不同原料气甲烷化制天然气的热力学分析

摘要

由于不同原料气组成不同,会对甲烷化过程造成不同影响.通过建立基于吉布斯自由能最小法的热力学模型,利用ASPEN Plus软件对合成气、焦炉煤气和煤热解气三种原料气CO甲烷化体系进行热力学分析,探讨了温度和压力及原料气组成(O2、CH4、CO2和C2H4)对CO转化率、CH4选择性和产率及积炭的影响,寻找出每种原料气甲烷化过程中的主导因素,确定出合适的工艺条件,优化甲烷化工艺.研究表明:低温高压有利于甲烷化反应的进行.合成气中CH4对CH4选择性和收率影响较小,所以可采用产品气循环工艺;但高温下CH4和CO2都导致积炭增加,应采用低温反应且严格控制CO2含量.而对焦炉煤气来说采用较高压力即可消除甲烷对反应的影响;CO2和C2H4对反应造成影响较小,可采用补碳工艺来平衡原料气中过量氢气.煤热解气本身含碳量高,CH4、CO2和C2H4均导致积炭加剧,因此不建议采用产品气循环工艺且要严格控制CO2含量,并脱除C2H4等气态烃类化合物.从安全和催化剂失活方面考虑,焦炉煤气和热解气中应尽可能减少O2含量.