帕索天然气公司在奥地利维也纳石油化工厂建设了另一
套半工业化的天然气试验装臵。两套试验装臵都进行了 较长时期的运转。
2013-7-11
研究概况
国内的研究开发
我国在20世纪80年代至90年代煤气甲烷化增加热值的研究开发 工作的进展较为迅速。参与此研究工作的主要有西北化工研究 院、中科院大连化学物理研究所、大连理工大学、烷化技术（CRG）
CRG 技术最初是由英国燃气公司(BG 公司)在上世纪60 年代末期和70 年代初开发的，BG 公司开发了使用CRG 催化剂的工艺，将来自煤气化 炉的氢气和一氧化碳气体进行甲烷化反应。美国大平原煤制天然气装臵
使用了与BG 公司相类似的工艺，并且CRG 催化剂已在该装臵上成功地
学、中国科技大学、上海煤气公司等，其中西北化工研究院、
中科院大连化学物理研究所在低热值煤气甲烷化制取中热值城 市煤气方面进行了大量工作。
2013-7-11
工业化进程
第一个工业化装臵： 1984 年7 月美国大平原煤气厂正式投产。以 北达科达褐煤为原料, 采用14 台鲁奇炉( 12开2 备) , 年消耗褐煤量 423 万t, 年产代用天然气12.7 亿m3，出气化炉的粗煤气先净化, 然 后约30%的煤气去变换, 以调整煤气中的H2/CO 比约为3:1。变换
蒸汽可以用于本装臵透平循环机和空压机 ，产生较好经济效益。
煤制代用天然气更环保，废水不含有害物，易于利用 煤制代用天然气是最清洁的低碳高效民用燃气和工业燃料, 也是 机动车汽油的最佳替代品, 具有热值高、环保性能好和廉价等优 点。煤制天然气产品市场巨大, 如在偏远山区或边疆煤丰富地区 实现坑口转化后, 可用管道输送到消费市场, 大大降低运输成本,
N2、 H2经变压吸附法分离，分离后气体的热值约在10000 kcal/Nm3。
特点：采用焦炉气合成代用天然气，原料便宜，工艺流程简单，设 备少，反应压力低。
2013-7-11

研究概况
鲁奇公司和南非沙索公司在南非F-T 煤制油工厂旁建了 一套半工业化煤制合成天然气试验装臵；和奥地利艾尔
通过ISO 9001:2000质量体系认证
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背
景
随着经济和社会的发展，天然气的需求迅猛增长，将成为21
世纪消费量增长最快的能源。我国天然气的供应能力相对滞
后，导致天然气供需矛盾突出。2007年，全国天然气产量约 为694亿m3，增长幅度约为18%。2008年，全国天然气产量 达760亿m3，继续保持两位数以上的增长。预计2010年我国 天然气的需求量将达到1000～1100 亿m3，同期的天然气产量 只能达到900～950 亿m3； 预计2020 年我国天然气的需求量 将达到2000 亿m3，同期的天然气产量只能达到1400～1600 亿m3。
使用了很多年，充分证明了CRG 催化剂在商业化规模的煤制代用天然气 装臵上的适用性， 上世纪90 年代末期，Davy 工艺技术公司获得了将 CRG 技术对外转让许可的专有权，并进一步开发了CRG 技术和催化剂， 向市场推出了最新的CEG-LH 催化剂。
2013-7-11

研究概况
托普索公司 开发的甲烷化循环工艺（TREMPTM）技术在不同规模装臵中进 行了验证， 在工业状态下可生产200～3000 m3/h的代用天然气产 品。开发的MCR-2X 催化剂在托普索中试装臵和德国的中试装臵 中均进行了独立测试。中试时最长运行时间达到了10000 h，证明
MCR-2X 是一种具有长期稳定性的催化剂。MCR-2X 催化剂累计
2013-7-11
西北化工研究院
建院以来，共承担国家、部、省、市和企业委托课题 1000多项，取得科研成果600多项，获得国家科技进步 一等奖一项、科技进步二等奖两项及部、省级科技成 果奖励100多项，持有专利20多项
主办有中国科技核心期刊《工业催化》和全国工业催 化信息站。是国家行业标准“有机硫加氢催化剂”、 “氧化锌脱硫剂”的起草制定单位 是陕西省煤化工工程技术研究中心
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背
优势
景
单位热值投资成本低, 总热效率最高。煤转化为能源产品的方式有煤制 油、煤制甲醇/ 二甲醚、煤发电、煤制气/ 合成代用天然气等。不同的利 用方式, 煤的热能有效利用率如下: 煤制油( 26.9%～28.6%) < 煤制甲醇( 28.4% ～ 50.4%) < 煤发电( 40% ～ 45%) < 煤制合成天然气( 53%) 。
2013-7-11

研究概况
20世纪70年代，由于石油危机，以煤气化制合成 气，再通过甲烷化反应制取代用天然气的研究开发 达到了高潮。 国外的研发是以制取代用天然气为目的，国内的 研究开发以提高煤气热值为主。
2013-7-11

研究概况
（4）MCR-2X 催化剂在高压下可以避免羰基形成，保持高活性、长
寿命。 （5） 每1000m3 代用天然气可副产约3 t 高压过热蒸汽，能量效率高。 （6）高品质的代用天然气，甲烷体积分数可达94% ～ 96%，完全可 以满足天然气标准以及管道输送的要求。
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研究概况
日本关西热化学株式会社
上世纪80年代初开展煤制气提高热值研究，完成了焦炉煤气转化为
代用天然气的技术开发，使热值由原来的4500 kcal/Nm3提高到
11000 kcal/Nm3。以焦炉产出气为原料，采用配碳技术，反应压力 约为0.85 MPa，CO接近100%转化。反应后，低热值的气体CO2、
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背
景
天然气消费的发展趋势，一是需求量大幅度增长；二是利 用方向将发生变化，消费结构将进一步优化。
天然气供求矛盾的问题，除了立足国内现有资源外，还必
须多渠道、多方式扩大资源供给，满足日益增长的市场需 求，在开发国内天然气资源的同时, 利用我国丰富的煤炭 资源, 积极发展煤制代用天然气,以缓解天然气供应紧张局 面，对于实现对油气资源的逐步替代、在能源安全、节能 减排等方面具有战略性意义。
后的煤气与旁路煤气混合，采用甲烷化工艺生产代用天然气。其
甲烷化催化剂最初采用BASF 公司，后改用Davy 公司。 1990年，中科院大连化学物理研究所、鞍山焦耐院及青浦化肥厂
合作建成了3.5万m3/天甲烷化示范工程。
1991年西北化工研究院 、五环工程公司（化四院）及北京顺义 合作建成50000 m3/d 煤气甲烷化工程。
化1％CO2可使气体温升 61℃ ; （3）甲烷化反应是F- T 法合成烃类的一种特殊案例。甲烷化反应相当 于燃料的一转化过程,经甲烷化反后可提升气体燃料能量密度。 在工程化时会遇到如下难题 1. 强放热反应，可引起催化剂床层剧烈升温，可使催化剂烧结 2 . 气体中氢/碳比偏小，增加了析碳的可能 3. 气体中毒物可使催化剂中毒而失活
2013-7-11

研究概况
CO、CO2甲烷化反应的催化剂活性组分大都属于元素周期 表上第VIII族的金属元素具有工业意义的是镍、钌、铁和钼， 其中以镍占绝对优势。 CO、CO2甲烷化的研究开始于20世纪初，而在工业上显示 其重要意义却是在20世纪60年代。其主要用途，一是合成气 的精制，即通过甲烷化反应把合成气中的CO+CO2 含量由1 ％左右降至5 ppm以下，以保护氨合成催化剂；二是通过甲 烷化提高煤气的热值，即由CO、CO2加氢来制取甲烷。
缓解交通运输压力。
2013-7-11
研究概况
原理 CO和CO2加氢合成甲烷属于多相催化气相反应,基本的反应式是: CO+3H2→CH4+H2O CO2+4H2→CH4+2H2O 反应特点 （1）平衡常数很大，在通常使用催化剂的活性温度范围内，可以认为 平衡不是限制因素；
（2）强放热反应。理论计算，每转化1％CO可使气体温升 71℃ ，每转
2013-7-11
西北化工研究院相关研发成果
在20世纪80年代初即开始进行“部分甲烷化增加煤气热值”的研究开发工作，该
项目1983年列为陕西省科技攻关项目，同时在“六五”、“七五”期间被列为国
Davy 甲烷化工艺的特点：
（1）CEG-LH 催化剂已经经过工业化验证，拥有美国大平原的业
绩。
（2）CEG-LH 催化剂具有变换功能，合成气不需要调节H/C 比， 转化率高。 （3）CEG-LH 催化剂使用温域宽，在230 ～700 ℃都具有高且稳定 的活性。 （4） 甲烷化压力高达3.0～ 6.0 MPa，可以减少设备尺寸。 （5） 每1000 m3 SNG副产约3 t 高压过热蒸汽，能量效率高。 （6）高品质的代用天然气，甲烷体积分数可达94% ～ 96%。
煤基合成代用天然气甲烷化 工艺及催化剂研究
贺根良
西北化工研究院
2013-7-11
西北化工研究院
创建于1968年 原化工部直属的综合性科研院所 现属陕西延长石油（集团）有限 责任公司的全资研究院 主要从事煤气化、催化净化、精 细化工、环境保护、化工新材料 、农业化学品等新工艺、新技术 的研究、开収和推广应用 设有西北化工院设计所、西北化工院机械厂全资公司及西安高达化工収 展总公司、昆山市精细化工研究所有限公司、双马新材料有限公司等五 家控股公司。
煤制代用天然气工艺流程简单, 技术成熟、可靠, 消耗低, 投资省，甲烷
合成可以在煤气化压力下等压合成。 与生产甲醇、二甲醚相比, 省去了多个环节; 与煤制合成油相比,省去的装
臵更多。
煤制SNG甲烷化的转化率和选择性高，CO+H2转化率接近100 %。
2013-7-11
背
优势
景
煤制代用天然气废热利用率高, 合成代用天然气废热副产的过热
运行记录超过了45000 h。反应是在绝热条件下进行。通过循环来 控制第一甲烷化反应器的温度。MCR-2X 催化剂无论在低温下 （250℃）还是在高温下（700℃）都能稳定运行。该 工艺一般有 3 个反应器，其中第二和第三为绝热反应器。