焦炉气辅助碎煤熔渣气化制天然气系统概念设计

发布时间：2020-06-28 10:45

【摘要】：天然气是一种重要的清洁能源,提高其在我国能源消费结构中的占比是一项具有意义的可持续性发展举措。在天然气供需矛盾日益增加的情况下,煤制天然气项目得到迅速发展。煤制天然气项目能够实现煤炭能源的有效转换,但是同时产生了难以处理的废水和大量的二氧化碳。本文经过对煤制天然气工艺流程研究发现,气化单元采用的碎煤固定床加压气化炉虽然应用广泛,但是存在着废水量大、成分复杂、处理难度大等难以解决的问题。同时由于流程中需要设置水煤气变换单元增加氢气的含量以提高氢碳比,由此产生了大量的二氧化碳。针对以上问题,发现在碎煤固定床加压气化炉基础上开发的碎煤熔渣气化炉气化效率高,产生废水量少,在效率及环保方面具有更大优势。另外富氢少碳的焦炉气可以实现元素互补。焦炉气是焦炭产业中大量产生的一种气体,其氢碳比可达6.5。因此,本文提出了一种焦炉气辅助碎煤熔渣气化制天然气新工艺。新工艺在典型的煤制天然气过程的基础上,采用更为高效环保的碎煤熔渣气化技术。加入焦炉气分离单元及CH_4/CO_2重整单元。焦炉气的加入能够提高合成气氢碳比,从而去掉传统过程中的水煤气变换单元。CH_4/CO_2重整即是干重整反应,利用焦炉气分离出来的部分甲烷与系统产生的二氧化碳进行反应生成合成气,可以实现碳资源的回收利用。利用模拟软件Aspen Plus对新工艺流程进行建模与模拟,并进行技术经济分析。结果表明,相比于煤制天然气过程,新过程能效提高了6.7%,生产成本降低了18%,同时二氧化碳、废水的排放分别减少了94.8%、83%,节能减排效果明显。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ546
【图文】：

天然气项目,天然气,煤制气,示范项目

第一章绪论熟[19, 22-30]。对煤制天然气流程中甲烷化技术的自主掌握[31打破这个局面，推进国家煤制气项目技术进展面的系统化研究，强调自主创新、合作为辅经开始先规模化、产业化发展，主要集中在内目列于表 1-2 中[33, 34]。其中，内蒙古的煤制天行业中成为产业龙头，大唐克旗煤制天然气工示范项目，已经成功为北京供气[35]。

甲烷化工艺,甲烷化

图 2-10 CRG 甲烷化工艺[73]Figure 2-10 CRG Methanation[73]GI 甲烷化技术 GI 甲烷化技术与其他甲烷化技术有所不同，这种技术采用的催化剂，压力操作范围为常压至 7MPa，温度为 240-650℃。这种耐硫催化剂可以为百分之一内使用，耐硫性能较好。GI 甲烷化技术进料气的氢碳比在 0.4~3，反在 2.5MPa。GI 甲烷化技术的优势在于能源效率较好，工艺流程相对简单而设备少等[77]。大连化物所甲烷化技术这是中科院大连化学物理研究所耗时五年研发出来化技术[77]。这种技术可将一氧化碳的含量控制在百分之十之内，符合国家的要求连化物所研发出来的甲烷化催化剂实现了长时间的运行，证明其对甲烷化的适应性连化物所甲烷化催化剂活性好并具有较高的甲烷选择性，但也存在着一些尚未攻点，即是这种催化剂不耐硫，致使在工艺过程中需要加入脱硫剂，使得工艺成本增

【参考文献】