甲醇驰放气合成液态甲烷技术应用研究

摘要：LNG是一种清洁、高效的能源，很多国家都将此列为首选燃料，成为全球增长最迅猛的能源之一。我国天然气资源有限，主要是以煤为主，石油天然气只占到很少的比例，随着国家对能源需求的不断增长，发展LNG对优化中国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题，实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。

关键词：液化天然气(LNG)、甲醇驰放气、甲烷化、反应器

甲醇驰放气合成液态甲烷项目是利用甲醇合成装置驰放气为原料，在一定的温度、压力下经等温甲烷化催化剂将其中的CO、CO2等催化转化为CH4，然后经过换热器冷却、分离出多余水分。产品富甲烷气送往LNG液化装置，经液化分离得到车用级LNG产品。其合成反应热用于副产3.5 — 4.5Mpa蒸汽。

该项技术发明人、河南省石油和化学工业 秘书长杨奇申说，传统的CO甲烷化工艺多采用三级或四级绝热甲烷化炉后置锅炉副产蒸汽，第一反应器后设有循环压缩机稀释反应入口原料气，从而降低第一反应器入口CO浓度以控制反应温度。然而，多段绝热式甲烷化工艺具有工艺流程长，设备投资大，操作费用高，循环机能耗高等缺点。针对以上问题，开发成功了一级等温甲烷化新工艺，并获得了国家发明专利。

同时在鹤壁宝发能源科技股份有限公司建成处理甲醇尾气气量为4000Nm3/h甲烷化工业示范装置。该装置等温甲烷化工艺采用可控移热甲烷合成工艺，反应器采用缠绕管水移热结构，甲烷化反应产生的大量热量从反应床层中移出，以副产中压蒸汽的形式回收热量。

等温甲烷化工业示范装置于2017年11月20日建成并一次开车成功，运行结果表明：开发的新工艺在压力3.5-4.2MPa，气量3500-4000Nm3/h，温度280-350℃，入口气体成分CO＋CO2含量为8-13.8%,出口CO小于20-70PPm，CO2200-1000PPm, 完全满足出口CO小于100PPm，CO25000PPm的设计指标。

应用研究总结

一、该甲烷化工艺技术的特点

（1）甲烷化反应器由传统甲烷化工艺的 3-4 台减少为 1 台。

（2）工艺流程短，设备台数少，设备及管道投资省。与高中温绝热式甲烷化工艺相比，同规模投资可见减少 1/4。

（3）甲烷化反应器顶部汽包直接副产中压蒸汽，不需要设置多级废锅取热，热损失少，提高中压蒸汽产量。

（4）甲烷化合成催化剂使用温度低，使用寿命延长。

（5）该工艺可以取消传统的变压吸附脱除净化设备，甲烷直接低温液化生产LNG产品。

二、项目的先进性：

（1）甲烷化反应装置用甲醇驰空气做原料气在国内尚未首例，其创新性就是把一种成熟的反应机理灵活运用到其它工段。达到节能降耗、环保、提高压缩机出力率增加企业经济效益的目标；

（2）利用甲醇驰放气中的H2和CO及CO2用化学方法转化合成甲烷生产LNG，变废为宝，该项目每年可以消耗减排CO2近180万立方，其社会效益十分显著。

三、项目效益分析

项目设计能力为4000Nm 3/h，CO、CO2含量按10%,则每年最少生产液化甲烷为：4000*13%*8000/1400=2971吨。每吨4200元，年效益2971*4200=1250万元。另外每小时付产高位蒸汽2吨年产蒸汽1.6万吨价值240万元，年实现经济效益1490万元。具有较好的经济效益。

张顺平 石瑞章 刘品涛 杨奇申 李贵利

鹤壁宝发能源科技股份有限公司,河南 鹤壁