1.甲烷化技术的研究开发历程

公司在20世纪80年代初即开始进行“部分甲烷化增加煤气热值”的研究开发工作，该项目1983年列为陕西省科技攻关项目，同时在“六五”、“七五”期间被列为国家重点科技攻关项目，在此研究基础上，西北化工研究院又承担了国家“八五”、“九五”重点科技攻关项目“两段炉煤气甲化烷中试及催化剂研究”，1986年“耐硫甲烷化催化剂的研究”列为国家城建部科技攻关项目，1987年完成了耐硫甲烷化催化剂立升级试验，运行1000小时，并通过城建部的技术鉴定。1988年完成了耐高温甲烷化催化剂及多段固定床甲烷化工艺中间试验，试验规模为1200 m3/d，运行1200小时，并通过国家科委和化工部的技术鉴定。1997年完成了两段煤气甲烷化催化剂及多段固定床甲烷化工艺中间试验，试验规模为2400m3/d，运行1200小时，通过国家科委的技术鉴定。

在甲烷化催化剂及工艺的研究开发方面，主要进行了以下几方面的工作，一是重点提高催化剂的热稳定性，二是研发耐硫甲烷化催化剂。催化剂耐热性能的研究工作主要以筛选热稳定性好的助剂并通过制备工艺的研究来提高催化剂样品的耐热性，实验室小样的耐热温度1000℃，时间20小时，放大制备的原粒度催化剂样品在煤气条件下耐热温度670℃，时间700小时。

在甲烷化工艺研究开发方面进行了多段甲烷化工艺、分流甲烷化工艺、予变换甲烷化工艺、直接甲烷化工艺等的模拟试验及数学模型建立计算，确定中间试验的工艺流程。并与五环工程公司（化四院）、湖北沙市计委、沙市化肥厂合作开展耐高温甲烷化催化剂及多段固定床甲烷化工艺中间试验，1988年完成了耐高温甲烷化催化剂及多段固定床甲烷化工艺中间试验，试验规模为1200m3/d，运行1200小时，并通过国家科委和化工部的技术鉴定。在半水煤气条件下试验结果表明甲烷化催化剂活性高,耐热性能好,起活温度低,经过1200h寿命试验,催化剂活性无明显变化,比表面积基本无变化,CO转化率≥90%，生成甲烷的选择性≥65%。

公司承担的国家“八五”重点科技攻关项目“常压两段炉水煤气甲烷化工艺及催化剂中试研究“项目，在水煤气两段炉现场建立了日处理量为12000Nm3煤气的甲烷化中试装置，顺利完成1000h中间试验，并通过国家科委的技术鉴定。中间试验结果表明：（1）1000h连续试验结果表明，两段炉水煤气甲烷化工艺设计合理，粗脱硫、加氢净化、精脱硫三段净化工艺满足了甲烷化催化剂对原料气的净化要求，经部分变换调整了煤气中H2/CO比例，防止床层积碳，保证甲烷化过程的正常进行。(2)该甲烷化采用四段绝热床一次通过，设备简单、投资省、操作容易、开停车方便。CO转化率为95%，CH4为选择性65%，产品气中CO<5%，热值高于13.15MJ/m3，煤气平均增热3.0MJ/m3，产品气质量基本达到城市煤气规范要求。(3)甲烷化催化剂活性高,耐热性能好,起活温度低,经过1000h寿命试验，活性无明显下降趋势，物化结构基本无变化，估计使用寿命可达一年以上。

公司研究开发的甲烷化催化剂有RHM-266型耐高温煤气甲烷化催化剂，JRE型耐高温煤气甲烷化催化剂，SU-329型耐硫甲烷化催化剂。

2．甲烷化技术的工业化进程

 完成了湖北沙市100000M3/d煤气甲烷化可研及基础设计（与设计院合作）。

 完成了昆山市50000M3/d煤气甲烷化可研及基础设计（与设计院合作）。

 完成了北京市顺义50000M3/d煤气甲烷化可研及基础设计及施工设计（与设计院合作）及工程建设。

 完成了50000M3/d两段煤气甲烷化基础设计（与设计院合作）。

 开发出的JRE型耐高温煤气甲烷化催化剂在泰安化肥厂城市煤气换热式工业甲烷化反应装置上成功使用了两炉。

3.工作进展

近年来，公司在以前甲烷化技术研究的基础上，承担了国家科技支撑计划“陕北半焦（兰炭）清洁生产和碳氢尾气合成天然气关键技术开发与示范”的研究开发工作。完成了碳氢工业尾气合成代用天然气工艺技术、催化剂及反应器技术的研究，建设了一套碳氢工业尾气合成2000万m3/a代用天然气工业示范装置。示范装置运行结果表明，开发研究的合成天然气工艺技术、反应器及其催化剂，完全能够满足碳氢工业尾气合成代用天然气的技术要求，经三段甲烷催化剂处理后焦炉煤气，其CO转化率大于99%，甲烷选择性接近100%，经三段甲烷化反应器后，其出口气中CO+CO2＜80ppm，完全达到了技术指标的要求。工艺合理，流程紧凑，甲烷化催化剂耐高温性能良好。

目前，由公司EPC总承包的焦炉煤气制12000万（标）立方米/年天然气项目已建成投产。

4.技术特点

公司开发的城市煤气甲烷化和合成气制取代用天然气的多段甲烷化技术主要有以下特点：

(1)气体一次通过的多段甲烷化工艺，不需产品气循环，设备简单，投资省，操作容易，既可用于常压也可与加压气化工艺相匹配。

(2)甲烷化催化剂起活温度低，活性高，抗析碳能力强，寿命长，可适用不同的甲烷化工艺。

(3)催化剂的耐热性能好，使用温域宽，可在240～750℃下使用，耐热温度达1000℃以上。

(4)不需对原料气脱氧和脱氨，减少了设备投资及操作费用。

(5)开发了与之配套的成熟净化技术，确保了甲烷化过程的净化要求。

5.技术成果及业绩

(1)开展了焦炉煤气制取代用天然气的研究工作，申请国家发明专利3项，获得国家发明专利授权3项。

①专利号：ZL200810018400.X“碳氢工业尾气无变换联产甲醇、车用天然气、合成氨的方法”；

②专利号：ZL201310118547.7“一种由碳氢工业尾气合成代用天然气的甲烷化方法”；

③专利号：ZL201310118501.5“一种用于合成代用天然气的甲烷化催化剂及其制备方法”。

(2)主要业绩

①以EPC总承包的方式，建设了山西聚源煤化有限公司“焦炉煤气制12000万Nm3/年天然气”工业装置。目前装置已投入运行，产品天然气进入销售管网。

②为中国石油广东石化公司“中委合资广东石化2000万吨/年重油加工工程”POX石油焦制氢装置提供了甲烷化工艺包及催化剂。

该甲烷化装置以煤制气为原料气合成甲烷。原料气的正常处理量为105881Nm3/h（干基），操作范围为单元设计正常能力的50%～110%，年操作时间8400小时。

③为相关单位编制了焦炉煤气制LNG可研、技术方案。

在陕西焦化厂建设的2000万m3/a代用天然气工业示范装置

山西聚源焦炉煤气制天然气工业装置

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