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焦炉煤气甲烷化合成天然气专利技术

技术介绍:

  我国是焦炭生产大国, 2010年全国生产焦炭大约为3.8亿吨,出口335万吨,85%以上的焦炭,用于钢铁冶金企业的生产消费,其中三分之一的生产能力在钢铁联合企业内,三分之二在独立的焦化企业。按每吨焦炭副产约400 m3 焦炉煤气计算,独立企业每年副产的煤气量在900亿m3以上,除自用,民用和商用燃料外,每年放散的煤气超过500亿m3。随着人们生活水平的提高,环保意识的增强,以及国家环保性可持续发展战略的需要,对每年任意排放的焦炉气量作出了严格的要求。因此将排放到大气中焦炉气转化成污染低,燃烧值高的天然气成为当今发展的必然趋势,也是解决目前缺气地区气荒的较好方法。

  焦炉气成分较为复杂,其中CH4、CO、CO2、CnHm体积分数近40%,且氢含量高(体积分数54-59%),通过甲烷化反应,即:

  CO+3H2=CH4+H2O;CO2+4H2=CH4+2H2O

  可将绝大部分CO、CO2转化为甲烷,这样焦炉气就变成主要含CH4、H2和少量N2的气体混合物,通过变压吸附气体分离技术可得符合“天然气”国家标准GB17820 1999及“车用压缩天然气”的国家标准GB18047 2000中规定的合成天然气或压缩天然气。

  焦炉气的综合利用是我国的特殊国情。近年来,国家针对焦炉气的应用经过了多方面的研究。目前,我国焦炉气主要用于制氢、合成甲醇以及生产合成氨。在目前甲醇价格较高的情况下,生产甲醇具有较好的经济效益。但从焦炉气的组成上来看,氢多碳少,合成甲醇并不是最经济的利用途径。

  而从能量利用率的对比来看,用焦炉气通过甲烷化生产合成天然气(SNG)再进一步制取CNG,其能量利用率可达80%以上,而焦炉气制甲醇的能量利用率仅为52%-59%。随着原油价格不断地上涨,汽油价格也在不断飙升,而CNG作为汽车代用燃料,其价格比汽油低很多,因此具有很大的吸引力,特别在出租车及公交车等领域。到2005年底,我国已有CNG汽车16万辆,加气站500多座,不少城市正在加快CNG加气站的建设。对于没有天然气源而有焦化企业的地区,可以用焦炉气生产CNG来发展CNG汽车。对于一个50万t/a焦化企业,每年可得到5000万m3的CNG。如上所述,我国每年放散的焦炉气为200亿m3 ,如将其回收,可得CNG 70亿m3 ~80亿m3 ,相当于520万吨~590万吨汽油。因此用焦炉气生产CNG无论是经济效益还是社会效益、环境效益都是有重要意义的。

  由焦炉气生产SNG-CNG-LNG,其工艺流程相对简单,投资较低,具有更强的竞争力。焦炉气甲烷化催化剂作为焦炉气甲烷化工艺的核心部分,对焦炉气甲烷化有着最直接的影响,焦炉气生产LNG 的工艺过程如下:

  焦炉气→ 加压→ 净化→甲烷化→PSA → SNG →CNG→LNG

  对于焦炉气来讲,以焦炉气组成为基准,每1%的CO转化为甲烷,气体的绝热温升约为63℃;每1%的CO2转化为甲烷,气体绝热温升为50.5℃;因此焦炉气甲烷化反应温升比较大;而焦炉气甲烷化过程中伴随系统析碳,生产的碳沉积在催化剂表会造成催化剂失活,并且使床层阻力增加,装置无法运行。因此,对焦炉气甲烷化催化工艺的催化剂要求较高。武汉科林精细化工有限公司针对这个方面的问题进行了深入细致的研究,开发出了一种新型的甲烷化催化剂,该催化剂具有活性好,热稳定性好,抗积碳性佳,具有良好低温活性等特点,同时还具有能将高烃转化以及良好的抗氧化性能。

  我公司是国内最早从事焦炉气甲烷化技术开发的企业,目前,我公司是国内唯一能提供甲烷化工艺及装置所需的全套催化剂的厂家,我公司开发的焦炉气甲烷化技术在2010年应用于内蒙古华清能源焦炉气甲烷化项目,该项目属国内首套工业示范装置。

技术特点:

  1、采用部分循环与多级冷激相结合工艺,即减少循环量,又副产中压蒸汽,降低能耗。

  2、各级甲烷化入口CO含量可自由调节,使各级甲烷化出口温度控制较低。即有利于甲烷化反应的顺利进行,同时可抑制副反应的发生。

  3、采用新型甲烷化催化剂,该催化剂具有低温活性高,热稳定性好,抗积碳性强等特点,同时还具有良好的烯烃饱和及脱氧性能。

  4、脱硫与甲烷化工艺综合设计,充分利用甲烷化及加氢热能,能量综合利用率高。

  5、工艺所需热量可由甲烷化反应获取,且有多余的热量附产蒸汽可作它用。

取得的成绩:

  1、发表论文3篇

  2、甲烷化催化剂获得发明专利,专利号:ZL:201110144803.0

  3、做了国内首套焦炉气甲烷化合成天然气工业示范装置(乌海华清能源科技有限公司5000Nm3/h工业示范装置)

  4、承担了冀中能源井陉矿业集团有限公司9000万方/年焦炉合成CNG总承包,装置已于2013年6月一次开车成功。

  5、甲烷化催化剂发明专利获“中国专利优秀奖”

可提供的服务:

  1、可行性研究报告编制

  2、焦炉气甲烷化工艺包

  3、工程详细设计

  4、工程总承包

  5、装置所需催化剂

  6、技术咨询服务

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