中国首创无循环甲烷化新工艺

文/于孟林

中国首创无循环甲烷化新工艺

文/于孟林

从2016（第二届）中国新型煤化工国际研讨会上获悉，神雾集团北京华福工程有限公司联合大连瑞克、中煤龙化等公司历时八年，成功研发出无循环甲烷化新工艺。该技术是我国继甲醇制烯烃（DMTO）、流化床煤制芳烃技术（FMTA）、煤制油、煤制乙二醇工业化技术后，掌握的又一项煤制天然气核心技术。

据了解，目前我国已建或正在建设的煤制天然气项目，其核心甲烷化装置还主要依靠引进国外各个专利商的循环工艺技术。而国外循环工艺的反应温度通过循环气量的调节来控制，存在循环气量大、需配置高温循环压缩机、核心装备及催化剂依赖进口、投资与能耗高、容易“飞温”等问题。

神雾集团北京华福工程有限公司总经理汪勤亚表示，与传统工艺相比，无循环甲烷化新工艺具有四大创新与优势：一是投资与能耗方面，取消了循环气压缩机及其配套的厂房、管道、控制等附属系统，实现了工艺技术、催化剂及核心装备的国产化，装置综合能耗降低25%以上，投资降低20%以上；二是在系统控制方面，通过氢碳比的分级调节，实现了氢碳比的精准控制。新工艺将甲烷合成气分为富H2和富CO气两股，富H2从一级反应器加入，通过控制逐级（通常3级）加入的富CO气量来控制氢碳比和反应温度，调节手段多样，控制灵活精确，大大降低了催化剂床层飞温的可能性，使合成系统的总氢碳比更容易调节，产品质量更稳定易控；三是采用自主开发的耐高温甲烷催化剂，大连瑞克科技开发出的耐高温型甲烷化催化剂，使用温度范围230～700℃，反应空速5000～20000h-1，使用寿命在两年以上，性价比更优，运行费用低；该催化剂于2013年1月25日，通过了由大连市经济和信息化委员会主持的“耐高温甲烷化催化剂”新产品新技术鉴定，鉴定结果为产品整体性能达到国际先进水平；四是开发了内置废热锅炉的轴径向甲烷化反应器，北京华福开发的具有自主知识产权的内置废热锅炉甲烷化反应器利用气冷壁技术，冷气走壳程，避免反应器外壳直接与高温气体接触，取消了耐火砖，同时反应器内件不受压，降低材质，节省投资。通过反应与废锅换热的集成，简化了流程，操作维护方便，系统压损小，安全稳定性高。且易于大型化，有利于降低整个项目的投资与运行成本。

中煤龙化采用新工艺建设的330立方米/小时（现已扩改为580立方米/小时）合成天然气（SNG）无循环甲烷化中试装置，于2015年10月24～27日，接受了中国石油和化学工业联合会组织专家对其进行的72小时现场标定。结果表明，该中试装置实现了连续稳定运行，各项参数达到或优于设计指标，实现了无循环甲烷化和碳氢比的分级调节，产品中CH4＞95%、H2＜2%，CO未检出。同年11月23日，该工艺技术成果通过了由中国石油和化学工业联合会组织的，以中国工程院院士金涌为主任的鉴定委员会的鉴定。专家组成员一致认为，该成果创新性强，具有自主知识产权；节省了循环压缩机的投资和相应能耗，节能效果明显，综合技术水平达到国际先进。

汪勤亚介绍，该新工艺现已用于内蒙古港原1亿Nm3/年、内蒙古乌海3亿Nm3/年、新疆胜沃4亿Nm3/年等数个合成天然气（焦炉煤气、热解气或电石炉尾气为原料）项目中实现了从研发到工程化的转化，并完成了13亿立方米/ 年SNG工艺包编制。

据悉，目前我国计划中的煤制天然气项目有30余个，总产能近2000亿方，新增产能若全部采用无循环甲烷化工艺，将节省投资112亿元，节省外汇27亿美元，减少运行费用29亿元/年，节约电耗24亿度/年（折标煤72万吨/年），减少CO2排放221万吨/年。同时该工艺技术也可广泛应用于为煤热解、炼焦、电石等行业的尾气综合利用中，为传统煤化工项目的尾气利用找到了新出路。