新型煤制氣甲烷化無循環(huán)工藝探究

劉和靜

摘 要：由于科技水平的快速發(fā)展，甲烷化技術(shù)獲得了持續(xù)優(yōu)化，本文從多個方面出發(fā)，對其中的無循環(huán)加工生產(chǎn)工藝進(jìn)行了介紹，在推動國內(nèi)煤炭領(lǐng)域發(fā)展的同時，讓這項技術(shù)的實際使用不斷成熟。

關(guān)鍵詞：新型煤制氣;甲烷化;無循環(huán);工藝探究

1 工藝介紹

現(xiàn)在甲烷化技術(shù)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(yīng)用于絕熱固定床這一工藝技術(shù)，設(shè)置的反應(yīng)器普遍在2～5個左右，使用中間氣進(jìn)行換熱，高效地對反應(yīng)器自身溫度情況進(jìn)行控制，以及對高壓過熱蒸汽進(jìn)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(xiàn)，使用了在其入口位置將對氣體循環(huán)進(jìn)行設(shè)置、對蒸汽進(jìn)行補(bǔ)入操作，其目的是減小應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)荷，下圖1是其工藝流程示意圖。

從上面三組圖當(dāng)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(huán)系統(tǒng)存在。

2 設(shè)計思路

煤制氣過程中的無循環(huán)狀態(tài)的甲烷化施工操作流程的實際構(gòu)成是7個發(fā)生甲烷化過程的反應(yīng)器。另外在所有甲烷化爐內(nèi)部，借助于廢熱鍋爐或是換熱器這兩類裝置對熱量進(jìn)行回收操作，將反應(yīng)之后產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移出去。這一環(huán)節(jié)重點是借助于溫度實現(xiàn)對反應(yīng)期間的化學(xué)平衡進(jìn)行制約，對于反應(yīng)器當(dāng)中存在的負(fù)荷問題進(jìn)行組合、調(diào)配，促使CO以及CO2實現(xiàn)充分反應(yīng)。

3 工藝流程及優(yōu)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(lián)以及并聯(lián)聯(lián)系到一起的方式，以分散的狀態(tài)流入甲烷化工作的機(jī)器內(nèi)。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(yīng)器內(nèi)部，在其中完成化學(xué)反應(yīng)過程，通過充分反應(yīng)以后，流入至冷卻流程中。此環(huán)節(jié)會出現(xiàn)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(jìn)行分散處理，一股流入第二個反應(yīng)器當(dāng)中進(jìn)行反應(yīng)，這一部分的反應(yīng)結(jié)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(yīng)器內(nèi)部的出口氣混合到一塊，在第三個反應(yīng)器當(dāng)中發(fā)揮作用。充分反應(yīng)以后，流入至廢鍋爐當(dāng)中實施冷卻操作;第三個反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)，充分進(jìn)行反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)實施反應(yīng)，在第六個反應(yīng)器內(nèi)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(jié)束以后，流入第七個反應(yīng)器內(nèi)，讓沒有進(jìn)行反應(yīng)的CO以及CO2接著進(jìn)行反應(yīng)，確保對所有資源進(jìn)行最大限度的使用。

3.2 優(yōu)勢介紹

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

4 問題分析

4.1 第一個反應(yīng)器當(dāng)中存在溫控問題

將水蒸氣加入其中盡管能夠?qū)淄榛磻?yīng)發(fā)揮出平衡作用，對甲烷化反應(yīng)起到了抑制效果，高效地對反應(yīng)溫度進(jìn)行控制，推動變化反應(yīng)的高效開展，將固定數(shù)量的CO以及H2O通過反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2及H2，也許會導(dǎo)致工藝流程內(nèi)CO2的含量太大，導(dǎo)致工藝當(dāng)中的氣組分出現(xiàn)了改變，加大了反應(yīng)過程中的難度。若將大量的水蒸氣添加進(jìn)去，會導(dǎo)致催化劑出現(xiàn)老化以及減小壽命的情況。

4.2 對負(fù)荷問題進(jìn)行組合調(diào)配的方法繁雜

前面四組反應(yīng)器相互之間不只是存在串聯(lián)以及并聯(lián)聯(lián)系，另外在R2這一反應(yīng)器的出口位置上，重新劃分成兩股氣體，把R2以及R3二者聯(lián)系到一起。此操作方式導(dǎo)致對負(fù)荷問題進(jìn)行組合調(diào)配的方法十分繁雜，若是前面四組反應(yīng)器當(dāng)中的而某一個出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象，就會由于連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致與之關(guān)聯(lián)在一起的反應(yīng)器出現(xiàn)問題及波動現(xiàn)象，讓反應(yīng)不能順利并且平穩(wěn)的實施。

4.3 溫控具備的有效性需要進(jìn)一步實施校驗

根據(jù)相關(guān)的設(shè)計思路，處于無循環(huán)狀態(tài)的甲烷化操作工藝存在系統(tǒng)性的對負(fù)荷問題進(jìn)行串聯(lián)以及并聯(lián)組合到一起分配、使用水蒸氣實現(xiàn)稀釋效果的三級調(diào)控，預(yù)防實際反應(yīng)過程中初選超溫問題。因為這一工藝只在設(shè)計方面體現(xiàn)，目前不存在具體的實驗驗證以及在工業(yè)方面的具體使用案例。所以對三級調(diào)控體系自身對溫度進(jìn)行調(diào)控的區(qū)間值以及限定程度，不能詳細(xì)進(jìn)行論述。

5 結(jié)束語

本文所述的技術(shù)必然是未來使用的重要方向，其存在一部分風(fēng)險問題。對于企業(yè)當(dāng)中的管理者而言，必須最大限度地對這項技術(shù)實際作用價值進(jìn)行了解，高效地進(jìn)行生產(chǎn)加工，在制作環(huán)節(jié)中把遇到的所有問題全部進(jìn)行歸納以及整理工作，完善技術(shù)使用期間的健全性，推動煤炭行業(yè)的健康、高效發(fā)展。