焦炉气甲烷化制CNG/LNG技术开发
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摘要:我国是世界上第一大焦炭生产国,焦炭总产能达到3.6亿吨。2008年焦炭产量3.355亿吨,占全球总产量的60%以上,其中1/3的生产能力在钢铁联合企业内,2/3在独立的焦化企业。   焦化行业副产大量的焦炉气(热值16.746 MJ/ Nm3)。按每吨焦炭副产约400m3焦炉气计算,独..

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我国是世界上第一大焦炭生产国,焦炭总产能达到3.6亿吨。2008年焦炭产量3.355亿吨,占全球总产量的60%以上,其中1/3的生产能力在钢铁联合企业内,2/3在独立的焦化企业。

  焦化行业副产大量的焦炉气(热值16.746 MJ/ Nm3)。按每吨焦炭副产约400m3焦炉气计算,独立焦化企业每年副产焦炉气894亿m3左右,除回炉加热自用、民用(城市煤气)及发电、化工利用(如生产甲醇、合成氨)外,每年放散的焦炉气约200亿m3,热值超过“西气东输”一期工程天然气的热值。

  目前,工业上焦炉气利用途径主要有:作为城市燃气;发电;从焦炉气中提氢;深度净化后生产甲醇、二甲醚或合成氨等。但是,这些利用方法的效率与能量利用率较低,效益不太明显。

  由于焦炉气中的CH4、CO、CO2、C2+含量近40%,氢含量高,因此焦炉气通过甲烷化反应,可以使绝大部分CO、CO2等转化成CH4,得到主要含H2、CH4、N2的混合气体,然后采用变压吸附(PSA)或膜分离等技术得到甲烷体积分数90%以上的合成天然气(SNG),再经压缩得到压缩天然气(CNG)或经液化得到液化天然气(LNG),同时得到清洁能源氢气。因此,采用焦炉气甲烷化环境友好技术,焦炉气中的组分都可以得到有效利用,且大大提高能量利用率。

  西南化工研究设计院在2009年顺利开展了焦炉气甲烷化制合成天然气(SNG)中试并通过考核。中试装置连续开车运行1000小时以上,各项技术指标均达到设计值。中试结果表明,工艺流程设计合理,开发的焦炉气甲烷化催化剂活性高、稳定性好,CO和CO2的转化率都大于99%,转化气中CO2和CO含量均小于0.2%(其中CO2含量在几个ppm),且催化剂可在低温下还原,抗积碳性能优异。在中试基础上,集成开发了万吨级焦炉气制压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)全流程成套工程化技术,为焦炉气高效利用工业化奠定了坚实的基础。

  例如,对于一个200万吨/年的焦化企业,采用甲烷化技术,每年可得到约1.74亿m3 CNG。据可行性研究,该项目投资约3.26亿元;焦炉气原料气按0.50元/Nm3计,则CNG成本约1.77元/Nm3。按CNG售价2.30元/Nm3计,年均利润总额1亿元,年均税后利润7507万元。若制成LNG,则经济效益更好。

  焦炉气深度净化后经甲烷化生产CNG/LNG,可开辟新的天然气来源。我国每年若回收200亿Nm3放散的焦炉气,可得到约87亿Nm3 CNG,并减排大量的甲烷(温室气体)、SO2以及焦油、萘、氨等有害物质,节能与减排效果显著,并对促进焦化与能源行业的技术进步与产业发展具有重要的意义。
 
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