甲烷化
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CO
2反应生成甲烷,使CO+CO
2
≤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+3H
2=CH
4
+H
2
O+206.16KJ
CO
2+4H
2
=CH
4
+2H
2
O+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 CO
2
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CH
4
原料气
的温度会升高7.4℃, 原料中每增加0.1%的CO
2转化成CH
4
原料气的温度会升高
6℃左右。原料气中CO和CO
2
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+CO
2
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O
2
存在时，有以下反应：
O 2+2H
2
=2H
2
O+484KJ
如果原料气中含微量的氧其温升要比CO 和CO
2高得多，每1%的O
2
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+CO
2
Ni+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、CO
2
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≤135KPa
3 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+CO
2
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、Ai
2O
3
为载体、MgO或Cr
2
O
3
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+ H
2 == Ni+ H
2
O+1.26 KJ
NiO+CO== Ni+ CO
2
+38.5 KJ
⑵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+O
2
=2NiO+484.88KJ ；
Ni+H
2O=NiO+H
2
+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 m2
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 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）。
6.1.3甲烷化岗位试压查漏
所有设备管道吹除干净，设备内的杂物清理干净，所有触媒已装填完毕，
并吹除干净触媒粉尘后，通知调度送空气。甲烷化工段分两段憋压试漏。用甲烷
化炉出口阀，先对甲烷化炉前设备管道试压试漏，再用净化气分离器出口阀对整
个甲烷化工段试压试漏。按吹除流程分别经过：0.5MPa、1.0 MPa、1.5 MPa三
次试压，并用肥皂水在焊缝、法兰、人孔、卸料孔处涂抹，并做好漏点标记，待
卸压后，进行处理。再进行打压，直至无漏点。
6.1.4甲烷化岗位置换流程及操作
1 甲烷化系统的置换流程：
碱洗气分离器甲烷化
前工段N
2
换热器（管间）中变换热器（管间）甲烷化炉
6M25 活性碳槽升温炉升温管线
新鲜N
2
甲烷化炉甲烷化换热器（管内）净化气水冷器净化气分离
器 4M50一进
6M25一进
2 甲烷化系统的置换操作：
⑴打开升温炉至甲烷化炉升温管线的阀门，在甲烷化炉入口阀前放空，分
析O
≤0.5%。
2
经甲烷化换热器（管间）、中变换热器（管间），在甲烷化炉入口放空，
⑵ N
2
分析O
≤0.5%。关闭甲烷化炉入口放空阀，打开甲烷化炉入口阀，在高压机一进2
≤0.5%。
放空，分析O
2
⑶注意：甲烷化换热器到中变换热器之间冷激管线的置换。
⑷打开各导淋阀、压力表阀、取样点阀排放。
⑸置换合格后，保压0.3MPa。
6.1.5甲烷化触媒的升温还原
1 触媒升温还原
以N
2
为载体，升温炉为热源，碱洗气为还原介质，对甲烷化炉触媒进行升
温还原，具体流程如下：
补充N
2
碱洗气
循环N
2
低压机活性碳槽升温炉
甲烷化炉甲烷化换热器净化气水冷器净化气分离器
排放
高压机入口循环N
2
低压机
2 甲烷化触媒升温还原曲线(J105触媒)
温度速率(℃/h) 时间(h) 介质说明
常温～120℃30 4 N
2
出水
120℃恒温 4 N
2
出水
120～300℃30 6 N
2
出水
300℃恒温 4 N
2
拉平床温
300～350℃8 6 N
2
+碱洗气配碱洗气还原
350℃恒温 6 N
2
+碱洗气配碱洗气还原后，逐渐加大
350～400℃12 4 碱洗气加大配气量，使H
2
浓度60%以上
400℃恒温 4 碱洗气充分还原400－280℃-20 6 碱洗气
3 操作步骤
⑴联系调度启动循环N
2压缩机，按上述流程进行，当分析O
2
≤0.5%，CO+H
2
≤0.5%后，系统建立氮循环。
⑵净化气水冷器建立水循环。
⑶联系干法岗位点燃升温炉，根据甲烷化升温速率进行升温，根据要求及时
调节升温炉出口温度，一般升温炉出口温度不大于床层温度50℃。
⑷当温度升到250℃－300℃时，触媒中的NiCO
3分解会产生部分CO
2
浓度最高
可达4%,此时应该增大空速,增大循环气排放量,防止CO
2
发生甲烷化反应引起超
温,烧坏触媒。
⑸当甲烷化炉热点温度升到300℃时，恒温4小时，恒温时加大空速，尽量
拉平床层温差。然后向甲烷化炉配入合格的碱洗气（总S≤1ppm CO≤0.3% CO
2
≤0.3%）开始配H
2控制H
2
＜0.5%，视床层温升逐渐增加碱洗气的配入量（切记
配碱洗气时打开入口阀前导淋排尽冷凝水，严防冷凝水带入甲烷化炉造成甲烷化
炉垮温）。
⑹当温度达到350℃恒温结束后，可逐渐将N
2
退出。停循环氮压缩机，升温炉灭火。经过甲烷化炉的气体在出工段放空。关升温气入甲烷化炉阀门，并插上盲板。为了防止还原不彻底，可把温度提到400℃，以获得触媒最佳活性。若床
层温度升不上去，可稍开吸收塔付线，提高甲烷化炉CO
2
含量。当分析甲烷化炉
出口气中CO+CO
2
≤20×10-6时，即认为还原结束。
⑺慢慢打开碱洗气入甲烷化换热器进口阀，碱洗气进中变换热器进出口阀、甲烷化炉入口阀，缓慢关吸收塔后放空，开甲烷化系统出口放空，将碱洗气少量串入甲烷化炉。按20℃/h的速率把甲烷化触媒降至280℃，再次分析微量合格后，可向高压机送气。
⑻还原时，应加大甲烷化炉入口CO、CO
2
分析频次，每小时应作3次，严格
控制入炉气中CO+CO
2
≤0.5%，还原过程中，应尽可能提高空速，以利于还原过程中生成的水及时排出，使触媒获得较大的镍微晶表面积。升温还原中，要做到提
H 2不提温，提温不提H
2
，升温还原气中，要逐渐将氢提至60%左右。
6.1.6甲烷化岗位开车步骤
1 认真巡回检查，及时排放导淋，将各手动阀和自调阀调整在正常状态，消除隐患，确保开车安全顺利。
2 净化气水冷器在升温还原前建立的水循环继续循环，注意净化气分离器的液位在工艺指标内。
3 甲烷化触媒升温还原结束后，分析碱洗气合格，排净甲烷化工段各工艺气管道内积水，打开碱洗气入甲烷化换热器进口阀，碱洗气进中变换热器进出口阀，
碱洗气在甲烷化炉入口阀前放空，待甲烷化炉入口碱洗气温度≥250℃，。可稍开
甲烷化炉入口阀充压，压力平衡后向甲烷化炉串气，将放空逐渐倒至出工段放空，视甲烷化触媒温度，加大进气量，轻负荷运行。待温度、压力正常后，净化气中CO+CO
2
≤20×10－6时，联系调度通知高压机岗位接收净化气，转入正常生产。6.2 甲烷化岗位正常开车
分析碱洗气合格后，打开各设备进出口管线上导淋，排净管内积水，将温度≥250℃碱洗气串至甲烷化炉入口。可稍开甲烷化炉入口阀充压，压力平衡后向甲烷化炉串气，将放空逐渐倒至出工段放空，待温度、压力正常后，净化气中
CO+CO
2
≤20×10－6时，联系调度通知高压机岗位接收净化气。
注意：
⑴净化气冷却器在开车前要及时通水。确保净化气的温度在正常工艺指标内，生产正常后，将各付线关闭，改为正常生产流程。
⑵认真巡回检查，及时排放导淋，将各控制点调整在正常范围，消除隐患，确保生产安全稳定。
6.3甲烷化岗位临时停车后的开车
短期停车后再开车应注意甲烷化炉床层温度，若床层温度在200℃以上，可直接将工艺气导入甲烷化炉内充压、升温后转入正常生产。若床层温度在200℃以下，一方面为防止生成羰基镍，另一方面甲烷化触媒活性低，导致甲烷化反应不彻底。所以须用合格氮气将床层温度升到250℃以上（升温速率尽可能达70℃/h），再导入工艺气转入正常生产。
七、系统停车程序
7.1甲烷化岗位正常停车
1 接调度通知，高压机停车后，打开净化气出工段放空的同时关出工段净化气大阀。
2 关甲烷化炉进出口阀，同时开吸收塔后放空，将甲烷化炉切出。
3 如果短期停车，将甲烷化炉进出口阀关闭，甲烷化炉保温保压。
4 如果甲烷化系统长期停车或者更换触媒，应先将甲烷化炉卸至常压，用蒸
汽或N
2将炉温降至200℃，再往蒸汽或N
2
中配入少量空气进行钝化。开始配入空
气量控制O
2＜0.3%，床层温升≤50℃/h，逐渐加大空气量，但每次O
2
增加量不
得超过0.5%，最高不超过6%。钝化时温度不能超过550℃，因为600℃时镍催化
剂会生成铝酸镍（NiAl
2O
4
），在还原时很难还原成金属镍，故钝化时要防止生成
铝酸镍。待空气全部通入，停用蒸汽，床层无明显温升，即可认为钝化结束，然
后用N
2
将触媒层温度降至常温。钝化过程中如发现超温，应立即关小配空气阀，待温度正常后方可继续配空气。
7.2 甲烷化岗位临时停车
1 接临时停车通知后（或事故停车信号），打开进甲烷化工段放空和出甲烷化工段放空，关闭出工段净化气大阀，控制好系统压力。
2 关甲烷化炉进、出口阀，使设备处于保温保压状态。
3 停车时间相对较长时，可降压降温，然后用99.95%氮气或氢氮气维持正压，
严防空气和CO、CO
2
的原料气进入炉内。
7.3甲烷化岗位紧急停车
1 接紧急停车命令后，总控岗位职责是关甲烷化冷激自调阀。
2 现场岗位职责：
（1）关闭净化气出口阀，使系统压力稳定，并关闭甲烷化炉进出口阀，避免引起甲烷化炉温度下跌；
（2）停车完后，现场巡检，观察各阀门开关是否正常，净化气分离器液位是否在规定的范围内。
八、不正常现象及处理措施
序号事故类别事故原因事故后果处理方法
1 系统断电电气事故①运转设备跳
车
②中压气串入
低压设备
③催化剂超温①紧急停车
②关闭甲烷化系统入口和出口阀门保压、保温。
2 设备泄露设备原因发生着火、爆炸
等紧急停车，甲烷化炉保压、保温。
3 自调阀失灵①自调阀信
号中断
②自调阀机
械故障甲烷化催化剂
超温或垮温，损
坏设备
①用手动阀调节
②联系仪表人员维修
4 入口CO、CO
2
升高变换或脱碳
事故
甲烷化催化剂
超温
降低甲烷化入口工艺气温
度，改善变换或脱碳操作，
降低系统负荷直至停车。
5 甲烷化炉出
口微量超标①脱碳气
CO
2
超标，②
低变出口
CO超标③
甲烷化换热
器内漏
使氨合成塔催
化剂中毒
①加强脱碳和低变操作，降
低低变出口CO
2
和CO含量
②停车处理，更换催化剂
③停车处理，检修设备
九、生产正常操作方法及注意事项
9.1 甲烷化岗位正常操作
1 甲烷化炉的正常操作是控制催化剂床层温度在适宜温度范围，保证甲烷化炉
进口气体中CO、CO
2、H
2
S的含量和出塔微量合格。确保合成氨净化气不含水，水
蒸气浓度不超标。
2 经常检查净化气分离器室内液位计指示与现场液位计指示是否一致，若发现不正常，应及时联系仪表工进行校对和修理，现场液位计每班要检查一次液相和气相阀是否堵塞。
3 按初、中、后期三个阶段严格控制甲烷化触媒使用温度。严禁甲烷化炉超温和带液，以免缩短触媒的使用寿命。
9.2 甲烷化岗位各设备出现泄漏处理方法
甲烷化换热器、甲烷化炉、净化气水冷器、净化分离器若泄漏，通知后工段停车，前工段减量维持生产，碱洗气在碱洗气分离器前放空，本工段停车，卸压、置换合格后迅速处理漏点，然后通知前工段加量，后工段开车。
9.3 甲烷化岗位各容器设备操作方法
甲烷化炉、甲烷化换热器、净化气水冷器、净化气分离器，严格执行工艺指标。严禁超压、超温、超负荷运行，充压、置换、放空、卸压必须缓慢，以防填料打翻，影响设备使用寿命，定期对各设备管道测厚、安全阀校验、并做好记录。
十、常见事故及处理措施
10.1 事故名称：甲烷化炉超温如何处理
1 事故原因
（1）碱洗气中CO
2
超标；
（2）低变气中CO超标；
（3）生产负荷过大；
（4）中变换热器泄漏；
（5）入口温度过高。
2 事故处理
超引起超温首先检查：溶液碱度及再生度；压力、液位是否稳定；（1）如CO
2
及时联系配电了解电流有无变化，并通知现场操作工将循环量加至正常为止。（2）如CO超标首先通知中、低变岗位迅速降低CO含量，如长时间降不到正常工艺指标内，联系后工段减量或切气停车；
（3）联系调度减量生产；
（4）停车检修处理；
（5）调节冷激付线调节入口温度至正常。
10.2事故名称：高压机跳闸
1 事故现象
（1）系统压力猛涨。
2 事故处理
（1）发现系统压力猛涨，迅速开启甲烷化炉进口前放空和净化气分离器出口阀前放空，稳定系统压力；
（2）联系调度、高压机岗位，确定高压机是否全部跳闸；
（3）关系统出口大阀，联系调度前工段减量生产；
（4）关甲烷化炉进出口阀，系统保温保压。
10.3事故名称：甲烷化炉碱泡的原因及处理
由于吸收塔堵塞或负荷过重，引起吸收塔泛塔，带液至甲烷化炉。这种情况首先表现为甲烷化炉进口气体温度明显下降，出工段压力上升。如发现此现象，应判断清楚是否是吸收塔带液，如是带液应果断切气停车，气体在低变出口放空。从碱洗气分离器将溶液回收到地下槽，同时用蒸气吹扫甲烷化炉，将溶液吹扫干净，根据实际情况开车。
十一、岗位存在的主要危险因素辨识
甲烷: 在空气中爆炸范围为5% ～15%；
一氧化碳: 空气混合爆炸极限为12.5%～74%。
十二、安全环保和职业卫生危害防护
12.1 安全阀安装和使用中的注意事项
按安全阀阀瓣开启高度可分为微启式安全阀和全启式安全阀，微启式安全
阀的开启行程高度为：≤0.05d0（最小排放喉部口径）；全启式安全阀开启高度为≤0.25d0（最小排放喉部口径）。
安全阀按结构形式来分，要分为垂锤式、杠杆式、弹簧式和先导式（脉冲式）；按阀体构造来分，可分为封闭式和不封闭式两种。封闭式安全阀即排除的介质不外泄，全部沿着出口排泄到指定地点，一般用在有毒和腐蚀性介质中。对于空气和蒸汽用安全阀，多采用不封闭式安全阀。对于安全阀产品的选用，应按实际密封压力来确定。对于弹簧式安全阀，在一种公称压力（PN）范围内，具有几种工作压力级的弹簧，应注明安全阀型号、名称、介质和温度外，尚应注明阀体密封压力。
1.安全阀的安装和维护应注意以下事项：
2.各种安全阀都应垂直安装。
3.安全阀出口处应无阻力，避免产生受压现象。
4.安全阀在安装前应专门测试，并检查其官密封性
5. 对使用中的安全阀应作定期检查。
6.安全阀的安装维护以及注意事项
安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，安全阀主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。
12.2 压力表在使用过程中的注意事项
1.根据容器允许的最高工作压力，在表面刻度盘上画条红线，以示警戒。
2.运行中要保持压力表清洁，表盘上玻璃清晰明亮，为了防止连接管堵塞，压力表应定期吹洗。
3.压力表按规定做定期校验，校验合格的压力表应该封印。
4.压力表若发生下列情况之一时，应及时停用换新：
⑴.容器泄压后压力表指针回不到零位，指针偏离零位的数值超过了压力表规定的允许误差。
⑵.表盘玻璃破碎或表盘刻度模糊不清。
⑶.表内漏气或指针剧烈跳动等影响压力表的准确度。
⑷.超期未作校验。
12.3生产车间和作业场所的噪声及防治
按照《工业企业噪声卫生标准》的规定：工业企业的生产车间和作业场所的噪声标准为85dB，现有企业经过努力暂时达不到标准的，可是当放宽，但不得超过90dB。
长期在噪声超标环境中作业，如防护措施不力，将会对人体产生损伤，引起噪声性疾病。噪声危害人的听力，轻则高频听觉损伤，重则耳聋，甚至耳鼓膜破裂；噪声对神经系统的危害主要包括头痛、头晕、乏力、记忆力减退、恶心、心悸等；噪声还可以使人产生心跳加快、心律不齐、传导阻滞、血管痉挛、血压变化等症状。
一般解决噪声问题，首先应从减少、减弱噪声振动源着手；其次，对已产生的噪声振动采取防治措施。具体防治措施如下：
1.采用消音器。利用消音器使声波在消音器内经过膨胀、摩擦、扩散、反射、吸收等作用使声能大大衰减。常用的有阻性消音器，抗性消音器，阻抗复合性消音器。
2.吸声和隔声。在厂房内表面装置吸声材料，或者在室内悬挂空间吸声体，吸收一部分声音，另外在机器上用隔声罩，或操作室采取隔声门、墙，隔断声音的传播，也能收到一定的防治效果。
3.隔振和阻尼。主要是减少机器的振动和气体在管内流动时的管道振动，从而使振动引起的噪声得到控制，常采用弹簧减振器、橡胶板、玻璃纤维毡等材料。
4.个人防护。在未采取治理措施时，采用防噪声耳塞、防声耳罩等防护用品。
12.4 动火作业注意事项
该岗位检修要严格执行动火作业制度，办理动火证。做动火分析要注意以下几点：
1.取样与动火间隔不超过30min，如超过此间隔期或动火作业中间停止作业超过30 min，均需重新取样分析。
2.动火分析的取样要有代表性。当被测定的气体密度大于空气时，取中下部各一个气样。所有分析样品必须保留至动火检修结束之后。
3.分析数据必须准确，分析人员对分析结果负责，在《动火证》上填写分析结果，并签字。
12.5 职业卫生危害
1.火灾爆炸危害
甲烷化生产过程中的净化气是一种易燃易爆气体，其爆炸极限范围宽，约7-70%，与空气混合极易形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易引起火灾、爆炸事故。如果操作不当，设备密封不好或出现超温超压现象，变换气和净化气就有可能发生火灾爆炸。
明火：管道及放气口无阻火器，现场吸烟、设备维修中的动火施焊、违章点火（无关人员携带火源；未用惰性气体吹扫；在设备停车检修前，未做置换、清洗或置换不彻底，动火时发生爆炸；动火前未作动火分析，动火手续不齐备、不办理动火证违章动火切割、补焊引起设备爆炸等）均是潜在的不安全因素。
电气火花：电器设备选型不当、防爆性能不符合要求、电气设备老化、电气设备未采取可靠的保护措施以及现场使用非防爆的电器，电线选择不当、安装不当或维护不良出现漏电、短路、过流、过载、过热等而造成的绝缘失效或线路着火等。
静电火花：静电的产生和积聚同物体的导电性有关。导电性能越差的物体越容易产生和积聚静电。如：跨接法兰无金属导线，设备、设施未作防静电接地或接地不良，人员未穿防静电工作服、鞋、袜等均容易积聚静电。当静电积聚到一定程度时会产生静电火花，极易产生火灾。
碰撞、摩擦火花：设备、设施与物体之间的碰撞摩擦或机械撞击等产生的火花，也可引发火灾爆炸事故；另一方面，人员未穿防静电服、鞋、袜时，由于行走、工作、衣物更换等因摩擦而产生静电也可引发火灾爆炸事故。
如果室内有气体泄露，且浓度达到着火和爆炸相关限值，遇上述原因就有可能发生火灾和爆炸事故，因此，火灾爆炸危害是本生产装置主要的危险、有害因素。
2. 压力容器、压力管道爆炸
压力容器、压力管道如由于种种原因不能承受其内部压力，可导致爆裂、爆炸。压力容器、压力管道爆炸主要有下列情形：
(1)当进入容器、管道的介质的量过大、安全附件失灵导致容器、管道内压力大于设计压力；或者容器、管道本身因腐蚀、服役期过长、设备或管道存在缺陷而无法满足工艺条件中压力的要求，都将会引发压力容器、压力管道爆炸。
(2)检修前后，未按规定抽堵盲板，或盲板质量不合格，或随意用铝板、石棉板、阀门等代替盲板，未能有效地与生产系统隔绝而引起爆炸；检修后未及时除掉盲板而造成运行中物理性爆炸。
(3)储存容器可能由于受热作用或外力作用，容器内压力急剧升高，而安全附件出现问题或安全附件根本来不及工作就出现了压力容器、压力管道爆炸，造成附近人员的伤亡。
(4)高压易使材料发生疲劳、腐蚀，造成设备泄漏。高压下会加剧氢气、氮气对钢制容器的氢蚀及渗氮作用，以至设备、容器机械强度降低，导致爆炸事故的发生。
(5)压力容器、压力管道本身的质量、制造工艺等不能满足规定的技术要求，稍有疏忽，便可发生爆炸事故。
容器、管道爆裂时，气体膨胀所释放的能量，一方面使容器、管道进一步开裂，并使容器、管道或其所碎裂的碎片以较高的速度向四周飞散，造成人员伤亡或破坏周围设备；另一方面，它的更大一部分能量产生冲击波，除直接伤人外，还可以摧毁厂房等建筑物，产生更大的破坏作用。
容器、管道内是压缩气体，在容器、管道爆裂后，它立即扩散并与周围的空气形成可爆性混合气，当遇到容器、管道碎片撞击设备产生的火花或由于高速气流所产生的静电作用时，会立即发生爆炸，即通常所说的二次爆炸。它产生的高温气团向四周扩散，并引起周围可燃物着火，造成大面积的火灾。
另外，压力容器、压力管道内的有毒气体半水煤气，则随着容器、管道的爆裂，大量的毒气向周围扩散，产生大气污染，并可能形成大面积的中毒区域。
因此，压力容器和压力管道的火灾爆炸危害也是该生产单元存在的主要危险、有害因素之一。
3. 中毒危害
甲烷化生产系统中存在大量的氢气、氮气和少量的一氧化碳及二氧化碳，如果发生泄漏可能引起人员中毒甚至死亡。
无色无味的一氧化碳在血中与血红蛋白结合而造成组织缺氧，使人昏迷，在低浓度下停留能使人产生头晕、心跳、恶心等症状。轻度中毒者出现头痛、头晕、耳鸣、心悸、恶心、呕吐、无力，还有皮肤粘膜呈樱红色、脉快、烦燥、步态不稳、浅至中度氏昏迷，血液碳氧血红蛋白浓蛋可高于30%；重度患者深度昏迷、瞳孔缩小、肌张力增强、频繁抽搐、大小便失禁、休克、肺水肿、严重心肌损害等，血液碳氧血红蛋白可高于50%。《职业性接触毒物危害程度分级》中将其归为高度危害类。《工作场所有害因素职业接触限值》规定其车间卫生标准为30mg/m3。
4.电危害
电危害包括电流伤害、电气火灾、电路故障和静电危害等。
（1）配电线路、开关、熔断器、插销座、电热设备、照明器具、电动机等均有可能引起电伤害、成为火灾的引燃源。
（2）静电危害
当物料在管道中高速流动时会产生静电；气体在压缩、排放、喷射时，在阀门、喷嘴、放空管或缝隙处易产生静电；液体与固体、液体与气体、液体与另一不相溶的液体之间，由于搅拌、沉降、流动、冲击、喷射、飞溅等接触及分离的相对运动，形成双电层从而产生静电；人体在许多条件下能带静电。
如人在未采取任何防护措施的情况下，不小心碰触聚集静电的金属设备、管道以及金属用具、移动式金属车辆、梯子等，可能使人体受到伤害，甚至可能由于静电电击，引起高空坠落等二次人身伤亡事故。
5.高处坠落
在甲烷化系统生产操作、施工安装和检修过程中可能发生高处坠落伤害，主要存在的地点和因素：
高处管道操作没有必要防护措施；设备检修、安装时高处坠落；设备、工具等坠落物的砸伤等；
6. 物体打击
在安装、生产和设备检修过程中有搬运、登高等作业，如没有可靠的防护措施、健全的操作规程，均可能发物体坠落导致的人身伤害事故。
十三、附图、附表
附图：工艺流程图
附表：设备一览表
设备名称规格型号（mm）数量
重量
（kg）
材料
设计压力
(壳/管)
（Mpa）
工作压力
(壳/管)
（Mpa）
甲烷化炉Φ3000×32×111
20
1 34425
15CrMo
R
2.0 1.85
甲烷化换热
器Φ1600×16×113
60
1 29795
15CrMo
R
2.0 2.0 1.85 1.85
净化器水冷
器Φ1400×12×102
06
1 22025
16MnR
Q235－
A
0.6 2.0 0.4 1.85
净化气分离
器Φ1800×16×629
3
1 5450 16MnR 2.0 1.85
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)
、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和战0,并把出0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- 40C （二）催化剂热点温度250C 士5 C （三）甲烷化塔一入温度W 130C （四）塔壁温度w 150C （五）甲烷化塔二入温度250C —270 C o （六）甲烷化塔二出温度w 190C （七）出系统CO+C2C含量W 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中的CO和C02。在催化剂的作用下使少量 CO、CO2加氢生成CH4和出0,把工艺气中的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/mol CO2+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
煤制气甲烷化技术对比及研究进展综述
煤制气甲烷化技术对比及研究进展综述 摘要：我国经济建设最近几年发展非常迅速，人们的生活水平不断提高，对于 能源的需求与日俱增。近些年，随着环境承载力的日益减弱，环保压力逐渐增大，同时，各大城市的公共交通相继开展煤改气、油改气工程，对天然气需求量激增，而我国的能源结构属于“富煤、贫油、少气”，为了将充裕的煤炭资源转化成清洁 的甲烷，“十二五”期间，国家能源局积极倡导煤制气项目，其中，甲烷化技术是 煤制气产业链中的重要步骤。 关键词：煤制气甲烷化技术对比；研究进展综述 引言 我国科学技术的快速发展带动我国整体经济建设发展迅速，各行业有了新的 发展机遇和发展空间。甲烷化技术是煤制气的关键环节，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。 1甲烷化技术的反应机理及催化剂 甲烷化反应主要包括CO甲烷化反应、CO2甲烷化反应、变换反应，同时伴 有歧化反应、甲烷裂解、甲烷CO2重整等副反应。甲烷化反应是一个强放热、体 积缩小的可逆反应，CO每转化1%，会引起温升70℃-72℃。因而，在甲烷化反 应中，如何有效提高甲烷的产量和选择性及减少催化剂因高温烧结、中毒和积炭 导致的失活，成为甲烷化技术的研究重点。对CO甲烷化、CO2甲烷化反应机理 的研究，目前尚未有一致的结论，对不同催化剂作用下的机理尚缺乏深入的研究。目前，国内外甲烷化工业中使用的催化剂主要以Ni基催化剂和贵金属Ru基催化 剂为主，载体主要为α-Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、高岭土等，助剂主要分为晶格助剂、电子助剂和结构助剂，催化剂载体的制备方法主要为共沉淀法、浸渍法、 溶胶-凝胶法、溶液燃烧法等。 2煤制气甲烷化技术对比 1.主要工艺参数对比，与Davy甲烷化相比，Topse甲烷化开发历史、业绩等 更成熟，且两者还有一些核心差异。以下以某年产10亿Nm3SNG项目为例，重 点讨论两者的差别。Topse甲烷化相较Davy甲烷化来说，核心的差异在于增加了 一个GCC调节器，也即CO变换反应器，且1＃和2＃主甲烷化反应器出口温度更高。增加GCC调节器可使进气温度更低，通过变换放热自身加热，使温度满足1 ＃甲烷化反应器入口条件，在出口温度限定的情况下，床层允许温升更大，单程 转化率可更高，循环率更低，循环气压缩机投资和功耗均会降低。且GCC催化剂 能耐受较高浓度的CO和低温，同时可避免甲烷化催化剂低温失活现象的发生， 延长甲烷化催化剂的寿命。另外，Topse技术1＃和2＃甲烷反应器出口温度更高，进一步降低了循环率。增加GCC调节器可降低进气中CO的浓度，降低CO发生 歧化反应而出现析碳的风险。另外，为减少设备台数，降低设备投资，也可将GCC催化剂装入1＃主甲烷化反应器的上方。另外，Davy主甲烷化采用串并联工艺，两台反应器操作条件基本相同，Topse甲烷化采用串联工艺，两台反应器仅 操作温度相同，气体组分完全不同，Topse甲烷化反应器内主要是高浓度CO2的 甲烷化。2.催化剂对比，影响甲烷化催化剂寿命的主要因素为催化剂耐毒性、高 温烧结和析碳。催化剂毒物主要是硫和氯，因此，在甲烷化反应器之前要设置精 脱硫脱氯保护床，将总硫控制在20μg/m3以内，氯控制在20μg/m3以内。上述 两种工艺均在甲烷化之前设置了保护床，用于深度脱硫和脱氯。抗高温烧结方面，Topse催化剂可长期运行在650-660℃之间，Davy催化剂长期运行在620℃左右，
甲烷化工艺设计培训资料
合肥学院 Hefei University 化工工艺课程设计 设计题目：甲烷化工艺设计 系别：化学与材料工程系 专业：化学工程与工艺 学号： 姓名： 指导教师： 2016年6月
目录 设计任务书 (1) 第一章方案简介 (3) 1.1甲烷化反应平衡 (3) 1.2甲烷化催化剂 (3) 1.3反应机理和速率 (4) 1.4甲烷化工艺流程的选择 (6) 第二章工艺计算 (7) 2.1 求绝热升温 (7) 2.2 求甲烷化炉出口温度 (7) 2.3 反应速率常数 (7) 2.4 求反应器体积 (8) 2.5 换热器换热面积 (9) 第三章设备计算 (9) 3.1 甲烷化反应器结构设计 (11) 3.2 计算筒体和封头壁厚 (11) 3.3 反应器零部件的选择 (12) 3.4 物料进出口接管 (13) 3.5 手孔及人孔的设计 (15) 设计心得 (16) 参考文献及附图 (17)
设计任务书 1.1设计题目：甲烷化工艺设计 1.2设计条件及任务 1.2.1进气量：24000Nm3/h 1.2.3出口气体成分“CO≤5ppm,CO2≤5ppm” 1.3设计内容 变换工段在合成氨生产起的作用既是气体的净化工序，又是原料气的再制造工序，经过变换工段后的气体中的CO含量大幅度下降，符合进入甲烷化或者铜洗工段气质要求。 1.3.1选定流程 1.3.2确定甲烷化炉的工艺操作条件 1.3.3确定甲烷化炉的催化剂床体积、塔径及床层高度 1.3.4绘图：（1）工艺流程图；（2）甲烷化炉的工艺条件图 1.4设计说明书概要 1.4.1目录：设计任务书，概述，热力计算，结构设计与说明，设计总结，附录，致谢，参考文献，附工艺流程图及主体设备图一张（要求工艺流程图出A2以上的图，要求主体设备用AutoCAD出A2以上的图） 1.4.2概述 1.4.3热力计算（包括选择结构，传热计算，压力核算等） 1.4.4结构设计与说明 1.4.5设计总结 1.4.6附录
甲烷化技术
甲烷化技术 ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ 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。 两步法甲烷化工艺是指煤气化得到的合成气，经气体变换单元提高H2/CO比后，再进入甲烷化单元的工艺技术。由于两步法甲烷化工艺技术成熟，甲烷转化率高，技术复杂度略低，已实现工业化运行。一步法甲烷化工艺是指将气体变换单元和甲烷化单元合并在一起同时进行的工艺技术，也叫直接合成天然气技术。 托普索甲烷化技术 ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ ˉ TREMP?技术的操作经验可以追溯到20世纪70年代后期，托普索进行了大量的中试验证，保证了该技术能够进行大规模应用。 托普索循环节能甲烷化工艺与鲁奇公司甲烷化技术和Davy公司甲烷化技术有所不同，
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/mol CO2+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。 (4)去合成阀门前接去循环机管线,增设放空。 2、蒸汽流程: 过热蒸汽总管来蒸汽经调节阀进甲烷化加热器上部,对工艺气起加热后回蒸汽管网。 3、水流程: 循环水来自氨合成凉水塔,经冷排后,通过水池底部连通管回到合成冷排水池。 四、主要设备
煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术 于岩松
煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术于岩松 发表时间：2018-01-24T20:27:41.630Z 来源：《基层建设》2017年第31期作者：于岩松 [导读] 摘要：天然气是一种高效、优质、清洁的能源,近年来随着我国城市化发展和环保政策的实施,对天然气的消费量大幅度提升;但从实际角度出发,我国的三大能源形势是"煤多、油缺、气少",自然界天然气的开采无法满足市场需求,利用煤制合成天然气就成了重要的获取途径。 内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司内蒙古赤峰市 025350 摘要：天然气是一种高效、优质、清洁的能源,近年来随着我国城市化发展和环保政策的实施,对天然气的消费量大幅度提升;但从实际角度出发,我国的三大能源形势是"煤多、油缺、气少",自然界天然气的开采无法满足市场需求,利用煤制合成天然气就成了重要的获取途径。从物理构成角度来说,天然气是一种混合气体,主要成分是甲烷,因此,甲烷合成技术是煤制合成天然气工艺中的重要组成部分。 关键词：煤制合成天然气;甲烷化合成技术;煤化产业; 一、甲烷化合成技术概况 煤制天然气工艺路线较为简单,煤制气经变换、净化后合适比例的H?、CO、CO?经甲烷化反应合成得到富含甲烷的SNG,煤制天然气的关键技术在于甲烷化合成技术。甲烷化反应是在催化剂作用下的强放热反应。甲烷化的反应热是甲醇合成反应热的2倍。在通常的气体组分中,每1个百分点的CO甲烷化可产生74℃的绝热温升;每1个百分点的CO?甲烷化可产生60℃的绝热温升。由于传统的甲烷化催化剂适用的操作温区较窄(一般为300～400℃),起活温度较高,因此对于高浓度CO和CO?含量的气体,其甲烷化合成工艺及催化剂有更高的要求。 二、国外甲烷化合成技术概况 20世纪70年代,世界出现了自工业化革命以来的第1次石油危机,引起了各国及相关公司的广泛关注,并积极寻找开发替代能源。当时德国鲁奇(Lugri)公司和南非煤、油、气公司率先在南非F-T煤制油工厂建设了1套半工业化煤制合成天然气实验装置,鲁奇公司还和奥地利艾尔帕索天然气公司在奥地利维也纳石油化工厂建设了另1套半工业化实验装置。2套实验装置都进行了较长时期的运转,取得了很好的试验成果。受能源危机影响,在试验获得成功的基础上,1984年美国大平原公司建成世界上第1个也是惟一一个煤制天然气工厂。该厂以北达科达高水分褐煤为原料,由鲁奇公司负责工程设计,采用14台鲁奇炉(12开2备)气化,耗煤量达18000t/d,产品气含甲烷96%,热值35564kJ/m3以上,年产人工天然气12.7亿m3。1978年丹麦托普索(Topse)公司在美国建成7200m3/d的合成天然气试验厂,1981年由于油价降低到无法维持生产,被迫关停。 三、鲁奇公司的甲烷化 鲁奇公司在很早就已经开展了甲烷化生产天然气的研究。在20世纪70年代,鲁奇公司、南非萨索尔公司开始进行煤气甲烷化生产合成天然气的研究和试验,经过2个半工业化试验厂的试验,证实可以生产合格的合成天然气。甲烷化反应CO的转化率可达100%,CO?转化率可达95%,低热值达35.6MJl/m3,完全满足生产天然气的需求。到目前为止,世界上惟一一家以煤生产SNG的大型工业化装置———美国大平原Dakota是由Lurgi公司设计的。 四、国内甲烷化工艺技术概况 到目前为止,国内还没有煤制合成天然气技术,但是国内低浓度CO甲烷化技术和城市煤气技术比较成熟氨合成工业中,由于CO和CO?会使氨合成催化剂中毒,在合成气进合成反应器前需将微量的CO和CO?转化掉,甲烷化技术是利用CO和CO?与H?反应完全转化为CH?,使合成气中CO和CO?体积分数小于10×10-6。由于甲烷化催化剂使用温区较窄(300～400℃),起活温度较高,为防止超温,进入甲烷化反应器的 CO+CO?体积分数要求小于0.8%,同时,为防止甲烷化镍基催化剂中毒,合成气中硫含量要求小于0.1×10-6。 另外,国内城市煤气运用也比较广泛,目前主要有2种工艺:一是采用鲁奇气化生产城市煤气,粗煤气经过净化后直接送城市煤气管网,其甲烷浓度约15%,CO浓度约35%,典型运用工厂有河南义马煤气厂、哈尔滨煤气厂等。另一种是固定层间歇气化生产半水煤气,经过净化后半水煤气中CO体积分数为29%,通过等温移热的方法,对其实现甲烷化。在20世纪80年代,在缺乏耐高温甲烷化催化剂的情况下,中国五环工程有限公司率先开发和研究该甲烷化工艺技术。这一工艺在湖北沙市、十堰第二汽车制造厂和北京顺义等城市居民用气和工业炉用气的供应中实现了工业化。 五、甲烷化工艺技术特点 5.1 甲烷化技术特点 Davy甲烷化工艺中,采用Davy公司生产的CRG高镍型催化剂。其中镍含量约为50%。该催化剂的起活温度为250℃,最佳活性温度在300～600℃,失活温度大于700℃。在使用前须对H?进行还原,若温度低于200℃,催化剂会与原料气中的CO等生成羰基镍,但是正常运行时系统温度在250℃以上,J＆M公司可以提供预还原催化剂。因此在开停车段,要避免Ni(CO)?的产生。一般须用蒸汽将催化剂床层温度加热或冷却到200℃以上,然后用氮气作为冷媒或热媒介质置换。 对于甲烷化反应,合适的n(H?)/n(CO)=3,但在Davy甲烷化工艺中对该比例不需要严格控制,对原料气组分中的CO?也没有严格要求。这是由于CRG催化剂本生具有CO变换的功能。另外CRG催化剂具有对CO和CO?良好的选择性。因此在净化工艺中,应选择经济的CO?净化指标。 原料气经脱硫后直接进入甲烷化反应。一般要求净化总硫体积分数小于0.1×10-6就可以,但在戴维甲烷化工艺中甲烷化反应器前设置了保护床,以进一步脱硫,脱硫后总硫小于30×10-9。 由于反应温度的差别,补充甲烷化反应器中的催化剂寿命约比大量甲烷化反应器中催化剂寿命高2～3年。从已运行的情况来看,催化剂失活主要有2种原因:①催化剂中毒,主要毒物为S;②催化剂高温烧结。另外催化剂结碳后,也可能造成催化剂局部失活。甲烷化过程是一个高放热过程,在戴维甲烷化工艺 流程中可以产出高压过热蒸汽(8.6～12.0MPa,485℃),用于驱动大型压缩机,每生产1000m3天然气副产约3t高压过热蒸汽,能量效率高。
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 + 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。
关于甲烷化技术
甲烷化技术 甲烷化就是利用催化剂使一氧化碳和二氧化碳加氢转化为甲烷的方法，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+3H2=CH4+H2O+206.16KJ CO2+4H2=CH4+2H2O+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
托普索甲烷化技术
丹麦托普索公司甲烷化技术 技术简介 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(TREMP TM)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200～3000 m3/h 的合成天然气(SNG)产品(意味着反应器直径是唯一的规模放大参数)。托普索公司开发的MCR-2X催化剂在托普索中试装置和德国Union KraftstoffWesseling(UKW)的中试装置中，均进行了独立测试。在中试时，最长的运行时间达到了10000 h，证明MCR-2X是一种具有长期稳定性的催化剂。MCR-2X催化剂累计运行记录超过了45000 h。在TREMP TM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温升，通过循环来控制第一甲烷化反应器的温度。MCR-2X催化剂无论在低温下(250℃)还是在高温下(700℃)都能稳定运行。反应器在高绝热温升下运行的可能性使循环气体量减少，降低循环机功耗。TREMP TM工艺一般有3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，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4个绝热反应器是一种优化选择，而在有些条件下，使用1个喷射器代替循环压缩机可能会更合适。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。托普索公司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，这些蒸汽可以用于驱动空分透平。托普索TREMP TM工艺的特点如下： (1)单线生产能力大，根据煤气化工艺不同，单线能力在10～20万m3/h天然气之间。 (2)MCR-2X催化剂活性好，转化率高，副产物少，消耗量低。 (3)MCR-2X催化剂使用温度范围很宽，在250～700℃范围内都具有很高且稳定的活性。催化剂允许的温升越高，循环比就越低，设备尺寸和压缩机能力就越小，能耗就越低。托普索TREMP TM工艺循环气量是其他工艺的十分之一。 (4)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。 (5)可以产出高压过热蒸汽(8.6～12.0 MPa，535℃)，用于驱动大型压缩机，每1000 m3天然气副产约3 t高压过热蒸汽，能量效率高。 (6)冷却水消耗量极低(每生产1 m3产品气，冷却水消耗低于1.8 kg)。 (7)高品质的替代天然气，甲烷体积分数可达94～96%，高位热值达37260～38100 kJ/m3，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。 (8)甲烷化进料气的压力高达8.0 MPa，可以减少设备尺寸
甲烷化炉设计说明书
甲烷化炉的焊接 设计说明书 姓名： 学号： 班级：10级材料一班 专业：材料成型及控制工程 院系：煤炭工程学院机械系 指导老师：
目录 前言 (3) 第一章甲烷化炉的工作原理 (4) 1.1反应原理 (4) 第二章甲烷化炉的筒体技术参数 (4) 2.1选用 (4) 2.1.1化学分析和力学性能分析 (4) 2.2筒体主要技术参数的选取与计算 (4) 第三章甲烷化炉的焊接方法与焊接材料的选择 (5) 3.1甲烷化炉的结构 (5) 3.2珠光体耐热钢的焊接性分析 (5) 3.3焊接方法的选择 (6) 3.4焊接材料的选择 (6) 3.5焊接材料的验收、保管与使用 (7) 3.6焊接材料的使用 (7) 第四章甲烷化炉的焊接工艺流程图 (8) 第五章甲烷化炉的备料、下料工艺 (8) 5.1 备料 (8) 5.2 材料复检、入库 (9) 5.3 钢材的预处理以及钢板的矫正 (9) 5.4板材的划线、放样工艺 (9) 5.5下料工艺 (10) 5.5.1筒节的下料 (10) 5.6卷制成形 (10) 第六章其他部件的选择 (11) 6.1封头的选择 (11) 6.2人孔与接管 (12) 6.3补强管的选择 (13) 6.4容器的支座 (14) 第7章甲烷化炉的焊接工艺 (15) 7.1焊接要求 (15) 7.2坡口加工 (15) 7.3焊接注意事项 (16) 7.4施焊环境 (17) 7.5焊接工艺参数 (17) 7.6纵焊缝焊后圆筒的矫圆 (17) 7.7焊接接头的外观质量和力学性能要求以及焊缝的校核 (18) 7.8焊后修补 (19) 第八章焊接接头的质量检测及结果分析 (19) 8.1X射线探伤检验及结果分析 (19) 8.2水压压力的选取及结果分析 (19) 第九章结论 (22) 设计心得 (22)
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。特别是焦炉气作为一种工业排放废气, 产量大( 2008年, 全国焦炉气总产量约1 430亿m3 ) [ 2] , 将其进行甲烷化回收利用, 既符合节能减排的政策要求, 又能产生一定的经济效益,是一项具有市场前景的技术。重视节能减排技术在传统工业中的推广应用, 在焦炉气甲烷化催化剂及相关工艺技术方面开展了一系列的条件实验和测试工作。通过实验可知1) 焦炉气甲烷化催化剂具有活性高的特点, 在以焦炉气的典型组成为原料、出口温度约550 、压力1MPa~ 3MPa、空速5 000 h- 1 ~ 10 000 h- 1的条件下, 可使CO 转化率> 99%, CO2 转化率> 97%,C2H6 转化率> 99%, 接近于平衡转化率, 能适用于焦炉气的甲烷化反应过程。 2) 通过稀土、助剂等改善了催化剂的固体酸碱性, 增强了活性表面的水气吸附力、氢气吸附解离性能等, 从而提高了抗结炭性能。抗结炭实验的测试结果表明, 该催化剂具有较好的抗结炭性能。
甲烷化工艺设计精编
甲烷化工艺设计精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986
合肥学院 Hefei University 化工工艺课程设计 设计题 目：甲烷化工艺设计 系 别：化学与材料工程系 专 业：化学工程与工艺 学 号： 姓 名： 指导教 师：
2016年6月 目录 设计任务书 (1) 第一章方案简介 (3) 甲烷化反应平衡 (3) 甲烷化催化剂 (3) 反应机理和速率 (4) 甲烷化工艺流程的选择 (6) 第二章工艺计算 (7) 求绝热升温 (7) 求甲烷化炉出口温度 (7) 反应速率常数 (7) 求反应器体积 (8) 换热器换热面积 (9) 第三章设备计算 (9) 甲烷化反应器结构设计 (11) 计算筒体和封头壁厚 (11) 反应器零部件的选择 (12) 物料进出口接管 (13) 手孔及人孔的设计 (15)
设计心得 (16) 参考文献及附图 (17)
设计任务书 设计题目：甲烷化工艺设计 设计条件及任务 进气量：24000Nm3/h 进料组成（mol%）： 出口气体成分“CO≤5ppm,CO2≤5ppm” 设计内容 变换工段在合成氨生产起的作用既是气体的净化工序，又是原料气的再制造工序，经过变换工段后的气体中的CO含量大幅度下降，符合进入甲烷化或者铜洗工段气质要求。 选定流程 确定甲烷化炉的工艺操作条件 确定甲烷化炉的催化剂床体积、塔径及床层高度 绘图：（1）工艺流程图；（2）甲烷化炉的工艺条件图 设计说明书概要
目录：设计任务书，概述，热力计算，结构设计与说明，设计总结，附录，致谢，参考文献，附工艺流程图及主体设备图一张（要求工艺流程图出A2以上的图，要求主体设备用AutoCAD出A2以上的图） 概述 热力计算（包括选择结构，传热计算，压力核算等） 结构设计与说明 设计总结 附录 致谢 参考文献 附工艺流程图及主体设备图一张
甲烷化技术国产化研究进展
一第23卷第3期 洁净煤技术 Vol．23一No．3一一2017年 5月 Clean Coal Technology May一 2017一 甲烷化技术国产化研究进展 高一振,侯建国,穆祥宇,王秀林,宋鹏飞,张一瑜,张一勃 (中海石油气电集团有限责任公司,北京一100028) 摘一要:甲烷化是焦炉气制天然气二煤制天然气生产流程的关键步骤,为打破国外技术垄断,国内研究机构积极进行技术开发三系统梳理了甲烷化技术的国产化研究进展,分析了焦炉气甲烷化技术的应用现状,探讨煤制天然气甲烷化技术的应用前景,并就降低首次工程应用风险提出几点建议三国内甲烷化技术已经实现广泛开发,焦炉气甲烷化技术成功实现工业化应用,其国内市场占有率高于国外技术三煤制天然气甲烷化技术已成功开发,工业化应用前景广阔,首次工程应用时应注重经验借鉴二安全分析及设备选型等三 关键词:甲烷化;焦炉气;煤制天然气;国产化 中图分类号:TQ221．11一一一文献标志码:A一一一文章编号:1006-6772(2017)03-0016-04 Progress of the methanation technology in China Gao Zhen,Hou Jianguo,Mu Xiangyu,Wang Xiulin,Song Pengfei,Zhang Yu,Zhang Bo (CNOOC Gas and Power Group ,Beijing 一100028,China ) Abstract :Methanation technology is important for coke oven gas (COG)and coal to synthetic natural gas (SNG).Domestic research insti-tutions were active in this field to break through the monopoly of foreign companies.This paper systematically reviewed the progress of methanation,mainly analyzed its present application status in the field of COG,and briefly introduced its application prospect in the field of SNG.To reduce the risk of its industrial application for the first time,some advices were put forward.Domestic technologies had been wide-ly developed,and achieved commercial applications in COG with higher market share than foreign technologies.The technology had also beeh successfully developed in coal to SNG,with a bright industrial application prospect.It was advised to refer experiences from other sim-ilar engineering projects and to pay more attention to security analysis and equipment selection when first apply domestic technologies.Key words :methanation;coke oven gas(COG);coal to synthetic natural gas(SNG);localization 收稿日期:2016-05-10;责任编辑:孙淑君一一DOI :10.13226/j.issn.1006-6772.2017.03.003 作者简介:高一振(1987 ),男,山东莱芜人,工程师,从事甲烷化技术研究及LNG 接收站腐蚀检测相关工作三E -mail :gaozhen@https://www.360docs.net/doc/c911259480.html, 引用格式:高振,侯建国,穆祥宇,等.甲烷化技术国产化研究进展[J].洁净煤技术,2017,23(3):16-19. Gao Zhen,Hou Jianguo,Mu Xiangyu,et al.Progress of the methanation technology in China[J].Clean Coal Technology,2017,23(3):16-19. 0一引一一言 甲烷化技术是焦炉气制天然气二煤制天然气的关键技术之一,但该技术长期被丹麦Topsoe二英国Davy 等国外公司技术垄断,专有技术使用费高昂, 增加了项目投资成本三为打破国外技术垄断,国内研究机构积极进行技术开发三国内甲烷化技术最早用于合成氨原料气的净化,通过部分甲烷化反应用于提升城市煤气的热值 [1] ,反应温度低(250~350 ?)三若进行焦炉气甲烷化和煤制天然气甲烷化,因反应有效组分CO二CO 2含量的增加,放热量更大,对催化剂的耐高温性能二抗积碳性能二选择性 及工艺适应性要求更高三国内研究机构实现技术突破经常被报道,但缺乏对技术进展二应用现状或应用前景的系统调研及分析三本文系统梳理了甲烷化技术国内单位研究情况,整理国内焦炉气制天然气甲烷化技术的应用现状,并分析煤制天然气甲烷化技术的应用前景,对于工程项目甲烷化技术的合理选取二节约专有技术使用费等无形资产投资具有一定参考意义三 1一甲烷化技术开发现状 甲烷化技术按照反应器形式可分为绝热床二等温床二流化床二浆态床等多种形式,技术各有优 6 1
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 + H2O CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O CO + H2O = CO2 + H2 2.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/mol NiO + 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。 6、温度、压力、空速、气体成分对甲烷化催化剂的还原有何影响？ ①温度温度是影响还原过程的主要因素。温度过低，还原速度很慢，还原过程拖得时间太长。温度过高，由于热
甲烷化工艺设计电子教案
甲烷化工艺设计
合肥学院 Hefei University 化工工艺课程设计 设计题 目：甲烷化工艺设计 系 别：化学与材料工程系 专 业：化学工程与工艺 学 号： 姓 名： 指导教 师：
2016年6月 目录 设计任务书 (1) 第一章方案简介 (3) 1.1甲烷化反应平衡 (3) 1.2甲烷化催化剂 (3) 1.3反应机理和速率 (4) 1.4甲烷化工艺流程的选择 (6) 第二章工艺计算 (7) 2.1 求绝热升温 (7) 2.2 求甲烷化炉出口温度 (7) 2.3 反应速率常数 (7) 2.4 求反应器体积 (8) 2.5 换热器换热面积 (9) 第三章设备计算 (9) 3.1 甲烷化反应器结构设计 (11) 3.2 计算筒体和封头壁厚 (11) 3.3 反应器零部件的选择 (12) 3.4 物料进出口接管 (13) 3.5 手孔及人孔的设计 (15)
设计心得 (16) 参考文献及附图 (17)
设计任务书 1.1设计题目：甲烷化工艺设计 1.2设计条件及任务 1.2.1进气量：24000Nm3/h 1.2.2进料组成（mol%）： 1.2.3出口气体成分“CO≤5ppm,CO2≤5ppm” 1.3设计内容 变换工段在合成氨生产起的作用既是气体的净化工序，又是原料气的再制造工序，经过变换工段后的气体中的CO含量大幅度下降，符合进入甲烷化或者铜洗工段气质要求。 1.3.1选定流程 1.3.2确定甲烷化炉的工艺操作条件 1.3.3确定甲烷化炉的催化剂床体积、塔径及床层高度 1.3.4绘图：（1）工艺流程图；（2）甲烷化炉的工艺条件图 1.4设计说明书概要
甲烷(CH4)的直接转化利用技术
2010年第09期甲烷(CH4)的直接转化利用技术 苗蓓蓓 大庆炼化公司档案管理中心 黑龙江大庆 163411 摘 要：目前较为成熟的技术路线是将甲烷转化为合成气，再合成甲醇或合成氨，进而开发相关的下游产品。但由于间接利用甲烷的技术路线存在投资费用高、工艺流程复杂，生产成本较高等原因，目前在工业上还并未得到大规模化应用。从原理上看，甲烷直接转化利用是最直接有效的途径。研究表明，由于甲烷的化学惰性，目前的很难在较高的甲烷转化率下获得理想的产物选择性。因此，甲烷直接转化法在工业上应用的较少，大都还处于实验室研究阶段。一旦催化技术有所突破，天然气必将成为最理想的石油替代品。 关键词：甲烷 直接转化 利用技术 一、甲烷直接制备甲醇 （1）甲烷直接部分氧化制备甲醇。甲烷直接部分氧化制备甲醇的关键技术还是催化剂，常见的催化剂目前主要是过渡金属的氧化物。例如陈立宇，杨伯伦等采用V2O5为催化剂，在发烟H2SO4中进行了甲烷液相选择性氧化的研究。V2O5催化甲烷液相部分氧化反应遵循亲电取代机理，反应为一级反应，甲烷在部分氧化反应中首先转化为硫酸甲酯，后者进一步水解得到甲醇。甲烷转化率可达54.5%，选择性45.5%。王利娟等研究了CoM004负载Mo-V-Cr-Bi氧化物催化剂上甲烷部分氧化反应，发现反应存在一转折温度，当反应温度低于此温度时，CO是主要产物，氧化产物中甲醇的选择性低于20%，而当反应温度高于此温度时，CO的选择性大大降低，而CO2的选择性大大升高，主要产物变为CO2，甲醇的选择性降为0。在甲烷首先转化生成醋酸甲酯，醋酸甲酯水解生成甲醇。在压力0.1MPa、温度267-280℃下，甲烷转化率为26.61%，目的产物选择性97.26%。 （2）甲烷和水合成甲醇。甲烷和水直接合成甲醇和H2，具有天然气资源和清洁氢能源综合开发利用的应用价值。桑丽霞，钟顺和在固定床环隙反应器中，150℃下，MoO3-TiO2/SiO2为催化剂光催化气相甲烷和水合成了目的产物甲醇和H2，甲醇选择性达87.3%。 二、甲烷制备低碳烯烃 （1）甲烷部分氧化制备烯烃。1982年美国的Union Carbide化学公司首次公开发表了甲烷催化偶联制乙烯的研究成果，该工艺是迄今为止天然气制乙烯最简捷的工艺，反应一步完成。最近LG化学公司正在进行利用天然气的主要成分甲烷生产乙烯的技术开发。这是目前世界上利用甲烷生产乙烯的首例技术尝试。甲烷氧化偶联制乙烯的技术关键在于催化剂，目前催化剂品种多达2000种以上。其中，碱金属-碱土金属、稀土金属、过渡金属氧化物和具有特定结构的复合金属氧化物等几大体系的催化剂，以及电催化、等离子催化、激光表面催化和以钙钛矿催化膜为核心的催化技术均具有较好的甲烷氧化偶联生成C2烃的反应活性。苑慧敏，张永军等综述了甲烷氧化偶联制乙烯催化剂的研究进展情况。侯思聪等采用浸渍法制备了Li-ZnO/La2O3催化剂并考察了其低温催化甲烷氧化偶联反应性能。在680℃，甲烷转化率为27.3%，C2选择性为65.2%，C2收率为17.8%的结果；在700℃，C2收率达到21.8%。王凡，郑丹星通过平衡常数法研究了500-1000℃、0.1-3.0MPa，以及进料组成中甲烷与氧的摩尔比(即n0，CH4/n0，O2)为1-10下的甲烷转化率及其他各组分收率和选择性的变化情况，在对甲烷氧化偶联制烯烃体系的热力学平衡进行分析后发现，在甲烷氧化偶联制烯烃体系中，H2、CO 的生成相对容易，C2产物(C2H6、C2H4)不容易生成。实验为甲烷氧化偶联反应器和催化剂的开发研究提供热力学依据。由于甲烷氧化偶联制乙烯反应本身受动力学控制，C2烃单程收率低，产物分离困难。目前同时能使甲烷转化率、C2选择性之和达到或接近100%的催化剂为数不多，催化剂筛选成为其实现工业化的重要阻碍。 （2）等离子体催化甲烷合成烯烃。除了传统的催化剂活化甲烷合成乙烯外，电催化、等离子催化、激光表面催化也被用于甲烷氧化偶联的催化研究中。陈韩飞等综述了等离子体活化及等离子体与催化剂协同活化甲烷转化的国内外研究进展。同时对其反应机理进行了讨论，分析了当前利用等离子体活化甲烷所存在的问题，并提出了今后的研究方向。 （3）氯甲烷路线。1988年，TaylorC.E.等人提出了甲烷经氯甲烷合成汽油产品的循环利用途径。氯甲烷转化为低碳烯烃作为天然气利用的一个全新途径，已经引起了甲烷转化研究领域的关注。甲烷首先在催化剂的作用下发生氧氯化反应得到氯甲烷，氯甲烷干燥后在催化剂上转化为汽油产品，而过程中产生的HCl可以通过循环继续参与第一步的反应形成循环过程。使用分子筛催化剂可以将氯甲烷转化为烃类产品，但产物大多数以芳烃和烷烃为主，使用镁和磷镁修饰的催化剂可以提高产物中烯烃的选择性。张大治等经过研究认为镁的修饰对催化剂酸性的影响导致了产物中低碳烯烃的增加。 （4）天然气部分氧化制乙炔。天然气部分氧化制乙炔主要采用气相氧化法，主要有德国的BASF工艺、比利时的SBA工艺和意大利的Motecatini工艺。其中，以BASF工艺为主，约占80%。BASF 工艺原料中的O2，与CH4的摩尔比为0.6，在反应炉进行复杂的气相反应，主要反应通过部分甲烷进行部分氧化提供热量，剩余甲烷被加热到1500℃后裂解缩合为乙炔。 三、甲烷制备芳烃 （1）甲烷部分氧化制备芳烃。上个世纪80年代，Shepelev等对甲烷催化氧化制芳烃技术进行了研究，结果表明，在氧化条件下，甲烷合成芳烃的反应很难控制，甲烷的转化率很低，芳烃选择性和收率也很低，在经济上不具备开发前景。舒玉瑛等发现，不同方法制备的Mo/H-ZSM-5催化剂上甲烷的芳构化反应，对甲烷制备芳烃反应有较大的影响。 （2）甲烷无氧脱氢制备芳烃。从热力学角度来讲，甲烷直接转化为芳烃要比直接转化为乙烷和乙烯更为有利。而且，在无氧条件下也不生成CO和CO2。自1993年大连化学物理研究所首先报道了在无氧和连续流动的反应条件下，甲烷在Mo/HZSM-5催化剂上直接转化为芳烃以来，甲烷无氧芳构化已经成为甲烷直接催化转化研究中的一个重要分支，是目前甲烷直接转化的主要研究内容。魏飞等综述了利用甲烷直接脱氢制备芳烃的催化剂方面的研究情况，此外，郑海涛等人还研究了甲烷和丙烷混合气体在不同催化剂上的无