煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术 于岩松

煤制天然气甲烷化工艺技术研究进展作者：白治新杨阳来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第12期摘要：“十三五”以来，国家提出了“煤改气”的能源战略，而中国的煤炭能源相对充足，天然气能源需求量相对不足，新的能源战略的提出，加大了国民对于天然气的供需矛盾。

在国外，煤制天然气技术较早发展起来，在国内天然气缺口增大的情况下，依据国内煤炭资源丰富的国情，煤制天然气技术开始在国内发展起来。

因此，利用煤炭资源生产合成天然气技术已经成为了行业趋势，将能够有效缓解国内天然气的供需矛盾。

关键词：天然气;能源需求;煤制天然气0 引言目前，在天然气资源难以维持人民生活需求的情况下，将煤炭资源气化产生合成气，再经过甲烷化处理，便能产生替代天然气的资源，整个生产过程不会产生污染物质，对环境影响极小，并且煤制天然气技术相对成熟，在国内行业占有很大市场地位。

1 甲烷化技术工艺甲烷化技术工艺早于20世纪70年代被开发利用，后经过大量的试验，证明煤气经过甲烷化之后可以合成天然气，并成功在工业投产使用。

在甲烷化过程中，CO可全部转化为甲烷，CO2有98%转化为甲烷，合成后的甲烷可达到95%。

甲烷化过程中，气体中的H2、CO、CO2在催化剂存在下发生下列强放热反应：CO+3H2=CH4+H2O∆rH0m（298k）=-206kJ/molCO2+4H2=CH4+2H2O∆rH0m（298k）=-165kJ/mol另外，甲烷化过程需要催化剂催化反应，同时为获得以镍为活性组分的催化剂的热稳定性，使用了含有Al2O3、MgO、Re2O3等的促进剂，也为了加大催化剂的活性作用。

催化剂的使用还需要注意还原活化，还原过程并不会对设备造成大的升温变化。

2 国内煤制天然气发展近况分析煤制天然气技术在发达国家发展较早，我国由于煤炭资源相对丰富，该技术的发展经验不足国外。

近年来，国家政策不断加大对煤炭资源使用的控制，煤炭行情出现低迷，天然气价格开始上涨，煤制天然气技术在国内逐步盛行。

合成气完全甲烷化技术获突破摘要：煤制合成天然气的关键技术是完全甲烷化反应技术，工业生产过程中往往采用多段反应器，在前一或两段采用高温操作，回收反应能；在后段维持低温操作，保证最终转化率。

要求甲烷化催化剂耐高温，有良好的低温活性，反应全程选择性高。

本文对国内外合成气甲烷化催化剂的研究现状进行综述，重点介绍活性组分、助剂、载体和制备方法等对催化剂催化性能的影响，阐述高温甲烷化催化剂的发展现状，展望甲烷化催化剂未来的研究方向。

关键词：合成气；完全甲烷化；技术获突破1、前言我国能源分布特点是“富煤、贫油、少气”，因此，利用相对丰富的煤炭资源或者利用焦炉气制取代用天然气，既能缓解我国天然气的供需矛盾，又因煤制代用天然气过程必须包含CO2的浓缩和分离，易实现CO2的捕获和利用或封存，达到能源和环境双赢。

以天然气供应多元化和煤炭清洁高效利用为目标，煤制合成天然气受到重视，合成气完全甲烷化是煤经合成气制天然气的关键技术，而甲烷化催化剂是其核心要素。

2、甲烷化催化剂制备方法甲烷化催化剂常用的制备方法有干混法、浸渍法、沉淀法、溶胶-凝胶法以及其他方法。

马胜利等在固定床装置上考察干混法制备的Ni/Al2O3催化剂催化CO甲烷化反应，发现活性显著优于浸渍法和共沉淀法。

Ni通过Al2O3的包夹及阻隔，牢固镶嵌在Al2O3上，并阻止反应过程中Ni烧结引起的快速失活，但干混法制备的催化剂运用在高速运转的流化床或浆态床中很容易发生活性组分与载体的脱离，造成催化剂的失活。

LiG等通过浸渍法、共沉淀法和溶胶-凝胶法制备了3种Ni/Al2O3催化剂，研究表明，共沉淀法与溶胶-凝胶法制备的催化剂具有较大的比表面积，焙烧后只有NiAl2O4物相，而浸渍法制备的催化剂在550℃焙烧后不仅存在NiAl2O4物相，同时还有NiO物相，虽然NiO比NiAl2O4更容易被还原为单质Ni，但NiAl2O4经高温（650℃以上）还原后生成的单质Ni分散性更好。

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术发表时间：2020-05-22T04:39:43.102Z 来源：《防护工程》2019年24期作者：闫振文[导读] 并且对于煤制合成天然气工艺之中甲烷化合成技术进行了一定的概述，希望由此能够为阅读本文的相关人员提供一定的参考。

伊犁新天煤化工有限责任公司新疆伊宁 835000摘要：现如今，我国人们的生活水平显著提升，天然气是人们生活和生产中必不可少的物品，由于其本身的优势，使得其被广泛应用，但是天然气开采比较困难，所以我国探究了如何利用煤来制作天然气，在煤制天然气技术之中最为关键的是甲烷合成技术。

笔者在本文之中简要分析了国内与国外有关于甲烷化合成技术的概况，并且对于煤制合成天然气工艺之中甲烷化合成技术进行了一定的概述，希望由此能够为阅读本文的相关人员提供一定的参考。

关键词：天然气；甲烷化；煤制合成天然气引言我国能源特点是“富煤、贫油、少气”，由于作为清洁燃料的天然气资源不足，故很大程度依赖进口。

煤制替代天然气作为常规天然气的重要补充，对国家能源战略安全、缓解环境压力具有重要意义。

近年来，煤制替代天然气的技术开发与工业应用成为行业热点。

1煤制合成天然气概述天然气在广义上所指的是在自然界之中所存在的所有气体，而在能源应用的角度进行分析则可以将天然气归结为能够被用来作为燃料的煤层气、油田气以及气田气等，其组成主要包括可燃烧的低分子烃类和一些非烃类的气体。

因为天然气能源存有较多的优势，因此不仅在日常生活之中得到了较为广泛的应用，并且在化工产业和汽车工业等各个领域也得到了较大程度的应用。

由于当前能源的紧缺造成了我国对于煤制合成天然气工艺的研究有了较为广泛的应用。

2国内煤制天然气发展近况由于国内能源赋存，开发了很多大规模煤制天然气的工业化项目，涉及产能共计2410×108m3/a，目前国家发展改革委员会核准8个煤制天然气项目，总产能311×108m3/a。

煤制天然气合成（甲烷化）技术综述以下资料大部分来源于公开资料：1、托普索技术（TREMP技术）：托普索很早就在中国混了，是国内各种化工催化剂的主要外国供应商之一。

最近几年煤制天然气如此之火，当然少不了它。

也正是由于有了良好的基础，可以说托普索技术在国内煤制天然气的推广是最成功的。

我所了解的，如庆华、汇能等（其网站上云在中国有4套在建的合成天然气装置使用托普索技术：3套煤气化为原料的装置，3套焦炉气为原料的装置“？”），均已和托普索签订了技术转让合同。

所以我们能从公开途径找到的托普索的资料也是最多的。

早期典型工艺流程流程图：很多谈论托普索的甲烷化工艺喜欢用这张图，其实这个图真的只是一个简要的示意图，后期托普索的宣传资料给出了稍微改进的流程图：这种循环工艺首段或首两段装填托普索的耐高温甲烷化催化剂MCR-2X，据说能耐温700以上，并且经历了长时间的试验考验。

后面的中低温段装填托普索用于合成氨甲烷化的普通催化剂PK-7R.我曾在某个资料中看过托普索提出个不循环的“一次通过”工艺流程：首段甲烷化补加了大量水蒸气，并在甲烷化催化剂上部装填了GCC“调变”催化剂，以减轻首段的负荷和温升，尽管如此，这段反应器中装填的MCR系列催化剂还是得耐740度的出口温度。

暂时托普索已签订合同的技术路线是哪一个，我并没有掌握相关信息。

2、戴维技术（CRG技术）：戴维催化剂在上世纪80年代曾用于美国大平原装置，意识到工艺限制（后面会讲）后，戴维开发了高温甲烷化催化剂CRG-LH及所谓的HICOM工艺。

后戴维并入庄信万丰，成为其100%子公司。

戴维甲烷化工艺中的大量甲烷化两个反应器出口大约控制在650度。

一直让我很奇怪的是，戴维的4个甲烷化反应器中均是两种催化剂（CRG-S2SR和CRG-S2CR)混装,而且两种催化剂的体积比还不一样。

个人感觉戴维SNG技术在中国的宣传比较低调，但是它已经获得了大唐（克旗和阜新）和新汶的合同，这主要得益于他们的催化剂曾在大平原上得到应用；但戴维技术貌似能找到的公开资料不多。

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术摘要：天然气是一种重要的一次能源，在发电、工业燃料、化工原料、汽车能源、居民燃气等方面具有广泛用途。

虽然我国每年天然气产量呈逐年增长的趋势，但仍远远落后于市场需求的增长，天然气供不应求的局面将长期存在。

而我国的能源结构特点是“富煤、少油、缺气”，根据国内的能源结构特点，在富煤地区适度发展煤制天然气，既可清洁加工利用煤炭资源，也可有效补充天然气资源的供给，缓解国内天然气供求矛盾。

关键词：煤制合成天然气；甲烷化合成技术引言：煤制天然气工艺主要包括煤气化和合成气甲烷化两个过程。

综述了煤制天然气工艺中合成气甲烷化催化剂的研究进展，从活性组分、载体和助剂等方面介绍了国内外甲烷化催化剂的研究现状，并分析了甲烷化催化剂的失活原因。

合成气甲烷化催化剂的发展方向是使催化剂具有更好的催化活性和热稳定性，以期开发出性能优异的具有自主知识产权的合成气甲烷化催化剂及配套技术。

1.中国煤制天然气技术至今为止，中国还没有经过工业化验证的煤制天然气技术。

中国的CO甲烷化技术主要应用于富氢体系中微量CO的去除以及城市煤气的部分甲烷化。

开发的水煤气甲烷化工艺，其原料气首先进行脱硫操作，在0.05MPa、350℃下进行加氢反应。

该工艺经过1000h稳定性实验，催化剂催化活性稳定，且起始温度低，寿命可达1a之久，但催化剂不耐硫。

在空速1500h-1时，该工艺的CO转化率高达95%，CH4选择性可以达到65%。

由中科院大连物化所研发的常压耐高温煤气直接甲烷化工艺采用自行研发的M348-2A型催化剂，以水煤气为原料气，经脱水、脱硫、脱氧等工序后进入甲烷化反应器。

反应产物经降温、除水、压缩等工序后进入煤气输配管道系统。

由于M348-2A型催化剂为非耐硫型催化剂，因此原料气再进入甲烷化反应器前必须经过脱硫与脱氧。

该工艺的产品热值大于14000kJ/m3，CO体积分数小于10%，完全满足城市煤气的质量标准。

该催化剂的性能稳定，活性、选择性高，CO转化率可达80%～90%，甲烷选择性为60%～70%，催化剂寿命在0.5～1a，但该工艺的脱硫成本较高。

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术王江发布时间：2021-10-11T03:33:33.834Z 来源：《福光技术》2021年15期作者：王江[导读] 因为天然气是以甲烷为主的混合气体，所以将其重点放在如何利用煤来完成甲烷气体的合成。

盛虹炼化（连云港）有限公司江苏省连云港市 222000摘要：天然气以其无污染和效率高的特点受广大居民的青睐，随着国家对环境保护的愈加重视，很多城市都加大了对天然气设备的安装，同时也进一步提升了天然气的用量，天然气已经成为了我国大部分城市居民生活的不可获取的能源。

但是，从长远角度考虑，从自然环境中获取的天然气渐渐无法满足人民的需要，需要采用其他方法合成天然气。

天然气的主要成分是甲烷，利用煤制合成天然气的重点在于如何合成甲烷。

因此，本文针对甲烷合成技术展开了分析，从而为城市能源的利用提供借鉴。

关键词：煤制合成天然气；甲烷化合成技术；煤化产业；人工制气随着国家对环境保护工作的进一步落实，越来越多的地区将天然气作为了常用能源，同时这也让天然气的消耗更多，在未来可能达到供不应求的程度。

然而在实际角度上我国的三大能源形式却呈现出“煤多、油少、气不足”的问题，在这一大环境下，天然气的消费量激增的前提下也会对天然气的开采有了更多的要求。

然而，自然界中的天然气储量虽然丰富但是无法承担起持续的大规模的耗用，所以要采取手段进行人工合成天然气，从而获得满足人民使用的天然气能源。

现如今，常规使用的方法为煤制天然气。

因为天然气是以甲烷为主的混合气体，所以将其重点放在如何利用煤来完成甲烷气体的合成。

1甲烷化合成技术原理分析煤制天然气工艺路线较为简单,工艺流程见图1。

图1 煤制天然气工艺流程一氧化碳和氢反应：CO+3H2=CH4+H2O△H=-206.2KJ/mol反应生成的水与一氧化碳发生作用：CO+H2O=CO2+H2△H=-38.4KJ/mol二氧化碳与氢作用：CO2+4H2=CH4+2H2O△H=-165.0KJ/mol煤制气在完成合成和加工之后，会生成H2;CO;CO2这三类气体，随后在甲烷化反应合成之后可以得到含有较多甲烷的SNG。

典型甲烷化工艺技术的综合能耗分析摘要：我国是一个富煤、贫油、少气的国家，随着经济发展和城市化的推进，我国天然气消费量将迎来快速增长期；适度发展煤制天然气，可以有效增加国内天然气供给，降低对外依存度，提高国家能源安全。

甲烷合成装置是煤制天然气工厂的核心装置，要提高煤制天然气工厂的经济效益，需要对甲烷合成装置的工艺技术进行不断的创新和改进，降低装置投资和运行消耗。

基于此，本文主要对典型甲烷化工艺技术的综合能耗进行分析探讨。

关键词：典型甲烷化；工艺技术；综合能耗前言随着近几年国内天然气的需求与日俱增，政府一方面积极从国外进口天然气，一方面根据我国“缺油、少气、富煤”的能源结构，积极发展煤制天然气（ＳＮＧ）工业，实现煤的就地转化，减少运输成本，同时作为战略技术储备来确保我国的能源安全。

甲烷化作为煤制天然气流程中最重要的甲烷合成工段，工艺技术的选取是煤制天然气项目的重点工作之一。

本文选用当前国际上比较流行的、已商业化运行的托普索ＴＲＥＭＰＴＭ甲烷化技术和戴维ＣＲＧ甲烷化技术进行对比，对两种甲烷化技术的余热回收以及综合能耗进行了综合计算比较，供同行参考。

1、甲烷化工艺原理甲烷化是将原料气中的ＣＯ及ＣＯ２与Ｈ２通过甲烷化反应生成合成甲烷，甲烷化反应原理如下：ＣＯ＋３Ｈ２ＣＨ４＋Ｈ２ＯΔＨ０＝－２０６ＫＪ／ｍｏｌＣＯ２＋４Ｈ２ＣＨ４＋２Ｈ２ＯΔＨ０＝－１６５ＫＪ／ｍｏｌ2、甲烷化技术概况甲烷化反应是在催化剂作用下的强放热、体积缩小的反应。

反应放热量取决于反应原料气中的ＣＯ含量，每１％的ＣＯ转化成ＣＨ，气体绝热升温可达６４０℃～７０℃。

大量的放热不仅使反应床层温度过高，容易造成催化剂热失活，同时过高的反应床层温升还使得甲烷化反应易于受到热力学平衡限制而降低反应转化率。

因此在以生产ＳＮＧ为目的的合成气完全甲烷化工艺中，反应床层温度的控制是该工艺最关键的问题。

目前各种商业化运行的完全甲烷化工艺的不同之处也正是如何实现反应床层温度的控制。

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术作者：王亚龙孙璞珠来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第02期摘要：随着经济水平的日益提升和发展，人们的生活质量得到了极大的改善，天然气作为一种高效、清洁型能源得到了有效推广和作用，随着城市化进程的不断加快，我国环保体系政策也越来越全面，天然气的消费量也在不断上涨。

但是从实际情况可以看出我国煤制天然气能源的开采受到了一定条件的限制，很难适应当前社会的发展需求。

甲烷化合成技术作为煤制天然气工艺中的重要组成部分具有重要应用价值，从物理化学角度分析，煤制天然气的主要成为是甲烷，因此技术人员要合理利用甲烷化合成技术进行煤制天然气开采研发，从不同的角度创新研究问题，有利于提高煤制天然气工艺的科学性和有效性，从而创造出更大的经济效益。

本文对煤制天然气工艺进行了基本论述，并对甲烷化合成技术的基本原理和具体应用进行了详细论述。

关键词：煤制合成天然气；工艺水平；甲烷化合成技术；基本原理；应用煤制天然气作为新型能源，一般情况下是不能直接利用的，在天然气能源转化过程中会消耗大量的资金成本，天然气在能源利用中占有较大的比重，因此煤制天然气工艺的运用需要技术人员投入足够的时间精力分析问题，总结制定出有效的方案，目前我国非催化部分氧化经过加工合成了新的工艺技术，甲烷化合成技术在资源开采过程中具有推动作用。

1 煤制合成天然气的基本论述煤制天然气主要以燃料作为能源，主要由可燃烧的低分子烃类和非烃类气体混合而成。

煤制天然气在化工产业及汽车产业中得到了广泛应用，满足了当前社会的发展需求，但是我国天然气能源的储存量相对减少，无法满足各行各业的安全运用，因此采用甲烷化合成技术已成为合成制气的必备手段。

技术人员要以煤炭作为基本原理从煤制天然气工艺的角度出发进行技术应用，为我国能源产业的发展奠定了基础条件。

2 甲烷化合成技术原理分析在煤制天然气工艺运行过程中要明确甲烷化合成技术的基本原理，然后按照基本操作流程就行转化，从而获取主要成分甲烷。

我国大型煤制天然气甲烷化技术获重大突破
王波
【期刊名称】《能源研究与信息》
【年(卷),期】2022(38)3
【摘要】8月8日,从中国海油获悉,由中国海油下属的中海石油气电集团有限责任公司与西南化工研究设计院有限公司联合研制的甲烷化催化剂在新疆庆华大型煤制天然气项目中首次实现110%满负荷平稳运行,获得的甲烷浓度为61.7%,高于国外引进技术近3个百分点,标志着我国自主研制的大型煤制天然气甲烷化技术取得重大突破。

【总页数】1页(P186-186)
【作者】王波
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】F42
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4.天然气甲烷化技术获重大突破
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煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术于岩松摘要：天然气是一种高效、优质、清洁的能源,近年来随着我国城市化发展和环保政策的实施,对天然气的消费量大幅度提升;但从实际角度出发,我国的三大能源形势是"煤多、油缺、气少",自然界天然气的开采无法满足市场需求,利用煤制合成天然气就成了重要的获取途径。

从物理构成角度来说,天然气是一种混合气体,主要成分是甲烷,因此,甲烷合成技术是煤制合成天然气工艺中的重要组成部分。

关键词：煤制合成天然气;甲烷化合成技术;煤化产业;一、甲烷化合成技术概况煤制天然气工艺路线较为简单,煤制气经变换、净化后合适比例的H₂、CO、CO₂经甲烷化反应合成得到富含甲烷的SNG,煤制天然气的关键技术在于甲烷化合成技术。

甲烷化反应是在催化剂作用下的强放热反应。

甲烷化的反应热是甲醇合成反应热的2倍。

在通常的气体组分中,每1个百分点的CO甲烷化可产生74℃的绝热温升;每1个百分点的CO₂甲烷化可产生60℃的绝热温升。

由于传统的甲烷化催化剂适用的操作温区较窄(一般为300～400℃),起活温度较高,因此对于高浓度CO和CO₂含量的气体,其甲烷化合成工艺及催化剂有更高的要求。

二、国外甲烷化合成技术概况20世纪70年代,世界出现了自工业化革命以来的第1次石油危机,引起了各国及相关公司的广泛关注,并积极寻找开发替代能源。

当时德国鲁奇(Lugri)公司和南非煤、油、气公司率先在南非F-T煤制油工厂建设了1套半工业化煤制合成天然气实验装置,鲁奇公司还和奥地利艾尔帕索天然气公司在奥地利维也纳石油化工厂建设了另1套半工业化实验装置。

2套实验装置都进行了较长时期的运转,取得了很好的试验成果。

受能源危机影响,在试验获得成功的基础上,1984年美国大平原公司建成世界上第1个也是惟一一个煤制天然气工厂。

该厂以北达科达高水分褐煤为原料,由鲁奇公司负责工程设计,采用14台鲁奇炉(12开2备)气化,耗煤量达18000t/d,产品气含甲烷96%,热值35564kJ/m3以上,年产人工天然气12.7亿m3。