刘 伟

（中国石油化工股份有限公司 化工事业部，北京 100728）

随着经济的快速增长和人们生活水平的不断提高，天然气的需求量越来越大。在国家战略部署下，我国天然气产量快速增长，但在未来相当一段时间内，我国的天然气仍会处于供不应求的状态，进口量也会逐年攀升［1］。据统计，2020年我国的天然气供应缺口会攀升至约2×1011m3，净进口量所占比例约40%［1］。国内天然气的供需格局以及国家的能源战略使得从煤炭出发经合成气甲烷化制备合成天然气的研究兴起［2-4］。

煤制天然气工艺主要包括煤气化和合成气甲烷化两个过程。一般使用褐煤等劣质煤炭资源，经过煤的气化、CO变换、杂质脱除、CO高温甲烷化等工艺来生产合成天然气。煤制天然气的核心技术是煤气化技术和甲烷化技术，其中，合成气高温甲烷化制天然气技术是合成天然气的有效方法［5］。CO甲烷化反应属于强放热反应，反应过程中放热量大，热量的移出和利用是关键。经过理论计算，每转化1%CO的绝热温升为72 ℃，每转化1%CO2的绝热温升为60 ℃［1］。与传统的甲烷化反应相比，煤通过气化过程生产出的合成气含量可以达到23%～60%（φ），高的合成气含量同时会带来高的CO含量，反应物浓度高，放热量大是不可避免的，因此对甲烷化技术也提出了更严苛的要求。目前已经工业化的合成气制天然气的甲烷化反应器均为固定床绝热反应器。CO甲烷化反应是强放热反应，在工业操作过程中，反应热的快速移出及催化剂在高温下的稳定性和活性，是煤制天然气工艺中合成气甲烷化的瓶颈［1］。……