【技术】现代煤化工技术新进展汇总

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国产煤制气甲烷化技术进展情况

目前已经公布甲烷化技术选型的大型煤制天然气项目如大唐、庆华、汇能、伊犁新天、苏新能源等大都采用托普索,庄信万丰等进口技术,进口技术的市场份额目前处于领先地位。其他国外企业如鲁奇和克莱恩等也在进行甲烷化技术的创新,并取得积极进展。但同时,国内企业和研究机构也在奋起直追,国产甲烷化工艺和催化剂正在取得越来越多成果。

甲烷化是煤(或焦炉煤气)制合成天然气的关键步骤,一氧化碳(CO)和氢气(H2)通过甲烷化反应生成目标产品甲烷(CH4),副产水(H2O),并产生大量热量。甲烷化技术的关键指标是催化剂的选择性、反应活性和寿命,以及工艺热量的高附加值利用。

大唐国际化工技术研究院合成气甲烷化专利技术体系已基本形成,其合成气完全甲烷化3000标方/天侧线试验装置于2014年1月打通全流程。2014年5月,大唐国际化工技术研究院成功研制出直径为10毫米的小尺寸多孔异型催化剂,有效提高了催化剂的表面积,并通过对催化剂颗粒内和催化剂床层温度分布的控制,进一步提高了催化剂的利用效率。

2013年9月,北京低碳清洁能源研究所开发的酸性甲烷化催化利通过1300小时寿命实验。该催化剂为新一代耐硫甲烷化催化剂。这次寿命评价实验是在密云基地首次完成的长时间稳定性实验,于2013年7月启动,共历时两个月,实验中共有4套固定床反应器投入运行。

2014年3月,西南化工研究设计院与中海石油气电集团合作研发的煤制天然气甲烷化技术全流程中试装置详细工程设计通过由双方单位组织的内部专家组评审。西南院于2013年初与气电集团签署《煤制天然气甲烷化技术合作研发合同》。目前,该项目已经完成小试、寿命试验和模式,正在开展全流程中试的设计及建设工作。

其他研究机构如新奥、中石化南化公司研究院、中科院大连化学物理研究所、大连凯特利催化工程技术有限公司、武汉科林精细化工有限公司等也在甲烷化技术的研发和工业化应用方面取得不同程度的进展。

两段气化创新煤制气工艺

针对我国廉价而丰富的碎煤资源,中国科学院过程工程研究所科研人员整合流化床、固定床技术,发挥各自的气化优势,提出了新型两段气化工艺。日前,科研人员已完成新工艺的小试工作,小试结果将为该技术的放大和产业化提供技术支撑。

据介绍,我国的工业燃气主要利用固定床气化优质块煤生产。该技术相对比较落后,存在着生成规模小、原料适用性差、产品气中焦油含量高等问题。现有的两段气化工艺主要用于处理生物质,能有效脱除焦油,但却存在着放大困难、难以用于碎煤等问题。

过程所科研人员提出的新型两段气化工艺利用解耦思想,将传统的煤气化过程分成煤热解和半焦气化两个子过程,并分别在上游的流化床热解器和下游的下吸式固定床气化炉中进行。由于充分吸收了流化床反应器在放大、气-固传质、传热方面的特点和下吸式固定床气化炉高温半焦对焦油催化重整方面的优势,该工艺适合用来处理廉价的低阶碎煤,具有处理量大、放大容易、气体中焦油含量低等优势。

为了进一步验证该两段气化技术的可行性,课题组在实验室研究的基础上,设计、搭建了煤处理量50kg/h的碎煤两段气化中试装置,并开展了系统试验。内蒙古褐煤的气化研究表明,当流化床热解器和固定床气化炉的温度分别维持在860℃和1100℃时,生成气体中的焦油含量小于84mg/Nm3,生成气体的热值约为4.186MJ/Nm3。与流化床热解器生成的焦油相比,下吸式固定床气化炉出口处生成的焦油中含有更多的轻质组分,充分说明了固定床内半焦床层对焦油催化重整的有效性和两段气化工艺的可行性。

伊士曼庄信万丰开发煤制乙二醇工艺

根据开发商伊士曼化学公司和庄信万丰戴维科技公司日前发布的信息,以合成气为基础原料生产单乙二醇(MEG)的新工艺在拓展的中型装置操作中已接近完成。该技术可使乙二醇生产来自各种原材料,包括煤、天然气和生物质,并基于两家公司开发的新的专有催化剂和工艺设计。

据悉这种经两个阶段、单一生产线的过程与最近用于乙二醇生产而开发的其他以合成气为基础的技术不同,不经过草酸中间体。

伊士曼化学公司总监布鲁斯-古斯塔夫森表示,此先进技术可使客户用于乙二醇生产的现金成本仅为1/4或2/4,然而在一些地区有低成本的合成气和甲醇,可来自页岩气或偏远的煤炭或天然气,使该过程可提供最低的现金成本路线。乙二醇是生产聚酯纤维和包装应用的重要的工业化学品和原料,这项技术可进行许可转让,第一套验证装置已在进行之中。

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