刘泉洲 张楌 史亚丽

长庆油田分公司第一采气厂第四净化厂，陕西延安 717500

从能源结构上看，我国具有“富煤、贫油、少气”的能源结构特点，其中天然气的消费比例远低于世界平均水平。近年来，随着我国经济的快速发展以及城镇化步伐的加快，对天然气的需求日益增加。我国自身的天然气产量以无法满足天然气的需求量，供需矛盾日益突出，进口依赖度逐年增大，对我国能源安全造成威胁。我国在“十三五”规划中提出，鼓励发展先进煤气化、催化气化、加氢气化制取天然气等技术及示范工程、支持进行煤的化学链气化技术开发，在科技创新2030 年重大项目之煤炭清洁转化中也提出煤炭利用亟待解决的重大科技问题。

1 煤制天然气项目净化工艺概述

低温甲醇洗工艺。低温甲醇洗工艺是一种物理吸收方法，在这一过程当中，首先需要冷却甲醇，冷却度为零下六十摄氏度左右，将其作为溶剂，用来吸收粗煤气当中所产生的大量的二氧化碳以及轻油等等。通过深入的研究分析我们发现，在低温条件之下，甲醇具备良好的吸附性，尤其是对于杂质，能够实现有效的吸收，但是对于其中的一氧化碳和甲烷等化学气体，吸收率却并不高。当甲醇将粗煤气当中的杂志吸收之后，就能够实现对煤气的净化作用，将干净的煤气融合在一起，也就形成了洁净天然气。举个例子来说，可以生产硫化氢，并且其浓度是非常高的，这样一来，我们借助硫回收生产工艺，就能够生产制造出硫磺。

NHD 净化工艺。NHD 净化工艺也被称之为聚乙二甲醇醚法，这一工艺是我国自主研发出来的。我们应用NHD 净化工艺，能够实现对粗煤气当中的杂质的有效净化。从根本上上来说，NHD 净化工艺和低温甲醇洗工艺两者之间存在着一定的联系，那就是都属于物理吸附工艺。不同的是，借助NHD 净化工艺，在常温环境下就能够实现净化，并且整个操作流程非常的简单、便捷。不仅如此，NHD 净化工艺的溶剂是没有毒性的，并且饱和蒸汽压并不高，因此溶剂的损失率是非常低的，再生消耗量也是非常低的。

2 煤制天然气净化工艺现状

截至目前，在我国已建成的煤制天然气示范项目中，大多采用的煤制天然气技术是先将煤在高温高压条件下气化得到富含粗合成气的原料气，再经变换、甲烷化过程制得天然气产品，俗称“两步法煤制天然气技术”或间接法煤制天然气技术。典型煤气化技术代表，如鲁奇固定床气化炉，出口气中甲烷含量约10%；典型甲烷化技术，如戴维甲烷化技术、托普索甲烷化技术等。由于整套天然气制取工艺需经煤气化、除尘脱油、耐硫变换、脱硫脱碳后进行甲烷合成工段，要经历高温、低温、再高温的过程，能量利用效率差，导致工艺复杂、投资较大、能耗高，项目经济性差。

煤催化气化制甲烷技术是一种直接甲烷化技术。其核心是在碱金属/碱土金属催化剂作用下，煤在加压流化床气化炉中，在相对温和的条件下进行气化、变换和甲烷化反应生产甲烷产品。其中，气化炉出口合成气中甲烷含量在16%-20%，比现有固定床煤气化制甲烷技术的甲烷含量高出近一倍。若利用此技术制取合成天然气，可降低后续甲烷合成工段的反应负荷。后续工段继续采用传统的甲烷化技术，由于传统甲烷化技术所用催化剂通常为镍基催化剂，该催化剂对原料氢碳比和硫含量要求严格，需经过耐硫变换以及脱硫脱碳、精脱硫等工艺，以调节合成原料气的氢碳比在3 .0 以上，同时将合成原料气中的硫含量将至0 .1ppm以下，导致设备投资和运行费用大大增加。因此，开发在低氢碳比且含硫气氛中仍具有较好甲烷化活性的催化剂，是甲烷合成技术的发展方向。

3 低温甲醇洗净化工艺与NHD 净化工艺的参数比较分析

低温甲醇洗工艺和NHD 净化工艺的吸收能力比较。低温甲醇洗工艺和NHD 净化工艺在实际的净化过程当中所应用的溶剂是不同的，因此其操作温度也就不尽相同。低温甲醇洗工艺，从字面上来说，对于温度有着较高的要求，需要在零下六十摄氏度左右才能够进行，而NHD 净化工艺对于这一方面要求要低的多，在零下五摄氏度左右就能够达到非常好的净化效果。由于煤制天然气当中含有大量的硫化氢、羰基硫以及二氧化碳等一系列的酸性气体，这些气体的溶解度在甲醇当中，要比NHD 净化工艺所用的聚乙二甲醇醚中的溶解度高的多，在这种情况下，也就表明了低温甲醇洗工艺的吸收能力是要比NHD 净化工艺的吸收能力强的。

低温甲醇洗工艺与NHD 净化工艺在有效气体损失和净化能力方面的比较。我们都知道，低温甲醇洗净化工艺和NHD 净化工艺两者之间的操作条件是存在着一定的差异的，在这种情况下，两者之间对于有效气体的损失以及净化程度必然是不同的。通过实验我们发现，借助低温甲醇洗净化工艺来净化煤制天然气，在整个过程当中所损失的氢气约占总量的百分之零点一二，而NHD 净化工艺所损失的氢气约占总量的百分之零点三九，由此我们不难看出，两者相比较而言，低温甲醇洗工艺的损失比NHD 净化工艺要低的多。

结语

当前我国在粗煤气净化的过程当中，对于上述两种净化工艺均有着一定程度的应用。低温甲醇洗工艺和NHD 净化工艺两者之间有着不同的优点以及缺点。但是，站在大型煤化工企业的角度上来说，在实际的应用过程当中，可以选择应用低温甲醇洗工艺，以此来充分的确保接下来甲烷化工艺的稳定性，同时也能够降低企业的生产成本，进行科学合理的应用。