浅谈煤制天然气的工艺流程
煤气化加氢制天然气的原理
煤气化加氢制天然气的原理煤气化加氢制天然气是一种将煤炭等碳质资源转化为天然气的技术方法。
它的原理是通过高温将煤炭等碳质资源在氧气或水蒸气的作用下转化为合成气，然后利用气化产生的合成气通过催化剂的作用进行加氢反应，将合成气中的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）还原为甲烷（CH4），最终制得高纯度的天然气。
煤气化是将含碳质化合物（如煤炭、石油焦等）通过高温和催化剂的作用转化为气体的过程。
这个过程是在缺少氧气或水蒸气的条件下进行的，以避免燃烧反应。
煤气化过程中，煤炭首先经过整理和粉碎处理，然后在氧气或氯气等气体的存在下，在高温（通常在1000以上）和高压（通常在2-8 MPa之间）的条件下进行气化反应。
在这个过程中，煤炭中的碳质化合物被分解为一系列气体，包括一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）、甲烷（CH4）等。
然后，产生的合成气进一步经过加氢反应，将一氧化碳和二氧化碳还原为甲烷。
在加氢反应中，合成气通过催化剂床，催化剂床上通常使用镍或钼等金属作为活性成分，将CO和CO2与氢气反应生成甲烷（CH4）。
这个过程通常在较高的温度和压力下进行，温度约为250-400，压力约为2-8 MPa。
最后，通过一系列的气体净化和脱硫等工艺，去除合成气中的杂质和硫化物，得到高纯度的天然气。
天然气中甲烷含量通常达到90%以上，其他成分如乙烷、丙烷、丁烷等也会有所存在。
煤气化加氢制天然气的原理可以用以下反应来描述：C + H2O →CO + H2CO + H2O →CO2 + H2CO + 3H2 →CH4 + H2OCO2 + 4H2 →CH4 + 2H2O其中，C表示煤炭或碳源，H2O表示水蒸气，CO表示一氧化碳，H2表示氢气，CO2表示二氧化碳，CH4表示甲烷。
煤气化加氢制天然气技术具有广泛的应用前景。
首先，它可以有效利用煤炭等碳质资源，将其转化为清洁能源，减少对化石燃料的依赖。
其次，通过加氢反应与气化反应相结合，可以提高天然气的产率和纯度。
煤制天然气工艺简介2011.3.26
工作原理
• 工作原理：根据工艺装置副产的低压蒸汽
平衡，制冷装置方案确定为混合制冷即先
将甲醇洗返回气氨用压缩机升压至0.3
MPa(a)，然后用低压蒸汽吸收制冷。
ZGSX
气态
1
Q
液态
2
冷凝
W
压缩
节流
4
蒸发
QL
3
蒸汽制冷压缩原理图
3、硫回收
• 硫回收方法根据工艺流程选择和当地产品销路情况，
产品可以是硫磺（S）或硫酸(H2SO4)。
灰 去 渣 池
煤锁加煤过程
• 粒度为6-50mm的原料煤通过皮带加入
煤斗，煤锁泄压完成后打开煤锁上锥阀，
煤进入煤锁至正常料位后关闭煤锁上锥
阀。 • 打开煤锁充压阀，用来自低温甲醇洗的 二氧化碳进行充压，直至煤锁压力与气 化炉内压力相同，然后关闭煤锁充压阀。
煤锁加煤过程
• 打开煤锁下锥阀，将煤加入气化炉内，
ZGSX
• 氨回收： • 来自酚回收的氨气（约含10％的水蒸汽）首先 进入氨气净化塔并向塔内喷入稀氨水，在塔内 既进行稀氨水对氨气的吸收变为氨水，同时也 进行氨水的热汽提，被汽提出来的氨气和少量 不凝气从塔顶引出，经换热器冷却的同时喷入
脱盐水吸收氨气变为氨水，而不凝气不溶于水
直接将其放空。
5.备煤装置
• CO2+4H2＝CH4+2H2O （煤制甲烷气的反应）
煤气的净化
• 变换气中酸性气的脱除，主要分物理吸收和化学吸收 两大类，化学吸收较有代表性的有热钾碱等，其主要 的缺点是溶液再生需耗大量的热，吸收能力较低。因 本工程气体处理量大，气体中硫化氢、二氧化碳含量 高，可行的办法是选择低温甲醇洗脱硫脱碳技术，工 艺软件包采用 低温甲醇洗专利技术。
煤制天然气
煤制天然气煤制天然气通常指采用已开采原煤，经过气化工艺来制造合成天然气（Synthetic Natural Gas, SNG）。
用褐煤等低品质煤种制取甲烷（即天然气主要成分）气体，可利用现有和未来建设的天然气管网进行输送。
煤制天然气的耗水量在煤化工行业中是相对较少，而转化效率又相对较高，因此，与耗水量较大的煤制油相比具有明显的优势。
此外，煤制天然气过程中利用的水中不存在污染物质，对环境的影响也较小。
生产工艺煤制天然气的工艺可分为煤气化转化技术和直接合成天然气技术。
两者的区别主要在于煤气化转化技术先将原料煤加压气化，由于气化得到的合成气达不到甲烷化的要求，因此需要经过气体转换单元提高H2/CO 比再进行甲烷化（有些工艺将气体转换单元和甲烷化单元合并为一个部分同时进行）。
直接合成天然气技术则可以直接制得可用的天然气。
煤气化转化技术可分为较为传统的两步法甲烷化工艺和将气体转换单元和甲烷化单元合并为一个部分同时进行的一步法甲烷化工艺。
直接合成天然气的技术主要有催化气化工艺和加氢气化工艺。
其中催化气化工艺是一种利用催化剂在加压流化气化炉中一步合成煤基天然气的技术。
加氢化工艺是将煤粉和氢气均匀混合后加热，直接生产富氢气体。
制作流程煤制天然气整个生产工艺流程可简述为：原料煤在煤气化装置中与空分装置来的高纯氧气和中压蒸汽进行反应制得粗煤气；粗煤气经耐硫耐油变换冷却和低温甲醇洗装置脱硫脱碳后，制成所需的净煤气；从净化装置产生富含硫化氢的酸性气体送至克劳斯硫回收和氨法脱硫装置进行处理，生产出硫磺；净化气进入甲烷化装置合成甲烷，生产出优质的天然气；煤气水中有害杂质通过酚氨回收装置处理、废水经物化处理、生化处理、深度处理及部分膜处理后，废水得以回收利用；除主产品天然气外，在工艺装置中同时副产石脑油、焦油、粗酚、硫磺等副产品。
主工艺生产装置包括空分、碎煤加压气化炉；耐硫耐油变换；气体净化装置；甲烷化合成装置及废水处理装置。
煤制天然气的工艺流程浅析
煤制天然气的工艺流程浅析作者：朱健来源：《科学与财富》2017年第32期摘要：本论文阐述我国丰富的煤炭资源，并积极发展煤制代用天然气，以缓解天然气供应紧张局面。
但发展煤制气受多种因素影响，因此针对煤制气工艺、发展技术、发展前景作出综合性评定。
分析了中国发展煤制天然气的必要性和煤制天然气项目概况。
对中国煤制天然气产业的发展提出了一些建议。
关键词：煤炭资源；煤制气；工艺技术；随着人们生活水平的提高，对居住环境的要求也日益提高，在这个背景下人们对优质清洁能源天然气的需求也急剧攀升，其在能源结构中的比例迅速增加。
中国天然气储量不足、产能有限的能源现状，导致天然气供需矛盾日益突出。
国务院发展研究中心市场经济研究所研究报告预计，2015 年中国天然气消费量将增长至 1500 亿 m3 ，2020 年增长至 3000 亿 m3 。
而与此同时，中国天然气产量将分别为 1400 亿 m3 、1500 亿 m3 左右，因此中国未来天然气的供需将出现巨大的缺口。
从 2007 年 11 月开始，中国就禁止了天然气制甲醇项目，并限制煤炭充足地区的天然气发电来保障城市燃气的天然气供应。
1.我国煤制气发展前景煤制气项目是以煤炭为主要原料生产化工和能源产品，传统煤化工主要包括合成氨、甲醇、焦炭和电石四种产品，现代煤制气是指替代石油或石油化工的产品，目前主要包括煤制油、煤制烯烃、二甲醚、煤制天然气等。
煤制气是非石油路线生产替代石油产品的一个有效途径。
从有关资料看，煤制气的能源转化效率较高，比用煤生产甲醇等其他产品高约13%，比直接液化高约8%，比间接液化项目高约18%。
煤制气前景看好，相对于传统煤化工已经日益明显的“夕阳”特征，而在材料和燃料两个新型煤化工发展方向上，煤质烯烃和煤质乙二醇等煤基材料的发展前景要好于煤制油等新型煤基清洁能源的煤基燃料方向。
2.煤制天然气概述煤制天然气是以煤为原料，采用气化、净化和甲烷化技术制取的合成天然气。
煤合成天然气的工艺流程
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煤制天然气的工艺流程浅析
煤制天然气的工艺流程浅析摘要：随着人们生活水平的提高，对居住环境的要求也日益提高，在这个背景下人们对优质清洁能源天然气的需求也急剧攀升，其在能源结构中的比例迅速增加。
中國天然气储量不足、产能有限的能源现状，导致天然气供需矛盾日益突出。
基于此本文探讨了煤制天然气的特点，分析了煤制天然气的预处理工艺及工艺流程。
关键词：煤制天然气；工艺流程引言煤制气项目对工业快速发展具有一定的必要性；对于人们生活质量的提高也具有重要的意义。
特别是煤制天然气项目，它具有广阔的发展空间和光明的发展前景。
从技术上说：煤制气技术中，SNU技术效率高而且环保，在煤制天然气技术上我国也有所突破。
随着市场油价的增长，煤制天然气发展空间很大，同时国家政策又给予有利的鞭策及支持，这使煤制气更“健康而茁壮成长”1.煤制天然气的特点煤制天然气工艺一般包括气化、净化、合成干燥等单元，配套空分、硫回收、冷冻、动力站和公用工程等。
SNU作为经化工工艺加工生产的天然气，其气质组成与管道天然气相比有着明显差异。
（1）SNU经过了严格的脱硫工序，基本不含硫。
在净化单元，粗合成气经过变换和低温甲醇洗，大部分含硫化合物、CO2等杂质被脱除，总硫含量可以降低到0. lmg/mj以下，CO2摩尔分数可以降低到1%以下。
由于甲醇洗在低温下进行，粗合成气中可能含有的微量轻烃也被液化或吸收。
考虑到甲烷化催化剂不耐硫，合成气在进行甲烷合成前，还要经过脱硫槽，将硫含量控制在30μg/mj以下。
因此，SNU中的总硫含量远低于管道天然气。
（2）)SNU的CO2摩尔分数很低，通常在1%以下。
原因是大部分在净化单元己被脱除，剩余少量CO2和H：在甲烷合成单元可以反应产生CH4。
管道天然气因产地不同，CO2摩尔分数通常在千分之几到百分之几的范围，根据UB/T 37124-2018《进入天然气长输管道的气体质量要求》，CO2摩尔分数在3. 0%以下即可进入管道。
（3）SNU的CH4体积分数一般高于管道天然气，而非甲烷烃类的很低，仅为10级，这与其采用合成气经甲烷化合成工艺有关。
煤制天然气的工艺流程
煤制天然气的工艺流程
煤制天然气是指将煤通过一系列的物理、化学反应转化为天然气的过程。
下面是一般的煤制天然气工艺流程：
1. 煤炭粉碎：将煤炭破碎成适当的颗粒大小，增加反应表面积。
2. 煤气化：将煤炭颗粒与气体（通常是水蒸气和氧气或空气）在高温下反应，产生合成气体（主要是一氧化碳和氢）和一些其他气体、灰渣等。
3. 气体净化：通过一系列的净化工艺，如除尘、脱硫、脱砷、脱气化物等，去除合成气中的固体颗粒、硫化氢、氯化物等有害物质。
4. 合成气转化：将合成气通过化工反应转化为天然气，主要包括甲烷合成和甲醇合成两种常见工艺。
5. 甲烷合成：将合成气经过合成反应器，催化剂的作用下，转化为甲烷（主要成分）。
甲烷合成反应通常采用低温合成和高温合成两种工艺。
6. 甲醇合成：将合成气通过甲醇合成反应器，催化剂的作用下，转化为甲醇。
甲醇在后续工艺中可以进一步转化为甲烷。
7. 甲烷处理：对甲烷进行脱硫、脱水、脱碳等处理，使其符合天然气管道输送
标准。
8. 天然气储存和输送：经过处理的煤制天然气可以注入储气库进行储存，也可以通过管道输送至用户。
需要注意的是，不同的煤制天然气工艺流程会有一定的差异，具体的工艺设计和操作也会因不同的厂家和地区而有所不同。
以上只是一个一般的煤制天然气工艺流程的概述。
煤制天然气
在气提塔内进行，液 硫被通过其中的空气
十单击一此、处编煤辑母制版天标题然样式气
概述
1
煤制天然气工艺
2
天然气脱硫
3
4
Page 1
第单击一此节处编、辑概母版述标题样式
煤制天然气是指煤经过气化产生合成气，再经过甲烷 化处理，生产代用天然气（SNG）。
是生产石油
优
替代产品
势
的有效途径
Page 2
耗水量较低 转化效率较高 环境影响较小
1000Nm3甲烷需要4.8吨煤作为原料和燃料。
三、甲烷化
主要反应:
CO + 3H2 = CH4 + H2O CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
1. 反应热的撤热问题 2. 甲烷化工艺回路（稀释法、冷激法） 3. 多级反应器串联（三级甲烷化） 4. 甲烷合成的压力（高压力利于甲烷化和缩小设备体积） 5. 甲烷化反应的产物（ 大量CH4、微量N2,H2,CO,CO2 ） 6. 甲烷化催化剂（还原镍、RHM-266, M-349, MCR-2X）
反应 机理
工艺 流程
化学 药剂
Page 8
最重要，保证溶液的稳定性和 操作的连续性。有利于硫磺的生 成和沉降，抑制副反应的发生。
第单击三此节处编、辑天母版然标气题样脱式硫
一、天然气脱硫与硫磺回收结合新工艺
H2S（g）+
OH- = 细菌
HS-
+
H2O2.
生物脱硫技术
HS- + 1/2O2 = S0 + OH-
第单击一此节处编、辑概母版述标题样式
一、煤制天然气的必要性
我国的能源消费情况和能源格局 煤化工行业发展及天然气消费量增长 能源效率最高，是最有效的煤炭转化利用方式
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浅谈煤制天然气的工艺流程
【摘要】煤制气项目对我国发展有重要的意义，特别是煤制天然气。
随着经济和社会的发展，天然气的需求迅猛增长，将成为21世纪消费量增长最快的能源。
我国天然气的供应能力相对滞后，导致天然气供需矛盾突出。
本论文阐述我国丰富的煤炭资源，并积极发展煤制代用天然气，以缓解天然气供应紧张局面。
但发展煤制气受多种因素影响，因此针对煤制气工艺、发展技术、发展前景作出综合性评定。
【关键词】煤炭资源；煤制气；工艺技术；发展前景
1.我国煤制气发展前景
煤制气项目是以煤炭为主要原料生产化工和能源产品，传统煤化工主要包括合成氨、甲醇、焦炭和电石四种产品，现代煤制气是指替代石油或石油化工的产品，目前主要包括煤制油、煤制烯烃、二甲醚、煤制天然气等。
煤制气是非石油路线生产替代石油产品的一个有效途径。
从有关资料看，煤制气的能源转化效率较高，比用煤生产甲醇等其他产品高约13%，比直接液化高约8%，比间接液化项目高约18%。
煤制气前景看好，相对于传统煤化工已经日益明显的“夕阳”特征，而在材料和燃料两个新型煤化工发展方向上，煤质烯烃和煤质乙二醇等煤基材料的发展前景要好于煤制油等新型煤基清洁能源的煤基燃料方向。
2.煤制天然气概述
煤制天然气是以煤为原料，采用气化、净化和甲烷化技术制取的合成天然气。
天然气（natural gas）又称油田气、石油气、石油伴生气。
开采石油时，只有气体称为天然气；石油和石油气，这个石油气称为油田气或称石油伴生气。
天然气的化学组成及其理化特性因地而异，主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。
无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空气轻。
通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气。
天然气是一种优质、清洁能源，煤制天然气的耗水量在煤化工行业中是相对较少，而转化效率又相对较高，因此，与耗水量较大的煤制油相比具有明显的优势。
此外，煤制天然气过程中利用的水中不存在有无污染物质，对环境的影响也较小。
3.煤制天然气工艺流程
煤制SNG可以高效清洁地利用我国较为丰富的煤炭资源，尤其是劣质煤炭；还可利用生物质资源，拓展生物质的利用形式，来生产国内能源短缺的天然气，然后并入现有的天然气长输管网；再利用已有的天然气管道和NGCC电厂，在冬天供暖期间，将生产的代用天然气供给工业和用作为燃料用于供暖；在夏天用
电高峰时，部分代用天然气用于发电；在非高峰时期，可以转变为LNG以作战略储备；从而省去了新建燃煤电厂或改建IGCC电厂的投资和建立铁路等基础设施的费用，并保证了天然气供应的渠道和实现了CO2的减排。
由此可见，煤制SNG是一举数得的有效措施，有望成为未来劣质煤炭资源和生物质资源等综合利用的发展方向。
本文以某厂煤制SNG项目为例，首先对总工艺流程进行了简要描述，并对其中甲烷化技术进行了介绍。
其次对流程进行了模拟计算，得出客观可靠数据。
最后对煤制SNG在节能减排方面的优势进行了分析。
3.1工艺简介
煤制SNG技术是利用褐煤等劣质煤炭，通过煤气化、一氧化碳变换、酸性气体脱除、高甲烷化工艺来生产代用天然气。
本文所研究项目的工艺流程如图1所示，其中气化采用BGL技术，并配有空分装置和硫回收装置。
主要流程为：原煤经过备煤单元处理后，经煤锁送入气化炉。
蒸汽和来自空分的氧气作为气化剂从气化炉下部喷入。
在气化炉内煤和气化剂逆流接触，煤经过干燥、干馏和气化、氧化后，生成粗合成气。
粗合成气的主要组成为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氢、油和高级烃，粗合成气经急冷和洗涤后送入变换单元。
粗合成气经过部分变换和工艺废热回收后进入酸性气体脱除单元。
粗合成气经酸性气体脱除单元脱除硫化氢和二氧化碳及其它杂质后送入甲烷化单元。
在甲烷化单元内，原料气经预热后送入硫保护反应器，脱硫后依次进入后续甲烷化反应器进行甲烷化反应，得到合格的天然气产品，再经压缩干燥后送入天然气管网。
图1 煤制SNG总工艺流程示意图
3.2甲烷化技术
煤制SNG工艺流程中主要包括煤气化、变换、酸性气体脱除、甲烷化等工艺技术，其中高甲烷化技术为关键技术之一。
3.2.1托普索甲烷化技术
丹麦托普索公司开发甲烷化技术可以追溯至20世纪70年代后期，该工艺已经在半商业规模的不同装置中得到证明，在真实工业状态下生产200m3/h～3000m3/h的SNG。
在TREMPTM工艺中，反应在绝热条件下进行。
反应产生的热量导致了很高的升，通过循环来控制第一甲烷化反应器的度。
TREMPTM工艺一般有三个反应器，第二和第三绝热反应器可用一个沸水反应器（BWR）代替，虽投资较高，但能够解决空间有限问题。
另外，在有些情况下，采用四个绝热反应器是一种优化选择，而在有些条件下，使用一个喷射器代替循环压缩机。
除了核心技术外，因为生产甲烷的过程要放出大量的热量，如何利用和回收甲烷化热量是这项技术的关键。
托普索工艺可以将这些热量再次利用，在生产天然气的同时，产出高压过热蒸汽。
3.2.2 Davy甲烷化技术
20世纪90年代末期，Davy工艺技术公司获得了将CRG技术对外转让许可的专有权，并进一步开发了CRG技术和最新版催化剂。
Davy甲烷化工艺技术除具有托普索TREMPTM工艺可产出高压过热蒸汽和高品质天然气特点外，还具有如下特点：催化剂具有变换功能，合成气不需要调节H/C比，转化率高。
催化剂使用范围很宽，在230℃～700℃范围内都具有很高且稳定的活性。
3.2.3鲁奇甲烷化技术
鲁奇甲烷化技术首先由鲁奇公司、南非沙索公司在20世纪70年代开始在两个半工业化实验厂进行试验，证明了煤气进行甲烷化可制取合格的天然气，其中CO转化率可达100%，CO2转化率可达98%，产品甲烷含量可达95%，低热值达8500kcal/Nm3，完全满足生产天然气的需求。
4.总结
煤制气项目对工业快速发展具有一定的必要性；对于人们生活质量的提高也具有重要的意义。
特别是煤制天然气项目，它具有广阔的发展空间和光明的发展前景。
从技术上说：煤制气技术中，KBR制氨技术效率高而且环保，在煤制天然气技术上我国也有所突破。
随着市场油价的增长，煤制天然气发展空间很大，同时国家政策又给予有利的鞭策及支持，这使煤制气更“健康而茁壮成长”例如：2010年6月，国家发改委发布《关于规范煤制天然气产业发展有关事项的通知》，进一步加强对煤制天然气产业的规范和引导，促进煤制天然气行业健康发展。
所以发展煤化工的煤制气项目具有发展前景。
【参考文献】
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