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我公司开发的焦炉煤气等温甲烷化反应制天然气技术通过国家鉴定

2015-01-23 09:33:16

120日,国家工业和信息化部在北京组织召开科技成果鉴定会,来自国内的知名化工专家对上海华西化工科技有限公司、安徽华东化工医药工程有限责任公司、上海汉兴能源科技有限公司等单位联合自主研发的“焦炉煤气等温甲烷化反应制天然气技术”进行了鉴定,鉴定委员会在认真听取了研制及技术总结报告、测试报告以及用户报告等汇报,完成单位进行的现场情况的展示介绍。经质询和认真讨论,一致认为:该技术经过近两年的工业化连续运行实践,稳定可靠,为国际首次,达到国际领先水平。同意该技术通过鉴定,并建议在焦化行业加快推广应用。

据上海华西化工科技有限公司总经理纪志愿介绍,目前,我国焦化行业的生产的焦炉煤气主要用于生产合成氨、甲醇、发电、城市燃气等等。但随着煤制合成氨、甲醇技术的推广,生产成本降低、煤发电成本降低、以及城市燃气被天然气取代,焦炉煤气的综合利用途径受限,造成部分地区焦炉煤气直接高空放散,污染环境。为使焦炉煤气的利用开辟一条投资低、能耗低,清洁生产的新途径。自从2009起,他们就针对国内外现有技术甲烷化存在的问题,投入大量人力物力,与安徽华东化工医药工程有限责任公司和上海汉兴能源科技有限公司合作开发了一段等温床甲烷化制LNG技术。并先后应用于曲靖市麒麟气体能源有限公司8500Nm3/H焦炉煤气制LNG装置和鄂托克旗建元煤焦化有限责任公司17000Nm3/h焦炉煤气制LNG装置,实现了长周期稳定运行。

工业生产运行结果表明,华西化工独创的高效甲烷化工艺技术具有流程短、投资省、占地小、能耗低、操作简单,省略了脱碳工序,CO转化率:99.95%等优点。纪志愿告诉中国化工报记者,该技术对于焦炉煤气中的COCO?容忍度高,适应性强,转化率高,一氧化碳转化率≥99.95%,二氧化碳转化率≥99.9%,反应器出口CO+CO?<50ppm,不需要增加脱碳工序可直接进冷箱。LNG产品总烃含量超过99%,甲烷含量超过97%,高位发热量为37.57MJ/KgCO?含量<100ppm,硫化氢含量为0,产品品质优于国家标准。焦炉煤气/LNG产气比高,为2.6:1

据介绍,该技术与国内外多段绝热甲烷化技术相比具有如下创新点:一是焦炉煤气甲烷化反应一次完成,无循环压缩机,无水蒸气补入。二是甲烷化反应系统压力低于1.5MPa,整体装置能耗降低15-20%。三是甲烷化催化剂使用温度低于300℃,使用寿命长。四是工艺流程短,投资节约70%,易于控制,操作简单。

以一套100万吨/年的焦化装置为例,其副产的焦炉煤气约为25000Nm3/h,采用华西公司的一段绝热甲烷化技术生产LNG,其工程投资约节省2000万元、国外专有技术费节省约1500万元、省电约为200kwh,每年节约费用为150万元。

纪志愿表示,该技术不仅为焦炉煤气提供了一个高值高效利用途径,对于提高焦炉煤气的综合利用效率具有很好的经济效益和社会效益。还可广泛应用于石油化工和煤化工、精细化工行业的煤制合成气、煤制天然气、一氧化碳变换等领域,对于解决天然气短缺现状,化工清洁生产,治理雾霾污染以及综合利用都具有十分重要的意义。

 

专家观点:

 

高效利用焦炉煤气,技术创新驱动

 

中国炼焦行业协会原会长    黄金干

我国是世界唯一的焦炭产量超亿吨的焦炭产销大国。2014年全国生产焦炭及半焦达47691万吨,占全球焦炭总产量比重约接近7%,除少量出口外,98%以上焦炭用于国内消费。在焦炭的生产和消费过程中,会产生大量焦炉煤气和高炉煤气,除炼焦过程部分自产用外,富余约900亿立方米焦炉煤气和大量高炉煤气,这些煤气以往多用于钢厂钢坯加热、或发电燃料、生产甲醇等,附加值仍不高,但国际上也无先进适用技术可引进或借鉴。随着焦化行业技术进步和创新,以及清洁能源开发利用和焦化企业提值增效紧迫感的不断增强,近几年来一批煤焦化技术公司和焦化企业开始创新研发了焦炉煤气、或添加部分高炉煤气生产天然气技术。自2009年开始起步,截止2014年底曾先后有13家技术公司、建设了各具特点的大小15个项目,焦炉煤气处理量约46亿立方米投入生产或试生产装置。

上海华西化工科技有限公司《焦炉煤气等温甲烷化反应制天然气技术》,已在云南曲靖和内蒙古建元焦化两地两个项目中经历了连续近两年运行的实践。其工艺技术先进,焦炉煤气甲烷化装置一次完成,无循环压缩机,无水蒸汽补入;甲烷化反应系统压力低于15MPa,能耗水平低;甲烷化催化剂使用温度低于300℃,使用寿命长;工艺流程短投资省,易于控制,操作简便,装备稳定可靠,焦炉煤气/LNG产气比高,企业经济效益和社会效益等,己显示出明显的优势和特点,已成为其行业示范企业之一。

当前,在“我国经济正在向形态更高级、分工更复杂、结构更合理的阶段演化,经济发展进入新常态,正从高速增长转向中高速增长,经济发展方式正从规模速度型粗放增长转向质量效率型集约增长,经济结构正从增量扩能为主转向调整存量、做优增量并存的深度调整,经济发展动力正从传统增长点转向新的增长点”的情况下,我国焦化行业已进入换档调速的新常态,焦化产品市场不断紧缩、严重产能过剩的消化、企业优胜劣汰、环保等法规弱约束、加快转型发展等“五期叠加”的深度调整期,相当多数的企业正面临严峻的微利或亏损的严峻的考验中,我们期待如上海华西化工公司《焦炉煤气等温甲烷化反应制天然气》这样的更多的先进技术的不断涌现,不断完善提高,不断发挥更大的积极作用。更加期待加大技术创新、绿色转型工作力度,让更多的先进适用技术集成高效发挥作用,努力促进焦化行业科学高效可持续发展。

 

新闻链接:

焦炉煤气等温甲烷化制液化天然气工艺技术装置由焦炉煤气净化、一段等温甲烷化、深冷等工序组成:

 

焦炉煤气的净化技术。

焦炉煤气的净化包括粗脱硫、TSAPSA预处理以及精脱硫组成。

焦炉煤气粗脱硫采用上海华西化工科技有限公司开发HX-Z系列固体脱硫剂,该脱硫剂具有很高的脱硫活性和硫容,获得净化煤气。

通过脱硫后的焦炉煤气经压缩机压缩到0.3MPa(G),自底部进入TSA预处理器,其中两台处于吸附脱油、萘、脱苯状态,一台处于再生状态。经TSA预处理后的气体被送往PSA预处理器,进一步脱除原料气中的杂质组分,获得净化煤气。其中的PSA预处理塔也采用两台吸附一台再生的工作方式。预处理后的焦炉煤气再经过钴钼加氢和氧化锌脱硫,把焦炉煤气中总硫,降至0.1ppm以下进入甲烷化部分。

 

一段等温甲烷化技术。

采用上海华西化工科技有限公司开发的特殊一段等温列管式甲烷化反应器。甲烷化催化剂装在管程,水在壳程。发生反应时,通过高压水的沸腾吸热,将反应热及时移出,控制甲烷化反应的出口温度恒定。工艺气一次通过甲烷化反应器,无循环气、无需补入蒸汽,降低能耗,投资降低70%

由于等温列管反应器可使甲烷化在较低温度下运行,确保CO转化率达到≥99.95% CO?转化率达到≥99.9%。另外,该反应器还解决了催化剂热点温度过高的问题,确保催化剂的使用寿命长。

 采用一段等温甲烷化技术,反应热及时移出,床层温度260-280,温度相对较低。可以采用相对更低的压力进行生产,降低焦炉煤气的压缩能耗,同时延长了催化剂的使用寿命。该技术具有:流程段、无电耗、投资低、催化剂寿命长的优势。

 

天然气液化技术。

天然气的制冷/液化工艺,大体有三种类型,分别是复迭(阶式)循环流程、膨胀机致冷流程和混合冷剂致冷流程。本装置采用带预冷的混合制冷剂循环(MRC)先进技术路线。

 

用户反馈:

 

焦炉煤气等温甲烷化制LNG工艺应用情况:

 

鄂托克旗建元煤焦化有限责任公司总工程师    文尚军

 鄂托克旗建元煤焦化有限责任公司是一家集煤炭开采、洗选、焦化和化工为一体的大型煤化工企业,公司本着绿色环保、循环发展的理念,于20114月份开始开始调研焦炉气制LNG项目,在反复对比国内外焦炉气制LNG项目的优缺点后,决定选用上海华西化工有限公司自主研发的等温甲烷化工艺。该项目于201110月开始设计,20124月开始土建施工,201310月投产并一次产出合格的LNG产品。项目设计处理原料气17000Nm3/h,生产产品气6000Nm3/h。装置运行一年多来,甲烷化反应器出口CO基本上为0CO?10ppm以下,C?H6及以上组分在1.2%以下,COCO?的转化率优于设计值。通过一年多的生产实际,我们认为等温甲烷化工艺是可行的,具有COCO?的转化率高,操作简单且稳定、投资小,不需要打循环、补蒸汽、能耗低等特点,值得推广。




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