新型煤制气甲烷化无循环工艺探究

姜丽娜（伊犁职业技术学院，新疆 伊宁 835100）

摘 要：随着技术的不断发展，甲烷化技术得到不断进步，本文将会研究新技术中甲烷化技术中的无循环工艺，从设计程序中分析存在的问题，根据问题提出解决措施，发展我国的煤炭行业，使新技术应用成熟。

关键词：新型煤制气；甲烷化；无循环

我国的煤炭资源丰富，在开采过程中会存在很多质量差的煤不适合长途运输，需要就近加工，在加工过程中，煤制天然气会在运输中取得优势，流程简单并且技术成熟，不会造成资源浪费。甲烷化技术是运用比较广泛的技术，在不断发展过程中转变成无循环的技术，能够解决工艺流程中出现的问题。

1 无循环技术

循环甲烷化技术需要喷射器的辅助或者压缩机的辅助，将气体分散到容器中，这种方辅助式可以掌控温度，但是会增加企业的投资和成本的支出，一般情况中的循环甲烷化技术会使用低温压缩机，将煤制气冷却反应过后进行后续操作，在操作过程中将会增加能量损失。无循环技术仅仅是依靠蒸汽进行掌控目的，减少设备的使用以及产品更新换代的投资，在我国大连等地已经开始研究此项工程，并取得一定效果，在一个反应器中加入适量的水蒸汽来控制甲烷化的反应。

2 无循环设计程序

煤制气经过净化之后将会用串联并联结合的形式分散进入甲烷化机器中，第一股煤制气是利用加热的形式与蒸汽充分混合进入第一反应器中发生化学反应，经过完全反应之后进入冷却环节，在废锅炉中进行，并产生副产蒸汽；第一反应器会在出口处分散两股气体，其中一股会进入第二反应器中反应，反应完成之后进入废锅炉中冷却，另一股的出口气会和第二、第三反应器中的出口气共同混合，在第三反应器中作用，完全反应之后进入废锅炉中冷却；第三反应器经过换热作用之后与原煤制气一小部分进行混合，进入第四反应器，全部反应之后将出后气进行第一次分离作用，进入第五、第六反应器中反应，第二次分离作用是在第六反应器中进行，需要的条件是加热和冷却。分离作用完成之后进入第七反应器，将未反应的一氧化碳和二氧化碳继续反应，保证能源充分利用。（如图所示）

3 问题分析

无循环系统中省略了气压缩机，从设计思路上简化了工艺流程，并且在运转过程中稳定各反应器的负荷，保证工艺流程进展顺利，但是无循环甲烷化技术是只停留在理论方面，并没有真正使用，会存在一定的风险。

在流程设计中第一反应器的温度掌控存在一定风险，水蒸汽的不断增加会导致甲烷变化的平衡作用，在一定程度上控制温度变化，但是需要加强注意的是，影响温度变化会让一氧化碳和水充足反映生成二氧化碳和氢气，如果不控制的情况下会使二氧化碳的含量过高，影响后续气体的反应，同时还需要注意水量的变化，如果水蒸汽过多将会导致催化剂使用时间缩短，增加成本支出[1]。

将反应器的组合调配过程中将会出现难题，因为前四个反应器是一种串并联的关系，同时还会发生分散作用，在同时进行复杂工序的过程中如果操作不慎將会致使各种原料的反应混乱，如果一种反应器出现错误将会导致其他的反应器出现错误，连锁反应的影响会造成能源的浪费，反应不充分，最后所反应的气体浓度不达标。

根据设计流程中无循环甲烷化技术是通过串并联的形式控制温度，将各反应器的负荷分层加压实现温度掌控，但是因为只是在理论方面的构想，并没有在工厂中实际运行，不能对具体的情况作出调整，反应器的应用范围和温度掌控的范围并没有规格标明，所以一旦投入实际生产中将会出现很多问题，而操作员人不能立即解决，造成严重影响。

4 建议

利用煤化工的新兴技术生产煤制天然气，能够缓解民众对天然气的需求，新型煤制气甲烷化无循环工程简化反应流程，可以提供分负荷调控温度系统，水蒸汽稀释作用掌控，使各反应器的温度平衡[2]。水蒸汽可以使碳反应缓慢，保护催化剂的使用，延长其寿命，第一反应器需要注入水蒸汽，之后的反应器并不需要水蒸汽，减少了用量，提升能源使用率。

同时碳的量也会对无循环工艺造成反应，所以在补碳量增加的时候应该增加反应程序，将无循环过程中的反应级数增加相同比例；在相等条件的控制中串并联技术能够降低能源损害并减少蒸汽量的使用，可以降低反应器中的负荷程度，但同时工作人员应该控制碳的变化，同等条件的影响下，串并联技术会影响补碳量，可以增加补碳量，但是对水蒸汽并没有任何变化。当所有条件都满足的情况时可以设定要求以及质量，在不断发展中优化工艺流程，将能源全部利用，减少浪费。

5 结语

煤制气甲烷化无循环技术在社会不断发展过程中将会作为新兴技术成为应用主流，但是因为并没有具体的使用，所以会存在一定的风险。企业管理人员应该充分认识此技术的作用和价值，积极投入生产，在生产过程中将遇到的问题归纳整理，完善技术的应用，促进煤炭行业的发展。

参考文献：

[1]穆雪刚，党燕青，谢永刚.煤制气甲烷化过程能量的理论分析[J].山东化工，2016，45（22）：84-86.

[2]高振，侯建国，姚辉超等.补碳条件下无循环甲烷化工艺流程结构优化分析[J].化学工程，2017，45（1）：74-78.

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