煤制天然气工艺的研究

煤制天然气工艺的研究

摘要：随着我国经济建设的高速发展，很多基础性燃料大量消耗，致使各地政府对可用资源的重视程度越来越高。近年来，煤制天然气技术的广泛应用，对于环境保护以及提供能源利用率方面起到了巨大的推动作用。本文首先介绍煤制天然气技术的发展，然后，对煤气化工艺进行分析，并对现有的几种煤气化工艺进行比较，最后，探索煤质天然气的应用前景。

关键词：煤制天然气工艺工艺技术应用前景

中图分类号：d63 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2012）10（a）-0096-02

改革开放初期，在促进企业快速发展的方针政策引导下，我国的经济建设发展迅速。然而，这样的发展速度也是付出了相当大的代价。20世纪80年代，我国的高新技术产业尚不具备一定的发展实力，经济发展主要是依靠重工业的高消耗、低产出的生产模式带动起来的，由于我国是产煤大国，煤化工行业更是率先而起，然而在其取得了相当大的发展成果的同时，也造成了严重的环境污染，并且，导致我国的煤炭储备快速下降。如此继续下去，将会在不久的将来，引起真正的能源危机和生态危机。为了改变这一现状，高效的煤制天然气技术应运而生。先进的煤气化技术不仅能够降低排放其他对大气的污染程度，更是能够高效的提升煤炭的使用效率，降低大量的煤炭消耗，其已经成为高新洁净煤炭利用技术中的核心技术之一。

1 煤制天然气工业化国内发展现状

自从我国政府开展能源多元化发展战略以来，在煤制天然气项目投资开发方面逐渐形成了投资热潮，其亦成为煤制油投资之后的又一个热点。国内近期煤制天然气的投资项目中，大多数采用丰富而便宜的褐煤作为天然气的生产原料，技术含量较高，生产成本较低，具有很好的经济发展空间。这些项目投入大规模的商业运行之后，将在很大程度上缓解国内天然气的供需紧张问题，促使国家能源的安全生产。国内近期的具体投资项目如表1所示。

2 煤气化工艺技术

2.1 煤气化炉

近年来，煤气化技术已经成为煤化工产业的核心技术之一。在大型的工业化生产运行当中，煤气化技术主要包括固定床气化技术、流化床气化技术气流床气化技术以及熔融床气化技术等。煤气化炉通常也被成为煤气发生炉。其中较为典型的有鲁奇炉、德士古气化炉等等。作为最早被开发应用的气化炉固定床气化炉，炉子的下半部分安置着炉排，为上面的煤层起到支撑的功能。一般情况下，煤炭从炉子的顶端进入，而像氧气或者是空气和水等气化剂则是由炉子的底部注入，利用气体上升，固体下降，使得内部的各种物质充分融合，从而进行高效的化学反应。然而，这种气化炉的空间有限，如果是大规模的煤炭需要处理，则表现出无能为力。

流化床气化炉是将煤粉放到分散板的上面，并在分散板的下部将气化剂送入，并使煤粉处于悬浮状态。煤粉在这种状态下，发生

化学反应，达到气化的目的。然而这种气化炉在使用的过程中，选用的煤炭要求较高，必须是会分熔点高的煤炭，而且，其产出的副产品中，焦油含量偏低，碳利用率也不高。

流床气化炉，与前两种有所不同，它是将煤粉和选用的气化剂从同一个入口快速的送入炉内，并且，促使其迅速发生气化反映。然而这种生产模式，产生的甲烷含量偏低，更不含焦油。

2.2 国内主要的煤气化工艺比较

近年来，国内的众多煤气化企业纷纷引进各种气化炉，主要分为三种：鲁奇气化炉、壳牌气化炉和德士古气化炉。下面介绍这三种气化炉的工艺对比。

鲁奇气化炉，其生产能力较高，适合块煤作为原料，尤其是褐煤，煤炭的转化率很高，而且，负荷调节起来也很方便。然而，其产出的气体中，甲烷含量较多，焦油与苯酚等液体也偏多，生产需要的周期较长，机器结构复杂，很大程度上增加了生产难度。

壳牌气化炉选用煤干粉作为原料，不易受到国内煤炭种类的限制，而且，碳转化率也很高，产出的其他中，含有少量的甲烷，对氧气的需求量也相对较少。单炉的生产能力大，运转的周期较长，气化效果显著，并且，不会产生废气。然而，该类气化炉造价偏高，并且，建设复杂，从而前期需要大量的资金投入。与其配套的干燥、磨煤、高压氮气等流程需要的功率过大。

德士古气化炉，选用水煤浆作为主要原料，对煤种的要求不高，单炉的生产能力和碳转化率都很高，产生了煤气质量也很好，甲烷

气体含量较低，并且不会产生过多废物。然而，这种生产模式需要大量的氧气投入，从而投入的资金较高，而且，技术费用所占比例偏大。

目前，尽管这三种气化炉各有缺点，但是，由于并不能找到一种万能的气化炉，所以，在选用的时候，应该根据企业自身的特点，选择适当的气化炉。

3 煤制天然气的应用前景

目前，我国对天然气的需求速度在世界范围内居于前列，并且，随着我国经济发展速度的快速增长，这种势头将更加强劲，从而导致天然气的需求缺口不断加大。随着广东珠江三角洲、上海长江三角洲地区、环渤海地区城市的发展已率先进入了工业化时代，也率先进入了城市天然气时代。中国大城市人口的聚集和小城市的增加以及经济的增长日益敦促人们重视环境保护。在这些城市及周边地区，煤炭的使用和机动车的迅速增加产生了污染问题，这个问题日趋明显而且正在影响着中国大部分的人口。由于这是政府优先要解决的问题，所以制定了很多降低污染的政策，其中就包括增加利用清洁燃料的政策。以天然气为主的清洁燃料的普及应用，将减少由于工业废气对不堪负重的大气污染其需求将十分强劲，天然气市场前景广阔。然而，这也促使我国的天然气国内供应更加紧张，只能不断增加对国外石油液化气、液化天然气及管道天然气的进口数量。从国外购进燃气不仅价格贵，而且还受多种不确定因素影响。从而对企业的扩大生产带来了潜在的隐患。如何保证能源安全供应

是在引进国外气源是必须重视的问题。煤制天然气立足国内，可以减轻对国外的依赖，具有长远的战略意义。

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