甲烷化
甲烷化工艺
经净化后由甲烷化合成天然气的大型商业化工厂。
碎煤加压气化后净化煤气通过镍催化剂在 2.4～6MPa、300-700℃下，将H2、CO合成 天然气的技术，在美国大平原建成第一期 工程规模389万Nm3/d （相当于日产原油2 万桶）合成天然气工厂。于1980年7月破土 动工，1984年4月完工并投入试运转，1984 年7月28日生产出首批合成天然气并送入美 国的天然气管网。该厂至今还在正常运行。
b.从公用系统引出另一股净化空气经 自力式压力调节阀稳定阀后压力300kPag， 并经仪表风过滤器过滤后分配至各气动控 制仪表设备。 c. 过滤分离器、闪蒸罐均设置超压安 全泄放空系统。 d.从三甘醇再生塔塔顶排出的气体中 大部分为水蒸气，经过排出管线进入尾气 冷却器，冷取至环境温度后进入尾气焚烧 炉下部的气液分离腔，分离掉游离液体， 液体进入站内污水池后集中处理，分离出 的气体经焚烧炉燃烧后，转化成无污染环 境物质后排入大气。
此处加入高压蒸汽后温度为285℃和220℃ 的原料气汇合使得原料气被稀释，减弱放 热反应。混合后的气体温度255℃进入进入 R6002-1；R6002-1的另一股出口气和E6006 第一锅炉进料水预热器换热后温度为296℃ 和220℃的原料气汇合后温度为262℃进入 R6002-2（气体调节催化剂为GCC--2、 6×4mm、27.1m3；甲烷化催化剂为MCR、 11×5mm、17m3）主要反应为： CO+3H2=CH4+H2O CO+H2O=CO2+H4 CO2+4H2=CH4+2H2O C2H6+H2=2CH4，
2、在氨厂典型的甲烷化炉操作条件下，每 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） （二）、甲烷化系统的主要设备有哪些？
(完整版)甲烷化操作规程
甲烷化操作规程甲烷化岗位作业指导书拟稿:审核:批准:公布日期：目录一、岗位任务 (2）二、工艺指标（2)三、工艺原理及流程 (2)四、主要设备 (3）五、正常开车步骤（4）六、正常停车步骤 (5)七、紧急停车步骤 (5）八、异常现象及处理方法（5）九、安全注意事项（6）一、本岗位任务甲烷化岗位的主要任务：在适当的压力、温度、催化剂的作用下把甲醇后的CO和CO2与H2合成为CH4和H2O，并把H2O分离下来，把CO+CO2含量控制在25ppm以下,送往合成岗位。
二、工艺指标(一)新鲜气温度30-40℃（二)催化剂热点温度250℃± 5 ℃（三)甲烷化塔一入温度≤130℃(四）塔壁温度≤150℃（五）甲烷化塔二入温度250℃-270℃。
(六）甲烷化塔二出温度≤190℃（七）出系统CO+CO2含量≤25PPM三、工艺原理及流程(一)工艺原理：本工段主要作用是脱除工艺气的CO和CO2。
在催化剂的作用下使少量CO、CO2加氢生成CH4和H2O,把工艺气的CO和CO2的含量脱除到25PPM 以下.由于该反应是放热反应,本工段充分利用其反应热以加热合成塔入口气体.甲烷化催化剂是以镍为活性组分，以稳定活性氧化铝为载体。
反应原理：CO+3H2= CH4+H2O +206.24kJ/molCO2+4H2= CH4+2H2O +165.4kJ/mol（二）流程：1、工艺介质主流程:从压缩机六段来的氢氮气进油分离器,油水分离后气体进入预热器与合成塔出口气体进行热量交换，加热后经合成塔环隙进塔底换热器与出口气体进一步换热,然后出合成塔进加热器，经蒸汽加热后再经合成塔心管到内件顶部进触媒层进行反应。
出口气体经塔底换热器换热后进预热器管内继续换热，然后进水冷排冷却,再进水分离器分离水后送合成。
注：(1）入工段阀门处增设旁路,主要目的是开停车时使用老系统的精练气。
(2)系统入口阀门前接循环机来气管线；增设放空管线。
(3)去合成阀门前增设去甲醇管线,为甲醇开车使用。
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。
甲烷化法
2.6粗氢中CO2杂质量 CO2 含量是造成甲烷化反应器超温的 最大潜在危害。因为正常生产中，一旦吸 收塔不正常，很容易使大量的CO2进入到 甲烷化反应器内，每增加1%的CO2，会 造成反应器床层温度升高60℃，CO2的增 加到20%的可能，这是生产中一个严重的 危害因素。
3、甲烷化催化剂
3.1甲烷化催化剂的物理性质和化学组成
（4）如果脱碳系统故障，吸收塔吸收二氧化碳吸 收不彻底，造成粗氢中二氧化碳含量一场升高，
我们就要检查脱碳系统各操作环节，脱碳溶液浓
度、、溶液循环量、溶液再生情况、吸收压力、
吸收塔温度等参数，尽快使脱碳系统恢复正常。
3.5甲烷化催化剂使用寿命 甲烷化催化剂活性较好，按照技术要求操作，脱 碳工序稳定，甲烷化入口气中H2S等毒 使用寿命的终止是由于催化剂活性的丧失或由于催化 剂强度破坏造成催化剂破碎粉化，床层阻力降明显增 大的缘故。影响甲烷化催化剂活性主要因素是由于中 毒或烧结。砷、卤素是镍催化剂的毒物，最常见的毒 物是硫。硫是一种累积性毒物，即使浓度很小但也会 使催化剂中毒，影响催化剂的使用寿命。催化剂只要 吸收了0.1-0.2%的硫即能导致活性明显地降低。
（3）在用上游来的工艺气还原时，要严格控制工 艺气中碳的氧化物含量，因为在床层温度达
250℃后还原与甲烷化反应会同时进行，因此要
特别注意防止超温。 （4）还原过程中氢耗并不明显，在床层温度达到 预定计划指标后，维持一定时间，以出口气体中 碳的氧化物符合设计指标后稳定数小时，即可认 为还原基本结束，转入正常生产。
甲烷化催化剂的硫中毒是分层进行的。起初， 入口气中H2S几乎完全被上层催化剂所吸收，引起其 活性衰退，而下层催化剂仍处于无硫气氛下。当上 层催化剂吸硫达0.2%，活性衰退大半，但这部分催
甲烷化技术综合篇
甲烷化技术综合篇甲烷化甲烷化技术技术技术综合篇综合篇甲烷化就是利⽤催化剂使CO 和CO2加氢转化为CH4的⽅法，此法可以将碳氧化物降低到10ppm 以下，但需要消耗氢⽓。
⼀、加氢反应CO+3H 2=CH 4+H 2O+206.16KJCO 2+4H 2=CH 4+2H 2O+165.08KJ此反应为强放热反应，有氧⽓存在时，氧⽓和氢⽓反应会⽣成⽔，在温度低于200℃，甲烷化催化剂中的镍会和CO 反应⽣成羰基镍：Ni+4CO=Ni(CO)4因此要避免低温下，CO 和镍催化剂的接触，以免影响催化剂的活性。
甲烷化的反应平衡常数随温度增加⽽下降，作为净化脱除CO 和CO2作⽤的甲烷化技术，反应温度⼀般在280～420℃之间，平衡常数值都很⼤，在400℃、2.53Mpa 压⼒下，计算CO 和CO 2的平衡含量都在10－4ppm 级。
湖南安淳公司开发的甲烷化催化剂起活温度210℃，使⽤温度为220～430℃之间。
进⼝温度增加，催化剂⽤量减少，压降和功耗有较⼤的降低。
这部分技术在国内已经⾮常成熟，⽽且应⽤多年。
⽬前，甲烷化技术已经⽤在⼤规模的合成⽓制天然⽓上，因此最⼤的问题是催化剂的耐温及强放热反应器的设计制作上。
⼆、甲烷化催化剂甲烷化是甲烷蒸汽转化的逆反应，因此甲烷化反应的催化剂和蒸汽转化催化剂⼀样，都是以镍作为活性组分，但是甲烷化反应在温度更低的情况下进⾏，催化剂需要更⾼的活性。
为满⾜上述需要，甲烷化催化剂的镍含量更⾼，通常为15～35％（镍），有时还需要加⼊稀⼟元素作为促进剂，为了使催化剂能承受更⾼的温升，镍通常使⽤耐⽕材料作为载体，且都是以氧化镍的形态存在，催化剂可压⽚或做成球形，粒度在4～6mm 之间。
催化剂的载体⼀般选⽤AI 2O 3、MgO、TiO、SiO 2等，⼀般通过浸渍或共沉淀等⽅法负载在氧化物表⾯，再经焙烧、还原制得。
其活性顺序为：Ni／MgO稀⼟在甲烷化催化剂中的作⽤主要表现在：提⾼催化剂活性和稳定性、抗积炭性能好、提⾼了催化剂耐硫性能。
煤制天然气甲烷化课件
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
甲烷化反应的压力
甲烷化反应的压力
将压力增加到四点五九兆帕，温度降到负八十二点六摄氏度，甲烷可液化。
甲烷是无色、无味的气体，溶解性，微溶于水，溶于醇、乙醚。
沸点为负一百六十一点五摄氏度，熔点负一百八十二点四八摄氏度。
常压下温度降到负一百六十一点五摄氏度以下，甲烷也可液化成液态。
常温下，水和甲烷的沸点大小比较为：水的沸点大于甲烷的沸点。
具体分析如下：在标准状态下甲烷是一无色无味气体，甲烷是最简单的有机物，是天然气，沼气，坑气等的主要成分，俗称瓦斯。
甲烷的物理性质为：无色、无味、熔点：-182.5℃；沸点：-161.5℃。
水，化学式为H₂O，是由氢、氧两种元素组成的无机物，无毒，可饮用。
在常温常压下为无色无味的透明液体，被称为人类生命的源泉。
水的物理性质：常温下为无色、无味无臭的液体。
在标准大气压下，纯水的沸点为100℃，凝固点为：0℃。
因此可以看出，水的沸点是100℃，甲烷的沸点是-161.5℃，所以常温下，水的沸点大于甲烷的沸点。
相关内容解释：
甲烷的化学性质：通常情况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。
但是在特定条件下，甲烷也会发生某些反应。
甲烷对环境的影响：甲烷也是一种温室气体以单位分子数而言，甲烷的温室效应要比二氧化碳大上25倍。
二氧化碳甲烷化反应机理
二氧化碳甲烷化反应机理
二氧化碳甲烷化反应是一种将二氧化碳和甲烷转化为甲醇的反应。
该反应机理涉及多个步骤，以下是其中一种可能的机理描述：
1. 吸附和激活步骤，首先，二氧化碳和甲烷分别吸附在催化剂表面，通常使用过渡金属催化剂如铜、镍、铁等。
吸附可以通过弱的物理吸附或化学吸附来实现。
在吸附后，二氧化碳和甲烷分子被激活，形成吸附态的中间体。
2. 表面反应步骤，在催化剂表面，吸附的二氧化碳和甲烷分子发生反应。
一种可能的反应路径是甲烷与吸附态的二氧化碳发生氢迁移，生成甲醇和一个活性的表面中间体。
3. 表面中间体转化步骤，活性的表面中间体进一步发生转化，形成甲醇。
这个过程可能涉及多个步骤，如氧化、还原、脱氢等。
具体的转化路径取决于催化剂的种类和反应条件。
4. 解吸步骤，生成的甲醇从催化剂表面解吸，释放出来。
需要注意的是，二氧化碳甲烷化反应机理是一个复杂的过程，
目前仍然存在争议和研究。
不同的催化剂、反应条件和实验方法可能导致不同的机理描述。
因此，上述机理仅代表其中一种可能的反应路径，实际情况可能会有所不同。
总结起来，二氧化碳甲烷化反应的机理涉及吸附和激活、表面反应、表面中间体转化和解吸等步骤。
具体的反应路径取决于催化剂和反应条件。
甲烷化催化剂
甲烷化催化剂的综述院系：专业班级：学号：姓名：指导老师：关于甲烷化催化剂的一些探讨概念：1、甲烷化：2、甲烷化工艺的发展目的：这次任务我主要找关于甲烷化的文献，通过对这些文献的查看来研究关于甲烷化催化剂的发展，研究方向的重点以及它对人类的发展所起到的作用。
这次自己找了十几篇文章来谈论一下。
主题：1、低温甲烷化催化剂的工业应用低温催化剂较高温催化剂性能, 反应空速大、床层温度低、开车时间短、蒸汽消耗量大幅降低,并且安全性能更好。
该催化剂的使用提高了乙烯装置的安全性和稳定性。
由原用的高温催化剂改为低温催化剂时, 只需更换催化剂即可, 无需改动反应器和管线。
2、第二金属组分对CO2 甲烷化沉淀型镍基催化剂的影响用并流共沉淀法制备了一系列镍基双金属催化剂,在微型固定床流动反应装置上进行了二氧化碳和氢气生成甲烷的催化反应,考察了在不同反应条件下第二金属组分Fe、Co 、Cr 、Mn、Cu、Zn 等对镍基催化剂活性的影响。
采用程序升温还原( TPR) 、X 射线衍射(XRD) 等手段对催化剂进行表征。
结果表明,第二组分的添加会改变镍催化剂的表面结构以及活性组分的分散度,有些会产生电子效应。
其中,锰的添加使催化剂活性大大提高,原因是Mn ( Ⅳ) Ni2O4 的生成不仅有利于催化剂还原,而且有利于产生电子效应。
3、二氧化碳甲烷化催化剂制备方法的研究采用浸渍法和并流共沉淀法制备含Ni 量不同的Ni/ ZrO2 催化剂, 研究了它们在二氧化碳甲烷化反应中的催化性能. 结果表明, 共沉淀法制备的高Ni 催化剂具有良好的催化性能. 在较温和的条件( T = 573 K, P = 0. 1 MPa, GHSV =12000 h- 1) 下, CO2 的转化率达99. 7%, CH4 的选择性达100% . Ni 与ZrO2 的相互作用对催化活性有很强的影响. Ni 的含量和CO2 吸附程度决定了甲烷化反应活性.催化剂作用下活化能的大小与活性变化规律相符.与浸渍法相比, 共沉淀法制备出的催化剂具有如下特点:( 1) 产率高;( 2) 性能稳定;( 3) 抗积碳性好;( 4) 反应温度及活化能更低;( 5) 产物成分单一.利用共沉淀法制备二氧化碳甲烷化催化剂具有很高的研究、应用和开发价值. 4、反应条件对焦炉气甲烷化催化剂性能的影响近年来, 中国天然气市场需求急剧增加, 制取合成天然气的工业投资项目增多, 对于合成甲烷反应过程的研究逐渐得到重视。
煤制天然气-甲烷化_图文
排污去闪蒸
第二甲烷化反应器 第一甲烷化反应器 第二脱硫塔 第一脱硫塔
SYNGAS
甲烷化流程
460
SUP. HEAT MP STEAM
88.27% 240 270
第五甲烷化反应器
255 136 220 26.5%
262 汽包
27.9%
41.82%
300
300
37 134
278 675 40.1%
13
甲烷化技术状况
Davy甲烷化工艺技术的特点如下：
CRG-LH催化剂已经经过工业化验证，拥有美国大平原等多项业绩。 CRG-LH催化剂具有变换功能，合成气不需要调节H/C比，转化率高。 CRG-LH催化剂使用温度范围很宽，在230～700℃温度范围内都具有很
高且稳定的活性。 可以产出高压过热蒸气（8.6～12.0MPa，535℃），用于驱动大型压缩
煤浆 型煤
炭材料
煤填充高分子 复合材料
DME 城市煤气
合成氨 尿素
二甲醚
3
煤化工——发展方向
4
煤化工——清洁能源
5
二. 甲烷化工艺
甲烷化催化剂和工艺起源于1902，初期用于脱除合成气中残留的少量碳 氧化合物（CO和CO2)，用于制氢工艺——合成氨；
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）；
MCR-2X催化剂在高压情况下可以避免羰基形成，保持高活性 、寿命长。
可以产出高压过热蒸汽（8.6～12.0MPa，535℃），用于驱动 大型压缩机，每千Nm3天然气副产3.5吨高压过热蒸汽，能量 利用效率高。
11
甲烷化技术状况
冷却水消耗量较低（每生产1Nm3产品气，冷却水消耗低于 1.8kg）；
合成气甲烷化工艺技术研究进展
合成气甲烷化工艺技术研究进展发布时间：2022-01-20T09:24:33.595Z 来源：《中国科技人才》2021年第29期作者：梁晨[导读] 具有路线短、能源效率高、过程能耗低、二氧化碳排放量和耗水量相对较少等优势。
伊犁新天煤化工有限责任公司新疆伊犁 835100摘要：合成气完全甲烷化技术是煤制天然气特有的技术，按照反应器类型，合成气甲烷化工艺可以分为绝热固定床、等温固定床、流化床和浆态床等工艺，其中绝热固定床甲烷化工艺成熟并广泛应用于煤制天然气项目。
本文介绍了多种绝热固定床甲烷化工艺，并比较了2种高温绝热固定床甲烷化工艺的流程、技术特点和应用情况。
随着研究工作的不断深入，国内绝热固定床甲烷化技术达到了国际技术同类水平，具备了工业化应用条件，但还需在节能降耗、提高催化剂寿命方面加大研究力度。
关键词：合成气甲烷化；合成天然气；甲烷化工艺；绝热固定床“富煤、贫油、少气”是我国能源资源的特点。
近年来，我国天然气供求严重失衡，大量依赖进口，这一特点决定了煤制天然气是我国能源战略安全与经济发展的必由之路。
煤制天然气作为典型的煤基替代能源战略，具有路线短、能源效率高、过程能耗低、二氧化碳排放量和耗水量相对较少等优势。
国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要（“十三五”规划）中提出了支持绿色清洁生产，发展绿色低碳循环产业，坚持节约资源和保护环境的基本国策，坚持可持续发展。
因此发展高效、低碳、洁净的煤炭资源利用技术意义重大1国内煤制天然气发展近况由于国内能源赋存，开发了很多大规模煤制天然气的工业化项目，涉及产能共计2410×108m3/a，目前国家发展改革委员会核准8个煤制天然气项目（见表1），总产能311×108m3/a。
国内煤制天然气项目存在规划多，环评通过率低，开工率低，项目推进缓慢的现状。
大唐阜新煤制天然气项目将于资产重组后开工建设；浙能伊犁新天煤制天然气项目将完成前期手续，尽快启动项目建设；中海油大同、北控鄂尔多斯、苏新能源等煤制天然气项目，将有序开展前期工作。
甲烷化工艺说明
工艺流程说明来自精净化（411900）焦炉气深度净化工序的焦炉气按比例要求分成两路，分别去第一甲烷化反应器（R413101）和第二甲烷化反应器（R413102）。
去第一甲烷反应器（R413101）的净化焦炉气首先在气气混合器（V413101）与经循环压缩机增压送来的循环气混合，该混合工艺气经一段预热器（E413101）加热后，温度升至≥250℃，与蒸汽分水器（V413102）来的工艺蒸汽混合，经第一开工电加热（E413115）加热（如需要）后，混合气温度升至250~300℃，进入R413101发生甲烷化反应。
从R413101出来的高温反应气（温度约505℃）首先经第一蒸汽发生器（E41310）副产4.0MPa饱和蒸汽后，温度降至360~400℃，一部分气体进入汽包给水预热器II（E413103）加热汽包给水，然后与去R413102的净化焦炉气混合，该混合气经第二开工加热器（E413116）加热后，混合气温度控制在250~300℃，进入R413102继续进行甲烷化反应。
来自R413102出口的高温气体（温度约505℃）首先经第二蒸汽发生器（E413104）副产蒸汽，温度降至360℃，然后进入三段加热器（E413105）预热进第三甲烷化反应器（R413103）的工艺气，从三段加热器（E413105）出来的气体去一段预热器E413101加热进R413101的混合原料气，再经汽包给水加热器I（E413106）、脱盐水预热器（E413107）及热水加热器（E413108）回收热量，然后分成两路。
一部分气体经甲烷化空冷器II（E413118）及甲烷化水冷器I（E413119）冷却至≤40℃，经气液分离器II（V413105）分离冷凝水后再依次经末级预热器II（E413110B）、末级预热器I（E413110A）和三段加热器（E413105）加热后，温度升至280~350℃进入三段甲烷化反应器。
反应后气体依次经过末级预热器I和末级预热器II回收热量后进入甲烷化空冷器III（E413119）和甲烷化水冷器II（E413111）冷却至≤40℃，经气液分离器III（V413106）分离冷凝水后进入下一工序；另一股气体经甲烷化空冷器I（E413117）冷却至≤60℃，经气液分离器I（V413104）分离冷凝水后去循环气压缩气压缩工序，经循环气压缩机增压后返回甲烷化工序作为循环气，进入下一个循环。
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。
甲烷化反应式
甲烷化反应
一、概念
甲烷化反应是指：在催化剂的作用下，用氢气还原一氧化碳和二氧化碳生成甲烷和水的反应。
反应方程式如下：
→ CH4+H2O
CO+3H2催化剂
→ CH4+2H2O
CO2+4H2催化剂
二、化工反应流程图
三、影响化学反应的因素
（1）温度：
本反应是放热反应，温度低有利于反应的进行，但温度过低，因催化剂活性降低，反应速率将会下降；此外若温度过低，则可能无法反应，因此反应温度应当适当低些，即可。
（2）压力
CO和CO2的甲烷化反应是体积缩小的反应，因此压力越高越有利于反应的进行相反，降低反应压力，残余的CO和CO2就会有所上升，反应越不利。
四、甲烷化反应的特点
（1）甲烷化反应是总体积缩小的反应；
（2）甲烷化反应是强放热反应；
（3）甲烷化反应需要在甲烷化催化剂存在的条件下进行。
甲烷化催化剂硫中毒的影响及预防措施
甲烷化催化剂硫中毒的影响及预防措施摘要：甲烷化催化剂是目前甲烷化反应的重要催化剂，也是工业上应用的主要催化剂。
当前甲烷化催化剂的使用寿命一般为2～4年,但有个别因各种原因甲烷化催化剂使用寿命较短。
本文介绍了甲烷化催化剂,对硫中毒因素进行分析,帮助用户更好地使用甲烷化催化剂。
关键词：甲烷化催化；硫中毒；预防措施甲烷化催化剂的最大劣势是对硫等毒物非常敏感，原料气体中含有微量硫便会在催化剂表面产生吸附，使催化剂硫中毒，影响生产负荷。
提高催化剂抗硫性能的方法是添加Mo、Co等助剂，改变外层电子结构。
另外，在工艺上添加脱硫装置，提高操作稳定性，尽可能降低原料硫含量是防止催化剂中毒的有效方法。
一、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。
甲烷化工艺PPT
进入R6002-1（气体调节催化剂为GCC-2、 6×4mm、34m3；甲烷化催化剂为MCR、 11×5mm、26.5m3）的气体发生反应为：
CO+3H2=CH4+H2O
CO2+4H2=CH4+2H2O。
CO+H2O=CO2+H4
C2H6+H4=CH4
出口气体温度为675℃经E6003第一高压废锅产生 高压蒸汽后温度下降为320℃分两股，一股经 E6007进出料换热器温度下降为242℃进入E6008 低压废锅产生低压蒸汽后温度为190℃，经过 D6001气液分离器后进C6001循环气压缩机温度提 升至199℃经E6007进出料换热器后温度升高到 277℃，
TEG（三甘醇） 别名：三乙二醇 分子式： C6H14O4 物化性质： 无色无臭有吸湿性粘稠液体。可燃、 低毒，相对密度1.1254。沸点288℃，熔点4.3℃
TEG（三甘醇）安全注意事 1、TEG 闭口杯闪点177°C，开口杯燃点166°C，空气中爆炸浓度0.9-9.2%(v/v)，
闪点：在一稳定的空气环境中，可燃性液体或固 体表面产生的蒸气在试验火焰作用下被闪燃时的 最低温度 。
2、在氨厂典型的甲烷化炉操作条件下，每 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） （二）、甲烷化系统的主要设备有哪些？
1、主流程： a.湿煤制气经过循环水冷却在25~40℃ 后，进入脱水系统设置的过滤分离器，分 离掉湿煤制气中游离态液滴及固体杂质。 分离后呈水饱和状态的湿煤制气进入吸收 塔，湿煤制气在吸收塔中的上升过程中， 经过填料段，与从塔上部进入的贫三甘醇 充分接触，气液传质交换，脱除掉煤制气 中的水份后，经塔顶捕雾丝网除去甘醇液 滴后由塔顶部出塔。
生物甲烷发酵技术及其应用研究
生物甲烷发酵技术及其应用研究生物甲烷发酵技术是一种利用微生物代谢产生甲烷的过程，也称为生物甲烷化。
它不仅具有经济效益，而且在环境保护方面也有积极作用。
本文将分别介绍生物甲烷发酵技术的基本原理、影响因素和应用情况。
一、生物甲烷发酵技术的基本原理生物甲烷发酵技术的基本原理是通过微生物代谢作用将有机废弃物转化成甲烷和二氧化碳。
该过程可以分为4个阶段：厌氧条件下的水解、酸化、乙酸型反应和甲烷型反应。
其中，厌氧菌通过分解有机物来产生氢、二氧化碳和短链有机酸，如乙酸、丙酸等，然后乙酸菌将这些短链有机酸进一步转化为氢和二氧化碳，甲烷菌最后利用氢和二氧化碳来合成甲烷。
二、影响生物甲烷发酵技术的因素生物甲烷化过程受到多种因素的影响，如温度、PH值、废弃物浓度、营养盐和微生物群落等。
其中，温度是控制生物甲烷化反应速率和反应容易性的重要因素，一般情况下，生物甲烷化反应在20-60℃之间都能进行，但较为适宜的温度为35-40℃。
另外，PH值也是影响生物甲烷化反应的关键因素之一。
大多数甲烷菌的适宜PH值为6.5-8.5，但低PH值能够抑制厌氧消化过程，高PH值则会导致废弃物中铵离子转化为氨并对生物菌群产生极大的影响。
三、生物甲烷发酵技术的应用情况生物甲烷发酵技术的应用非常广泛，特别是用于市政污水处理和发电。
以市政府污水处理为例，通过将污水和其他有机质废弃物置于一定条件下，可以利用生物能源产生电力和热能。
此外，废弃物甲烷化是另一项典型的应用，它可以将各种有机浓缩物料如废弃食品、家禽养殖粪便、食品加工废水等转化为一种可再利用的能源。
这一项技术在解决一些环境污染问题的同时，还能够产生经济效益。
总结生物甲烷发酵技术作为一项环保技术，已经在多个领域得到应用。
目前，随着技术的不断进步和人们对环保的重视，该技术得到了广泛的关注。
当我们利用生物甲烷发酵技术来处理废弃物时，不仅可以减少废弃物对环境的污染，而且还能产生质量高、节能、环保的生物能源，很好地解决了废弃物处理和能源缺乏两大难题。
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目录一、岗位说明书二、生产原理三、工艺流程四、主要设备一览表（见附图）五、工艺指标六、系统开车程序七、系统停车程序八、不正常现象及处理措施九、生产正常操作方法及注意事项十、常见事故及处理措施十一、岗位存在的主要危险因素辨识十二、安全环保和职业卫生危害防护十三、附图、附表一、岗位说明书单位名称：净化车间甲烷化岗位岗位名称甲烷化所在部门直接上级定员人数工作职责负责甲烷化炉、甲烷化换热器、净化气水冷器、净化气分离器等设备的开停车和正常生产操作；管道、阀门及仪表的维护保养；负责系统的缺陷检查登记，消除及联系处理，防止系统泄漏污染环境。
做好设备检修前的工艺处理工作，检修后的试运行和验收工作，负责本岗位消防器材，防毒面具等的使用保管和更换，负责本系统安全稳定生产。
岗位任务在甲烷化触媒作用下,将碱洗气中残余的CO和CO2反应生成甲烷,使CO+CO2≤20×10-6,为合成氨提供合格的净化气。
任职要求推荐学历：高中以上学历。
专业技能要求：掌握初级计算机知识、懂化工生产原理。
经验要求：能解决处理本岗位各项事宜并具有实际工作经验。
能力要求：对生产工艺、设备故障有一定的判断解决能力。
证件要求：上岗证、安全消防证。
二、生产原理2.1 主要物料性质甲烷: 甲烷是无色、可燃和无毒的气体。
沸点为-161.49℃。
甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。
甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。
2.2 主反应原理和反应特点1甲烷化反应机理CO+3H2=CH4+H2O+206.16KJCO2+4H2=CH4+2H2O+165.08KJ甲烷化反应是可逆、放热、体积缩小的反应。
2甲烷化工艺条件的选择（1）温度：温度低对甲烷化反应平衡有利，但温度过低，CO会与镍生成羰基镍，而且催化剂达不到起活温度反应速度慢，催化剂不能充分发挥作用。
提高温度，可以加快甲烷化反应速度，但温度太高对化学平衡不利，也会使催化剂超温，活性降低。
实际生产中，温度低限应高于生成羰基镍的温度。
J105触媒的操作温度一般控制在280℃—420℃。
（2）压力：甲烷化反应是体积缩小的反应，提高压力有利于化学平衡向生成甲烷的方向移动，使反应速率加快，从而提高设备和催化剂的生产能力，实际生产中，甲烷化操作压力由合成氨总流程确定，一般为1 Mpa—3Mpa。
（3）原料气成份：甲烷化反应是强烈的放热反应,随CO和 CO2浓度的增大，甲烷化床层温度升高。
在绝热情况下,原料中每增加0.1%的CO转化为CH4原料气的温度会升高7.4℃, 原料中每增加0.1%的CO2转化成CH4原料气的温度会升高6℃左右。
原料气中CO和CO2含量高，易造成催化剂超温，同时使进入合成系统的甲烷含量增加，所以要求原料气中CO+CO2的体积分数小于0.7%（一般小于0.5%）。
原料气中水蒸气含量增加，可使甲烷化反应逆向进行，并影响催化剂的活性，所以，原料气中水蒸气含量越少越好。
3甲烷化反应的副反应（1）当燃料气中有O2存在时，有以下反应：O 2+2H2=2H2O+484KJ如果原料气中含微量的氧其温升要比CO 和CO2高得多，每1%的O2会使甲烷化炉床层温度升高165℃，所以原料气中应严格控制氧的进入，否则引起甲烷化炉严重超温导致催化剂失活（2）在某种条件下，还会有以下副反应：2CO=C+CO2Ni+4CO=Ni(CO)4（羰基镍）分解析碳反应，是一种有害的副反应，会影响催化剂的活性，在甲烷化正常操作的条件下，是不会发生的，但温度超过500℃有可能发生这种反应。
生成羰基镍的反应，也是放热和体积缩小的反应，低温、高压有利于生成羰基镍，压力在1.4MP，CO为1%的条件下生成羰基镍的最高温度为121℃，而甲烷化反应正常操作温度都在300℃以上，实际生产中不会有羰基镍生成。
但在升温、降温或事故停车时，甲烷化炉温度可能低于200℃，这时若遇到含CO的原料气就会生成羰基镍。
羰基镍不仅会造成催化剂活性组分镍的损失，而且是剧毒物质，人吸入会中毒。
主要症状为头痛，恶心呕吐，呼吸困难，甚至昏迷。
空气中允许的最高含量为0.001mg/m3,实际生产中必须采取措施加以防范。
三、工艺流程由脱碳塔顶出来的碱洗气温度≤80℃,经碱洗气分离器分离掉气体中夹带的溶液及冷凝水后,进入甲烷化换热器壳程,温度升至250℃～270℃,进入中变换热器壳程继续换热至280℃～300℃左右,然后经甲烷化炉入口温度调节阀进入在甲烷化触媒作用下转化成甲烷和水蒸汽,使出口净甲烷化炉,把残余的CO、CO2化气中CO+CO≤20×10-6,温度约300℃～320℃的净化气进入甲烷化换热器管内2与碱洗气进行换热，温度降至110℃～146℃，进入净化气水冷器冷却至40℃以下，再经净化气分离器分离掉冷凝液后，送高压机供合成使用。
四、主要设备一览表（见附图）五、工艺指标1 温度甲烷化换热器出口碱洗气 250℃～270℃甲烷化炉入口碱洗气 270℃～320℃甲烷化炉触媒层热点 280℃～420℃甲烷化换热器出口净化气≤146℃出工段净化气≤40℃2 压力入甲烷化炉碱洗气 1.50 MPa～1.55MPa出工段净化气 1.43 MPa～1.55MPa，甲烷化炉压差≤135KPa3 液位净化气分离器液位 20%～40%4 分析≤20×10－6甲烷化炉出口CO+CO2六、系统开车程序6.1 甲烷化岗位原始开车6.1.1 甲烷化岗位吹扫1 吹扫的目的意义吹扫的目的：在管道设备安装过程中，会残留灰尘、泥沙、焊渣和锈蚀物等杂物。
通过空气或蒸汽等介质，把管道设备中的这些杂物吹出。
以防在开车过程中堵塞设备、管道，卡住阀门。
确保顺利试车和长周期安全生产。
2 吹扫前的准备工作⑴所有设备、管道、阀门、盲板、仪表均安装完工，经质量验收合格，负责人签字。
⑵现场所有不用的架子，临时的梯子，均已拆除，现场清理干净。
⑶准备好吹扫用的工器具⑷所有仪表均已调试完毕，且灵敏、准确、好用。
⑸所有阀门、导淋阀、压力表阀、取样阀处于关闭状态。
⑹脱碳岗位所有设备管道吹除完毕并合格。
⑺现场需要依次拆开的法兰：①甲烷化换热器壳程进口阀前法兰；②中变换热器壳程进口阀前法兰；③拆下冷激副线上自调阀；④甲烷化炉出口阀前法兰；⑤净化气水冷器进口法兰；⑥净化气分离器进口法兰；⑦放空总管阀前法兰。
3 吹除流程：放空碱洗气分离器甲烷化换热器（管间）中变换放空放空热器（管间）甲烷化炉甲烷化换热器(管内)放空净化气水冷器净化气分离器高压机进口放空低压机进口放空4 吹扫操作方法脱碳工段吹扫合格后，断开甲烷化换热器壳程进口阀前法兰，在法兰断开处插铁皮盲板，联系调度通知低压机送空气，吹扫干净，用棉纱布擦拭拆开口，无杂物锈迹后恢复，吹扫合格后恢复。
拆下冷激副线上自调阀分别打开前后截止阀吹扫合格后，装好自调阀，关闭前后截止阀。
断开甲烷化炉出口阀前法兰，插上铁皮盲板，吹扫合格后恢复。
断开净化气分离器出口阀前法兰，插上铁皮盲板，吹扫合格后恢复。
断开放空总管阀前法兰插上铁皮盲板，吹扫合格后恢复。
吹扫时用木槌敲打焊缝。
在吹除过程中不能憋压，吹除时压力为0.3 Mpa - 0.5Mpa。
吹除完后检查导淋、排污、取样点、阀门是否堵塞，如有堵塞应立即疏通。
5吹扫注意事项⑴注意所有设备付线、冷激线和放空线的吹除；⑵控制吹扫压力不大于0.5Mpa用设备前阀门控制压力；⑶吹除过程中应关闭压力表阀、取样阀、导淋阀，所有自调阀前后截止阀，防止堵塞阀门或卡住自调阀。
⑷吹除人员应戴好防护用具及防尘口罩、眼罩。
⑸专人负责协调指挥。
6.1.2甲烷化反应触媒及填装1 组成及性能：甲烷化催化剂以NiO为主要成分、Ai2O3为载体、MgO或Cr2O3为促进剂。
为了提高催化剂的耐热性，有时还加入稀土元素作促进剂。
甲烷化催化剂含镍15%—30%,比甲烷蒸汽转化的镍含量高，这是为了提高它的低温活性。
2 还原与氧化：⑴还原：甲烷化催化剂在使用前，必须将NiO还原成金属Ni才具有催化活性。
一般用氢气或脱碳后的原料气还原，其反应如下：NiO+ H2 == Ni+ H2O+1.26 KJNiO+CO== Ni+ CO2+38.5 KJ⑵氧化：还原态的甲烷化催化剂能与氧发生剧烈的氧化反应：2Ni+O2=2NiO+484.88KJ ；Ni+H2O=NiO+H2+1.254KJ若催化剂与大量的空气接触，放出的反应热会把催化剂烧坏，因此，在长期停车时必须用预先氧化的方法使之钝化后，再与空气接触。
3 甲烷化催化剂的中毒：除羰基镍为甲烷化催化剂的毒物外，还有硫、砷和卤素也能使它中毒。
硫对催化剂的毒害时积累的，当吸附硫大于0.5%时，催化剂活性就完全丧失。
砷对催化剂的毒害更为严重，当吸附量达0.1%时催化剂活性即可丧失，因此，采用砷碱法时必须小心操作，以免把砷的溶液带入甲烷化系统。
为了保护催化剂，可在甲烷化催化剂上设置氧化锌或活性炭保护剂，为避免卤素对催化剂的毒害，在操作中应防止含氯的水或蒸汽进入甲烷化炉。
4 甲烷化炉装填情况表（J105）：层数触媒型号装填高度（m）装填方数上层耐火球φ50 0.1m 0．7 m3丝网（8目两层）两层14 m2φ5×（5～6）催化剂J105 2．05m 14．5 m3丝网（8目两层）两层14 m2耐火球φ50 0.1m 0．7 m3丝网（8目两层）两层14 m2下层φ5×（5～6）催化剂J105 2．05m 14．5 m3丝网（8目两层）两层14 m2耐火球φ50 锅底铺平5 甲烷化触媒的装填方案⑴清理甲烷化炉内的杂物，检查篦子板是否结实完好。
⑵装填前先在炉内标出装填高度线，确保装填量。
装填前检查催化剂是否有粉尘及碎片，若有应用钢丝筛网筛过后填装。
⑶装填时先装下层，篦子板上先铺φ50mm耐火球一层，高度100mm，然后铺一层钢丝网，钢丝网要擦边，防止催化剂漏下，钢丝网规格为8目。
在钢丝网上装催化剂到指定高度。
⑷再装上层，篦子板上先铺φ50mm耐火球一层，高度100mm，然后铺一层钢丝网，钢丝网要擦边，防止催化剂漏下，钢丝网规格为8目。
在钢丝网上装催化剂到指定高度，再铺一层钢丝网，最后铺φ50mm耐火球一层⑸装填时应从较低的高度轻倒入，颗粒自由下落的高度不大于0.5m，装填过程催化剂应均匀分布铺开，不可集中成堆后再耙平，而导致气流分布不均匀产生偏流。
⑹催化剂装填完后将床层表面耙平，不可直接踩踏催化剂和热电偶，投料人员进入炉内应踩木板。
⑺催化剂装填应选择晴天一次性装完，防止受潮。
⑻装填工作完成后及时将炉体密封，准备试漏、置换、升温还原。
⑼装填时要有专人负责，对各种数据和参数及时测量并记录，存档备查（批量、容积、热电偶的相对位置）。