煤制天然气工艺能耗分析及节能措施探讨.docxVIP

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煤制天然气工艺能耗分析及节能措施探讨

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摘要：众所周知，我国是原煤消耗大国，每年消耗的煤炭在30万吨/年，近年煤制气与煤制油、煤制烯烃方兴未艾，但相比与炼油化工，煤化工能耗要高，如何规划合理的技术路线及充分利用能源是煤化工急需解决的问题，对大力推进我国煤制天然气项目发展具有重要意义。

关键词：煤；天然气；煤化工；节能减排

引言

基于防治大气污染的环境保护趋势与中国天然气需求量的持续增长以及煤炭行业的持续低迷，通过煤合成天然气的相关技术领域近年来可谓备受关注，相关项目也在密集上马。煤制天然气在一定程度上可以缓解中国的天然气危机，并能在一定程度上推动煤炭行业的清洁利用，这也是基于中国能源结构特点进行能源转型的实际选择。

1煤制天然气技术发展的现状

1.1国外煤制天然气技术发展的现状

放眼国外，二步法工艺与一步法工艺是国外煤制天然气技术的主要两种形式。首先关于二步法，其合成气的主要原材料是劣质煤，通过净化以及转化之后，需要使用催化剂，促使其发生甲烷化反应，经过此系列工序才能生产出天然气，并且它会符合国家规定热值。此方法主要是BGL和鲁奇技术。它的价值在于，能够使用价格低廉的材料，如褐煤，降低成本，还能够减少浪费，获得比较乐观的回报。此方法中核心技术就是甲烷化和甲烷化催化剂，在国外，能够比较娴熟使用此技术的就是上述的鲁奇工艺。另一个就是一步法，它又叫蓝气技术，它的原材料也是煤，不过它直接就能够合成甲烷，顺利得到天然气。这种方法的使用范围较小，主要是一些发达国家。该方法需要催化反应，利用单一反应器，促使煤和蒸汽合成天然气。相比较二步法，这种方式更加直接单一，促进了高效转化。这不仅可以让投资成本、固定投入等得到最大程度的降低，而且也可以更好的、科学的对废水、废气等进行处理。截至目前为止，关于一步法煤制天然气的技术，我国也已经开始进行研究和分析，并且在具体的项目中进行一步法煤制天然气技术的实践。

1.2国内煤制气工艺技术和装备能力现状

中国已掌握了煤制气的设计、装备制造、工程施工、生产运营等一系列工艺技术能力，国内的设计和施工团队完全有能力建设世界一流的煤制气工厂。减少对国外技术装备的依赖是煤制气项目降低成本、提高经济效益的必经之路，虽然已取得了较大的进步，但还需在示范项目上不断积累经验，最终掌握全流程工艺技术和运营管理能力。从工艺技术来看，煤制气项目优选碎煤加压气化和/或粉煤加压气化工艺技术生产粗合成气，然后通过CO变换，调整合成气中H、C原子比、脱除酸性气体中H2S及CO2等，再通过甲烷化及脱水，生产天然气产品。与其他煤化工技术相比，煤制气具有工艺流程短、转化能效高、技术相对成熟、投资成本低等优点。从设计能力来看，在引进国外关键技术的基础上，国内的赛鼎、天辰、五环等13家大型工程公司都具备独立进行煤制气项目总体设计和单体装置设计的能力，除工程化设计外，还可根据不同的生产条件，做出相应的设计调整。国内工程公司尤其是赛鼎公司通过参与过往煤制气项目的工艺设计、工程建设、开车运营等工作，积累了丰富的经验，可以胜任大型煤制气项目的设计任务。从装备技术角度看，煤制气项目90%以上的设备都可以实现国产化。中国在掌握国外气化炉生产技术的基础上,还针对国内的煤质特性进行了相应的改造，现已完全拥有自主设计、生产制造的能力，如赛鼎炉、宁煤炉、航天炉等。

2生产工艺节能措施探讨

2.1动力装置

（1）优化工艺系统减少能量损失，如为提高能源综合利用效率，化工区返回富余的0.5MPa(g)低压蒸汽，用作高压除氧器的加热用汽；动力车间给化工区提供高、中、低压三种规格的蒸汽，化工区将冷凝液通过化工变换装置回收废热后送到动力车间除氧器。（2）做好保温节能工作，如保温材料的品种将根据不同的介质温度和设备、管道外型、用途来选择，初步考虑有硅酸铝、岩棉等，以上材料都是具有轻质、保温性能好、施工损失率低等优点，设计按经济厚度法确定保温厚度。

2.2煤气变换甲烷化耦合反应制天然气

煤气变换甲烷化耦合反应制天然气技术是将煤气化装置送出的粗煤气直接进行变换和甲烷合成反应，因变换反应的产物H2是甲烷合成的反应物，甲烷合成反应的产物H2O是变换反应的反应物，故让变换反应和甲烷化反应同时发生，能够发生很好的耦合效应，提高装置运行能效。经变换甲烷化耦合反应处理后的气体进行脱硫脱碳和压缩处理后即可满足管输天然气要求。

2.3规划布局，避免重复建设

最近几年天然气的需求量呈现出逐年增加的趋势，煤炭产区已经开始重视煤制天然气行业。煤制天然气对环境污染小、经济效率高以及拉动地方经济增长的特点受到煤炭产区的青睐，因此煤炭地区需要对煤制天然气进行科学的规划和建设，一定要遵循统一、协调等原则，进行科学、合理的布局和建