2018年9月5日，由大唐化工技術(shù)研究院研發(fā)的預(yù)還原合成氣完全甲烷化(SNG)催化劑首次投入工業(yè)試用并取得圓滿成功，表明國(guó)內(nèi)煤制天然氣項(xiàng)目使用國(guó)產(chǎn)甲烷化技術(shù)取得新突進(jìn)展，自主煤基合成氣完全甲烷化技術(shù)在創(chuàng)新中醞釀突破。

　　甲烷化是煤制氣核心技術(shù)

　　煤制天然氣項(xiàng)目的成功與否，取決于合成氣完全甲烷化技術(shù)。大唐化工技術(shù)研究院總工程師梅長(zhǎng)松告訴記者，煤制天然氣技術(shù)是煤氣化制合成氣、合成氣變換、凈化、甲烷化、廢水處理與回用等多個(gè)單元化工過程的技術(shù)集成。合成氣完全甲烷化技術(shù)作為煤制天然氣的核心工藝技術(shù)，早在上世紀(jì)30年代就已出現(xiàn)，但研究工作時(shí)斷時(shí)續(xù)。

　　目前，國(guó)外僅有魯奇、托普索、英國(guó)煤氣等少數(shù)幾家公司擁有相對(duì)成熟的高溫高壓合成氣完全甲烷化工藝成套技術(shù);國(guó)內(nèi)擁有的甲烷化技術(shù)主要為常壓部分甲烷化技術(shù)生產(chǎn)高熱值城市煤氣以及微量CO/CO2等氣體的凈化，在高溫、高壓條件下以合成氣完全甲烷化技術(shù)生產(chǎn)煤基天然氣方面，尚無具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成熟技術(shù)及工藝。

　　國(guó)外技術(shù)成熟實(shí)現(xiàn)輸出

　　大唐化工技術(shù)研究院副總工程師劉學(xué)武介紹說，自上世紀(jì)70年代石油危機(jī)以后，國(guó)內(nèi)外都開展了煤制天然氣技術(shù)的研究。德國(guó)魯奇公司結(jié)合巴斯夫公司的甲烷化催化劑完成了整套工藝技術(shù)的開發(fā);德國(guó)魯奇公司、南非薩索爾公司共同進(jìn)行煤制天然氣的研究和試驗(yàn)，可生產(chǎn)合格的合成天然氣。美國(guó)應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)建設(shè)的20億立方米/年煤制天然氣工廠已成功運(yùn)行30年。針對(duì)魯奇液態(tài)排渣氣化爐合成氣CO 含量高達(dá)60%的特點(diǎn)，英國(guó)煤氣公司和德國(guó)魯奇公司合作，先后開發(fā)出HICOM、改進(jìn)型HICOM甲烷化工藝以及高效甲烷化催化劑，并建立了5萬立方米/天的煤制天然氣裝置，實(shí)現(xiàn)了使用魯奇液態(tài)排渣爐制合成天然氣的設(shè)想。我國(guó)首個(gè)煤制天然氣示范項(xiàng)目——大唐克旗項(xiàng)目即采用此技術(shù)建設(shè)并已成功投產(chǎn)營(yíng)運(yùn)。

　　丹麥托普索公司成功開發(fā)了TREMP完全甲烷化工藝技術(shù)及催化劑，采用TREMP工藝先后建立了EVA I/ADAM I和EVA II/ADAM II裝置，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間超過11000小時(shí)。采用托普索甲烷化技術(shù)的新疆慶華煤制天然氣項(xiàng)目和內(nèi)蒙古匯能煤化工項(xiàng)目也已投產(chǎn)營(yíng)運(yùn)。

　　國(guó)內(nèi)主攻常壓部分甲烷化

　　相對(duì)于國(guó)外合成氣甲烷化技術(shù)的成熟度，我國(guó)在以生產(chǎn)SNG為目的的合成氣甲烷化技術(shù)開發(fā)方面起步較晚，相關(guān)研究主要集中在常壓部分甲烷化生產(chǎn)城市煤氣，并呈后來居上之勢(shì)。

　　劉學(xué)武說，我國(guó)在“六五”至“八五”期間，開展了水煤氣常壓部分甲烷化生產(chǎn)中熱值城市煤氣的研究并取得了產(chǎn)業(yè)推廣。1987年，中科院大連化物所開發(fā)的常壓水煤氣部分甲烷化生產(chǎn)城市煤氣技術(shù)通過技術(shù)鑒定，該技術(shù)的特點(diǎn)是常壓360℃、水煤氣部分甲烷化、采用單段非循環(huán)固定床，依托該成果1990年在上海青浦化工廠建設(shè)了我國(guó)第一座35000立方米/天的煤氣化甲烷化示范裝置。

　　近年來，大唐化工研究院、中科院大連化物所、西南化工研究院、中石化南京集團(tuán)研究院等多家單位開展了合成氣甲烷化技術(shù)研究。大唐化工研究院通過自主研發(fā)和引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外成熟合成氣甲烷化成套技術(shù)，開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的合成氣甲烷化技術(shù)，按照工業(yè)裝置標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)了3000立方米/天SNG甲烷化裝置，并累計(jì)穩(wěn)定運(yùn)行超過4000小時(shí)。

　　國(guó)產(chǎn)催化劑試用成功

　　合成氣完全甲烷化工藝技術(shù)的核心是甲烷化催化劑，目前國(guó)外主要有巴斯夫的G1系列、莊信萬豐的CRG系列以及托普索的MCR-2X系列催化劑。

　　大唐國(guó)際化工技術(shù)研究院有限公司自2007年建院起，一直致力于系統(tǒng)內(nèi)煤制氣項(xiàng)目關(guān)鍵核心技術(shù)合成氣完全甲烷化工藝技術(shù)和催化劑的技術(shù)攻關(guān)。他們依托國(guó)家“863”計(jì)劃，從實(shí)驗(yàn)室小試、中試放大到工業(yè)放大，完成了甲烷化催化劑的開發(fā)工作，并于2014年12月被中國(guó)石化聯(lián)合會(huì)鑒定為達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。此后他們又開展了煤氣化后合成氣完全甲烷化的工業(yè)側(cè)線試驗(yàn)，催化劑在620℃～650℃高溫范圍內(nèi)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

　　2017年11月，大唐與湖北薈煌科技有限公司開展SNG催化劑產(chǎn)研合作，于今年7月生產(chǎn)出預(yù)還原態(tài)甲烷化催化劑約12噸，8月份裝填到克旗煤制氣項(xiàng)目甲烷化裝置C102A/B反應(yīng)器中，9月初投入試用取得成功。預(yù)計(jì)2019年下半年將在阜新煤制氣甲烷化裝置上全線應(yīng)用。

　　自主技術(shù)有待工業(yè)示范

　　劉學(xué)武認(rèn)為，國(guó)內(nèi)煤基合成氣完全甲烷化技術(shù)發(fā)展至今存在的主要問題為尚無自主甲烷化技術(shù)的工業(yè)化示范。工藝方面，其關(guān)鍵設(shè)備高溫高水壓縮機(jī)和廢熱鍋爐等選型仍以進(jìn)口產(chǎn)品為主，國(guó)產(chǎn)自主設(shè)備尚未經(jīng)過工業(yè)驗(yàn)證;催化劑方面，在高溫、高水熱情況下如何避免積炭及粉化是工業(yè)應(yīng)用必須解決的技術(shù)難題。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至目前，國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)和準(zhǔn)予啟動(dòng)前期工作的煤制天然氣項(xiàng)目共12個(gè)，在建和規(guī)劃的項(xiàng)目多達(dá)60多個(gè)，作為煤制天然氣項(xiàng)目核心的甲烷化技術(shù)，將大力助推我國(guó)煤制天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　但梅長(zhǎng)松也提醒業(yè)界，從煤制氣項(xiàng)目推進(jìn)情況來看，呈現(xiàn)出規(guī)劃多、投產(chǎn)少的特點(diǎn)。由于煤制天然氣項(xiàng)目建設(shè)熱度下降，近年來國(guó)內(nèi)科研院所對(duì)甲烷化工藝與催化劑的研究投入也隨之減少。工藝技術(shù)研究方面，包括五環(huán)工程等正在積極開發(fā)無循環(huán)甲烷化技術(shù)。催化劑研發(fā)方面，盡管國(guó)內(nèi)催化劑在焦?fàn)t氣甲烷化應(yīng)用方面成果顯著，但合成氣完全甲烷化催化劑仍由國(guó)外壟斷，這種局面急需改變。