气煤联产甲醇天然气转化工艺研究

摘 要：本文主要阐述了气煤联产甲醇天然气的基本原理，通过对工艺过程的研究分析了转化工艺中氢气过剩的问题，对转化过程中天然气的消耗、煤气的转化率、二氧化碳工艺的研究投资进行了细致的比较，并且指出了在蒸汽转化过程中的补氢作用，探究出水煤气转化最低的条件，并且通过对比指出一段转化的优势要远远高于二段转化中的各个环节。

关键词：气煤联产；甲醇；天然气

通过煤和天然气作为基础原料生产甲醇的过程中，由甲醇合成中碳氢比的要求，煤气化CO是完全过量的，如若将CO转化为氢气，则必须要满足氢气过量的基本条件，通过气煤联产甲醇的突出特点是发挥各自的优势正是充分发挥天然气的各自优势，在采用基本原料的基础上更多的甲醇的目的，可以不减少或者少排二氧化碳，以此提高转化过程中碳的转化率，以此达到节能减排的目的，实现经济和效益的最大化。

1 气煤联产甲醇的理论分析

1.1 气煤联产甲醇的氢碳互补工艺的基本原理

气煤联产甲醇的工艺过程主要为如下的基本操作流程，天然气经过进一步处理，转化气和热回收的渗透气一同进入压缩机的合成缸，在此过程中，煤基净化气和氢回收的渗透气进入压缩机的高压缸中充分的混合，然后返回回路，产生甲醇的合成转化反应，最后通过膜分离渗透气来转化为天然气的燃料气。

2 天然气转化工艺原理和过量氢分析

天然气转化工艺分为一段转化和二段转化以及自热部分氧化，在这个过程中，二段转化又包括换热式和传统二段转化，而自热部分的氧化包括催化部分和非催化部分的氧化，以上部分的转化方程式如下：

蒸汽转化：

CH4+H2O→CO+3H2（1）

CO+H2O→CO2+H2（2）

部分氧化：

CH4+1/2O2→CO+2H2（3）

2H2+O2→2H2O（4）

CH4+2O2→CO2+2H2O（5）

通過上述反应方程式的推算，可以很容易的的算出，通过蒸汽转化利用水中的氢气，要促使氢气的充分利用，必须要保证H2/CO的值为3，但是生产甲醇时，部分H2/CO值为2，可见煤气联用甲醇，进行氧化工艺有一定的难度，通过二段转化，可以促使一段中氢气转化后，二段进行部分氧化。

2.1 转化过程中的CO2排放量的比较

此转化过程中二氧化碳的排放主要有3个来源：

①一段转化过程中煤气炉产生的CO2；

②煤气变换过程中洗脱硫和碳战胜的二氧化碳；

③驱动空分压缩机时锅炉烟气产生的CO2。

表1统计了一段和二段转化过程中CO2的排放量比较，表中可以分析出，一段转化的效果较差，转化率较低，虽然一段转化产生的二氧化碳量较高，但是二段转化过程中存在空分提供的蒸汽锅炉系统产生的烟气排放，因此在总量上一段转化的效果较差。

2.2 动力消耗比较

通过对整个工艺流程过程中的动力能耗进行核算，得出表2数据，在表2中，一段转化由于动力压力较低并且原料气压功耗低，促使蒸汽的体积增大，二段转化的合成气功率得以节省，因此可以看出一段转化的甲烷含量高，并且在运转过程中压缩机的功率能耗率高，与二段转化功率相比较节省10000kW。

3 结论

通过以上分析，我们可以清楚的得出气煤联合生产甲醇的工艺过程中，优先使用的是一段蒸汽转化工艺，在此转化过程中，我们对可能影响转化进程的工艺进行了细致的分析，通过分析我们可以知晓，气煤联产甲醇天然气的转化过程中，一段转化具有如下的优势：

①转化过程中，补碳工艺是工艺顺利转化的关键，因此拥有更多氢来补充水煤气的一段转化要优于二段转化工艺；

②转化过程中需要大量热量的输入，因此能量消耗是评价转化效果的关键，也是工艺能够投入实际生产的关键，一段转化在天然气动力消耗方面效果显著，并且一段转化的二氧化碳的排放量同样较低；

③通过对反应方程式进行细致的分析，一段转化中不需要额外的提供氧气的输入，仅通过其自身的反应过程就可以提供完全充足量的甲醇，因此采用一段工艺不需要额外增添设备，操作方便安全。

综上所述，在气煤联产甲醇天然气转化过程中，采用一段工艺效果较好。

参考文献：

[1]白风荣，吴鹏超.关于煤气化与天然气转化组合工艺生产甲醇的优化[J].内古石油化工，2015，41（19）：89-90.

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