山西煤化所發(fā)表綜述文章介紹煤直接催化加氫氣化制天然氣技術(shù)過程機(jī)理與調(diào)控
煤制天然氣是通過煤氣化技術(shù)將煤炭轉(zhuǎn)化為合成氣，再經(jīng)過甲烷化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為以甲烷為主要成分的合成天然氣的過程，2023年，我國天然氣對外依存度高達(dá)42.3%，供應(yīng)“卡脖子”風(fēng)險日益凸顯。我國中低階煤炭資源豐富、化學(xué)活性高，是直接制取天然氣的理想原料。該技術(shù)旨在利用我國豐富煤炭資源彌補傳統(tǒng)天然氣供應(yīng)壓力。?
山西煤化所曲旋副研究員團(tuán)隊就煤直接催化加氫氣化制天然氣技術(shù)過程機(jī)理與調(diào)控開展了研究。相關(guān)成果以“A critical review on direct catalytic hydrogasification of coal into CH4: catalysis process configurations, evaluations, and prospects”為題發(fā)表在《國際煤炭科學(xué)技術(shù)學(xué)報》(International Journal of Coal Science & Technology）。
煤催化加氫氣化（CCHG）制天然氣技術(shù)與“水蒸氣氣化-合成氣甲烷化”兩步法、煤水蒸氣催化氣化法、煤加氫氣化法等其他主流路徑相比，在甲烷產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性、熱效率等方面優(yōu)勢明顯。
本研究在剖析上述問題的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對CCHG過程催化劑回收、污染物排放、熱效率等進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了加壓流化床CCHG的放大估算，提出了煤耦合生物質(zhì)/CO2共催化加氫甲烷化新工藝，并進(jìn)行初步實驗驗證。文章有助于深入了解煤催化加氫氣化制天然氣過程，可為煤、生物質(zhì)、CO2等含碳資源在加壓流化床中規(guī)?；瘧?yīng)用提供理論與數(shù)據(jù)參考。
催化劑在煤加氫熱解以及熱解煤焦加氫甲烷化過程作用原理示意圖
文章關(guān)于CCHG工藝過程分析取得了以下結(jié)論。CCHG過程活性較高的Co基催化劑可通過簡單的酸洗法進(jìn)行回收并進(jìn)行循環(huán)利用。CCHG過程中煤結(jié)構(gòu)中大部分的含硫物種均被二元催化劑中的Ca固定，氣體中未檢測到含硫物種；氮元素主要以N2-N和NH3-N形式釋放。NH3-N主要被液相產(chǎn)物吸收，在后續(xù)的規(guī)模化應(yīng)用過程中煤中此部分氮可以作為合成NH3的來源之一。
CCHG整個過程熱效率為81.8%，高于成熟的魯奇爐兩步法（61.9%）和催化氣化法（72.7%）制天然氣技術(shù)。
煤耦合生物質(zhì)/CO2共催化加氫甲烷化新工藝特性
（202課題組）
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