焦炉煤气制天然气合成工段甲烷循环气问题探讨

关于甲烷化喷射循环工艺介绍



甲烷化基本工艺

1、通过对托普索甲烷合成技术和戴维甲烷合成技术深入研究和运行比较，我们对两个技术的核心点有了深刻的理解和体会。托普索技术是较好的技术，但是，需要高压废热锅炉，开车启动要配套建设高压锅炉，建设和运行管理都带来了较多问题。
2、我们通过实际运行发现，甲烷反应器系统压降很小，小的在7-10KPa，一般在10-25KPa，高一些时也只在30-35KPa，加上我们对喷射技术理论和多年实践应用的理解，利用脱硫后工艺气的压力作为动力，实现喷射循环工艺，取消了循环气压缩机，是甲烷化合成工艺的重大突破。
3、我们采用多个喷射器组合，在保证喷嘴喷出流体形状不变的情况下实现不同气量的适应性，在总流量10%以内的流量调节采用针式调节。

二、喷射循环的优点

1、设备投资费用**减少，只在1/3左右，占地少。

2、节电，将低效率循环机功率转移到高效的大压缩机；

3、只是静态管道，安全管理点大为减少

4无动设备，压缩机事故点彻底避免，维护量没有，费用没有，**提高了长周期运行保证。

三、已投产运行项目

1、山西聚源煤化

     实际运行情况说明和数据
a、最初设计参数(西北院)
Œ焦炉煤气量：2.8万Nm3/h，实际量1.45万Nm3/h；无循环工艺，
投产表现：反应温度较高达650℃，催化剂2-3月，最长6个月更换一次，生产不能稳定进行。
b、喷射循环改造
2016年10月，喷射循环工艺投用；设计循环比1.0v/v，反应器温度控制在520℃。实际运行，循环比1.3v/v（1850/1400），一段反应器温度461℃，二段反应器温度456℃，稳定运行1年，效果非常明显。

2、山西襄垣富阳园

实际运行情况说明和数据
a、最初设计参数(新地院)
Œ焦炉煤气量：1.8万Nm3/h；循环机功率400kw×2台；
投产表现：运行没有问题，对比喷射循环工艺耗电高，压缩等前段工艺加混合制冷（MRC）压缩机，LNG总单位耗电率2000kw.h/t（1.379kw.h/Nm3），其中，MRC压缩机耗电600kw.h/t（0.414kw.h/Nm3），工艺耗电率1400 kw.h/t（0.966kw.h/Nm3）。这个耗电率比京宝的850-900kw.h/t（0.58-0.62kw.h/Nm3）高出1.5倍（LNG吨耗电多出450kw.h/t，全年多耗电1600万kw.h以上）。
最初想法是对我们之前进行的京宝新奥的压缩机系统节电改造多项技术希望采用，后决定先采用喷射循环工艺，解决循环机和升温炉同时运行问题。
b、喷射循环改造
设计思想
尊重原工艺一、二段反应分别进气，两段循环工艺，一段循环比1.6v/v，二段1.0v/v；总进气量16000Nm3/h考虑，一段进气量10000Nm3/h，二段进气量6000Nm3/h；反应温度控制在500℃；最终目的停止循环气压缩机和升温炉。
运行效果
2017年9月2日投运，总脱硫气量19000Nm3/h，一段循环比2.0v/v，二段1.3v/v；反应器温度：一段432.70℃，二段422.20℃，三段256.20℃，反应温度远低于设计值，效果非常好，完成达到了改造设计目的，并且小负荷运行时（9000Nm3/h）两套喷射器运行（什么都不调整），一段反应器温度只有432.7℃。