刘博男

    (中国石油大学〔北京〕 北京 102200)

    煤制天然气变换新工艺及多功能复合催化剂的开发

    刘博男

    (中国石油大学〔北京〕 北京 102200)

    针对煤制天然气生产中变换系统存在的不能维持自热平衡、有机物转化率低等问题，开发出煤制天然气变换新工艺及多功能复合催化剂。变换新工艺充分利用甲烷化反应放出的热量，既得到了目标产物，又提供了所需热量以维持变换系统的自热平衡；有机硫等在高温下得到较好的转化；由于发生甲烷化反应，气体体积缩小15%左右，降低了后工序的设备投资和操作费用，具有显著的经济效益和环保效益。

    煤制天然气；变换；复合催化剂；开发

    煤制天然气是指煤经气化产生合成气，再经甲烷化处理生产代用天然气，典型的生产工艺有美国戴维公司的三级甲烷化工艺和丹麦托普索公司的四级循环甲烷化工艺，都是先进行CO变换反应，然后经低温甲醇洗等工艺净化后进行甲烷化反应，甲烷化反应均采用非耐硫镍基催化剂。

    虽然煤制天然气技术已基本成熟，但仍存在一些问题：①因原料煤的品种不同，气化产生的原料气中CO含量较低，受合成天然气氢碳比(H2/CO)的限制，变换深度较浅，反应放出的热量不足以维持变换系统的自热平衡，需添加蒸汽维持运行，能耗较高；②因变换反应温度较低，不利于原料气中有机物水解，并极易形成焦油沉积而使变换催化剂失活；③大部分原料气直接进入低温甲醇洗工段，增大了后续脱硫、脱碳的操作难度。

    某煤制天然气装置原设计原料气中φ(CO)为17.31%，但实际原料气中φ(CO)仅在13%～15%，要求出变换系统的变换气中φ(CO)在12.25%左右。为调整出变换系统的变换气中CO含量，原料气几乎全部走主变换炉旁路，变换反应产生的热量无法维持自热平衡，变换系统入口原料气温度靠补入蒸汽维持，不仅造成能量浪费，而且增加了后工序废水处理的负荷。另外，预变换炉催化剂床层温度(220～230 ℃)和主变换炉催化剂床层温度(290～300 ℃)均较低 ......