钼、镍等。
近年来，针对甲烷化催化剂的研究主要集中在提高甲烷化反应的活性和选择性。
一种常见的策略是引入辅助剂来改善催化剂的性能。
可以将活性金属与惰性载体相结合，以增加催化剂的热稳定性和选择性。
另一种策略是纳米化催化剂，通过控制催化剂的尺寸和形貌来提高其表面积和催化活性。
研究人员还对甲烷化反应的反应机理进行了深入的探究。
最常见的机理是甲烷氧化的氧化加成机理和甲烷的C-H活化机理。
在氧化加成机理中，甲烷首先与氧气反应生成甲醇，然后经过一系列反应步骤生成更复杂的有机物。
在C-H活化机理中，甲烷的C-H键被催化剂断裂，并与其他化合物发生反应。
为了更好地理解甲烷化反应的机理，研究人员还进行了大量的理论计算和实验研究。
通过核磁共振、电子顺磁共振和X射线衍射等技术，可以确定催化剂上甲烷分子吸附的位置和过渡态的结构。
密度泛函理论和量子力学方法也被广泛应用于计算甲烷化反应的各种反应活化能和选择性。
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展使我们对甲烷化反应的基本原理和催化剂的设计有了更深入的认识。
未来的研究将继续探索新型催化剂的合成和反应机理的解析，以进一步提高甲烷化反应的活性和选择性，促进甲烷的利用和有机合成的发展。
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展轩元鹏
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展轩元鹏摘要：近年来，甲烷化反应得到了比较广泛的关注和研究，主要体现在催化剂的种类、催化剂的制备方法、催化反应机理等方面。
在催化反应机理方面，大多数的研究认为有 CO 中间体生成，在不同组分的催化剂上形成的反应中间物种主要有碳酸盐、甲酸盐或羰基化合物。
从环境保护和能源化学两个方面上考虑，甲烷化反应过程将具有非常广阔的发展与应用前景。
关键词：甲烷化；催化剂；反应机理甲烷化催化剂甲烷化催化剂与烃类蒸汽转化反应的催化剂相同。
活性成分为镍，但活性成分含量不同。
甲烷化催化剂中的镍是以镍为活性中心，甲烷化催化剂通常以氧化铝为载体，以氧化铬或氧化镁作为稳定剂。
1、从热力学的角度来看，CO2甲烷化具有重要的工业应用价值，因此，除了寻找合适的技术条件外，具有较高选择性和产量的甲烷化催化剂的开发是甲烷化技术研究的重点之一。
275℃下不同金属上游离CO吸附测量及其活动的能力,得到了不同金属表面甲烷化速率Ru＞Co＞Rh＞Ni＞Fe＞Pt＞Pd。
Ru作为一种贵金属,价格昂贵,在低温下具有很高的甲烷化活性,但还原后的Ru 以Ru (CO)x 存在,在高温反应的过程中,Ru(CO)x 易升华,导致催化剂活性组分的损失,因此不适合工业应用。
Co也具有较高的低温甲烷化活性，对恶劣环境有相对较强的耐受性，但在反应过程中容易增加烃类的加氢，降低了CH4的选择性。
由于原材料成本低，资源丰富，甲烷化催化剂已成为许多学者研究的热点。
利用TiO2 作为甲烷催化剂载体，CO2的转化率可以达到88.1%。
但 Fe 基催化剂容易积炭，液态烃在压力下容易生成，降低了CH4的选择性。
镍基催化剂具有良好的活性和选择性,反应条件相对容易控制，价格便宜，因此成为最广泛的甲烷化催化剂,但镍催化剂在低温易于与 CO 生成羰基镍,导致活性下降,且 Ni 基催化剂容易积炭，对硫、砷十分敏感，易引起中毒。
2、由于单活性组分的甲烷化催化剂存在一些不利于工业发展的缺点，重点是复合基双金属催化剂。
甲烷化重点
大家好，这只是我们感觉比较重要的，但不一定全面，如果中间有错误的地方自己给于更正，祝大家这周都能考好。
1甲烷化合成CO转化率接近100% H 99% CO2 98%2煤制气能量转化率60-70%3 甲烷化主要工艺技术要求英国戴维公司丹麦托普索公司节能降耗德国鲁奇4 31 代表甲烷化32 压缩33干燥5 SNG 合成天然气CNG 压缩天然气LNG 液化天然气LPG 液化石油气6甲烷化装置将低温甲醇洗装置来的净化气经甲烷化、天然气压缩、天然气干燥三个工序标称生产20亿Nm3/年SNG。
7 CO + 3 H2 ⇄CH4 + H2O + heatCO2 + 4 H2 ⇄CH4 + 2H2O + heat强放热反应需要稀释新鲜合成气以维持反应器出口温度低于催化剂的最高耐受温度。
通过甲烷化工段产品气的循环来实现这一要求8 甲烷化丹麦托普索工艺压缩离心式压缩机组干燥三甘醇工艺9工艺基本过程脱硫气体调节主甲烷化最终甲烷化压缩干燥10脱硫槽催化剂托普索催化剂ST-201（氧化锌铜基）反应方程目的防止甲烷化的催化剂中毒而失活脱出H2S和COS，其他有毒物质（HCl等）也会在脱硫槽被吸收加入0.5mol%蒸汽（与原料气比值）混合后进入脱硫槽，其中蒸汽会有助于COS的水解。
气体调节催化剂托普索GCC。
CO + H2O ⇄H2 + CO2 + heat气体调节三个作用1、调节氢碳比，达到甲烷化反应所需要的最佳比例2、降低CO的分压、避免甲烷化催化剂在低温高压发生积碳。
3、气体调节反应器所用的催化剂GCC，可以使得甲烷化催化剂避免在低温下钝化，延长其使用寿命。
气体调节出口温度是通过控制循环气的温度来控制的1甲烷化工段主要包括甲烷化、天然气压缩、天然气干燥2进甲烷化工段的原料气温度30 压力2.95、经原料气预热器加热后温度155、第一甲烷化反应器进口温度330、出口温度675、第二进口338、出口580、第三进口290、出口428、第四进口240、出口3503、进入脱硫槽的高压饱和蒸汽量0.5mol%，作用促使COS发生水解反应脱硫槽的作用：脱出H2S、COS,Br,Cl等杂质，催化剂型号ST-201，成分ZnO和铜基，方程式（1）COS + H2O⇄CO2 + H2 、（2）H2S + ZnO ⇄ZnS + H2O气体调节器催化剂型号GCC，成分铜基，方程式CO +HH2 + CO2 + heat。
煤的甲烷化讲解
一、工艺原理和特点
反应热的撤热问题
• 在化肥工业上，甲烷化是用来处理除去合成气中微量CO和C02的，反应 温度在350℃左右，反应器的温升约30℃左右。这样的反应速度较慢， 空速相对较小。但是对于煤制甲烷来说，合成气中的CO和H2要全部变 成CH4，放热量很大，反应速度很快，可以采用以下的办法来实现。
• (4)煤气冷却和净化 • 煤气冷却装置是用于冷却变换后的煤气和粗煤气，回收尽可能多的 热量用来产生蒸汽和预热锅炉给水。变换后的煤气和粗煤气分别在
美国大平原工艺
• (5)低温甲醇净化 • 在此装置中用低温甲醇(-73℃)洗涤，将煤气进一步净化，除去所 有的石脑油和硫化合物以及C02。得到符合甲烷化要求的原料气。 氨冷冻系统提供甲醇的致冷量。尾气进入Stretford装量回收硫。
• 甲烷合成的压力视煤气化的压力而定。
• 在用Lurgi煤气化技术时，甲烷化的压力在2.5MPa左 右；
• 采用水煤浆气化时，可以在3.5-5.5下进行；
• 在采用粉煤气化时，可以在3.5MPa下进行。
• 由于甲烷化的反应是一个减少体积的反应，从热力 学的因素考虑，压力高有利于甲烷化反应的进行， 同时还有利于设备体积的缩小。
• (15)灰的处置 • 气化炉排出的热灰由锁灰斗卸入泄灰溜槽，将灰破碎至小于76mm， 用冲洗水将灰淬冷后输送到灰池中。灰浆经沉降脱水后，运至煤矿 充填。
大平原工艺的不足
• 美国大平原厂采用的是Lurgi气化+绝热循环稀释甲烷化技术，在能量利用上，不 是最经济的。
甲烷化工艺技术
甲烷化工艺技术甲烷化工是一种将甲烷转化为其他有机化合物的工艺技术。
甲烷是一种无色、无味的气体，是天然气的主要成分之一。
甲烷的主要化工应用是作为燃料使用，但其也可以通过甲烷化工技术转化为其他有机化合物，为化工行业提供原料。
甲烷化工的主要技术是甲烷催化裂解。
这种技术利用催化剂将甲烷分解成碳和氢原子，生成其他有机化合物。
常用的催化剂包括金属氧化物、反应活性炭等。
甲烷催化裂解是一种高温、高压的反应过程，需要严格控制反应条件，以保证反应的高效进行。
甲烷催化裂解的产物主要有乙烷、乙烯、乙炔等。
甲烷化工的应用广泛，其中最重要的应用是乙烯的生产。
乙烯是一种重要的有机化合物，广泛应用于塑料、橡胶、纺织品等产业。
甲烷可以通过甲烷化工技术转化为乙烯，为乙烯产业提供原料，推动化工行业的发展。
另外，甲烷还可以通过甲烷化工技术转化为甲醇、甲醚等有机化合物，应用于化学合成、溶剂、燃料等领域。
甲烷化工技术的发展受到许多因素的影响。
首先是催化剂的研发和应用。
催化剂是甲烷化工技术的核心，其性能直接影响到反应的效率和产物的质量。
目前，研究人员正在努力开发新型高效的催化剂，以提高甲烷化工技术的产能和经济效益。
其次是反应工艺的优化。
甲烷化工反应是一个复杂的体系，涉及到多相流动、传热传质等过程。
通过优化反应工艺，可以提高反应的转化率和选择性，减少能源消耗和环境污染。
最后是节能减排的要求。
作为一种化工技术，甲烷化工在发展的同时也需要考虑对环境的影响。
随着节能减排要求的提高，甲烷化工技术需要更加注重能源的利用和环境的保护。
例如，可以通过优化反应条件、提高催化剂的利用率等方式减少能源消耗和废气排放。
总体来说，甲烷化工技术是一种重要的化工技术，具有广泛的应用前景。
随着能源需求和环境保护要求的增加，甲烷化工技术在未来将会得到更广泛的应用和发展。
同时，甲烷化工技术的研发和应用也需要不断努力，以推动化工行业的技术进步和可持续发展。
变换及甲烷化
3．4变换及甲烷化1.CO变换：CO+H2O→CO2+H2CO+H2→C+H2O+H2O甲烷化：CO+3H2→CH4CO2+4H2→CH4+2H2O副反应：2CO→C+CO2N2+4CO→N2(CO)42.高变催化剂。
以氧化铁为主体的高变催化剂，加入铬、钾、铜、锌、镍其氧化物后可以提高催化剂的活性，添加铝、镁等的氧化物，可以改善催化剂的耐热及耐毒性能。
铁的氧化物是高变和中变催化剂中的主要成分。
三氧化二铬作为高变催化剂的稳定剂。
氧化钾中的钾是有效的助催化剂。
3.低变催化剂。
低变催化剂有铜锌铝系和铜锌铬系两种，均以氧化铜为主体。
铜是催化剂的活性组分，通常供应的是氧化态产品，铜对一氧化碳具有化学吸附作用，故能在较低温度下催化一氧化碳变换反应。
低变催化剂装填后，必须进行还原，如氢气或一氧化碳。
低变催化剂的中毒物由冷凝水，硫化物，氯化物导致。
4. 压力的影响。
压力对变换反应的平衡几乎是没有影响，但提高压力将导致析碳和甲烷生成等副反应易于进行。
5. 温度的影响。
（1）应在催化剂活性温度范围内操作，反应开始温度应高于催化剂起始活性温度20摄氏度左右。
应防止超温造成催化剂活性组分烧结而降低活性。
（2）为了尽可能接近最佳温度线进行反应（3）在相同操作压力下，随着气体中水蒸气含量的增加，露点温度升高，故操作温度的下限相应提高6．甲烷化催化剂中的镍都以氧化镍的形式存在。
除羰基镍为甲烷化催化剂的毒物以外，硫砷和卤素也能使它中毒。
7．工艺指标。
一、压力。
（1）压缩工段来伴水煤气压力≤0.79mpa（2）蒸汽压力 1.1mpa（3）去脱碳变换气压力 0.71mpa（4）高压软水压力 1.2mpa(5)冷却上水压力 0.4mpa（6）冷凝水泵出口压力 1.2mpa（7）热水泵出口压力 1.2mpa二、温度。
(1)饱和塔出口半水煤气 129℃（2）中变炉入口半水煤气 300℃（3）中变炉二段触媒入口气体 350℃（4）热交出口中变气 237℃（5）低变炉入口气体 190℃（6）低变炉二段触媒入口气体 190℃(（7）低变炉二段触媒出口气体 202℃（8）低变炉三段触媒入口气体 190℃（9）低变炉三段触媒出口气体 107℃（10）热交换器上段出口蒸汽 380℃(11)饱和塔出口液体 102℃（12）调温水加热器出口液体 136℃（13）热水塔出口变换气 107℃（14）中变炉触媒层一段热点 450—480℃（15）中变炉触媒层二段热点 400—450℃（16）低变炉触媒层热点≤250℃三、成分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大家好，这只是我们感觉比较重要的，但不一定全面，如果中间有错误的地方自己给于更正，祝大家这周都能考好。
1甲烷化合成CO转化率接近100% H 99% CO2 98%
2煤制气能量转化率60-70%
3 甲烷化主要工艺技术要求英国戴维公司丹麦托普索公司节能降耗德国鲁奇
4 31 代表甲烷化32 压缩33干燥
5 SNG 合成天然气CNG 压缩天然气LNG 液化天然气LPG 液化石油气
6甲烷化装置将低温甲醇洗装置来的净化气经甲烷化、天然气压缩、天然气干燥三个工序标称生产20亿Nm3/年SNG。
7 CO + 3 H2 ⇄CH4 + H2O + heat
CO2 + 4 H2 ⇄CH4 + 2H2O + heat
强放热反应需要稀释新鲜合成气以维持反应器出口温度低于催化剂的最高耐受温度。
通过甲烷化工段产品气的循环来实现这一要求8 甲烷化丹麦托普索工艺压缩离心式压缩机组干燥三甘醇工艺
9工艺基本过程脱硫气体调节主甲烷化最终甲烷化压缩干燥10脱硫槽催化剂托普索催化剂ST-201（氧化锌铜基）反应方程目的防止甲烷化的催化剂中毒而失活
脱出H2S和COS，其他有毒物质（HCl等）也会在脱硫槽被吸收
加入0.5mol%蒸汽（与原料气比值）混合后进入脱硫槽，其中蒸汽会
有助于COS的水解。
气体调节催化剂托普索GCC。
CO + H2O ⇄H2 + CO2 + heat
气体调节三个作用1、调节氢碳比，达到甲烷化反应所需要的最佳比例2、降低CO的分压、避免甲烷化催化剂在低温高压发生积碳。
3、气体调节反应器所用的催化剂GCC，可以使得甲烷化催化剂避免在低温下钝化，延长其使用寿命。
气体调节出口温度是通过控制循环气的温度来控制的
1甲烷化工段主要包括甲烷化、天然气压缩、天然气干燥
2进甲烷化工段的原料气温度30 压力2.95、经原料气预热器加热后温度155、第一甲烷化反应器进口温度330、出口温度675、第二进口338、出口580、第三进口290、出口428、第四进口240、出口350
3、进入脱硫槽的高压饱和蒸汽量0.5mol%，作用促使COS发生
水解反应
脱硫槽的作用：脱出H2S、COS,Br,Cl等杂质，催化剂型号ST-201，成分ZnO和铜基，方程式（1）COS + H2O⇄CO2 + H2 、（2）H2S + ZnO ⇄ZnS + H2O
气体调节器催化剂型号GCC，成分铜基，方程式CO +
H
H2 + CO2 + heat。
2O
5第一、二甲烷化反应器，高温。
有耐火材料，所用催化剂MCR。
镍系，又加入有Ni、Al2O3、MgO、Re2O3等。
其在250～700℃温度范围内具有高而稳定的活性，并通过循环压缩机转速31-K-101控制返回气体调节反应器31-R-106 A/B的循环气量来控制31-R-101A/B的出口温度，温度升高，阀门开度更大，第二甲烷化反应器31-R-102A/B 的工艺气温度达580O C左右，故在反应器内有耐火材料，并通过没有进入第一甲烷化反应器31-R-101A/B的原料气来控制31-R-102A/B的出口温度，温度升高，阀门开大，第一的进口温度由压缩机的旁路流量控制，温度升高，阀门开大。
6循环气的作用：稀释进料气，维持出口温度低于催化剂的最高耐受温度。
7 9.8Mpa高压蒸汽的来源：1 甲烷化 2 热电站
8 线面的图形圆形代表压力长方形代表温度压缩机功率换热器的传递功率流量
9 原料气预热器的作用：保证催化剂的活性温度，高压汽包作用：1 产生蒸汽2 回收热量汽包三冲量：1副产蒸汽2汽包液位3锅炉给水高压锅炉给水预热的原因：回收热量副产蒸汽防止高、低温截止接触管道爆炸
10 第一甲烷化反应器的出口是全厂温度最高的地方，保持在675的原因是：温度高回收高频蒸汽高温反应速率快，需要的循环气少，节能降耗
11 甲烷化技术有：英国的戴维丹麦托普索节能降耗德国鲁奇
13 产生的高压过热蒸汽温度：530 压力9.0 低压蒸汽温度173 压
力0.75
13 第三、四甲烷化反应器所需的催化剂PK-7R 镍系200——450
14 压缩机进口必须有的两个设备：气液分离器（防止液击）过滤器
15 压缩干燥工段分为天然气压缩天然气干燥三甘醇再生
16 仪表代号：LIC代表液位指示控制，TIC代表温度指示控制，PIC 代表压力指示控制，AIC代表分析指示控制，FI代表流量指示。
合成天然气SNG主要成分及工艺指标: 主要成分有CH4：
93.89mol% ，H2：2.59mol%；工艺指标 2.07MP, 40℃。
甲烷化工序分为四大部分，分别是：脱硫、气体调节、主甲烷化、最终甲烷化。
17 甲烷化的两个核心：催化剂能量回收甲烷化工段的能耗：压缩机能耗水冷器循环水
18 重沸器温度175--205 浓度97.5--98.5% 气提柱浓度
98.5--99.5% 气提用的是中高压过热蒸汽
19 再生系统包括：精馏柱重沸器气提柱
20 回流盘管的作用：1
21 三甘醇缓冲罐的作用：
22 一号过滤器过滤固体杂质，活性炭过滤未闪蒸出的烃类 2号过滤器过滤的是活性炭 1、2号过滤器为机械过滤器
23 进压缩干燥的工序的甲烷化温度40 压力2.07 出的压力9.7MPa 温度40
24 捕雾器的作用用来脱出气相物料夹带的三甘醇。
1.低压蒸汽的三股来源第一低压锅炉换热器第二低压锅炉换热器高压汽包排污闪蒸罐闪蒸的蒸汽
2.高压汽包压力9.3MPa,它内补充的是高压锅炉给水，它经第一，二锅炉水预热器后进入高压汽包
3.排污的作用：防止汽包结垢AIC分析指示控制PGI工艺DMW脱盐水PDP 工艺包UID公用工程管道仪表图
4.第一二三四甲烷化反应器出来的甲烷所占比例44.66％，59.8％，79.79％，93.89％
5. 1兆瓦=103千瓦=106瓦=106J/s 1度=1千瓦/小时
6. 2010米设的一个点，对他里面的物料进行分析
7.天然压缩机选用中压蒸汽透平驱动3.6MPa，410℃
8.原料气氢碳摩数比2.95—3.05
9.天然气高热值≥31.4MJ/m3 属于2类天然气符合《天然气国家质量标准》《输气管道工程设计规范》
10.31-甲烷换32-压缩33-干燥
11.最终甲烷化里的换热器主要是类型
12.高温靠出口，低温靠入口
13.甲烷化核心：催化剂，能量回收
14.影响甲烷化的原因：T P 空速气体组分
15.锅炉水来自净化工段工艺除氧及槽锅炉给水
16. CCS两台循环气压缩机、天然气压缩机采用机组综合控制系统
AMS 甲烷化装置设备管理系统SIS甲烷化装置设置一套安全仪表系统MMS 甲烷化装置转动设备监测系统OTS 操作员仿真培训系统（OTS），分散控制系统（即DCS）
17.甲烷化设备主要有：标静设备，动设备和工业炉专业设备
18. 甲烷化托普索工艺，天然气压缩离心式压缩工艺天然气干燥三甘醇工艺
19.三甘醇的性质TEG
20.为什么用三甘醇：三甘醇溶液吸湿性很高、易于再生、蒸气压较低，携带损失小，热力学性质稳定，理论分解温度较高等优点
21.天然气露点与温度压力含水量有关
22.吸收塔分吸收段和捕雾网捕雾网作用脱出出口气体气相中夹带的三甘醇
23.回流盘管作用加热富三甘醇溶液加大塔顶的的回流可以控制精馏塔顶温度
24.TEG缓冲罐作用两个：闪蒸出的气体成分烃类，少量甲烷去火炬
25.过滤器的动力压差，气体低进高出
26.贫富液换热器的作用控制进入再生系统的富三甘醇溶液温度，同时也起着回收贫三甘醇溶液热量、使富三甘醇升温以减轻重沸器热负荷的作用。
27.气动调节阀，控制贫液流量
28.就地放空为水蒸气去排污管为含烃类杂质的污水
29.影响TEG吸收的因素三甘醇溶液浓度三甘醇溶液循环量三甘醇再生系统的温度
30.精馏的三大平衡气液平衡热量平衡物料平衡
31.仪表参数T P L F 分别是温度压力液位流量
32.催化剂要求高温下活性稳定易于还原可回收装卸方便催化剂载体强度高
33.
为什么第一甲烷化反应器的出口温度高时，可以达到节能减耗
1高温反应时，使用的原料气增加，减少了循环气量同时就降低了压缩机的负荷达到节能的目的2高温反应时，可使催化剂的活性达到最大是反应进行的更充分，高温反应还可以利用副产过热蒸汽
第二甲烷化出口设分支的原因
为了调节方便，使其副产高压过热蒸汽
AIC分析指示控制
煤制天然气能量转化率60%---70%比发电站高约70%比产甲醇高25%比合成油高30%--60%。