新奥焦炉气合成天然气技术进展

刍议天然气制氢工艺现状及发展

刍议天然气制氢工艺现状及发展 发表时间：2018-10-17T16:12:02.377Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：毛祝斌沈念磊 [导读] 摘要：科学技术是第一生产力，随着我国科学技术水平的不断提升，大量先进工艺和技术涌现，在各个行业领域中应用，大大促进了社会进步和经济发展。 （新疆美克化工股份有限公司新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州 841000） 摘要：科学技术是第一生产力，随着我国科学技术水平的不断提升，大量先进工艺和技术涌现，在各个行业领域中应用，大大促进了社会进步和经济发展。天然气制氢工艺作为一种主流生产工艺，在一些天然气规模较大的区域应用，可以有效提升制氢水平，满足社会大量氢气需要。但是，天然气制氢工艺在实际应用中耗能高，燃料成本在总成本占比超过平52%，尤其是当前天然气价格持续升高，其中所存在的不足逐渐暴露出来，有待进一步改进和完善。本文就天然气制氢工艺发展现状进行分析，寻求合理措施予以改进。 关键词：天然气；制氢工艺；蒸汽；脱硫 天然气制氢工艺在实际应用中，可以借助大量的天然气制取氢气，取得了较为可观的工业化成果。我国现有的天然气制氢装置主要是以国外引进的技术为主，整齐转化工序仍然需要国外先进技术工艺支持，但是在PSA工艺技术方面，国内逐渐开发出相应具备工业化应用的条件。尤其是在加压蒸汽转化方面具备独特的优势，工艺经过长期发展和完善较为成熟，以其独特的优势得到了广泛应用。加强天然气制氢工艺的发展阐述，可以为后续工艺改进和完善提供参考。 一、传统天然气制氢工艺 （一）原料气处理单元 原料气处理单元是传统天然气制氢工艺的基础环节，直接决定着后续的天然气制氢质量和效果。在这个阶段，主要是以脱硫为主，通过应用适量的脱硫剂实现对天然气脱硫处理，但是由于原料气量较大，所以首先借助离心式压缩机进行压缩处理，然后对天然气整流处理，回炉前完成脱硫[1]。而新工艺的出现，主要是采用了新脱硫技术，原材料的消耗成本相较于传统工艺低一半的费用。尤其是蒸馏新技术的应用，实现催化剂加速反应，进一步提升整流效率和质量，实现热量二次回收，带来可观的经济效益同时，满足节能降耗要求，变换气工作顺利进行。 （二）蒸汽转化单元 蒸汽转化单元阶段处理过程较为复杂，水蒸气作为氧化剂，受到镍催化剂的作用影响，促使烃类物质发生转化，可以获取转化气。不同的转化炉结构和形式不同，在热补偿器和管道固定方式方面存在明显差异。在此阶段，通过高温转化与低水炭比工艺参数，可以实现资源的节能环保，带来更加可观的经济效益。 （三）CO变换单元 原料气中还有大量的CO，在转化过程中受到催化剂影响，有助于CO和水蒸汽产生反应，进而生成H2和CO2物质。在这个阶段，主要是在350℃～400℃高温环境和低于300℃～350℃中低温环境下进行。伴随着科学技术快速发展，在满足转化需要的同时，降低资源消耗和生产成本[2]。 （四）氢气提纯单元 在氢气提纯单元阶段，多数制氢工艺采用的变压吸附净化系统能耗较低，较之高能耗的脱碳净化系统而言资源消耗与生产成本更低，进一步优化生产流程，将富氢气切割到其他吸附塔中，在降低吸附塔生产压力和疲劳程度的同时，切实提升缓压速度，实现高浓度的氢气制取。这个阶段十分关键，直接关乎到制氢质量，需要严格控制。 二、天然气制氢工艺发展方向 （一）高温裂解制氢工艺 伴随着科学技术的快速发展和创新，天然气制氢工艺发生了不同程度上的改进发展，在高温裂变方面尤为突出。高温环境下，天然气裂变出氢和碳元素，生产期间并不会产生CO2，这个环节较为节能环保，协调经济效益和生态效益增长，呈现良好的发展前景[3]。 （二）自然重整制氢 在天然气制氢过程中，从外部供热转变到内部供热，可以实现资源的合理开发和利用，将反应产生的热量回收利用，被其他需要热量的生产环节所利用。此项技术在实际应用中，在耦合器中反应产生了大量热量，主要是天然气燃烧反应产生，实现水蒸汽的充分反应，满足反应自供热需要。需要注意的是，通过对自热重整反应器的强吸热反应和强放热反应分布进行，需要借助不锈钢管制作成的高端抗高温仪器在一定程度上增加了天然气制氢成本，影响到生产水平[4]。 （三）绝热转化制氢工艺 绝热转化制氢工艺水平较高，主要是将反应原料为部分氧化反应，可以实现对制氢环节的有效控制，提升天然气制氢水品的同时，实现制氢速度的有效控制。天然气制氢工艺主要是采用空气痒源，此种工艺流程短，操作便捷、安全，降低投资成本和制氢成本的同时，带来更大的经济效益和生态效益。 （四）天然气部分氧化制氢工艺 天然气部分氧化制氢工艺在实际应用，相较于传统的蒸汽重整工艺而言优势更为突出，可以有效降低能源消耗和生产成本。在这个过程中，采用的耐火材料较低，需要纯度较高的氧气支持，并借助高温无机陶瓷氧化器实现，在一定程度上增加了生产成本，提升生产效率，带来更大的经济效益。 三、天然气制氢工艺的价值分析 氢气是一种化工产品，在实际生产生活中应用较为广泛，不仅仅局限在轻工业领域，同时在重工业领域中应用。在当前可持续发展背景下，人们的环保意识不断提升，而氢气作为一种可再生的资源，应用领域包括电子、医药、电气和精细化工等行业。但是，传统制氢工艺成本高、生产效率低，还会对生态环境带来不同程度上的污染和破坏。借助天然气制氢工艺降低资源消耗的同时，提升生产效率，制取浓度更纯的氢气。 我国在制氢工艺过程中，加大型转化炉和配套的大型压缩机、大型PSA设备和耐用催化剂等方面较之国际水平存在很大差距，其中还有很多缺陷和不足有待进一步改进和完善。

【能源化工类】中原油田天然气液化工艺研究

（能源化工行业）中原油田天然气液化工艺研究

中原油田天然气液化工艺研究 杨志毅张孔明王志宇陈英烈王保庆叶勇刘江旭中原石油勘探局457001e-mail:b56z7h7@https://www.360docs.net/doc/4f8029068.html,摘要：本篇参考了国内外有关液化天然气（LNG）方面大量的技术资料，结合中原石油勘探局天然气应用技术开发处LNG工厂建设过程中的实践经验，简要介绍了目前国内外LNG产业的发展状况和LNG在国内发展的必要性以及发展前景。其中LNG发展状况部分，引用大量较为详实的统计数据，说明了我国目前LNG发展水平同国外水平间的差距和不足，且介绍了我国天然气资源状况，包括已探明的储量。工艺介绍部分，简要介绍了目前国外已用于工业生产的比较成熟的工艺方案，同时以大量篇幅介绍了中原石油勘探局天然气应用技术开发处，针对自身气源特点，设计出的三套液化工艺的技术性能及经济比较，旨在为大家今后从事LNG产业开发、利用提供壹些有益的帮助。同时本篇仍介绍了中原石油勘探局天然气应用技术开发处正在建设中的LNG工厂的工艺路线及部分参数。引言能源是国民经济的主要支柱，能源的可持续发展也是国民经济可持续发展的必不可少的条件。目前，我国能源结构不理想，对环境污染较大的煤碳在壹次能源结构中占75%，石油和天然气只占20%和2%，尤其是做为清洁燃料的天然气，和在世界能源结构中占21.3%的比例相比，相差10倍仍要多。所以发展清洁燃料，加快我国天然气产业的发展，是充分利用现有资源，改善能源结构，减少环境污染的良好途径。从我国天然气资源的分布情况来见，多分布于中西部地区，而东南沿海发达地区是能源消耗最大的地区，所以要合理利用资源，解决利用同运输间的矛盾，发展LNG产业就成了非常行之有效的途径。液化天然气（LNG）的性质及用途：液化天然气（liquefiednaturalgas）简称LNG，是以甲烷为主要组分的低温、液态混合物，其体积仅为气态时的１／625，具有便于经济可靠运输，储存效率高，生产使用安全，有利于环境保护等特点。LNG用途广泛，不仅自身能够做为能源利用,同时可作为LNG汽车及LCNG汽车的燃料，而且它所携带的低温冷量，能够实施多项综合利用，如冷藏、冷冻、空调、低温研磨等。液化天然气（LNG）产业国内外发展情况：1．国外LNG发展情况：液化天然气是天然气资源应用的壹种重要形式，目前LNG占国际天然气贸易量的25%，1997年已达7580万吨，（折合956亿立方米天然气）。LNG主要产地分布在印度尼西亚、马来西亚、澳大利亚、阿尔及利亚、文莱等地，消费国主要是日本、法国、西班牙、美国、韩国和我国台湾省等。LNG自六十年代开始应用以来，年产量平均以20%的速度持续增加，进入90年代后，由于供需基本平衡，海湾战争等因素影响，LNG每年以6～8%的速度递增，这个速度仍高于同期其它能源的增长速度。2．国内LNG概况在我国，液化天然气在天然气工业中的比重几乎为零，这无法满足我国经济发展中对液化天然气的需求，也和世界上液化天然气的高速度、大规模发展的形势相悖，但值得称道的是，我国的科研人员和从事天然气的工程技术人员为我国液化天然气工业做了许多探索性的工作。目前，有三套全部国产化的小型液化天然气生产装置分别在四川绵阳、吉林油田和长庆油田建成，三套装置采用不同的生产工艺，为我国LNG事业发展起到了很好的示范作用。3．我国天然气资源优势我国年产天然气201多亿Nm3,天然气资源量超过38万亿M3，探明储量只有4.3%，而世界平均为37%，这说明我国天然气工业较落后，同时说明了我们大力发展天然气工业是有资源保证的，是有潜力的。目前几种成熟的天然气液化工艺介绍天然气液化过程根据原理能够分这三种。第壹种是无制冷剂的液化工艺，天然气经过压缩，向外界释放热量，再经膨胀（或节流）使天然气压力和温度下降，使天然气部分液化；第二种是只有壹种制冷剂的液化工艺，这包括氮气致冷循环和混合制冷剂循环，这种方法是通过制冷剂的压缩、冷却、节流过程获得低温，通过换热使天然气液化的工艺；第三种是多种制冷剂的液化工艺，这种工艺选用蒸发温度成梯度的壹组制冷剂如丙烷、乙烷（或乙烯）、甲烷，通过多个制冷系统分别和天然气换热，使天然气温度逐渐降低达到液化的目的，这种方法通常称为阶式混和制冷

天然气制合成气的新技术

天然气制合成气的新技术 摘要：伴随煤炭石油等能源的日益枯竭，天然气等新型能源进入到人们的视野当中，如何更有效的利用天然气成为关键。本文简单介绍了国内外天然气的化工利用情况，并介绍了天然气为原料制成的合成物，最后分析了天然气制合成气的新技术。 关键词：天然气催化工艺 天然气作为一种新兴重要能源，一般情况下不能直接利用，在合成燃料前会先合成气，而在整个天然气转化为使用能源的过程当中，合成气的步骤耗费相当大的成本，能够占到全程的百分之六十左右，因此天然气制合成气工艺的改善是一个巨大挑战。近年来国外发展了自然重整，非催化部分氧化和联合重整等制合成气新工艺。 一、国内外天然气的化工利用 上世纪初西方国家首次铺设了天然气管道为化工使用，自此天然气成功加入了世界能源的行列，各个国家开始了天然气的开发使用，并在相当长时间段内有着飞速发展，从1940年发展速度的开始提升至1960年达到鼎盛，天然气利用技术趋于成熟，转化成各类能源物，一定程度上促进了各国的发展。至70年代，由于石油化工廉价化，天然气研发的脚步减慢，但仍有着较为稳定的发展速度。目前，石油供给短缺，价格不断上升，世界石油局势紧张，而天然气作为一种新兴能源，处于开发的初级阶段，且储量巨大，国际能源机构认为，天然气产量增加，并且今后将会作为主要能源之一。 作为21世纪新兴能源，天然气合成燃料的工艺备受关注，不断得到改善，被应用到工业化工中去。企业中的天然气转化工艺，可分为以下两种方法： 1.直接转化法 在制作乙烯过程中，当利用甲烷作氧化剂时，可以选择氧化制甲醇和甲醛。 2.间接转化法 天然气制燃料常用的就是间接转化法，利用转化器将天然气进行转化，合成的合成气，应用于工业化工上，将之彻底转变成燃料、化肥等。 二、以天然气为原料的化工合成物 1.合成氨 氨肥是化肥工业中的主导产品，世界各国对化工氨需求量大，氨的产量直接

天然气制氢的基本原理及工业技术进展

天然气制氢的基本原理及工业技术进展 一、天然气蒸汽转化的基本原理 1.蒸汽转化反应的基本原理 天然气的主要成分为甲烷，约占90%以上，研究天然气蒸汽转化原理可以甲烷为例来进行。 甲烷蒸汽转化反应为一复杂的反应体系，但主要是蒸汽转化反应和一氧化碳的变换反应。 主反应： CH4+H2O===CO+3H2 CH4+2H2O===CO2+4H2 CH4+CO2===2CO+2H2 CH4+2CO2===3CO+H2+H2O CH4+3CO2===4CO+2H2O CO+H2O===CO2+H2 副反应： CH4===C+2H2 2CO===C+CO2 CO+H2===C+H2O 副反应既消耗了原料，并且析出的炭黑沉积在催化剂表面将使催化剂失活，因此必须抑制副反应的发生。 转化反应的特点如下：

1)可逆反应在一定的条件下，反应可以向右进行生成CO 和H2，称为正反应；随着生成物浓度的增加，反应也可以 向左进行，生成甲烷和水蒸气，称为逆反应。因此生产中必须控制好工艺条件，是反应向右进行，生成尽可能多的CO 和H2。 2)气体体积增大反应一分子甲烷和一分子水蒸气反应后，可以 生成一分子CO和三分子H2，因此当其他条件确定时，降低压力有利于正反应的进行，从而降低转化气中甲烷的含 量。 3)吸热反应甲烷的蒸汽转化反应是强吸热反应，为了使 正反应进行的更快、更彻底，就必须由外界提供大量的热量，以保持较高的反应温度。 4)气-固相催化反应甲烷的蒸汽转化反应，在无催化剂的 参与的条件下，反应的速度缓慢。只有在找到了合适的催化 剂镍，才使得转化的反应实现工业化称为可能，因此转化反 应属于气-固相催化反应。 2.化学平衡及影响因素 3.反应速率及影响速率 在没有催化剂的情况时，即使在相当高的温度下，甲烷蒸汽转化反应的速率也是很慢的。当有催化剂存在时，则能大大加快反应速率；甲烷蒸汽转化反应速率对反应温度升高而加快，扩散

天然气制备合成气

天然气制备合成气 天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。制合成气是间接利用天然气的重要步骤，也是天然气制氢的基础，充分了解天然气制合成气 的工艺与催化剂对于我们进一步研究天然气的利用将有很大帮助。天然气中甲烷含量一般大于90%，其余为小量的乙烷、丙烷等气态烷烃，有些还含有少量氮和硫化物。其他含甲烷等气态烃的气体，如炼厂气、焦炉气、油田气和煤层气等均可用来制造合成气。 目前工业上有天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和部分氧化法。本文主要对蒸汽转化法进行具体的描述，并具体介绍此工艺的发展趋势。 蒸气转化法 蒸气转化法是目前天然气制备合成气的主要途径。蒸汽转化法是在催化剂存在及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生成CO H 、2等混合气，其主反应为： 2243H CO O H CH +=+，mol /206298KJ H =?Θ 该反应是强吸热的，需要外界供热。因为天然气中甲烷含量在90%以上，而甲烷在烷烃中热力学最稳定，其他烃类较易反应，因此在讨论天然气转化过程时，只需考虑甲烷与水蒸气的反应。 甲烷水蒸气转化反应和化学平衡 甲烷水蒸气转化过程的主要反应有： 2243H CO O H CH +?+，mol /206298KJ H =?Θ 222442H CO O H CH +?+，mol /165298KJ H =?Θ 222H CO O H CO +?+，mol /9.74298KJ H =?Θ 可能发生的副反应主要是析碳反应，它们是： 242H C CH +?，mol /9.74298KJ H =?Θ 22CO C CO +?，mol /5.172-298KJ H =?Θ O H C H CO 22+?+，mol /4.131-298KJ H =?Θ

焦炉煤气制液化天然气工艺简介

焦炉煤气制液化天然气工艺知识简介 一、常见燃料气体英文缩写： NG:是指天然气。 SNG ：是指替代天然气。 CNG ：是指压缩天然气。 LNG:是指液化天然气。 LPG ：是指液化石油气。 COG ：是指焦炉煤气。 BOG ：是指闪蒸气 二、液化天然气LNG 的基本性质： LNG 是常压下气态的天然气通过冷却至-162℃，使之凝结成液体，其体积缩小到气态时的1/625，其熔点-182℃，闪点-188℃，沸点-161.5℃，相对密度0.43t/m 3，引燃温度538℃，爆炸极限5.3—15%。 三、焦炉煤气制合成天然气原理 由于焦炉煤气中CO 和CO 2的总含量约为10% (v/v)，多碳烃的含量为2~3%， 以及约55% (v/v)的H 2，所以可以利用甲烷化反应生成甲烷，主反应见反应式 (1)和 (2)： CO+3H2→CH4+H2O △H0=-206kJ/mol (1) CO2+4H2→CH4+2H2O △H0=-178kJ/mol (2) 焦炉煤气中还有少量O 2，可与氢气反应生成水，见反应式(3)： 从反应式 (1)、(2)和 (3)可知，这三个反应都是很强的放热反应，在反应过程中反应热可使甲烷化炉的温度升高到650℃左右。这不仅使催化剂由于多碳烃裂解而结碳，还可能容易使不耐高温的甲烷化催化剂烧结而失活。 222O 2H 2H O H= -241.99kJ/mol (3)=?＋

四、工艺流程简介 焦炉煤气先经过粗脱萘焦油器，脱除煤气中的焦油和萘，使煤气中萘含量降低到≤50mg/Nm3，焦油含量降低到≤5mg/Nm3。然后经焦炉煤气压缩机压缩后进入精脱萘、焦油、和苯变温吸附单元，进一步脱除焦炉煤气中的焦油、萘、苯等杂质，保证焦炉气中氨含量＜10ppm，萘＜10ppm，焦油＜1ppm。 S≤精脱苯、萘、焦油的焦炉煤气进入粗脱硫罐，使焦炉煤气中的H 2 1mg/Nm3，然后进入预加氢反应器、一级加氢转化反应器、氧化锌精脱硫塔、二 等有级加氢转化反应器和氧化锌精脱硫，对焦炉气中的硫醇、硫醚、COS、CS 2 机硫及无机硫H S进行精脱硫，使焦炉煤气中的总硫含量小于0.1ppm。 2 净化后的焦炉煤气进入甲烷化反应器，一氧化碳和二氧化碳通过与氢气反应基本上全部转化为甲烷。甲烷化后的焦炉气含甲烷量在65%左右，称为富甲烷气。富甲烷气经过过滤器进脱水装置进行脱水，然后依次经过脱汞单位、过滤单元进换热器，出换热器后进精馏塔从塔顶脱除氮气和氢气，塔底获得的LNG产品再次经换热器过冷后送到LNG贮罐常压储存。其基本工艺线路如下： 管道天然气制液化天然气已是相当成熟的工艺，而焦炉煤气制LNG由于与管道天然气制LNG原料气成分具有一定的区别，在焦炉气制LNG工艺中最关键

天然气转化制氢工艺进展及其催化剂发展趋势

专论与综述 天然气转化制氢工艺进展及其催化剂发展趋势 催化剂厂谢建川 摘 要 介绍了以天然气为原料的转化制氢工艺技术的发展概况以及天然气蒸汽转化用催化剂的发展趋势。 关键词 天然气 转化 催化剂 自从20世纪中期天然气在美国得以发展,壳牌化学公司首次在世界上用天然气生产合成氨以来,转化制氢工艺在世界范围内迅速发展。天然气、油田伴生气、焦炉气、石脑油(国内称为轻油)、渣油、炼厂气和煤等成为了当今制氢、制氨原料的主流。就转化制氢制氨工艺而言,其发展主要是以节能、降耗、扩产、缩小装置尺寸、降低投资费用以及延长运转周期等为目标进行工艺改进。而在转化催化剂方面,国内外研究人员也进行了大量的研究开发工作,主要是围绕不同原料和不同工艺开发新型转化催化剂,并且还要保证开发的新催化剂在适合于不同原料和工艺的前提下,提高催化剂的活性、抗压强度、抗碳性和抗毒性等。 1 天然气转化制氢工艺进展 我国自20世纪70年代从国外引进大型合成氨装置,现已有14套以天然气或炼厂气为原料的大型合成氨装置。近年来国外推出了一系列节能型工艺,如美国Kellogg公司MEAP节能流程, Tops e公司低能耗流程;美国Braun低能耗深冷净化工艺,I CI的AMV节能工艺以及德国UHDE-I C I-AMV工艺等,主要从以下几方面达到节能降耗的目的。 (1)将传统流程转化炉的热效率从原有的85%提高到90%~92%,烟气排出温度降至120 ~125 ,增加燃烧空气预热器等。 (2)提高一段炉操作压力,由原来的2.8M Pa 提高到4.0~4.8MPa。 (3)降低一段炉出口温度,由原来的820 降到695~780 。 (4)转化炉管采用新型材料MANAUR I T E (25C r-35N-i Nb-T i),使管壁厚度降低,并使管壁中因温度梯度造成的热应力降低至接近内部压力的水平,与HK-40转化管相比,工作寿命更长,性能更稳定。 (5)降低水碳比,由原来的3.5降到2.5~ 2.7。 (6)增加二段炉燃烧空气量,提高燃烧空气温度至610~630 ,采用性能更好的二段燃烧器。 (7)降低一段炉负荷,增加预转化工艺,将一段炉负荷部分转移到二段炉。 预转化工艺是在一段炉前,在较低的水碳比下进行原料的预转化,主要用于以石脑油等高碳烃为原料的转化制氢工艺。但近年来为了降低一段炉负荷,达到增产节能,提高效益,以天然气为原料的装置,在新建和改造中也开始采用预转化工艺技术。国内锦西大化就率先采用了该技术。 Tops e公司首次在合成氨装置中采用预转化技术是在20世纪80年代,使现有制氢装置在增产节能方面取得了明显效果:减少了一段炉燃烧量,增加生产能力,延长了炉管使用周期,降低了工艺蒸汽使用量,减少了设备投资以及在装置改造中的所谓瓶颈问题。国外使用预转化工艺除了在制氢制氨厂使一部分甲烷转化成氢或使部分石脑油预转化为较低级的甲烷外;另一方面是用石脑油制取富甲烷气,可直接作城市煤气使用,也

060156液化天然气利用技术

《液化天然气利用技术》课程综合复习资料 一、单项选择题 1. 液化天然气火灾的灭火方式可用（） A. 泡沫 B. 化学粉末 C. CO2 D. 喷水 2. 天然气的膨胀过程是（） A. 绝热过程 B. 等焓过程 C. 等熵过程 D. 不可逆过程 3. 液化天然气的主要组分为甲烷，有人认为，液化天然气中甲烷含量不低于（），氮气的含量应控制在5%之内。 A. 90% B. 80% C. 75% D. 85% 4. 液化天然气的主要组分为甲烷，有人认为，液化天然气中甲烷含量不低于75%，氮气的含量应控制在（）之内。 A. 10% B. 5% C. 2% D. 1.50% 二、判断题 1. 液化天然气的密度对温度的敏感性较差，温度升高对密度影响较小。 2. 物质的活度表示了物质相对于其标准态的“活泼“程度。 3. 平衡常数可作为组分挥发性强弱的衡量标准，K1，挥发性弱的重组分。 4. 天然气中微量汞对铝制品换热器有腐蚀作用，也应加以脱除。 5. 气体的微分等熵效应与微分节流效应不同，等熵膨胀的温降比节流膨胀的要小。 6. 液化天然气（LNG）的体积只有同量气态体积的1/500。

7. 为了改进状态方程估算的精度，引入第三个参数变量，一般采用的方法是引入Piter偏心因子。 8.液化天然气在常压下液化温度为-180℃。 9. 对纯理想气体，逸度等于压力。 10.避免设备的腐蚀和磨蚀是天然气净化处理的唯一原因。 11.液化天然气的液化流程按制冷方式仅分为两种方式：级联式液化流程和混合制冷剂液化流程。 12. 天然气液化装置有基本负荷型液化装置和调峰型液化装置。 三、简答题 1.天然气净化处理的主要原因有哪些？ 2.液化天然气的主要优势表现在哪里？ 四、分析题 1.常压LNG储罐内，若氮含量过大会产生翻滚，此时LNG的蒸发气量突然增大并延续较长时间。请解释原因，讨论避免发生翻滚的措施。

国内外天然气制合成气的技术研究进展

国内外天然气制合成气技术进展 徐俊忠 （西南石油大学化学化学化工学院，四川成都610500） 摘要：本文综述了国内外天然气制合成气技术的研究进展,主要介绍了甲烷部分氧化技术（包括固定床工艺、流化床工艺和陶瓷膜工艺）,甲烷临氧化制备合成气技术（包括甲烷临氧CO 2重整制合成气、甲烷临氧自热三重整制合成气和甲烷临氧水蒸气重整制合成气），水蒸气转化制备合成气，CO 2转化法制合成气，自热式转化法制合成气，以及新出现的激光促进表面反应技术和等离子体技术。 关键词：天然气，制备，合成气，技术进展 T hermal cracking gas of h ydrocarbon separation method were reviewed Xu Junzhong (College of Chemistry and Chemical Engineering,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500) Abstract:In the paper,the progress on preparation of synthetic gas from natural gas using different processes were described.methane partial oxidation process was introduced(Including fixed-bed process,fluidized-bed process and ceramic membrane process),the preparation of methane oxidation syngas technology(autothermal CO 2reforming(ATR-CO 2),triple-reforming of methane and autothermal H 2O reforming (ATR-H 2O)),water vapor into syngas preparation,CO 2into syngas preparation,self-heating transformation ssyngas preparation,the recent discovery of laser surface reaction to promote technology and plasma technology. Key words ：Natural gas,preparation,synthetic gas,technology progress 1引言 根据17届世界石油会议提供的调查数据，全球现已探明的天然气储量为3141071.1m ×，按油当量计这与全球探明的石油储量十分接近。但因石油的储采比天然气的储采比高，预计石油资源40年后就会枯竭，天然气资源可维持约60年。我国在2005年探明的天然气储量约为312103m ×，我国天然气的人均占有量仅为全球的十分之一。对我国来讲,如何好喝的利用这些珍贵的天然气资源具有十分重要的意义。[1]

焦炉煤气制LNG项目发展背景

焦炉煤气制LNG项目发展背景 我国是世界上第一大焦炭生产国，焦炉煤气是炼焦工业的副产品，其主要成分为氢气（体积分数55-60%）和甲烷（23-27%）。生产1吨焦炭约副产200-250立方米焦炉气。按2011年4.28亿吨焦炭产量计算，我国每年可供综合利用的焦炉气高达800-1000亿方，发热量相当于西气东输两线总和，有较高的利用价值。目前我国只有不到10%的焦炉煤气被回收，主要用于城市煤气供应、发电、化工生产等，绝大多数排入大气，在污染环境的同时，造成稀缺资源的极大浪费。 由于焦炉煤气中的CH4、CO、CO2、C2+含量近40%，氢含量高，因此焦炉煤气通过甲烷化反应，可以使绝大部分CO、CO2等转化成CH4，得到主要含H2、CH4、N2的混合气体，然后采用深冷分离得到液化天然气（LNG）。因此，采用焦炉煤气制取LNG技术，焦炉煤气中的组分都可以得到有效利用，大大提高能量利用率，同时减少了环境的污染。 天然气是一种高效、优质的清洁燃料，数据显示，从2000到2009年，中国天然气消费量平均增长率近16%，单中国天然气资源短缺：2010年天然气缺口达300亿立方米，对外依存度升至13%左右；2015年将达到30%，2020年降到到50%左右。随着天然气需求量和进口量的不断增加，我国将面临天然气供应安全的挑战，而中国的近年来每年约1200亿Nm3焦炉气，一部分用来发电，一部分用来制取甲醇制氢，还有相当一部分直接排放，因此利用焦炉气生产天然气项目能够有效的回收利用资源，产生较高的经济效益，有助于形成良好的循

环产业链。利用剩余焦炉煤气生产LNG，既有效解决了焦炉尾气的排放问题，又具有十分可观的经济效益和社会效益。焦炉煤气制LNG 项目符合国家能源多元化战略，符合国民经济和社会发展规划、行业规划及产业政策。 在国内天然气气价高涨的情况下，焦炉煤气制LNG发展前景十分光明。我国焦炉煤气主要用于供热、发电、制尿素、制甲醇及炼钢，近几年一些企业开始投资焦炉气制液化天然气（LNG）。相比较而言，供热和发电投资小，但经济效益低，应用正逐渐减少；制尿素和甲醇效益较好，国内已实现商业化生产，但是面临产能过剩风险，且投资数额大；用于炼钢又受到客户和运输距离的限制，推广有难度；而焦炉气制LNG的经济效益良好，投资适中（和制甲醇差不多），不太受运输距离限制，且能够满足日益增长的能源需求，焦炉气制LNG空间很大。 2011年以来，随着西南化工研究院自主研发的甲烷化工艺具备产业化条件，加上国外先进的甲烷化工艺包（英国戴维、丹麦拓普索）被引进，长期以来困扰我国焦化企业的技术难题有望得以解决，我国2011年先后建立了几个大型的焦炉气制LNG项目，集中于2012年投产。 从行业发展趋势上看，大型能源企业中石油。中国海油、冀中能源等都将焦炉煤气生产液化天燃气作为今后的经济增长点。

制氢技术比较及分析

制氢技术综述&制氢技术路线选择 一、工业制氢技术综述 1.工业制氢方案 工业制氢方案很多，主要有以下几类： （1）化石燃料制氢：天然气制氢、煤炭制氢等。 （2）富氢气体制氢：合成氨生产尾气制氢、炼油厂回收富氢气体制氢、氯碱厂回收副产氢制氢、焦炉煤气中氢的回收利用等。 （3）甲醇制氢：甲醇分解制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇部分氧化制氢、甲醇转化制氢。 （4）水解制氢：电解水、碱性电解、聚合电解质薄膜电解、高温电解、光电 解、生物光解、热化学水解。 （5）生物质制氢。 （6）生物制氢。 2.工业制氢方案对比选择 （1）煤炭制氢制取过程比天然气制氢复杂，得到的氢气成本也高。 （2）由于生物制氢、生物质制氢和富氢气体制氢等方法制取的氢气杂质含量高、纯度较低，不能达到GT等技术提供商的氢气纯度要求。 （3）国内多晶硅绝大多数都采用的是水电解制氢，只有中能用的是天然气制氢，而国外应用的更多是甲醇制氢，因此，我们重点选择以下三类方案进行对比： （A）天然气制氢 （B）甲醇制氢 （C）水电解制氢 3. 天然气制氢

（1）天然气部分氧化制氢因需要大量纯氧增加了昂贵的空分装置投资和制氧成本。 （2）天然气自热重整制氢由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行，因此反应器仍需耐高温的不修锈钢管做反应器，这就使得天然气自热重整反应过程具有装置投资高，生产能力低的特点。 （3）天然气绝热转化制氢大部分原料反应本质为部分氧化反应。 （4）天然气高温裂解制氢其关键问题是，所产生的碳能够具有特定的重要

用途和广阔的市场前景。否则，若大量氢所副产的碳不能得到很好应用，必将限制其规模的扩大。 （5）天然气水蒸汽重整制氢，该工艺连续运行, 设备紧凑, 单系列能力较大, 原料费用较低。 因此选用天然气水蒸汽重整制氢进行方案对比。 4.甲醇制氢 （1）甲醇分解制氢，该反应是合成气制甲醇的逆反应，在低温时会产生少量的二甲醚。 （2）甲醇水蒸汽重整制氢，是甲醇制氢法中氢含量最高的反应。这种装置已经广泛使用于航空航天、精细化工、制药、小型石化、特种玻璃、特种钢铁等

液化天然气LNG技术知识点

液化天然气LNG 技术知识点 1、LNG 储存在压力为0.1MPa 、温度为-162℃的低温储罐内。 2、LNG 的主要成分是甲烷，含有少量的乙烷、丙烷、氮和其他组分。 3、液化天然气是混合物。 4、LNG 的运输方式：轮船运输、汽车运输、火车运输。 5、三种制冷原理：节流膨胀制冷、膨胀机绝热膨胀制冷、蒸气压缩制冷。 6、节流效应：流体节流时，由于压力的变化所引起的温度变化称为节流效应。 7、为什么天然气在有压力降低时会产生温降？ 当压力降低时，体积增大，则有0V T V T H P ＞＞???? ????，，故节流后温度降低。 8、LNG ：液化天然气。 9、CNG ：压缩天然气。 10、MRC ：混合制冷剂液化流程是以C 1至C 5的碳氢化合物及N 2等五种以上的多组分混合制冷剂为工质，进行逐级冷凝、蒸发、节流膨胀，得到不同温度水平的制冷量，以达到逐步冷却和液化天然气的目的。 11、EC ：带膨胀机的天然气液化流程，是指利用高压制冷剂通过涡轮膨胀机绝热膨胀的克劳德循环制冷实现天然气液化的流程。 12、BOG ：蒸发气。 13、解释级联式液化工艺中三温度水平和九温度水平的差异？ 答：（1）三温度水平中的制冷循环只有丙烷、乙烯、甲烷三个串接；而九温度水平则有丙烷段、乙烯段、甲烷段各三个组成。 （2）九温度水平阶式循环的天然气冷却可以减少传热温差，且热力学效率很高。 （3）九温度水平阶式循环的天然气冷却曲线更接近于实际曲线。 14、丙烷预冷混合制冷剂天然气液化为何要比无丙烷预冷混合制冷剂天然气液化优？ 答：既然难以调整混合制冷剂的组分来使整个液化过程都能按冷却曲线提供所需的冷量，自然便考虑采取分段供冷以实现制冷的方法。C3/MRC 工艺不但综合了级联式循环工艺和MRC 工艺的特长，且具有流程简洁、效率高、运行费用低、适应性强等优点。 15、混合制冷剂的组成对液化流程的参数优哪些影响？ （1）混合制冷剂中CH4含量的影响：天然气冷却负荷、功耗以及液化率均随甲烷的摩尔分数的增加而增加； （2）混合制冷剂中N2含量的影响：随着N2的摩尔分数的增加，天然气冷却负荷、液化率以及压缩机功率都将增加，但与甲烷的摩尔分数变化时相比更为缓慢； （3）混合制冷剂中C2H4含量的影响：随着乙烯的摩尔分数的增加，天然气冷却负荷、液化率以及压缩机功率都将降低；

天然气制备合成气

天然气制备合成气 天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。制合成气是间接利用天然气的重要步骤，也是天然气制氢的基础，充分了解天然气制合成气的工艺与催化剂对于我们进一步研究天然气的利用将有很大帮助。天然气中甲烷含量一般大于90%，其余为小量的乙烷、丙烷等气态烷烃，有些还含有少量氮和硫化物。其他含甲烷等气态烃的气体，如炼厂气、焦炉气、油田气和煤层气等均可用来制造合成气。 目前工业上有天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和部分氧化法。本文主要对蒸汽转化法进行具体的描述，并具体介绍此工艺的发展趋势。 蒸气转化法 蒸气转化法是目前天然气制备合成气的主要途径。蒸汽转化法是在催化剂存在及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生成 H2、CO等混合气，其主反应为： CH4 + 出0 =C0+3战，人H% =206KJ/mol 该反应是强吸热的，需要外界供热。因为天然气中甲烷含量在 90%以上，而甲烷在烷烃中热力学最稳定，其他烃类较易反应，因此在讨论天然气转化过程时，只需考虑甲烷与水蒸气的反应。 甲烷水蒸气转化反应和化学平衡 甲烷水蒸气转化过程的主要反应有： CH4 +日2。= CO+3H2，A^29^206KJ/mol CH4+2H2O= CO2+4H2，AH % =165KJ/mol CO + H 2O u CO2+ H2，△H % = 74.9KJ / mol 可能发生的副反应主要是析碳反应，它们是： CH4=C+2H2，也Hd98 =74.9KJ/mol 2CO U C+CO2，心Hd98 =-172.5KJ/mol CO + H2U C + H2O，心H 色98 =-131.4KJ /mol

天然气制氢装置工艺技术规范

天然气制氢装置工艺技术规程 1.1装置概况规模及任务 本制氢装置由脱硫造气工序、变换工序、PSA制氢工序组成 1.2工艺路线及产品规格 该制氢装置已天然气为原料，采纳干法脱硫、3.8MPa压力下的蒸汽转化，一氧化碳中温变换， PSA工艺制得产品氢气。 1.3消耗定额（1000Nm3氢气作为单位产品） 2.1工艺过程原料及工艺流程 2.1.1工艺原理 1.天然气脱硫 本装置采纳干法脱硫来处理该原料气中的硫份。为了脱除有机硫，采纳铁锰系转化汲取型脱硫催化剂，并在原料气中加入约1-5%的氢，在约400℃高温下发生下述反应：

RSH+H2=H2S+RH H2S+MnO=MnS+H2O 经铁锰系脱硫剂初步转化汲取后，剩余的硫化氢，再在采纳的氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反应而被汲取： H2S+ZnO=ZnO+H2O C2H5SH+ZnS+C2H5+H2O 氧化锌吸硫速度极快，因而脱硫沿气体流淌方向逐层进行，最终硫被脱除至0.1ppm以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫的要求。 2.蒸汽转化和变换原理 原料天然气和蒸汽在转化炉管中的高温催化剂上发生烃—蒸汽转化反应，要紧反应如下： CH4+H2O= CO+3H2-Q (1) 一氧化碳产氢 CO+H2O=CO2+H2+Q (2) 前一反应需大量吸热，高温有利于反应进行；后一反应是微放热反应，高温不利于反应进行。因此在转化炉中反应是不完全的。 在发生上述反应的同时还伴有一系列复杂的付反应。包括烃类的热裂解，催化裂解，水合，蒸汽裂解，脱氢，加氢，积碳，氧化等。 在转化反应中，要使转换率高，残余甲烷少，氢纯度高，反应温度要高，但要考虑设备承受能力和能耗，因此炉温不宜太高。为缓和

石油大学 液化天然气技术 第二阶段在线作业

第二阶段在线作业 单选题 (共20道题) 收起 1.（ 2.5分）以下正确描述单容罐是： ? A、单容罐就是指单壁罐 ? B、单容罐就是指单容积罐 ? C、单壁罐一定是单容罐 ? D、单容罐的外部不需要围堰 我的答案：C 此题得分：2.5分 2.（2.5分）以下关于全容罐的描述不正确的一项是： ? A、内罐与外罐都能单独容纳所存储的低温液体产品 ? B、在正常工作条件下内罐储存低温液体产品，外罐支撑罐顶 ? C、外罐能够可控的排放因液体泄漏而产生的蒸发气 ? D、全容罐的外部必须设置围堰 我的答案：D 此题得分：2.5分 3.（2.5分）真空粉末绝热储罐内罐体的封头一般采用哪种形式？ ? A、椭圆形 ? B、碟形 ? C、球形

? D、以上都可以 我的答案：A 此题得分：2.5分 4.（2.5分）真空粉末绝热储罐的粉末材料通常指： ? A、泡沫玻璃砖 ? B、玻璃纤维丝 ? C、膨胀珍珠岩 ? D、气凝胶 我的答案：C 此题得分：2.5分 5.（2.5分）立式真空粉末绝热LNG储罐通常使用液位计形式是： ? A、差压式 ? B、电容式 ? C、雷达式 ? D、浮子式 我的答案：A 此题得分：2.5分 6.（2.5分）下面关于LNG储罐进液系统的设计哪一项正确？ ? A、一般采取上进液方式 ? B、需同时具备上进液和下进液功能 ? C、一般采取下进液方式 ? D、以上都不对

我的答案：B 此题得分：2.5分 7.（2.5分） LNG子母罐内外罐之间的夹层应充哪种气体维持正压？ ? A、天然气 ? B、甲烷气 ? C、氮气 ? D、二氧化碳 我的答案：C 此题得分：2.5分 8.（2.5分）当常压LNG储罐容积超过10000m3时，顶部应采用哪种结构？ ? A、双拱顶 ? B、吊顶 ? C、浮顶 ? D、以上都可以 我的答案：B 此题得分：2.5分 9.（2.5分）16×104m3全容型LNG储罐的内罐使用的材料为： ? A、Ni9钢 ? B、奥氏体不锈钢 ? C、36Ni钢 ? D、16MnR 我的答案：A 此题得分：2.5分

天然气制氢工艺与技术

天然气制氢工艺与技术 利用天然气制氢，存在成本低，规模效应显著等优点，研究和开发更为先进的天然气制氢新工艺技术是解决廉价氢源的重要保证。天然气作为优质、洁净的工业能源,在我国能源发展过程中具有重要的战略意义。因为天然气不仅是人们日常生活的重要燃料,同时也是众多化工次产品的基础性原料。 天然气制氢就是众多天然气产品中的一种，辽河油田作为全国第三大油气田，本身就具有丰富的天然气资源，特别是从事油气集中处理企业，我们在油气生产过程中，能够生产出相当规模的伴生干气，对于天然气深加工具有得天独厚的条件，对于推进天然气制氢工艺的开发推广具有更为广泛的实际意义。 1 天然气制氢的选择理论分析 氢作为一种二次化工产品，在医药、精细化工、电子电气等行业具有广泛的用途。特别是氢作为燃料电池的首选燃料，在未来交通和发电领域将具有广阔的市场前景，在未来能源结构中将占有越来越重要的位置。采用传统制氢的方法,如轻烃水蒸气转化制氢、水电解制氢、甲醇裂解制氢、煤汽化制氢、氨分解制氢等,技术相对成熟，但是，存在成本高、产出率低、人工效率低等“一高两低”的问题。辽河油田在油气生产过程中，有干气、石脑油等烃类资源伴生,采用此类方法生产氢，可以实现资源的利用率最大化，而且伴生天然气的主要成分是甲烷,利用烃类蒸汽转化即可制成氢，且生产纯度高，生产效率高。 2 天然气制氢工艺原理 天然气的主要加工过程包括常减压蒸馏、催化裂化、催化重整和芳烃生产。同时，包括天然气开采、集输和净化。在一定的压力和一定的高温及催化剂作用下，天然气中烷烃和水蒸气发生化学反应。转化气经过费锅换热、进入变换炉使CO变换成H2和CO2。再经过换热、冷凝、汽水分离，通过程序控制将气体依序通过装有三种特定吸附剂的吸附塔，由变压吸附(PSA)升压吸附N2、CO、CH4、CO2提取产品氢气。降压解析放出杂质并使吸附剂得到再生. 反应式：CH4+H2O→CO+3H2-Q CO+H2O→CO2+H2+Q 主要技术指标。压力： 1.0-2.5MPa;天然气单耗: 0.5-0.56Nm3/ Nm3氢气;电耗: 0.8-1.5/ Nm3氢气;规模: 1000 Nm3/h ~100000 Nm3/h;纯度: 符合工业氢、纯氢(GB/T7445-1995);年运行时间: 大于8000h。 3、天然气水蒸汽重整制氢需解决的关键问题

华东《液化天然气利用技术》2018年春学期在线作业(一)

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ (单选题) 1: 液化天然气的主要组分为甲烷，有人认为，液化天然气中甲烷含量不低于75%，氮气的含量应控制在（）之内。 A: 10% B: 5% C: 2% D: 1.50% 正确答案: (单选题) 2: 天然气的膨胀过程是( ) A: 绝热过程 B: 等焓过程 C: 等熵过程 D: 不可逆过程 正确答案: (单选题) 3: 液化天然气的主要组分为甲烷，有人认为，液化天然气中甲烷含量不低于( )，氮气的含量应控制在5%之内 A: 90% B: 80% C: 75% D: 85% 正确答案: (单选题) 4: 天然气的膨胀过程是（）。 A: 绝热过程 B: 等焓过程 C: 等熵过程 D: 不可逆过程 正确答案: (多选题) 1: 影响贮罐压力的因素有( ) A: 热量进入引起液体的蒸发 B: 充注期间液体的闪蒸 C: 大气压下降 D: 排液或抽气速度 正确答案: (多选题) 2: 小型LNG装置流程通常倾向于选择（）。 A: 膨胀机循环 B: MRC循环 C: 级联式循环 D: 带丙烷预冷的MRC循环 正确答案: (多选题) 3: 天然气工业中可用于脱水的方法有（）。 A: 直接冷却法 B: 加压冷却法 C: 膨胀制冷冷却法 D: 吸收法

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 正确答案: (判断题) 1: 物质的活度表示了物质相对于其标准态的“活泼“程度。 A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 2: 天然气中微量汞对铝制品换热器有腐蚀作用，也应加以脱除。 A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 3: 气体的微分等熵效应与微分节流效应不同，等熵膨胀的温降比节流膨胀的要小。A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 4: 液化天然气的密度对温度的敏感性较差，温度升高对密度影响较小 A: 错误 B: 正确 正确答案: (简答题) 1: 问答题：液化天然气的主要优势表现在哪里？ 正确答案: 略 (简答题) 2: 问答题：级联式制冷循环的优缺点？ 正确答案: 略 (简答题) 3: 问答题：天然气净化处理的主要原因有哪些？ 正确答案: 略 (简答题) 4: 问答题：三种主要的液化工艺是什么，分析各自的优缺点。 正确答案: 略 (简答题) 5: 问答题：浮式LNG装置设计时需要考虑哪些问题？ 正确答案: 略 (简答题) 6: 问答题：透平膨胀机的工作原理是什么？与节流相比有哪些不同？ 正确答案: 略 (单选题) 1: 液化天然气的主要组分为甲烷，有人认为，液化天然气中甲烷含量不低于75%，氮气的含量应控制在（）之内。 A: 10% B: 5% C: 2% D: 1.50% 正确答案: (单选题) 2: 天然气的膨胀过程是( ) A: 绝热过程 B: 等焓过程 C: 等熵过程 D: 不可逆过程 正确答案: (单选题) 3: 液化天然气的主要组分为甲烷，有人认为，液化天然气中甲烷含量不低于( )，