煤制气遗留场地修复后再开发安全利用评估

随着社会经济发展和城镇建设加快,原有土地使用性质发生改变,其中工业遗留场地的污染物可能对土壤和地下水造成污染。但由于修复技术的局限性以及水文地质的复杂性,修复后场地仍然可能存在不利于安全利用的物质残留或异味等风险隐患。为了进一步完善污染地块修复后再利用评价方法,对可能存在的污染风险进行识别,现选取了一块经原位化学氧化和原位热脱附修复后的煤制气遗留场地,从感官可接受度、工程安全性和环境质量3个方面系统全面地评估场地修复后再开发安全利用的适宜性。评估结果表明,在感官可接受度方面,硫化氢的质量浓度是其嗅阈值的1.6~4.8倍,氨、甲苯和三氯甲烷质量浓度均低于其嗅阈值,臭气浓度低于检出限,感官可接受程度高;在工程安全性方面,地块经原位热脱附和原位化学氧化修复后,基本土性参数、压缩系数和渗透系数未发生明显改变,但是原位化学氧化区MH2点位浅层土壤硫酸盐残留浓度达到中腐蚀等级;在环境质量方面,修复后场地土壤中和地下水中污染物的质量浓度均低于相应评价标准限值。在场地后期开发建设中,应进一步对土壤中硫化氢气体和土壤硫酸盐腐蚀性进行监测,确保地块安全开发利用。研究结果可为其他污染地块修复后的再利用提供有效、科学的指导。

国内煤制天然气产业发展现状与趋势分析

我国自“十一五”开始煤制天然气示范项目建设,长期以来环保问题和经济性是制约煤制天然气产业发展的关键问题。双碳目标下,我国天然气消费量到2035—2040年将有巨大的增长空间,而国际天然气市场波动进一步提高了对供应安全的要求。煤制天然气作为现代煤化工的重要形式,有利于促进煤炭清洁低碳化利用。分析了我国煤制天然气产业的机遇和挑战,天然气多元化供应和安全储备需要给煤制天然气产业带来了历史性机遇,而终端市场竞争力不强和高碳排放等环保问题是该产业的长期挑战。分析了煤制天然气生产成本和到达终端市场的综合成本,在环渤海、长三角和中部地区3个天然气区域市场内,与其他多种气源的经济性进行了比较。结合煤制天然气产能和供应能力的增长趋势,预计2030年前我国煤制天然气市场需求呈上升趋势,煤制天然气将发挥丰富终端气源和应急供应的重要作用。

合成天然气(SNG)产品中氢气含量控制手段的研究

煤制天然气的合成天然气(SNG)产品与常规天然气最大的不同在于其H_2含量高,可能对燃气电厂等用户有较大影响,需要在设计阶段做好控制方案。控制SNG中H_2含量的工艺手段主要有调节氢碳比、调整反应温度和调节分水量等。采用ASPEN PLUS对国内某煤制天然气项目甲烷化工艺流程进行模拟,分析几种工艺调节手段对H_2含量控制的敏感性,结果显示氢碳比和第二辅甲烷化(最后一级甲烷化)入口温度对SNG中H_2含量和产品品质影响较大,适合作为H_2含量控制的主要调控手段。

煤基合成气制SNG反应工艺的研究

采用2个模拟绝热反应器串联的模试装置,对自主研发的NCJ-1宽温型催化剂与NCJ-2低温型催化剂进行了活性评价,研究了煤基合成气制SNG的反应工艺。试验采用的原料气组成(φ)为:H268.4%,CO 19.6%,CO_23.0%,CH_49.0%,考察了空速、入口温度、新鲜气中CO_2体积分数、循环比、反应压力、一反入口加水量等条件对甲烷合成的影响。试验结果表明:空速上升对反应转化率和气体出口浓度的影响不太明显,但热点位置会下移;入口温度在高于250℃的前提下,随着温度的升高热点温度急剧上升;CO_2入口体积分数上升,CO_2转化率上升;通过改变循环比可以有效控制一反入口CO_x体积分数,使反应热点温度控制在催化剂允许的范围内;随着压力升高,热点温度、CH_4出口体积分数、CO转化率、CO_2转化率均上升;一反入口加水有利于控制床层温度,并有效保护催化剂,防止积炭。

从市场供需看我国煤制天然气发展前景

煤制天然气已成为国内投资和研究的热点,但该行业发展不能一哄而上,而需要统筹规划、合理布局,做好总量控制。为此,从分析我国天然气市场中远期需求量入手,综合考虑国产、进口等各类资源因素,预测了我国煤制天然气的市场空间;在剖析煤制天然气项目的特点、能耗、水耗和综合能源利用效率的基础上,结合煤炭资源保有量及其分布对我国煤制天然气产业的发展前景作出分析。结论认为:我国可实现的天然气消费需求量2020年约为3 800×108 m3,2030年有望达到5 200×108 m3;根据各类资源规划和合同签订情况,并考虑勘探开发的不确定性,初步判断我国煤制天然气合理规模2020年约为300×108 m3、2030年约为500×108 m3,峰值达到800×108 m3。最后建议:1国家支持研发和示范,环境上严格准入;2结合我国的国情因地制宜,适度发展;3煤制天然气利用方向上应定位于城市燃气和工业燃料;4煤制天然气项目发展应统筹规划布局。

煤制合成天然气用甲烷化催化剂的研发进展

本文概述近10年来国内外在煤制合成天然气用甲烷化催化剂的研发动态,并报道本研究组在高效新型Ni-ZrO2基催化剂的研发进展.

煤制天然气高温甲烷化催化剂研究进展

随着人们生活水平提高和工业日益快速增长的需求,对天然气的需求越来越大,在较长时间内出现供不应求的局面。煤制天然气是煤经气化、合成气变换、净化以及甲烷化形成的过程,其中高温甲烷化催化剂的研究与开发备受关注。本文首先对高温甲烷化催化剂国内外发展概况进行了综述,并对高温催化剂的组成及其失活原因进行了分析,失活原因主要包括:硫中毒、烧结和析碳,最后提出高温甲烷化催化剂的研究方向,旨在为高温甲烷化催化剂的研发提供借鉴与参考。

煤直接加氢制甲烷研究进展

天然气资源短缺、低阶煤资源利用问题突出,开发新型、高效和对环境友好的低阶煤制甲烷工艺成为研究热点。本文分析讨论了以下几方面:温度、压力、催化剂、煤种和气化剂等因素对煤直接加氢制甲烷过程的影响;煤直接加氢制甲烷的反应机理和动力学;3种典型煤直接加氢甲烷化工艺的优缺点;本文作者课题组正在研究开发的低阶煤炭化脱氧、高活性半焦直接加氢制甲烷工艺及其特点。分析认为:以低阶煤(生物质)为原料进行加氢甲烷化生产代用天然气成为新的研究重点,其中又以新型、廉价煤加氢甲烷化催化剂的研制和新型甲烷化反应器的开发最为关键。

均温甲烷化技术用于煤制天然气探讨

在成功进行了采用水冷换热甲烷化反应器的焦炉煤气均温甲烷化技术制合成天然气的工业试验的基础上,讨论了该技术用于煤制合成天然气的可行性。结果表明,该技术具有能量效率高(>60%),CO、CO2转化率高,催化剂寿命长、价格低,流程短、设备少和投资省等优势,具有较高的吸引力。

煤制合成天然气过程经济性分析

煤制合成天然气与其他煤化工技术(煤制油,煤制烯烃等)相比具有流程短、能量利用效率高、水耗相对较少、投资相对较少等特点,已呈现大规模工业化的趋势。基于鲁奇煤气化工艺及自制的甲烷化催化剂,以锡林浩特煤为原料,年产10×108 m3(标准)天然气项目为目标,对煤制合成天然气过程进行经济性分析。

甲烷化技术国产化研究进展

甲烷化是焦炉气制天然气、煤制天然气生产流程的关键步骤,为打破国外技术垄断,国内研究机构积极进行技术开发。系统梳理了甲烷化技术的国产化研究进展,分析了焦炉气甲烷化技术的应用现状,探讨煤制天然气甲烷化技术的应用前景,并就降低首次工程应用风险提出几点建议。国内甲烷化技术已经实现广泛开发,焦炉气甲烷化技术成功实现工业化应用,其国内市场占有率高于国外技术。煤制天然气甲烷化技术已成功开发,工业化应用前景广阔,首次工程应用时应注重经验借鉴、安全分析及设备选型等。

焙烧温度对Al_2O_3载体的性质及其负载的煤制合成气制代用天然气镍基催化剂性能的影响

以拟薄水铝石为前驱体，经不同温度焙烧制得Al2O3载体，等体积浸渍法制备Ni／Al2O3催化剂，采用x射线衍射、N2-物理吸附、扫描电镜、程序升温还原等对载体及催化剂进行表征，考察载体焙烧温度对Al2O3载体性质及其负载的镍基催化剂催化性能的影响。结果表明，随着焙烧温度的升高，Al2O3载体的比表面积减小，平均孔径增大，结晶度升高，晶粒度增大，晶型逐步转变为γ-Al2O3[（500～800）℃]、δ-A1203[（900—1100）℃]和α-Al2O3[（1250）℃]。合成气制甲烷催化剂活性变化趋势为：Ni／γ-Al2O3〉Ni／δ-A1203〉Ni／α-Al2O3，其中，800℃焙烧的γ-Al2O3负载的Ni基催化剂因稳定的晶型结构以及与NiO之间适当的相互作用而表现出最佳的催化活性及稳定性。

合成气制天然气甲烷化催化剂的研究进展

煤制天然气工艺主要包括煤气化和合成气甲烷化两个过程。综述了煤制天然气工艺中合成气甲烷化催化剂的研究进展,从活性组分、载体和助剂等方面介绍了国内外甲烷化催化剂的研究现状,并分析了甲烷化催化剂的失活原因。合成气甲烷化催化剂的发展方向是使催化剂具有更好的催化活性和热稳定性,以期开发出性能优异的具有自主知识产权的合成气甲烷化催化剂及配套技术。

碳税征收对煤制天然气投资项目的影响研究

为研究碳税征收对投资煤制天然气项目的影响,介绍了我国煤制天然气产业的现状和发展趋势,重点分析了碳税征收对投资煤制天然气项目的影响。研究了碳税税率对煤制天然气投资项目产品成本和内部收益率的影响关系。指出若碳税税率达到80~100元/t,煤制天然气的成本将失去竞争力,煤制天然气项目在经济上的可行性将大幅降低。

煤制天然气项目气化技术对比浅析

针对我国近年来迅速发展的煤制天然气产业,从煤气化工艺技术方案选择入手,结合下游配套的变换、气体净化和甲烷化工序对全流程物料平衡进行简化计算,分析了气化技术对合成天然气生产的影响,并对LURGI和BGL两种主要的移动床加压气化技术进行对比和探讨。对比了不同技术路线的投资及经济运行效益,移动床工艺更具经济技术优势。

煤制天然气发电对中国碳排放和区域环境的影响

PM2.5治理与低碳发展具有显著的协同效应,然而并非所有的PM2.5治理措施都达到低碳的效果,煤制天然气项目是其中最为突出的一类。本文梳理了煤制天然气产业政策与现状,采用全生命周期评价法,对煤炭和煤制天然气发电过程中的CO2、SO2、NOx排放进行了分析。研究结果表明,用煤制天然气替代煤炭,每发1 k Wh电可以减少SO2排放9.73 g,减少NOx排放0.45 g;但同时将多消耗142 g标准煤,增加CO2排放406.2 g。煤制天然气项目对天然气使用地的大气污染防治具有正面作用,但却给煤制天然气生产地带来严重的环境负外部性问题。从而,煤制天然气的生产与消费是一种资源消耗和环境排放的转嫁,而且从整体上提高了我国的煤炭使用量和CO2排放量。定量评估显示,如果将各地建成、在建或拟建的所有煤制天然气项目全部投入生产,每年约消耗8.1亿t原煤,用这部分煤制天然气替代煤炭发电所增加的CO2排放将占2010年全国CO2排放量的3%-6%。因此一味地使用煤制天然气替代煤炭来达到雾霾治理这一目的,忽视其将长期存在的严重的资源环境效率损失和公平损失问题,我国环境保护与低碳发展将陷入"头痛医头,脚痛医脚"的恶性循环。改善我国环境质量的根本途径在于推动能源生产和消费革命,而控制能源消费总量是最为优先的措施。煤制天然气应该用来替代分散的煤炭使用,以此来达到煤炭清洁高效利用的目标。在发电行业,应该大力进行技术改造,实现比使用煤制天然气更好的环境效益。从全生命周期内的资源消耗和环境影响来看,煤制天然气项目建设必须高度重视,慎重决策。

应用煤制天然气防治大气污染合理性评估

以京津冀地区燃煤制天然气(SNG)锅炉为对象,基于生命周期角度对其大气污染物排放进行了分析.结果显示,燃SNG锅炉全生命周期排放少于燃煤锅炉,但存在着污染向SNG产地转移的效应.为进一步评估SNG防治大气污染的效果,对京津冀地区燃煤锅炉改造为燃SNG锅炉,以及燃煤锅炉末端排放治理2种方式在生命周期排放、资源消耗、经济性3方面进行了对比.结果显示,在全生命周期过程中,SNG锅炉相比末端处理方式有更多大气污染物排放,但若忽略污染转移现象而只考虑京津冀地区,则SNG锅炉相比末端处理排放更少;燃SNG锅炉相比末端处理会消耗更多的能源和水资源;SNG锅炉同时需要更高的投资和成本.以煤制天然气作为防治大气污染的选择需要谨慎考虑,不宜过度发展.

煤催化气化制天然气专利技术进展

我国的能源结构特点和对天然气的巨大需求决定了煤制天然气将成为煤化工的重要发展方向,催化气化制天然气技术因能效高、投资省而备受瞩目。本文从催化气化工艺原理入手,分析了该技术的经济性和先进性。在此基础上分别介绍了国内外有代表性的催化气化专利技术,并进行了对比分析。

煤制天然气变换新工艺及多功能复合催化剂的开发

针对煤制天然气生产中变换系统存在的不能维持自热平衡、有机物转化率低等问题,开发出煤制天然气变换新工艺及多功能复合催化剂。变换新工艺充分利用甲烷化反应放出的热量,既得到了目标产物,又提供了所需热量以维持变换系统的自热平衡;有机硫等在高温下得到较好的转化;由于发生甲烷化反应,气体体积缩小15%左右,降低了后工序的设备投资和操作费用,具有显著的经济效益和环保效益。

国内外甲烷化技术进展研究

对国内外的煤制气甲烷化技术及焦炉气甲烷化技术发展概况进行了综述,分析、比较了各项技术的流程、特点及应用情况,提出了甲烷化技术未来的研究方向。