煤制天然氣具有能量效率高、單位熱值耗水量低和CO2排放量低等特點(diǎn)，是煤制能源產(chǎn)品最有效的利用方式之一。立足于國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)，統(tǒng)籌考慮水資源及生態(tài)環(huán)境承載力，以城市燃?xì)鉃槟繕?biāo)市場(chǎng)，在某些富煤地區(qū)適度發(fā)展煤制天然氣，可以緩解國(guó)內(nèi)天然氣供求矛盾，并且通過(guò)合理優(yōu)化項(xiàng)目建設(shè)方案，還可作為城市燃?xì)獾闹匾{(diào)峰手段。

煤制天然氣通常指采用已開(kāi)采原煤，經(jīng)過(guò)氣化工藝來(lái)制造合成天然氣（SyntheticNaturalGas,SNG）。在實(shí)踐中，業(yè)界往往把煤地下氣化（亦稱(chēng)為地下采煤，UndergroundCoalGasification,UCG）也作為煤制天然氣的一種。全世界已投產(chǎn)的工業(yè)級(jí)煤制天然氣裝置較少，而中國(guó)的煤制天然氣在規(guī)劃產(chǎn)能層面規(guī)模列世界之最。

煤制天然氣工藝

煤制天然氣的工藝可分為煤氣化轉(zhuǎn)化技術(shù)和直接合成天然氣技術(shù)。

兩者的區(qū)別主要在于煤氣化轉(zhuǎn)化技術(shù)先將原料煤加壓氣化，由于氣化得到的合成氣達(dá)不到甲烷化的要求，因此需要經(jīng)過(guò)氣體轉(zhuǎn)換單元提高H2/CO比再進(jìn)行甲烷化（有些工藝將氣體轉(zhuǎn)換單元和甲烷化單元合并為一個(gè)部分同時(shí)進(jìn)行）。直接合成天然氣技術(shù)則可以直接制得可用的天然氣。

煤氣化轉(zhuǎn)化技術(shù)可分為較為傳統(tǒng)的兩步法甲烷化工藝和將氣體轉(zhuǎn)換單元和甲烷化單元合并為一個(gè)部分同時(shí)進(jìn)行的一步法甲烷化工藝。直接合成天然氣的技術(shù)主要有催化氣化工藝和加氫氣化工藝。其中催化氣化工藝是一種利用催化劑在加壓流化氣化爐中一步合成煤基天然氣的技術(shù)。加氫化工藝是將煤粉和氫氣均勻混合后加熱，直接生產(chǎn)富氫氣體。

煤制天然氣工藝現(xiàn)狀

煤制天然氣的核心技術(shù)除氣化技術(shù)以外，還有甲烷化技術(shù)，氣化技術(shù)已經(jīng)非常成熟，甲烷化技術(shù)是在煤氣化的基礎(chǔ)上，進(jìn)行煤氣甲烷化，魯奇公司、沙索公司在兩個(gè)半工業(yè)化實(shí)驗(yàn)廠(chǎng)上進(jìn)行考察認(rèn)為煤氣進(jìn)行甲烷化，可制取合格的代用天然氣。

托普索技術(shù)

托普索公司提供了一種有競(jìng)爭(zhēng)性的工藝，能夠從臉頰的含碳原料中生產(chǎn)替代性天然氣（SNG），SNG中富含甲烷，可以同天然氣相互代替并以相同方式進(jìn)行輸送。從煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)镾NG需要經(jīng)過(guò)氣化、變換、低溫甲醇洗、甲烷化等過(guò)程。

煤、焦炭或者生物質(zhì)經(jīng)過(guò)氣化后生成粗合成氣，經(jīng)過(guò)耐硫CO變換，利用低溫甲醇洗滌脫除酸性氣體CO2和H2S,酸性氣體進(jìn)入焚化爐和SO2轉(zhuǎn)換器生成SO3，經(jīng)過(guò)濃縮塔后冷卻，用酸泵打到儲(chǔ)罐，脫除后的合成氣（溫度325℃）進(jìn)入反應(yīng)器1（固定床，填有托普索催化劑），第一反應(yīng)器出口氣體溫度650℃，CH4含量57%，被兩段冷卻，一部分循環(huán)與原料氣混合，另一部分進(jìn)入反應(yīng)器繼續(xù)甲烷化反應(yīng)，出口溫度342℃，CH4含量80%，經(jīng)過(guò)高壓鍋爐后進(jìn)入反應(yīng)器3，出口溫度342℃，CH4含量94%，經(jīng)過(guò)冷凝和壓縮可以并入天然氣管網(wǎng)。

Davy甲烷化技術(shù)

20世紀(jì)90年代末期，Davy工藝技術(shù)公司獲得了將CRG技術(shù)對(duì)外轉(zhuǎn)讓許可的專(zhuān)有權(quán)，并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了CRG技術(shù)和最新版催化劑。

Davy甲烷化工藝技術(shù)除具有托普索TREMPTM工藝可產(chǎn)出高壓過(guò)熱蒸汽和高品質(zhì)天然氣特點(diǎn)外，還具有如下特點(diǎn)：催化劑已經(jīng)過(guò)工業(yè)化驗(yàn)證，擁有美國(guó)大平原等很多業(yè)績(jī)。催化劑具有變換功能，合成氣不需要調(diào)節(jié)H/C比，轉(zhuǎn)化率高。催化劑使用范圍很寬，在230℃～700℃范圍內(nèi)都具有很高且穩(wěn)定的活性。

魯奇工藝

魯奇工藝氣化效率高，氧耗低，可適用我國(guó)富裕的低熱值的褐煤作為原料。目前我國(guó)正在籌建或已開(kāi)工建設(shè)的煤制天然氣項(xiàng)目中，大部分采用的是該工藝。

煤制天然氣工藝流程

煤制天然氣整個(gè)生產(chǎn)工藝流程可簡(jiǎn)述為：

原料煤在煤氣化裝置中與空分裝置來(lái)的高純氧氣和中壓蒸汽進(jìn)行反應(yīng)制得粗煤氣；粗煤氣經(jīng)耐硫耐油變換冷卻和低溫甲醇洗裝置脫硫脫碳后，制成所需的凈煤氣；從凈化裝置產(chǎn)生富含硫化氫的酸性氣體送至克勞斯硫回收和氨法脫硫裝置進(jìn)行處理，生產(chǎn)出硫磺；凈化氣進(jìn)入甲烷化裝置合成甲烷，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的天然氣；煤氣水中有害雜質(zhì)通過(guò)酚氨回收裝置處理、廢水經(jīng)物化處理、生化處理、深度處理及部分膜處理后，廢水得以回收利用；除主產(chǎn)品天然氣外，在工藝裝置中同時(shí)副產(chǎn)石腦油、焦油、粗酚、硫磺等副產(chǎn)品。主工藝生產(chǎn)裝置包括空分、碎煤加壓氣化爐；耐硫耐油變換；氣體凈化裝置；甲烷化合成裝置及廢水處理裝置。輔助生產(chǎn)裝置由硫回收裝置、動(dòng)力、公用工程系統(tǒng)等裝置組成。

發(fā)展煤制天然氣既可作無(wú)天然氣供應(yīng)地區(qū)的氣源，又可作管道天然氣的補(bǔ)充氣源和調(diào)峰氣源。一旦多聯(lián)產(chǎn)開(kāi)發(fā)成功和應(yīng)用，則必將最終實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)、多聯(lián)產(chǎn)、集團(tuán)化發(fā)展之路。自煤制油的新項(xiàng)目叫停后，煤制天然氣項(xiàng)目相繼出現(xiàn)。隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)清潔能源天然氣的需求量迅速增長(zhǎng)，天然氣供不應(yīng)求的局面將會(huì)長(zhǎng)期存在。利用我國(guó)煤炭資源相對(duì)豐富的特點(diǎn)發(fā)展煤制天然氣產(chǎn)業(yè)，補(bǔ)充天然氣資源的不足，是一條緩解我國(guó)天然氣供求矛盾的有效途徑，有著廣闊的發(fā)展前景。