新奧自主開(kāi)發(fā)的煤催化氣化技術(shù),作為先進(jìn)的第三代氣化技術(shù),是煤制天然氣最有效的工藝途徑之一。該技術(shù)不同于傳統煤制天然氣工藝,通過(guò)添加催化劑將煤氣化、變換和甲烷化三種反應耦合在一個(gè)加壓流化床氣化爐中進(jìn)行,實(shí)現一步合成煤基天然氣。
煤催化氣化技術(shù),是指在多功能催化劑作用下,煤和氣化介質(zhì)(水蒸氣、氫氣、一氧化碳)在一個(gè)反應器內同時(shí)發(fā)生煤氣化、變換和甲烷化三個(gè)反應,將吸熱反應和放熱反應有效耦合起來(lái),大幅提高甲烷產(chǎn)率和系統能效。反應器采用加壓流化床氣化爐,反應溫度700-800℃,反應壓力3.0-4.5MPa,出口煤氣中甲烷含量可達24%。
新奧自主開(kāi)發(fā)的煤催化氣化技術(shù)于2008年立項,先后搭建完成實(shí)驗室基礎研發(fā)、0.5t/d小試PDU和5t/d中試PDU等研發(fā)平臺,進(jìn)行了催化劑開(kāi)發(fā)、負載及回收技術(shù)、煤種選擇與催化劑匹配技術(shù)、計算機模擬輔助工程放大技術(shù)、加壓流態(tài)化穩定控制技術(shù)、油氣水塵復雜物相分離技術(shù)和流化床氣化爐整體設計方案等核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)和驗證。目前,新奧煤催化氣化技術(shù)已形成了涵蓋催化劑體系、流化床氣化爐、后處理系統等200余項具有自主知識產(chǎn)權的專(zhuān)利體系;參與起草編制了多項國家標準、地方標準和企業(yè)標準;負責承擔并參與了包括國家科技支撐計劃、國家973計劃和國際科技合作項目在內的多項國家級課題,獲得了業(yè)界廣泛的認可和支持。
該技術(shù)于2014年8月通過(guò)了河北省科技廳組織的科技成果鑒定,技術(shù)水平達到國際領(lǐng)先。在2016年第九屆國際發(fā)明展上,該技術(shù)榮獲了發(fā)明創(chuàng )業(yè)獎-金獎。
2013年起,在中試研究基礎上啟動(dòng)了催化氣化千噸級工業(yè)示范項目設計工作。2016年4月,日處理煤量1500噸的煤催化氣化工業(yè)裝置在內蒙古達拉特旗開(kāi)工建設,2018年6月完成裝置中交。2018年9月8日11:58催化氣化主裝置一次投料成功,打通工藝全流程,成功產(chǎn)出合格LNG產(chǎn)品,標志著(zhù)世界首套自主開(kāi)發(fā)的煤催化氣化制天然氣裝置進(jìn)入工業(yè)化階段。
示范裝置經(jīng)過(guò)兩年多投料試車(chē),先后利用內蒙古地區羊場(chǎng)、李五興、魏家峁、孫家壕等多種低價(jià)劣質(zhì)煤實(shí)現系統運行,各項技術(shù)指標穩定,目前已累計運行1300余小時(shí)。經(jīng)初步核算,該技術(shù)單方天然氣生產(chǎn)成本比傳統煤制氣技術(shù)降低21.8%,成本優(yōu)勢明顯。
未來(lái),新奧煤催化氣化工業(yè)示范裝置將持續進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng )新、智慧運營(yíng),逐漸向成熟工業(yè)裝置邁進(jìn),為煤制天然氣行業(yè)技術(shù)升級和高質(zhì)量發(fā)展提供新的技術(shù)方案。
煤種適應性廣。煙煤、次煙煤、褐煤及部分無(wú)煙煤可采用催化氣化技術(shù)實(shí)現高效利用。
能量利用效率高。采用煤熱解、催化氣化、燃燒相結合的分級轉化技術(shù),過(guò)程熱效率高達76%,比常規技術(shù)高15%左右,提高甲烷產(chǎn)率的同時(shí),二氧化碳排放比傳統煤制氣降低37%以上。
過(guò)程經(jīng)濟性好。甲烷和焦油聯(lián)產(chǎn),大幅提高過(guò)程經(jīng)濟性,相比等規模傳統煤制氣單方甲烷成本降低24%以上。
環(huán)境友好。煤氣降溫采用間接冷凝技術(shù),不產(chǎn)生洗焦廢水,爐內未分解水用于催化劑回放,實(shí)現廢水近零排放。
煤催化氣化制天然氣技術(shù)對我國較為豐富的低階煤資源具有很好的適應性,能源轉化效率、環(huán)保指標均可滿(mǎn)足國家要求,比水耗、比煤耗均高于行業(yè)先進(jìn)值,該技術(shù)不僅實(shí)現了對低階煤資源的高效開(kāi)發(fā)和清潔化利用,還可彌補我國天然氣需求快速增長(cháng)形成的供應缺口,具有良好的社會(huì )效益和市場(chǎng)前景。