石油天然气与煤制天然气生产区别和优势.pdf

No． 6， 201 4 煤炭加工与综合利用 C O A L P R O C E S S I N G＆C O MP R E H E N S I V E U T I L I Z A T I O N 9 石油天然气与煤制天然气生产区别和优势 赵泽秀，张忠平 新疆庆华能源集团有限公司，新疆 伊宁8 3 5 1 0 0 摘要介绍了石油天然气的开采、输送以及煤制天然气的生产工艺过程及优缺点。指出 发展煤制天然气对国民经济的战略意义。 关键词 合成天然气；天然气；技术经济对 比 中图分类号 F 4 2 6 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 5 8 3 9 7 2 0 1 4 0 6 0 0 0 9 ． 0 6 在新 疆伊犁 的新疆 庆华 能源 集 团有 限公司 煤 制天然气 项 目一期工程于 2 0 1 3 年 l 2 月2 7日正 式向中石 油的霍尔果斯首站西气东输二线稳定供 气 。到 目前为止 ，已经安全稳 定运行供气三个 多 月 ， 标志着我国煤制天然气悄然进入天然气领域。 由于新疆年轻的长焰煤蕴藏量丰 富，这种煤水分 高、氧含量高、灰分低 、挥发分高、热值高、易 风化崩解、易 自燃等，所 以不适合远距离运输和 贮存 。这些煤埋藏地层浅，便于大面积开采 ，适 合就地加工使用。生产此煤种的矿 区最适合采用 坑 口气化生产煤气 ，煤气经过脱水 、脱油、脱氨、 变换冷却、净化脱硫脱碳 、压缩合成后变成合成 原料气。原料气可 以合成 甲醇、油、天然气等产 品，目前在新疆最合理的输送方式为煤制天然气。 同时可 以副产煤轻油、煤 中油、液氨、硫磺、液 体二氧化碳、硫酸铵、粗酚等产品。煤制天然气 的输送和使用 同石油天然气一样，管道输送具有 费用低、污染少、使用方便等特点，己经受到千 家 万户 的青睐。“ 天然气家族 ”的发展壮大也是 当今社会能源发展利用的客观要求。下面把石油 天然气和煤制天然气的生产加工工艺介绍如下。 1 石油天然气的生产加工 、输送和使用 1 ． 1 石 油天 然 气的组 成和 开采 天然气是一种 多组分的混合气态化石燃料， 收稿 日期 2 0 1 4 0 4 1 4 作者简介 赵泽秀 1 9 9 1 一 ，女 ，黑龙江通河人，2 0 1 3 年毕业 于哈尔滨师范大学化学专业 ，理学学士，供职于新疆庆华能源集团 有限公司，从事煤化工专业生产技术研究工作。 天然气可分为伴生气和非伴生气两种。天然气是 存在于地下岩石储集层中，以烃为主体 的混合气 体的统称。包括油田气、气 田气、煤层气、泥火 山气和生物生成气等 。主要成分为 甲烷，其体积 分数通常 占8 5 ％ ～9 5 ％ ； 其次为 乙烷、丙烷 、丁 烷等。它在岩层孔隙内， 常以液体或气态 天然气 存在 部分凝结成 固态 可燃冰 。伴随原油共生， 与原油同时被采 出的油 田气 叫伴生气 ；非伴生气 包括纯气 田天然气和凝析气 田天然气两种 ，在地 层中都 以气态存在 。凝析气 田天然气从地层流 出 井 口后，随着压力 的下降和温度 的升高，分离为 气、液两相 ； 气相是凝析气 田天然气 ，液相是凝 析液，或叫凝析油 。依天然气蕴藏状态 ，又分为 构造性天然气、水溶性天然气 、煤矿天然气等三 种 。而构造性天然气又可分为伴随原油 出产 的湿 性天然气、不含液体成分 的干性天然气 。天然气 也同原油一样，埋藏在地下封 闭的地质构造之中， 有些和原 油储藏在 同一层位，有 些则单独存在 。 和原油储藏在同一层位的天然气会伴随原油一起开 采出来。只有单相气存在的，称之为气藏，其开采 方法既与原油的开采方法十分相似 ，又有其特殊之 处。由于天然气密度小，为 0 ． 7 5 ～0 ． 8 k g ／ m ，对井 底的压力小 ； 天然气粘度小，在地层和管道中的流 动阻力也小 ； 又 由于其膨胀系数大，弹性能量也 大，因此天然气开采时一般采用 自喷方式。这和 自喷采油方式基本一样。不过，因为气井压力一 般较高，加上天然气属于 易燃、易爆气体，采气 井 口装置的承压 能力和密封性能 比采油井 口装置 的要求要高得多。天然气开采也有其 自身特点 1 0 煤炭．h - Y - ． 与综合利用 2 0 1 4年第 6期 天然气和原油一样与底水或边水常常是一个储藏 体系，伴随天然气的开采进程，水体的弹性能量 会驱使水沿高渗透带窜入气藏。治理气藏水患主 要从两方面入手 一是排水，二是堵水。堵水就 是采用机械卡堵 、化学封堵等方法将产气层和产 水层分隔开，或是在油藏 内建立阻水屏障。主要 原理是排 除井筒积水 ，专业术语 叫排水采气法 。 还有其他方法，如小油管排水采气法、泡沫排水 采气法、柱塞气举排水采气法、深井泵排水采气 法等 ，就不一一赘述 。 1 ． 2天然 气的 生产 加 工 天然气从钻孔气井到集气站后，汇至天然气 净化厂。在净化 厂主要脱除天然气中三类杂质 固体杂质 岩屑、金属腐蚀产物 ； 液体杂质 水 汽、凝 析 轻 烃 等 ；气 体 杂质 硫 化 氢、羰 基 硫 、有机硫、二氧化碳等 。天然气处理包括天 然气预处理、天然气脱硫脱碳、天然气脱水、克 劳斯硫回收、尾气处理等过程。原料气处理装置 通常与脱硫脱碳装置合建，主要脱除固体颗粒杂 质，脱硫脱碳 目前大多采用MDE A法串联砜胺法 和分子簖法，主要脱除硫化氢、有机硫和部分二 氧化碳。脱硫主导工艺是醇胺法 ME A、DE A、 DI P A、MDE A和 D GA ，脱硫后废气进入克劳斯 硫 回收工艺，先将废气中的有机硫水解变成硫化 氢 ，再将硫化氢氧化变成硫磺产 品外售。脱水主 要防止在天然气输送过程、加工过程中水汽以液 体水的形态冷凝 出来。液态水会造成管道设备腐 蚀 ，还会造成水合物 冷凝成冰 ，堵塞管线设备。 脱水主要材料是三甘醇 T E G ， 当脱水器 中的 污三甘醇体积分数变成 9 8 ％ ～9 9 ％时，需对三甘 醇再生处理，达到重复使用 目的。天然气 除了主 要成分 甲烷外，还有一定量的乙烷、丙烷、丁烷 及其他轻烃。回收 的液态烃混合物称为天然气凝 液 NGL ，组成C ～ ，又称 轻烃。轻烃输送 过 程 中，凝液可造成气一液混输困难 ； 气一液使用 不安全 ，带来腐蚀 。所以，要控制烃露点，确保 天然气热值和含量 的稳定。此过程需对天然气进 行制冷压缩。中石油西部管道霍尔果斯站出 口压 力为 9 ． 3 MP a 以上，经过压缩后的天然气还要每 经过 2 0 0 k m设一处泵站加压，才能输送 到内地， 进行天然气的深加工和使用。 1 ． 3天 然 气 利 用 1 ． 3 ． 1 工业、民用、商服燃料 天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、 石油等能源有使用安全、热值 高、洁净等优点， 天然气分布式能源供应提供城镇居 民和商服用户 燃料 ；天然气汽车产业化也 已在快速发展 。 1 ． 3 ． 2 天然气化工 天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、 成本低、污染少 等特 点， 天然 气 占氮肥生产 原料 的比重，世界上平均为 8 0 ％左右 ； 天然气也可生 产 甲醇，世界上最大的 甲醇厂为天然气 甲醇厂。 1 ． 3 ． 3 增效天然气 增效 天然气 是 以天 然气为基 础气源 ，经 过 气剂智能混合设备与天然气增效剂混合后形成 的 一 种新型节能环保工业燃气，燃烧温度能提高至 3 3 0 0℃，可用于工业切割、焊 接、打破 口，可 完全取代 乙炔气、丙烷气 ，可广泛应用于钢 铁、 钢构建筑 、造船行业。 2 煤制天然气的生产加工 2 ． 1 煤炭开采 煤炭是固态化 石燃料 ，成分结构 比较复杂 。 煤炭开采就是把煤从地下采集到地上 的过程。煤 田发现和开采的年代不 同，采用的技术工艺也不 同，特别是在采用钻 眼爆破技术和动力机械采煤 出现 以后，采煤技术 的迅速发展。2 0 世 纪5 O年 代前，中国煤矿主要采用残柱式和高落式采煤方 法 ，巷道掘进量大，产煤量少，通风条件恶劣 ， 生产不安全 ，资源损失多。从2 O 世纪 5 0 年代起 ， 中国煤矿大部分改用壁式采煤法 ，获得 了较好的 技术经济 效果。2 0世纪 6 0 年代，长壁工作面 推 广使用浅截式滚筒采煤机 ，可弯 曲刮板输送机 ， 配合使 用金属支 柱和铰接 顶梁，简化 了采 煤工 序，提高 了工作面产量和效率 。2 O 世纪 7 0 年代， 采用 自移式液压支架 、大功率采煤机，强力可弯 曲刮板输送机和可伸缩带式输送机 ，实现 了综合 机械化采 煤。2 0 世纪 8 0 年代 ，我 国采煤 机械化 进入全新的发展阶段 ，应用推广 了连采技术及装 备。现代采煤工艺可分为 ① 综采工艺 ； ② 普 采工艺 ； ③ 炮采工艺 ④ 连采工艺。炮采容易、 成本低、易操作，但效率低，劳动条件差。连采 2 0 1 4年第 6 期 赵泽秀，等石油天然气与煤制天然气生产 区别和优势 1 1 机械化程度高、安全，但不适宜近距离开采，可 作为辅助工艺。采煤工艺 的选择，宜基于技术先 进、经济合理和生产安全三个基本原则 。必须坚 持安全、经济 ，煤炭采出率 高的原则，并结合煤 层赋存情况、开采技术条件、设备供应状况、管 理体制等因素进行综合技术 比较后确定。建立高 效、高产、安全 的矿井是建设的核心。矿井开采 瓦斯 甲烷 气、 页岩气利用 已经成为代用天然气。 我 国国情和煤田地质的复杂性 决定 了我 国必然是 几种采煤工艺方式并存。煤层深度低于 1 0 0 m的 大型煤 田，一般采用露天坑 口开采。煤层深 、拨 岩难度大的煤 田采用竖井、斜井或综采工艺。我 国煤机 制造 已经相 当先进，亿吨级矿 井和露 天 矿安全性、经济性、先进性 凸现。刚刚开采出来 的煤叫原煤 。原煤可 以直接或经过洗选后作为商 品煤或工业煤，进行外售或加工利用。新疆伊北 煤 田露天矿煤属西 山窑组煤系，2 0 1 4年3 月2 4日 气化 用煤 主 要 指 标 2 7 ％， 1 2 ． 5 7 ％，A 2 ． 8 1 ％ ， ， 21 ． 6 6 ％ ， S ．盯0 ． 1 1 ％ ，FC 4 8 ． 5 3 ％， Qn 虬 。 d 2 3 ． 9 3 M k g ， 1 1 3 ，T S 6 6 3 ． 7 0 ／ 0 ，r s , ． 3 3 0 ． 3 ％ ， r s 3 ． 6 ． O ％，C O ， 反应 性 0 【 9 5 0 ℃ 1 0 0 ％， 落下强度 9 7 ％，S T 1 3 2 0℃。 2 ． 2 煤炭的气化 、煤气变换、净化 进行煤炭气化的设备叫气化炉。按照燃料在 气化炉 内的运动状态来分类， 一般分为移动床 又 叫固定床 、沸腾床 又叫流化床 、气流床和熔 融床等 。使用的气化剂不同，生产 的煤气的性质 和用途不同。现今气化工艺以纯氧 、水蒸气的混 合物作为气化剂，同煤在高温、高压条件下生产 煤气。根据气化炉在生产操作过程中，使用 的压 力不同，又分为常压气化炉和加压气化炉。根据 不 同的排渣方式，可以分为固态排渣气化炉和液 态排渣气化炉 。总的来说，各种不同结构的气化 炉基本上 由三大部分组成，即加煤 系统、气化反 应 部分和排渣系统。炉型不同，这三部分 的具体 结构有很大差异。但一般地讲，加煤系统要考虑 煤入炉后的分布和加煤时的密封问题。气化部分 是煤 炭气化 的主要场所 ，如何在低 消耗 的情况 下，使煤最大限度地转化为符合用户要求 的优质 煤气，是首要考虑的问题。当然，由于煤炭气化 过程是在非常高的温度下进行的。为了保护炉体 ， 同时可 以吸收气化 区的热量生产蒸汽，该部分蒸 汽又可 以作为气化 时需用 的蒸汽 而进入气 化炉 内。煤炭气化后的残渣即灰渣 ，由排渣系统定期 地排出气化炉外 。这样，就保证 了炉 内料层高度 的稳定，保证 了气化过程连续稳定进行。对移动 床而言，由于炉箅和排渣系统结合在一起 ，气化 剂均匀分布和排渣操作是生产上较为重要的两个 问题 。不论采用何种类型的气化炉，生产哪种煤 气 ，燃料都是 以一定的粒度和气化剂直接接触进 行物理和化学变化过程 ，将燃料中的可燃成分转 变为煤气 ，同时产生的灰渣从炉 内排除出去。然 而，采用不同的炉型，不 同种类和组成的气化剂， 在不同的气化压力下，生产 的煤气 的组成 、热值 以及各项经济指标是有很大差异的。气化炉的结 构、炉 内的气／ 固相反应过程及其各项经济指标， 三者之 间是紧密联系的。具体的气化过程所采用 的炉型不 同，操作条件就不 同。 目前大型商业化 运行的典型炉有鲁奇炉、德士古炉和壳牌炉。派 生 出来的气化炉所使用 的气化剂及燃料状态组成 不同，但基本都包括几个主要的过程 即煤 的干 燥、干馏、热解 、还原、氧化、气化反应过程。 现在 以鲁奇 固定层碎煤加压气化技术为例介 绍煤气生产过程。鲁奇炉主要用于气化褐煤、不 黏结 性或弱 黏结性 的煤 ，要 求原料煤 热稳定 性 高、化学活性好、灰熔点高、机械强度 高、不黏 结或弱黏结性 。由于所产煤气中甲烷含量高，适 用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成 气。该煤气化工艺包括煤的准备、气化剂制备 制 氧、蒸汽站 、煤气生产、煤气净化、煤气变换、 煤气精制以及甲烷合成等主要流程。煤气化工艺中 的原料准备，一般包括原煤破碎、筛分、输送，加 入煤锁等过程。块煤 粒径 3～6 0 mm用于气化， 粉煤用于发 电和生产蒸汽作为气化剂和空分、合 成压缩机的动力 ； 煤由气化炉项部加入，自上而 下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层 ，最后 形成灰渣排出炉外 ； 气化介质则 自下而上与煤形 成逆流接触。煤 气的生产主要靠气化炉来完成， 是煤气化过程 的主要环节，气化反应是煤和气化 剂氧、蒸汽生产一氧化碳、二氧化碳、甲烷衍生 物、氢气、硫化物 的反应 ，决定 了粗煤气的组成 和热值 。气化炉出来的粗煤气成分体积分数 0 l 2 煤炭加工与综合利用 2 0 1 4年第 6期 0 ． 2 0 ％ ，N2 0 ． 0 6 ％ ，CH4 1 2 ． 4 5 ％ ， CO2 3 4 ． 6 0 ％ ， CO 1 4 ． 7 0 ％ ， C H 0 ． 43 ％ ，H2 3 7 ． 5 0 ％ ， H2 S 0 ． 0 5 ％，C OS 0 ． 0 l ％。首先，进行废热锅炉 回收 热量和喷淋冷却水洗，脱油、脱尘 ； 生成 的煤气 水回收煤尘、分离煤中油、粗酚、生成氨等产品。 煤气变换是指将煤气中的C O和蒸汽变换成H 的 过 程，保 证合成 甲烷 的模数 H2 一 C O2 ／ C O C O2 在 3 ． 0 3 左右。煤气净化 工艺为低温 甲醇洗 ，煤 气在 多功 能塔 内被 一 6 0 ℃ 甲醇脱 除硫化氢 、二氧 化碳等杂质 ，主要包括煤气的脱硫、脱 C O 及煤 气的精制。脱硫原料气用于硫回收克劳斯工艺生 产硫磺 。脱碳产 品气用于精 制提纯液 态二氧化 碳成 为食 品级产 品。净煤 气就成为 合成天然 气 的原料气，其体积组成为 O 2 0 ． 0 0 9 ％， N2 0 ． 0 6 ％， C H 4 1 8 ． 0 2 ％， C O 2 0 ． 1 6 ％， C O 2 0 ． 3 4 ％， C H 0 ． 1 1 ％， H2 6 1 ． 3 0 ％， H2 S 0 ． 0 1 p ． L ／ L ， C OS 0 ． 0 1 g L ／ L 。在 甲 烷化单元内， 原料气经预热后送入硫保护反应器， 精脱硫后依次进入后续 甲烷化反应器进行 甲烷化 反应 ，得到合格 的合成 天然气 S NG产品，再 经压缩干燥后送入天然气管网。 2 ． 3 甲烷 化 合成技 术 2 ． 3 ． 1 托普索工艺 在 甲烷化单 元 内，原料气经 预热 后送入硫 保护反应器 。脱硫共有两级，净煤气到达 甲烷化 第二脱硫器出口，原料气基本就不含硫 了。新疆 庆华 煤制天然气采用 丹麦托普 索天然气生产 工 艺 。此技术可 以追溯到 2 0 世纪 7 0 年代后期 ，托 普索 公司开发 的甲烷化循环工艺 T r e mp t m技 术号称具有丰富的操作经验和实质性验证，在新 疆庆华是国际上第一套放大规模 的装置。在新疆 庆华 ，此技术经受住 了工艺条件 的考验，保证 了 这一技术能够用于商业化。该工艺 已经在半商业 规模 的前期证明，若在真实的工艺条件 下能够生 产 2 0 0～3 0 0 0 m ／ h的 S NG。在 T r e mp t m工艺 中， 合成反应在绝热条件下产生的热量导致了床温很 高的提升，此技术通过循环来控制第一 甲烷化反 应器 的温度 。T r e mp t m工 艺一般有 三个反应 器， 第 二和第三绝 热反应器可 共用一个沸水 反应器 B WR ，虽投资较省 ，但只能够解决空间有限问 题 。新疆庆华采用四个绝热反应器 ，是一种优化 选择，第一循环反应器的大部分循环气直接进入 第一反应器同精脱硫反应气在催化剂表面发生剧 烈放热反应，再依次进入第二、第三、第 四反应 器 ，一、二反应器催化剂相 同，三、四反应器为 同种催化剂。因为生产 甲烷 的过程要放出大量的 热量，如何利用和回收甲烷化热量是这项技术的 关键 。托普索工艺可 以将这些热量再次利用 ，在 生产天然气 的同时，产出了高压过热蒸汽，达到 能源的合理利用。 甲烷 化第 一反应器 出口工 艺指标 产 品气 体 积 组 成， 下 同 O2 0 ． 0 0 9 ％，N2 0 ． 0 8 9 ％， C H4 5 4 ． 5 1 ％，C O 2 6 ． 5 9 ％，C O 3 ． 8 7 ％，C H 未 检出，H 2 3 4 ． 9 3 ％，H2 S 未检出，C OS 未检 出。甲 烷化第二反应器 出口工艺指标 O 2 0 ． 0 2 8 ％，N2 0 ． 23 ％ ， CH4 7 8． 2 0 ％ ， CO2 4． 5 4 ％ ， CO 0 ．5 0 ％ ， C H 未检出， H 2 1 6 ． 5 0 ％， H2 S 未检出， C OS 未检 出。 甲烷化第 三反应 器 出 口工 艺指标 O 0 ． 0 3 0 ％， N2 0 ． 2 5 ％ ， CH4 9 0 ． 8 8 ％ ， CO2 1 ． 5 0 ％ ， CO 0 ． 0 2 4 ％， C H 未检 出，H 2 7 ． 2 9 ％，H2 S未检 出，C O S未检 出。甲烷化第四反应器出口工艺指标 O， 0 ． 0 l 3 ％， N2 0 ． 1 3 ％，C H, 9 8 ． 3 7 ％，C O2 0 ． 6 0 ％，C O未 检 出，C H 未检 出，H2 0 ． 8 8 ％，H2 S未检 出，C O S 未检 出，低位热值 己折合成标准状态气体， 下同 3 6 ． 5 4 MJ ／ m 。第四反应器主要控制出口H ， 含量， 当煤制天然气 H 体积分数超 出5 ％时，一氧化碳 都未检出，净煤气需精调提高 C O 含量，也可通 过变换粗调改变模数保证氢在 1 ％以下，使甲烷在 9 8 ％以上 ，反应温度稳定不变。第四反应器出口气 经过压缩三甘醇脱水后，热值高于3 1 ． 4 MJ ／ m ，水 露点低于管道温度压力下5℃时就可以输送进入中 石油西部管道。 2 0 1 4 年 2 月 l 7日7 o 0 中石油新疆 霍尔果斯站煤制天然气质量指标为 O 0 ． 0 l 1 ％， N2 0 ． 1 2 ％， C H4 9 8 ． 6 2 ％， C O 2 0 ． 2 6 ％， C O未检 出， C H 未检出， H 2 0 ． 9 8 ％， H 2 S 未检 出， C OS 未检 出， 高位热值 3 6 ． 6 5 MJ ／ m ， 水露点。 6 7 ． 4 0℃ 常压 。 2 ． 3 ． 2 戴维工艺 大唐克旗煤制天然气技术采用戴维催化剂合 成技 术工艺。戴维 甲烷化技术 出现在 2 O 世 纪9 O 年代 末期。戴维工艺技术 公司获得 了将 C R G技 术对外转让权 ，并进 一步开发 了C R G技术 和最 新版催化剂 。戴维 甲烷化工艺技术除具有托普索 T r e mp t m工艺可产 出高压过热蒸汽和高品质天然 2 0 1 4年第 6期 赵泽秀，等石油天然气与煤制天然气生产 区别和优势 1 3 气特点外，还具有 以下特点 催化剂经过工业化 验证，拥有美国大平原等很多业绩，催化剂具有 变换功能，合成气不需要调节H／ C比，转化率高。 催化剂使用范 围很宽，在 2 3 0～7 0 0℃范围 内具 有很高的活性，煤制 S NG工艺流程 中主要包括煤 气化、酸性气体脱除、 甲烷化等工 艺技术，是 甲 烷化技术关键技术之一。 2 ． 3 ． 3 鲁奇工艺 鲁奇 甲烷化技术在南非萨索尔有很好业绩， 国内的大连化物所催化剂也早己成功推广应用 。 总之 ，在我 国发展煤制天然气，各项常规技 术 已有较广泛 的应用和发展，如碎煤加压气化、 空分、有机硫变换、脱硫脱碳、锅炉和汽机等技 术，甲烷化反应器及催化剂在传统应用中也取得 了一定 的经验 ，而大规模应用可以借鉴国外成熟 技术 。无论是 国外的戴维、托普 索、鲁奇技术还 是国内的大连化物所技术，都需拿来尝试 、消化、 改进 。为此 ，扎实稳步地在中国推进煤制天然气 发展路线 ，无论是适度发展煤制天然气 ，补充天 然气资源 ，缓解 国内天然气供求 的矛盾，还是推 广 已有成熟技术或新技术储备，都将具有积极的 推动意义 。煤制天然气在 中国已经进入商业化时 代。因此，“ 天然气家族 ”终于在 中国有 了煤制 天然气 的一席之地，大面积 的项 目开发有如雨后 春笋，仅去年新疆就有十多个煤制天然气得到 国 家发改委的核准，相信煤制天然气在新疆会大有 作为的。 3 石油天然气和煤制天然气的气质差别 2 0 1 4 年 2 月 1 7日中亚进 口霍尔果斯站石油天 然气气质 成分体积分数 指标为 O 0 ． 1 0 ％， N2 2 ． 4 7 ％ ， CH4 9 3． 37 ％ ， CO2 0． 6 5 ％ ， CO 0 ． 0 0 4 3 ％， 乙 烷 2 ． 7 6 ％， 丙 烷 0 ． 3 8 ％， 异 丁 烷 0 ． 0 4 6 ％， 正 丁 烷 0 ． 0 7 2 ％， 异 戊 烷 0 ． 0 2 1 ％，H 0 ． 1 3 ％，H2 S 2 ． 5 9 L ／ L ，C OS 3 ． 2 7 L ／ L ， 高 位 热值 3 7 ． 7 5 MJ ／ m ，水露点 一 6 0 ． 1 0℃ 常压 。由 于中亚天然气 中含有硫化氢 、有机硫、C ～ 等气 态烃等杂质，气体样 品有臭味 ； 石油天然气 中含 气态烃 ，热值高一些 ；惰性气体含量高 ； 二氧化 碳、一氧化碳、氢气含量低 ；甲烷含量低 ；进 口 天然气价格却高于新疆庆华煤制天然气 1 元／ m 。 通过 2 ． 3 节所列煤制天然气指标看 出 煤制天然 气不含一氧化碳、硫化氢等有毒物质 这是精脱 硫和 高效催化剂 的效果 ； 煤制天然气的氢气含 量可调 ，其体积分数大于 5 ％时 ，天然气 中二氧 化碳未检 出，氢气燃烧使用时零污染，公认为最 洁净能源 ； 煤 制天然气不含气态烃，烃露点低。 G B 1 7 8 2 0 --2 0 1 2 天然气 国家 标准 规定 三类 天然气指标为 高位热值不小于3 1 ． 4 MJ ／ m ，甲 烷体积分数 只要达到 7 7 ． 4 5 ％就可达到输气标准。 二类 天然气指标对 二氧化碳体 积分数要 求不大 于 3 ． 0 ％，对 于煤制天然气质量来说 ，达到 国标 热值没有问题。采用托普索技术仅用第一和第二反 应器就可完成天然气的气质指标 甲烷 6 7 ． 0 ％，氢 气 3 2 ． 0 ％，并且硫化物不超标 。 天然气 一类 指标规定高位热值不小于 3 6 ． 0 MJ ／ m3 ，总硫不大 于 6 0 med m ，硫化氢不大于 6 mg ／ m ，二氧化碳不 大于2 ． O ％，水露点低于管道输送环境条件下5℃。 对于煤制天然气工艺要求来说，在反应器 6 0 0℃ 以上高温条件下，氢气过量 ，二氧化碳达到 1 ． O ％ 都困难 ，一氧化碳未检出，为了降低氢含量，只 要提高气化变换工段的碳含量，降低模数，就可 以使煤制天然气 甲烷含量超 过9 3 ． 3 7 ％，安全稳 定长周期运行。总而言之，煤制天然气的各项气 质指标优于中亚进 口石油天然气指标。 4 煤制天然气的市场前景 目前，煤制天然气的入网价格还是问题。 由于 石油天然气独霸一方，估计还有长期的谈判需要进 行。随着我国城市化进程的继续推进 ， 对天然气的 需求将持续攀升。而我国天然气储量并不丰富，为 了保障用于城市燃气的天然气的供应， 2 0 0 7 年 1 1 月 已经禁止天然气制甲醇，并且限制煤炭充足地区的 天然气发电。据相关资料，我国2 0 1 0 年、 2 0 1 5 年和 2 0 2 0 年对天然气的需求分别达到 1 2 0 0 亿 m 、 1 7 0 0 亿 m 和2 0 0 0 亿m 。相应地，天然气缺 口分别为 3 0 0 亿 m 、 6 5 0 亿 m 和 1 0 0 0 亿 m 。 目前我国天然 气的进 口途径主要有两条，一条是从俄罗斯、中亚、 东南亚 国家通过长输管道进口的天然气 ； 另一条是 在东南沿海等地进口的液化天然气 L NG 。地缘 政治和国际天然气的运输及价格都将影响我 国天 然气的供应。因此，发展煤制天然气就具有 了保 1 4 煤炭加工与综合利用 C O A L P R O C E S S I N G＆C O MP R E H E N S I V E U T I L I Z A T I O N No． 6， 2 0 1 4 碎煤熔渣气化技术在我国的最新应用 林凯 中国华能集 团公司，北京 1 0 0 0 9 8 摘要阐述 了 碎煤熔渣气化炉的发展情况、技术特点，与鲁奇炉相比较的优缺点，介绍 了 碎煤熔渣炉在我国目前的最新工业应用情况。 关键词煤气化；碎煤熔渣炉；B G L炉； 中图分类号 T Q5 4 6 文献标识码 A 碎煤熔渣气化技术属于 国外引进技术 。该技 术是在鲁奇炉气化技术基础上改进 发展而来 的， 也属于固定床气化技术 。因其 具有气化 强度高、 单炉能力大、蒸汽耗量少、废水量少等诸 多显著 优点，近年来在我 国得到了密切关注 ，并实现 了 工业化应用。 收稿日期 2 0 1 4 0 5 - 2 9 作者简介 林凯 1 9 6 6 一 ，男，湖南岳阳人，1 9 8 8 年毕业于 哈尔滨工业大学电子仪器及测量专业 ，工学学士 ，中国华能集 团公 司煤化工管理办公室生产技术处处长，高级工程师。 云煤炉；工业化应用；技术经济对比 文章编号 1 0 0 5 ． 8 3 9 7 2 0 1 4 0 6 0 0 1 4 0 4 1 碎煤熔渣气化技术简介 碎煤熔渣气化技术是 由当时的英 国燃气公司 在德 国鲁奇公司协助下开发出来的新型煤气化技 术， 简称BG L B r i t i s hGa s L u r g i 英国燃气 一 鲁奇 。 自2 0 世 纪七八十年代至 9 0 年代初 ，经过对 大量的烟煤、焦炭和部分褐煤在工业化规模试验 炉 的试烧 和运行可靠性验 证，B GL技术完成 了 大规模 中试和工业化示范，2 0 世纪 9 O年代 中后 期 ，在德 国东部黑水泵煤气化厂建设了一 台内径 3 ． 6 m的B G L炉，气化 由褐煤制成的型煤生产合 成气，用于发电和制 甲醇。该气化炉 自2 0 0 0 年投 障我国能源安全的重要性。 煤制天然气可以高效、清洁地利用我 国较为 丰富的煤炭资源，尤其是劣质煤炭，生产国内能 源短缺的天然气 ，然后并入现有的天然气长输管 网 ；再利用 已有 的天然气管道和NGC C电厂 ，在 冬天供暖期 间，将生产 的煤制天然气供给工业和 作为燃料用于供暖 ； 在夏天用 电高峰时，部分煤 制天然气用于发电 在非高峰时期，可以转变为 L NG以作战略储备 ； 从而省去了新建燃煤电厂或 改建I GC C电厂 的投资和建立铁路等基础设施的 费用，并保证 了天然气供应 的渠道和实现C O， 的 减排。 煤制天然气的安全生产与稳定运行输送 已经 不是问题， 煤气化可 以联产煤焦油、 粗酚、 生成氨、 硫磺、硫酸铵、液氮等产品。由此可见，煤制天 然气是一举数得 的有效措施。 退一步说，如果煤制天然气产能过剩，价格 接轨 问题长期得不到解决，煤制天然气生产厂商 还可 以考虑联产L NG扩大市场应用，可以考虑氢 气体积分数 3 2 ． 0 ％，甲烷体积分数 6 7 ． 0 ％的气质 指标外售，把煤制天然气在节 能减排降低环境污 染方面的优势以及经济性的优势发挥 出来 。 有 了煤制 天然 气，可 以打破 国外石 油天然 气 的价格垄断。所以，煤制天然气必将成为未来 劣质煤炭和偏远地区煤炭资源综合利用的发展方 向，发展煤制天然气，大有作为。