1、1煤制天然气气化工艺中存在的问题及改进措施摘 要：煤制天然气气化工艺在大力提倡清洁能源的当前有着重要的现实意义，煤气化是煤制天然气气化工艺的核心技术，但目前其工艺中还存在着一定的问题，限制了这一技术的发展，本文在简要介绍煤制天然气工艺技术的基础上，对其存在的问题进行了分析和探讨。 关键词：煤制天然气 工艺 问题 随着人们环境保护意识的加强及世界各国对能源需求的不断增长，天然气作为一种优质的清洁能源，其需求量也急剧增加，在能源结构中所占的比例循序增加。我国化石能源短缺的现状使得国内天然气供应缺口逐年增大，对外依存度呈快速上升趋势，给我国能源安全和国民经济发展带来不利的影响。另一方面，我国是产煤大
2、国，煤炭资源相对丰富，煤化工行业发展较为成熟，在促进国民经济发展的同时造成了一定的环境污染问题。煤制天然气技术的开发应用不仅能缓解我国天然气供需矛盾，同时还能在一定程度上减少燃煤造成的环境问题。 一、煤制天然气气化工艺技术 煤制天然气是指以煤作原料，经气化工艺类制造合成天然气，该技术最早始于 20 世纪 70 年代石油危机时期，西德鲁奇公司和南非 Sasol公司在南非、鲁奇公司和奥地利艾尔帕索公司在维也纳分别建了半工业化煤制合成天然气试验装置。我国于 20 世纪 80 年代开始开发研制煤制天然气技术，并成功开发出常压水煤气甲烷化技术，经过多年的发展，2目前已取得显著的工业化成果。 煤制天然气工
3、艺有一步法煤制天然气技术和二步法煤制天然气技术，前者是以煤为原料直接合成甲烷制取天然气，后者是现将原料煤转化为合成气，在经甲烷化处理得到合成天然气。煤气化技术是煤制天然气的核心技术，目前以煤为原料制取天然气的工艺中常用的煤气化工艺有碎煤加压气化工艺、加压流化床气化、加压气流床气化、常压流化床气化、加压固定床间歇气化等多种，不同的工艺对原料煤品质的要求也有多不同，技术要求、成熟度也各有不同，其中碎煤加压气化是发展早、相对较为成熟、在国内外的应用较为广泛的煤气化工艺。 二、煤制天然气气化工艺中存在的问题及对策 煤制天然气是指煤经过气化产生合成气后经甲烷化处理生成代用天然气，该技术的能源转化率高，技
4、术已经基本成熟，但在实际应用的过程中还存在着一些问题需要进一步完善，以目前煤制天然气中较好的碎煤加压气化技术为例，主要存在大量含酚污水的处理和原材料供应问题。1.含酚量较多的污水的处理 酚是一种芳香组碳氢化合物的含氧衍生物，类化合物为一种原型质毒物，对一切生活个体均可有毒杀作用，其水溶液易进入皮肤，可以全身中毒，吸入其蒸气可造成很大的神经损害，含酚污水可影响水生物的生长和繁殖，对水体污染严重。碎煤加压气化工艺中含酚污水主要来自气化炉干燥段、干馏段和气化剂中的未分解水蒸气三个方面。 碎煤加压气化工艺中使用的原料煤一般为褐煤、烟煤，我国多数地3区的褐煤含水量在 30%左右，云南昭通褐煤含水量更是接
5、近 50%。煤制天然气气化过程中，含有水分的原料煤进入气化炉干燥时可产生一定的蒸汽，蒸汽进入后工段泠凝成为工业废水；次烟煤、褐煤中的氧质量分数较高，一般在 10%15%左右，原料煤进入气化炉在干馏段热解，煤种的氧分子经热解可产生相当于煤质量仅 7%的水分，成为工业废水；原料煤中的灰熔融性温度较低的煤，气化剂中汽/氧比高，采用干式除尘的气化炉排灰形式气化剂中没有被分解的水蒸气可被分离出来成为工业废水。 气化炉干燥段产生的工业废水主要取决于原料煤中的含水量，在原料煤进入气化炉前对其进行干燥处理可较好地解决这一问题；干馏段产生的含酚污水主要由原料煤的特性决定，通过对进入气化炉前的原料煤进行“提质改性
6、”干馏降低，可较好地减少该工段产生的含酚废水量；气化剂中没有被分解的水蒸气造成的含酚废水，采用液态排渣的气化炉排灰形式可以从某种程度上较为彻底地解决这一问题，但液态排渣工艺对原料煤的机械强度要求较高。一般机械强度较强的次烟煤可以采用液态排渣形式，但以褐煤为原料时，此种煤机械强度较差，采用液态排渣难度大，目前国际上采用无黏结剂高压成型技术对高水分含量的褐煤进行处理，制造型煤，但对我国的褐煤应用此技术较为困难。国内目前采用拔头改性工艺对褐煤进行处理，将褐煤该性为半焦粉后再利用黏结剂成型，取得一定的成果。 2.原料块煤的供应问题 煤制天然气碎煤加压气化工艺中一般要求原料为块状，虽然在实际生产中可以采
7、用直径大于 6mm 的小粒煤，但粉煤成型，尤其是一些机械4强度差的煤种，如山西潞安煤、河南鹤壁煤等贫瘦煤的成型问题仍需要解决。 在碎煤加压气化的过程中，随着压力的提高煤的黏结性也会增加，煤在气化过程中的黏结会增加其用于常压两段煤气发生炉时的操作困难，将不黏结的块煤混合掺入其中或是该井气化炉顶部机械是解决这一问题的技术途径。此外，粉煤具有较好的黏结性，利用这一特点加入黏结剂将粉煤制成型煤，再将型煤与块煤混掺使用也是解决煤制天然碎煤加压气化工艺中原料块煤供应问题的途径。 三、结语 煤制天然气技术对缓解我国天然气供需矛盾，保障国家能源安全有着重要的意义，煤制天然气气化技术是煤制天然气的关键技术，其技
8、术发展已较为成熟，但仍存在含酚废水处理和原料块煤的供应问题，在一定程度上限制了煤制天然气技术的发展，因此，应积极深入研究，解决工艺中存在的技术问题，促进这一技术的发展，从而减少对外能源依赖，保证能源安全。 参考文献 1安丽飞.两种煤制天然气工艺的比较J.河南化工，2010，27（10）：13-14. 2张香芬.煤制天然气工艺的研究J.科技资讯，2012， （28）：96-96，100. 3李积强，盛莉莉，黎菲等.煤制天然气工艺的研究与应用J.企业技术开发：中旬刊，2012， （4）：169-171. 54朱瑞春，公维恒，范少锋等.煤制天然气工艺技术研究J.洁净煤技术，2011，17（6）：81-85.
