SCST-201/202型烃类蒸汽转化催化剂在天然气合成甲醇装置中的应用

介绍了SCST-201/202型甲烷蒸气转化催化剂用于天然气制甲醇装置的转化工段的装填、升温还原,以及在运行过程中的催化活性、使用压力降、抗析碳能力的情况。结果表明,SCST-201/202型甲烷蒸汽转化催化剂催化活性好、运行阻力低、抗碳能力优良,能很好适用于炉前补碳天然气制合成气装置。     

煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展

煤制天然气技术是将高碳能源转化为富氢、低碳能源的有效途径,发展以煤为原料、将合成气通过甲烷化反应制备天然气是今后煤清洁利用的重要途径。介绍了国内外煤制天然气的研究现状和甲烷化反应在煤制天然气中的应用。阐述了近年来CO、CO₂甲烷化催化剂中几种常见的氧化物负载型Ni基催化剂载体(Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂、TiO₂)和催化剂助剂的制备方法以及化学结构特点,分析了一些新型催化剂载体（MWCNT、SiC、LaFeO₃）、贵金属催化剂、非晶态合金催化剂、钙钛矿催化剂的研究现状和制备方法对催化剂催化性能的影响。分别对因高温烧结、催化剂中毒和催化剂积炭在工业上引起的甲烷化催化剂失活进行分析,并提出催化剂的改进方法。阐述CO甲烷化反应的次甲基机理、表面碳机理和变换-甲院化反应机理;近年来CO₂甲烷化反应机理尽管一直存在分歧,但在催化过程中生成含碳中间物种的理论已被认同。今后甲烷化催化剂的研究方向包括开发新型甲烷化催化剂（低温催化剂、催化剂掺杂改性）、新型复合载体、抗硫催化剂（钼、钨催化剂）以及开发甲烷化新工艺和进一步深入探索甲烷化反应机理。     

合成气完全甲烷化催化剂的研究现状

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。合成气甲烷化催化剂的主流催化剂为镍基催化剂,常用助剂为稀土氧化物、过渡金属和碱土金属,载体为Al2O3、Si O2、Zr O2、Ti O2或复合氧化物,制备方法为干混法、浸渍法、沉淀法及溶胶-凝胶法。国内外主要研究热点是提高甲烷化催化剂在固定床反应器中的高温、高压及高空速条件下的稳定性和机械强度。建议深入研究催化剂的烧结机理及助剂作用机理,探索新的制备方法,开发新型高温甲烷化催化剂;对于强放热的煤制合成天然气工艺,也应加大流化床甲烷化技术及催化剂的开发。     

煤制合成天然气流化床甲烷化催化剂研究进展

基于煤制合成天然气甲烷化固定床催化剂主要组分及F-T合成等类似流化床制备技术,分别从催化剂组成和制备方法探讨了煤制合成天然气流化床甲烷化催化剂研究现状及开发思路。与固定床甲烷化催化剂相比,流化床甲烷化催化剂除具有高活性、高稳定性、抗烧结、抗积碳性能外,必须具有较好的机械强度和耐磨性,因此流化床甲烷化技术的研究重点在于开发耐磨损的甲烷化催化剂。甲烷化流化床催化剂开发的主要思路为改进催化剂组分,保证催化活性,提高催化剂的机械强度,如可使用高强度复合载体;选择合适的制备方法或添加适当黏结剂进一步提高催化剂的耐磨性,如可用喷雾干燥成型制备适于流化床的微球型颗粒。     

煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展

煤制天然气是煤炭高效清洁利用的重要途径,甲烷化是煤制天然气的关键反应,具有强放热、可逆和体积缩小的特点。针对甲烷化反应特点,工艺上主要采用多段绝热循环稀释CO含量、合成气变换与净化等策略实现高甲烷收率。对现有的传统甲烷化工艺进行归纳总结,并分析各自甲烷化工艺的特点。在此基础上,对甲烷化工艺路线进行比较,提出开发煤制天然气耐硫甲烷化新工艺,并对该工艺进行探讨。常规钼基耐硫甲烷化催化剂由于原料空速和转化率低,水热稳定性也有待提高,因而开发粗煤气多段耐硫甲烷化制天然气节能工艺及高效耐硫甲烷化催化剂是今后的研究方向。     

固定床甲烷化反应器的最新研究进展

面对我国的资源现状,我国正大力推进煤制天然气的发展,煤制天然气的关键技术是甲烷化技术,甲烷化反应器则是甲烷化过程的主要设备,因此有必要关注甲烷化反应器的研究进展。目前甲烷化反应器主要为固定床反应器,本文着重介绍固定床甲烷化反应器的近期研究。通过对甲烷化反应催化剂、甲烷化工艺及甲烷化设备三方面对甲烷化反应器研究进展进行分析并提出对甲烷化反应器的研究展望。     

煤直接加氢制甲烷研究进展

天然气资源短缺、低阶煤资源利用问题突出,开发新型、高效和对环境友好的低阶煤制甲烷工艺成为研究热点。本文分析讨论了以下几方面:温度、压力、催化剂、煤种和气化剂等因素对煤直接加氢制甲烷过程的影响;煤直接加氢制甲烷的反应机理和动力学;3种典型煤直接加氢甲烷化工艺的优缺点;本文作者课题组正在研究开发的低阶煤炭化脱氧、高活性半焦直接加氢制甲烷工艺及其特点。分析认为:以低阶煤(生物质)为原料进行加氢甲烷化生产代用天然气成为新的研究重点,其中又以新型、廉价煤加氢甲烷化催化剂的研制和新型甲烷化反应器的开发最为关键。     

煤制天然气甲烷化合成原料气深度脱硫工艺分析

煤制天然气甲烷化原料气经低温甲醇洗净化后仍含有体积分数约1×10-7的硫分,容易导致镍基催化剂中毒,需要进行深度脱硫。结合国内煤制天然气装置的运行情况,对国内煤制天然气企业主要采用的戴维甲烷化工艺和托普索甲烷化工艺配套的深度脱硫工艺进行了介绍,并从脱硫级数、脱硫剂有效成分、原始开车前预处理过程及脱硫槽床层温度控制等方面进行了对比,结果表明:两种工艺均能将总硫体积分数脱除至10×10~(-9),满足甲烷化镍基催化剂稳定运行的要求。最后从脱硫槽床层温度控制和脱硫剂床层防凝两方面提出了煤制天然气脱硫剂的运行保护措施。     

煤制天然气高CO甲烷化的研究进展

煤制天然气是目前煤化工的热门领域,文章主要介绍国内外煤制天然气的研究、开发及应用进展,对比分析了国内外高CO甲烷化催化剂,尤其是Ni基催化剂的研究进展和技术特点、反应器的设计及原理,及高CO甲烷化技术的研究方向。     

基于CFX的规整催化剂甲烷化反应器流场模拟与结构优化

煤制天然气可有效解决天然气消耗量持续增加、环保等问题。甲烷化反应是煤制天然气重要环节。在众多甲烷化催化剂中,规整催化剂由于传热、传质、反应特性、压降性能良好,受到广泛关注。而规整结构催化剂的孔道独立,与反应器轴线垂直截面的流场均匀度对产物产率影响很大。基于CFX以反应器内流场均匀度为目标,对规整催化剂固定床甲烷化反应器进行冷态数值模拟,获得最优反应器结构。     

煤制天然气甲烷化装置开车时间分析及优化

甲烷化作为煤制天然气装置最终产品合成工序,其开车时间的长短直接影响到全系统开车的经济性。结合国内第1个煤制天然气项目投料试车、大负荷试验等多次开车经验,从开车步序、流程设置、人员组织等多方面对开车时间进行了分析,根据分析结果对甲烷化装置的开车系统流程提出了优化方案,以提高系统开车的经济性。     

甲烷合成工艺和催化剂探讨

主要介绍了煤制天然气的发展历史、发展现状,甲烷合成反应基本原理,工业化甲烷合成工艺开发及应用进展,对比了不同工艺的优缺点;对比了甲烷合成催化剂,并分析了工业化甲烷合成催化剂的失活原因。     

煤“一步法”制天然气催化剂

在固定床反应器中,以水蒸气为气化介质,考察了“一步法”煤制天然气K-Fe甲烷化催化剂的催化活性及稳定性,研究了反应动力学,并且考察了不同煤种对煤催化甲烷化的影响。在650℃、2 MPa下,K15Fe10Ca5对于煤气化及甲烷化均具有良好催化活性。XRD分析表明,活性组分K与Fe之间相互作用,形成的K₆Fe₂O₅促进了煤气化及甲烷化反应。Ca助剂的引入抑制了活性组分与煤中矿物质的结合,同时吸收了煤焦释放出的含硫气体,提高了催化剂的活性。在5次循环实验过程中,CH₄产率保持稳定,表明催化剂有较高的稳定性。修正随机孔模型很好地描述了K15Fe10Ca5催化神木煤焦甲烷化的行为,其中界面反应为控制步骤。煤中挥发分、灰分及含硫量等因素都会影响最终的产率。     

Production of synthetic natural gas (SNG) from coal and dry biomass - A technology review from 1950 to 2009

SNG production from coal or biomass is considered again due to rising prices for natural gas, the wish for less dependency from natural gas imports and the opportunity of reducing green house gases by CO₂ capture and sequestration. Coal and solid dry biomass (e.g., wood and straw) have to be converted to SNG by thermo-chemical processes (gasification followed by gas cleaning, conditioning, methanation of the producer gas and subsequent gas upgrading). During the 1970s, a number of methanation processes have been developed comprising both fixed bed and fluidised bed methanation. Meanwhile several new processes are under development, especially with a focus on the conversion of biomass. While coal based systems usually involve high pressure cold gas cleaning steps, biomass based systems require, due to the smaller unit size, different gas cleaning strategies. Moreover, the ethylene content of a few percent, typical for methane-rich producer gas from biomass gasifiers, is a challenge for the long-term catalyst stability in adiabatic fixed bed methanation due to the inherent high temperatures.This paper reviews the processes developed for the production of SNG from coal during the sixties and seventies and the recent developments for SNG production from coal and from dry biomass.     

Research progress of coal-based high temperature methanation catalyst for synthetic natural gas

随着人们生活水平提高和工业日益快速增长的需求,对天然气的需求越来越大,在较长时间内出现供不应求的局面。煤制天然气是煤经气化、合成气变换、净化以及甲烷化形成的过程,其中高温甲烷化催化剂的研究与开发备受关注。本文首先对高温甲烷化催化剂国内外发展概况进行了综述,并对高温催化剂的组成及其失活原因进行了分析,失活原因主要包括：硫中毒、烧结和析碳,最后提出高温甲烷化催化剂的研究方向,旨在为高温甲烷化催化剂的研发提供借鉴与参考。     

焦炉气制甲烷的新型催化剂及其应用工艺

介绍了一种用于焦炉气回收制甲烷的新型催化剂,模拟工业条件的测试实验数据显示,该新型催化剂具有高活性、良好的耐热性和抗结炭性,适用于焦炉气或煤制气制合成甲烷的工艺.根据该催化剂性能提出2种新型工艺流程:一是以焦炉气为原料,设置两段绝热催化反应加变压吸附系统的工艺,以制取天然气和纯氢产品;二是在焦炉气中添加煤气或富含碳氧化...     

焦炉煤气合成天然气工业侧线试验

进行了焦炉煤气合成天然气全流程工业侧线试验,试验规模为焦炉煤气150m3/h,甲烷化工段试验历经1 000h,试验结果表明,M-849催化剂具有良好的甲烷化活性和选择性,并具有多次开停车后稳定性良好、耐短期超温的优良性能.采用补入水蒸汽、反应气不循环的二段绝热甲烷化工艺运行平稳、操作简单,出口气体组成达到设计指标.     

新型VESTA甲烷化工艺路线探究

分析了现有煤制合成天然气技术主要存在的问题，介绍了新型无循环、适应宽氢碳比的VESTA甲烷化技术。VESTA甲烷化技术的显著特征是利用合成气中的CO₂和外加水蒸汽来控制甲烷化反应温升，不需要操作条件苛刻的循环气压缩机；在甲烷化反应之前对原料气只脱硫、不脱碳，甲烷化反应之后再集中脱碳；经中试试验得出原料气中的H₂/CO比不影响最终的SNG产品指标；甲烷化后的粗SNG产品气中的CO₂体积分数高达71%，因而可在脱碳前低成本联产中压液体CO₂产品。这部分液体CO₂产品除了可用泵增压输送到粉煤气化单元用作输送气体外，还可以直接作为副产品为企业增加收益，并间接降低了碳排放。新型VESTA甲烷化技术与现有带循环压缩机的甲烷化技术相比，不但更容易操控，而且还提高了操作的稳定性和安全性，同时又能极大地降低净化装置、甲烷化装置及SNG干燥装置的投资和能耗。因此，采用VESTA甲烷化技术，能有效地提高煤制合成天然气的市场竞争力。