l  研究背景

将煤炭转化为能源产品有多种方式。技术经济分析表明，在一些特定地区，煤制代用天然气(Substitute Natural Gas, SNG)相比其他煤化工技术路线，具有能量转化效率高，水耗少，投资低等优势，是煤炭转化的优选途径之一。利用我国丰富的煤炭资源进行煤制SNG，不仅可以填补传统天然气市场的供求缺口，同时为构建“煤炭开采→煤炭转化→产品运输→产品利用”的新型煤炭利用模式和产业链提供新的选择。高效合成气甲烷化技术则是其中的关键。

l  技术原理

通过煤气化将煤转化为粗合成气，经水蒸汽变换调整氢碳比（要求H2/C>3.0）、净化（脱硫、脱碳）后进行甲烷化反应。合成气中的CO和剩余的少量CO2与H2反应，几乎完全转化，使产品气的甲烷含量可达95%以上，低位热值达8300 kcal/Nm3以上。经煤气化甲烷化制得的SNG中无H2S、杂质含量低、热值高，完全可以替代现有天然气。CO的大量甲烷化和CO2的补充甲烷化反应均为强放热反应，整个甲烷化过程的能源效率和工艺设计主要体现在如何使用反应热。

l  研究目标

具有自主知识产权的合成气/焦炉煤气完全甲烷化催化剂及甲烷化过程工艺的开发及应用。       

➢  系列完全甲烷化催化剂的开发及工程放大

➢  高效、经济的完全甲烷化过程工艺模拟与设计

➢  合成气/焦炉煤气生产SNG甲烷化过程工艺技术软件包的开发

l  重要进展与成果

本研究团队有关合成气完全甲烷化制取SNG技术的研发工作始于2008年。2009年12月和2010年4月，相继成功开发出高温、低温两个系列的完全甲烷化催化剂和多段循环完全甲烷化工艺，并于2010年底，在大连建成年产50吨催化剂的生产厂。2011年8月和2013年10月，在河南和新疆分别成功进行了工业气源条件下的中试试验，以此为基础，编制了合成气甲烷化技术工艺软件包。10亿Nm3/年SNG采用国产化甲烷化技术的工业装置有望在2017年底前建成。

l  甲烷化催化剂

➢  高温甲烷化催化剂基于良好的水热稳定性材料和创新的合成工艺，有效防止镍晶粒的聚集。

➢  在600-700 ℃操作温度区间进行了长达7500小时的原颗粒稳定性测试。

➢  低温甲烷化催化剂具有良好的低温活性和稳定性，在250-450 ℃操作温度区间可以保证最大限度地将CO和CO2转化，已完成实验室1500小时性能测试。

l  高效甲烷化工艺

设计的高效、多段循环合成气完全甲烷化工艺，以自主研发的异型结构甲烷化催化剂及其甲烷化反应动力学为基础，有效地解决了反应热利用的关键问题，在设备投资及操作成本上也极具经济竞争力。.

l  工业示范

河南义马示范装置 — 200 Nm3/h syngas

新疆广汇示范装置 — 6000 Nm3/d SNG

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      自主研发、设计的甲烷化催化剂及工艺已经在两套装置上进行了工业示范及验证，运行总时间达到7500小时，产品气符合国家天然气管输要求。以此为基础，进行了10亿Nm3/a SNG的合成气甲烷化技术工艺软件包的设计。