新型煤制氣甲烷化無循環工藝探究

劉和靜

摘 要：由于科技水平的快速發展，甲烷化技術獲得了持續優化，本文從多個方面出發，對其中的無循環加工生產工藝進行了介紹，在推動國內煤炭領域發展的同時，讓這項技術的實際使用不斷成熟。

關鍵詞：新型煤制氣;甲烷化;無循環;工藝探究

1 工藝介紹

現在甲烷化技術的實際開展，主要是由魯奇（Lurgi）、戴維（Davy）以及托普索（Topsoe）這三方提供，全部應用于絕熱固定床這一工藝技術，設置的反應器普遍在2～5個左右，使用中間氣進行換熱，高效地對反應器自身溫度情況進行控制，以及對高壓過熱蒸汽進行回收施工。所有施工工藝全部借助于耐熱類型的甲烷化催化劑實現，使用了在其入口位置將對氣體循環進行設置、對蒸汽進行補入操作，其目的是減小應力產生的負荷，下圖1是其工藝流程示意圖。

從上面三組圖當中能夠了解到，三類方式具體對甲烷化實施操作時，共同點是有循環系統存在。

2 設計思路

煤制氣過程中的無循環狀態的甲烷化施工操作流程的實際構成是7個發生甲烷化過程的反應器。另外在所有甲烷化爐內部，借助于廢熱鍋爐或是換熱器這兩類裝置對熱量進行回收操作，將反應之后產生的熱量轉移出去。這一環節重點是借助于溫度實現對反應期間的化學平衡進行制約，對于反應器當中存在的負荷問題進行組合、調配，促使CO以及CO2實現充分反應。

3 工藝流程及優勢介紹

3.1 工藝流程介紹

完成煤制氣開展的凈化工作以后，會借助串聯以及并聯聯系到一起的方式，以分散的狀態流入甲烷化工作的機器內。注意此過程中的第一股煤制氣是借助加熱的方式與蒸汽做到充分混合，流入第一個反應器內部，在其中完成化學反應過程，通過充分反應以后，流入至冷卻流程中。此環節會出現蒸汽，另外這一過程是借助于廢鍋爐完成的。在出口位置上對兩股氣體進行分散處理，一股流入第二個反應器當中進行反應，這一部分的反應結束以后，流入至冷卻流程中。另外一股氣體會與第二以及第三個反應器內部的出口氣混合到一塊，在第三個反應器當中發揮作用。充分反應以后，流入至廢鍋爐當中實施冷卻操作;第三個反應器通過換熱作用以后，和原煤制氣極少部分實施混合，流入到第四個反應器內，充分進行反應以后，對后出氣首次實施分次操作，流入至第五以及第六個反應器內實施反應，在第六個反應器內部開展第二次分離操作，此次分離操作的輔助條件是冷卻以及加熱。所有分離操作結束以后，流入第七個反應器內，讓沒有進行反應的CO以及CO2接著進行反應，確保對所有資源進行最大限度的使用。

3.2 優勢介紹

本文所述的工藝方式存在兩方面的優勢，第一個優勢是將水蒸氣當作對流入至甲烷化反應器當中的原料氣進行稀釋操作的氣體，使用結束甲烷化以后的氣體重新返回到反應器內，當作稀釋氣體進行使用;第一個優勢是借助于系統自身串聯以及并聯的高效組合，對實際負荷情況以及水蒸氣具體稀釋過程中的三級調控制度展開分配工作。

4 問題分析

4.1 第一個反應器當中存在溫控問題

將水蒸氣加入其中盡管能夠對甲烷化反應發揮出平衡作用，對甲烷化反應起到了抑制效果，高效地對反應溫度進行控制，推動變化反應的高效開展，將固定數量的CO以及H2O通過反應轉變為CO2及H2，也許會導致工藝流程內CO2的含量太大，導致工藝當中的氣組分出現了改變，加大了反應過程中的難度。若將大量的水蒸氣添加進去，會導致催化劑出現老化以及減小壽命的情況。

4.2 對負荷問題進行組合調配的方法繁雜

前面四組反應器相互之間不只是存在串聯以及并聯聯系，另外在R2這一反應器的出口位置上，重新劃分成兩股氣體，把R2以及R3二者聯系到一起。此操作方式導致對負荷問題進行組合調配的方法十分繁雜，若是前面四組反應器當中的而某一個出現了異?，F象，就會由于連鎖反應，導致與之關聯在一起的反應器出現問題及波動現象，讓反應不能順利并且平穩的實施。

4.3 溫控具備的有效性需要進一步實施校驗

根據相關的設計思路，處于無循環狀態的甲烷化操作工藝存在系統性的對負荷問題進行串聯以及并聯組合到一起分配、使用水蒸氣實現稀釋效果的三級調控，預防實際反應過程中初選超溫問題。因為這一工藝只在設計方面體現，目前不存在具體的實驗驗證以及在工業方面的具體使用案例。所以對三級調控體系自身對溫度進行調控的區間值以及限定程度，不能詳細進行論述。

5 結束語

本文所述的技術必然是未來使用的重要方向，其存在一部分風險問題。對于企業當中的管理者而言，必須最大限度地對這項技術實際作用價值進行了解，高效地進行生產加工，在制作環節中把遇到的所有問題全部進行歸納以及整理工作，完善技術使用期間的健全性，推動煤炭行業的健康、高效發展。