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。

2、甲烷化催化剂还原时发生如下反应： NiO+ H2= Ni+ H2O ΔН0298= 2.55kJ.mol-1 NiO+ CO= Ni+ CO2 ΔН0298= -30.25kJ.mol-1 这些反应都不是强放热反应，还原过 程本身不会引起催化剂床层大的温升。

e. 过滤分离器、吸收塔、闪蒸罐、滤 布过滤器、活性炭过滤器、三甘醇再生重 沸器、三甘醇缓冲罐及焚烧炉底部均设有 排污口。
3、三甘醇脱水流程图

三、甲烷化操作 （一）、甲烷化过程主要有哪些化学反应？ 其反应温升如何？ 1、在甲烷化过程中，气体中的H2、CO、 CO2在催化剂存在下主要发生下列强放热反 应： CO+3H2=CH4+H2O ΔН0298= −206.2kJ.mol-1 CO2+4H2=CH4+2H2O ΔН0298= −165.0kJ.mol-1

b.干煤制气出塔后，经过套管式气液 换热器与进塔前热贫甘醇换热，降低贫三 甘醇进塔温度，换热后经基地式自力式气 动薄膜调节阀调节控制吸收塔运行压力， 然后进入外输气管网。 c.贫三甘醇由塔上部进入吸收塔，由 上而下经过填料段，吸收煤制气中的水份。 吸收水份的富甘醇与部分煤制气的气液混 合物经过过滤器进入开米尔泵。 d.富甘醇出开米尔泵进三甘醇再生塔 塔顶盘管，被塔顶蒸汽加热后进入闪蒸罐， 闪蒸分离出作为驱动开米尔泵的动力气及 溶解在甘醇中的烃气体。

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出硫保护床的气体温度为37℃经第一进出料 换热器温度136℃进入第二硫吸收器（催化 剂为ST--101、4.3×2.5mm、22.1m3）加蒸 汽发生水解反应： COS+ H2O= H2S+ CO2 O2+ H2= H2O C2H4+ H2=C2H6； 氧气被氢气的催化反应除去，乙烯加氢反应 生成乙烷。出第二硫吸收器的气体温度为 160℃经第二进出料换热器温度上升为220℃ 分两股分别进入R6002-1/2甲烷化反应器。

2、辅助流程: a. 从吸收塔出口干气管线上引出一股 干气经自力式压力调节阀节流并稳压后 与 闪蒸罐罐顶闪蒸气汇合后进入燃料气缓冲 罐。从燃料气缓冲罐引出一股气，经自力 式压力调节阀稳定阀后，进入三甘醇再生 重沸器燃烧器作为燃料气；从燃料气管线 上引出一股气，进入三甘醇再生重沸器的 贫液汽提柱，作为贫液汽提气。

重沸器中的贫甘醇经贫液汽提柱，溢流至 重沸器下部三甘醇缓冲罐，在贫液汽提柱 中可由引入汽提柱下部的热干气对贫液进 行汽提，经过汽提后的贫甘醇重量百分比 浓度可达99.8%。 h.贫液在缓冲罐中通过换热盘管与富 甘醇换热，并经过缓冲罐外壁的冷却后进 入板式贫富液换热器，与富甘醇换热，温 度降低后进入开米尔泵，由开米尔泵增压 后进套管式气液换热器与外输气换热后进 吸收塔循环利用。


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。


甲烷化系统的主要设备有硫吸收器、甲烷化 反应器、高压废锅、低压废锅、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。

（三）、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又 添加了一些促进剂。其主要组分有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 。


丹麦托普索公司一直从事该项技术开 发，掌握了更高压力的合成技术，1978年 在美国建有一个小型合成天然气工厂，两 年后关闭。目前正在美国开展拟建一座18 万Nm3/h的合成天然气厂的前期工作。
1、工艺流程描述： 从低温甲醇洗来的合成气压力3.3MPa、 温度37℃、体积流量为464565Nm3/h，其中 CH4:15.2、CO:19.18、CO2:1.32、H2:63.7。 首先进入第一硫吸收器（催化剂为HTZ--5、 4mm、50m3）发生反应为： H2S+CO2=COS+H2O ZnO+H2S=ZnS+H2O，

2、甲烷化流程图



二、干燥脱水装置



干燥工艺技术选择 常用干燥方法有冷分离法、固体吸收法、溶剂吸收 法。液体吸水剂（溶剂）吸收法所用设备费最少且具有 以下优点： 1、在较大的水浓度范围内吸水能力大； 2、操作时水蒸气的压力低； 3、水溶液没有腐蚀性； 4、粘度较低； 5、具有化学稳定性和热稳定性； 6、容易再生； 7、无毒； 8、反应热和溶解热小。
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，

e.甘醇由闪蒸罐下部流出，经过闪蒸 罐液位控制阀，依次进入滤布过滤分离器 及活性炭过滤器。 f.经过滤后富甘醇进入选型为板式换 热器的贫富液换热器，与由再生重沸器下 部三甘醇缓冲罐流出的热贫甘醇换热后， 再进入缓冲罐内置换热盘管进一步与热贫 甘醇换热升温后进入三甘醇再生塔。 g.在三甘醇再生塔中，通过提馏段、 精馏段、塔顶回流及塔底重沸的综合作用， 使富甘醇中的水份及很小部分烃类分离出 塔。

2、空气中最大允许浓度 10mg/m3~1.5ppm(v/v)，属低毒、可燃能爆 炸的有机物，应放置通风、防火、防雨的 场所。 运输中应轻拿、轻放，防止碰撞，远离火， 按国家关于化学危险储运规定操作。本品 泄漏或沾污人体，可用大量水冲洗，可用 清水、泡沫、砂子等灭火。

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TEG（三甘醇）包装和贮存 ������ 三甘醇(TEG)极易吸潮，应该用干燥、 清洁的铝桶或内壁喷铝的大桶密闭包装， 也可盛装在镀锌的密闭铁桶中，包装时 最好充氮保护。产品贮存在干燥、通风 场所、防潮、防火、避曝晒，远离火源 和热源。


MgO是一种良好的结构稳定剂。 Re2O3为稀土氧化物，具有良好的活性与稳 定性。
（四）、为什么要对甲烷化催化剂进行还 原？还原过程主要有哪些化学反应？ 1、甲烷化催化剂使用前，是以镍的氧 化物形式存在，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被还原为具有活性的 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 接支持催化物结构的助构作用，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。


反应后出口温度为537℃经E6005高压蒸汽预热器 温度下降至365℃，再经E6002第二进出料换热器 后温度为300℃进R6004甲烷化反应器。 R6004 （催化剂为PK-7R、15.2m3）发生反应后出口温 度为389℃经E6009高压蒸汽预热器后温度为 310℃，


再经E6011第二锅炉进料水预热器后温度为175℃ 进入E6010低压废锅后温度为170℃,后进入E6001 第一进出料换热器温度为154℃经E6013第一空气 冷却器后温度为70℃进入D6002第一空气冷却器 分离器后温度70℃进入C6002压缩机经进出料换 热器温度为230℃进入R6005。 R6005（催化剂为PK-7R、34.2m3），出口气 体温度301℃经E6019进出料换热器温度降低至 139℃进入E6015第二空气冷却器温度为70℃经 E6016水冷却器温度为40℃进入D6003气液分离器 后天然气压力为2.32MPa、温度40℃、体积流量 为172406Nm3/h，其中CH4:97.84、CO:14ppm、 CO2:0.18、H2:1.44 ；后送燃气管网。
甲烷化工艺
甲烷化装置 干燥脱水装置
一、甲烷化装置
甲烷化技术选择： 甲烷化技术是20世纪70年代开始工业化 实验，试验证明了煤气甲烷化可制取合格 的合成天然气。CO转化率可达100%，CO2转 化率可达98%，甲烷可达95%，低热值达 8300Kcal/Nm3。 美国大平原煤气化制合成天然气厂， 于1984年投产，利用碎煤加压气化、净化 煤气通过镍催化剂在2.4～6MPa、300700℃下，将H2、CO合成天然气技术；它是 世界上第一座碎煤加压固定床气化生产煤气

出口气体温度为675℃进入E6004第二高压 废锅产生高压蒸汽后温度为330℃进入 R6003甲烷化反应器。 R6003（催化剂为MCR、11×5mm、17m3）发 生甲烷化反应： CO+3H2=CH4+ H2O CO+H2O=CO2+H4 CO2+4H2=CH4+2H2O， C2H6+H2=2CH4，