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中国化工报--sng完全甲烷化:亟待工业示范
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中国化工报--sng完全甲烷化:亟待工业示范

【摘要】:
2018年9月5日,由大唐化工技术研究院研发的预还原合成气完全甲烷化(sng)催化剂首次投入工业试用并取得圆满成功,表明国内煤制天然气项目使用国产甲烷化技术取得新突进展,自主煤基合成气完全甲烷化技术在创新中酝酿突破。  甲烷化是煤制气核心技术  煤制天然气项目的成功与否,取决于合成气完全甲烷化技术。大唐化工技术研究院总工程师梅长松告诉记者,煤制天然气技术是煤气化制合成气、合成气变换、净化、甲烷化、

  2018年9月5日,由大唐化工技术研究院研发的预还原合成气完全甲烷化(sng)催化剂首次投入工业试用并取得圆满成功,表明国内煤制天然气项目使用国产甲烷化技术取得新突进展,自主煤基合成气完全甲烷化技术在创新中酝酿突破。

  甲烷化是煤制气核心技术

  煤制天然气项目的成功与否,取决于合成气完全甲烷化技术。大唐化工技术研究院总工程师梅长松告诉记者,煤制天然气技术是煤气化制合成气、合成气变换、净化、甲烷化、废水处理与回用等多个单元化工过程的技术集成。合成气完全甲烷化技术作为煤制天然气的核心工艺技术,早在上世纪30年代就已出现,但研究工作时断时续。

  目前,国外仅有鲁奇、托普索、英国煤气等少数几家公司拥有相对成熟的高温高压合成气完全甲烷化工艺成套技术;国内拥有的甲烷化技术主要为常压部分甲烷化技术生产高热值城市煤气以及微量co/co2等气体的净化,在高温、高压条件下以合成气完全甲烷化技术生产煤基天然气方面,尚无具有自主知识产权的成熟技术及工艺。

  国外技术成熟实现输出

  大唐化工技术研究院副总工程师刘学武介绍说,自上世纪70年代石油危机以后,国内外都开展了煤制天然气技术的研究。德国鲁奇公司结合巴斯夫公司的甲烷化催化剂完成了整套工艺技术的开发;德国鲁奇公司、南非萨索尔公司共同进行煤制天然气的研究和试验,可生产合格的合成天然气。美国应用此项技术建设的20亿立方米/年煤制天然气工厂已成功运行30年。针对鲁奇液态排渣气化炉合成气co 含量高达60%的特点,英国煤气公司和德国鲁奇公司合作,先后开发出hicom、改进型hicom甲烷化工艺以及高效甲烷化催化剂,并建立了5万立方米/天的煤制天然气装置,实现了使用鲁奇液态排渣炉制合成天然气的设想。我国首个煤制天然气示范项目——大唐克旗项目即采用此技术建设并已成功投产营运。

  丹麦托普索公司成功开发了tremp完全甲烷化工艺技术及催化剂,采用tremp工艺先后建立了eva i/adam i和eva ii/adam ii装置,累计运行时间超过11000小时。采用托普索甲烷化技术的新疆庆华煤制天然气项目和内蒙古汇能煤化工项目也已投产营运。

  国内主攻常压部分甲烷化

  相对于国外合成气甲烷化技术的成熟度,我国在以生产sng为目的的合成气甲烷化技术开发方面起步较晚,相关研究主要集中在常压部分甲烷化生产城市煤气,并呈后来居上之势。

  刘学武说,我国在“六五”至“八五”期间,开展了水煤气常压部分甲烷化生产中热值城市煤气的研究并取得了产业推广。1987年,中科院大连化物所开发的常压水煤气部分甲烷化生产城市煤气技术通过技术鉴定,该技术的特点是常压360℃、水煤气部分甲烷化、采用单段非循环固定床,依托该成果1990年在上海青浦化工厂建设了我国第一座35000立方米/天的煤气化甲烷化示范装置。

  近年来,大唐化工研究院、中科院大连化物所、西南化工研究院、中石化南京集团研究院等多家单位开展了合成气甲烷化技术研究。大唐化工研究院通过自主研发和引进、消化、吸收国外成熟合成气甲烷化成套技术,开发了具有自主知识产权的合成气甲烷化技术,按照工业装置标准建设了3000立方米/天sng甲烷化装置,并累计稳定运行超过4000小时。

  国产催化剂试用成功

  合成气完全甲烷化工艺技术的核心是甲烷化催化剂,目前国外主要有巴斯夫的g1系列、庄信万丰的crg系列以及托普索的mcr-2x系列催化剂。

  大唐国际化工技术研究院有限公司自2007年建院起,一直致力于系统内煤制气项目关键核心技术合成气完全甲烷化工艺技术和催化剂的技术攻关。他们依托国家“863”计划,从实验室小试、中试放大到工业放大,完成了甲烷化催化剂的开发工作,并于2014年12月被中国石化联合会鉴定为达到国际先进水平。此后他们又开展了煤气化后合成气完全甲烷化的工业侧线试验,催化剂在620℃~650℃高温范围内长期稳定运行。

  2017年11月,大唐与湖北荟煌科技有限公司开展sng催化剂产研合作,于今年7月生产出预还原态甲烷化催化剂约12吨,8月份装填到克旗煤制气项目甲烷化装置c102a/b反应器中,9月初投入试用取得成功。预计2019年下半年将在阜新煤制气甲烷化装置上全线应用。

  自主技术有待工业示范

  刘学武认为,国内煤基合成气完全甲烷化技术发展至今存在的主要问题为尚无自主甲烷化技术的工业化示范。工艺方面,其关键设备高温高水压缩机和废热锅炉等选型仍以进口产品为主,国产自主设备尚未经过工业验证;催化剂方面,在高温、高水热情况下如何避免积炭及粉化是工业应用必须解决的技术难题。

  据统计,截至目前,国家发改委核准和准予启动前期工作的煤制天然气项目共12个,在建和规划的项目多达60多个,作为煤制天然气项目核心的甲烷化技术,将大力助推我国煤制天然气产业的发展。

  但梅长松也提醒业界,从煤制气项目推进情况来看,呈现出规划多、投产少的特点。由于煤制天然气项目建设热度下降,近年来国内科研院所对甲烷化工艺与催化剂的研究投入也随之减少。工艺技术研究方面,包括五环工程等正在积极开发无循环甲烷化技术。催化剂研发方面,尽管国内催化剂在焦炉气甲烷化应用方面成果显著,但合成气完全甲烷化催化剂仍由国外垄断,这种局面急需改变。