·88·化学工程设计专业委员会2014年年会暨技术交流会论文集煤制天然气甲烷化工艺全流程模拟研究兰荣亮，马炯，汪根宝(中石化南京工程有限公司，江苏南京211100)摘要：采用AspenPlus模拟软件建立煤制天然气甲烷化工艺模型，通过研究循环比对主反应器出口温度、压缩机功耗和产品甲烷纯度的影响，以及原料气分配比(分流率)对主反应器出口温度的影响，模拟计算得到适宜的循环比和分流率、反应器操作压力和产品甲烷纯度的关系等结果，为煤制天然气甲烷化工艺设计提供参考。关键词：煤制天然气；甲烷化；AspenPlus；模拟计算：TQ021．8文献标识码：ASimulationandanalysisofmethanationprocessforSNGfromcoalLANRong-liang,MA激ong,WANGGen-bao(SinopecNan激ngEngineeringConstructionIncorporation，Nan激ng211100，激angsuProvince，China)Abstract：AspenPlussimulationsoftwarewasusedtosetupasuitofmethanationprocessforsubstitutenaturalgas(SNG)fromcoal．Itshowsthattheexcellentresultshavebeenobtained，byconsideringtheeffectsofrecycleratioonmainreactoroutlettemperature，compressionpowerandpurityofproduct，aswellastheeffectoftherawmaterialgasdistributionratio(splitratio)onthemainreactoroutlettemperature．Thatprovidesreferenceformethanationprocessindustrialdesign．Keywords：substitutenaturalgas(SNG)；methanation；AspenPlus；processsimulation我国的能源结构特点是“富煤、贫油、少气”，(1)co+3H，÷÷CH。+H，O△H=一206kJ／mol发展煤制天然气可以优化能源供给结构，减轻环保(2)co，+4H，HCH。+2H，OAH=一165kJ／mol压力和对石油资源的依赖。当前，我国天然气需求(3)Co+H，OHH，+CO，AH=_41kJ／mol量逐年加大，对外依存度呈现快速上升趋势。据预(4)2CO÷÷CO．+C山AH=一172kJ／mol测，到2020年，国内天然气缺口将达1000亿立方(5)co，+2H，H2H，O+C山AH=一90kJ／mol△H=一131l(J／mol米n】。这从客观上加大了对替代天然气的需求力度。(6)CO+H．HH．O+C山近年来，由于煤制天然气与煤制甲醇、煤制油、煤制乙二醇相比，具有能源转化效率高(达到56％其中，反应(1)和(2)是甲烷化主反应，属以上)、流程短、市场需求大、经济效益好等突出于放热反应，每当转化1％的CO，可产生74℃的优点，受到了研究者广泛关注【2】。绝热温升，转化1％的CO，，可产生60℃的绝热温升。甲烷化工艺是煤制天然气过程的关键技术，本因此，及时移走大量反应热、控制反应过程稳定进文采用AspenPlus流程模拟软件建立煤制天然气甲行、确保催化剂的反应活性和寿命、获得高纯度的烷化工艺模型，进行全流程工艺计算和分析，为甲甲烷产品，将是甲烷化工艺设置的关键环节。烷化流程工业化装置的设计和研究提供参考。1．2流程简述目前，成熟的高温甲烷化工艺主要有英国戴维1甲烷化工艺原理(DAVY)公司的CRG技术、丹麦托普索(Topsoe)1．1反应原理公司的TREMPTM工艺和德国鲁奇(Lu卯)甲烷化甲烷化反应体系为一个涉及气固两相的多组分技术，这几种甲烷化工艺流程较为相似p卅，并且系统，在催化剂的作用下，主要发生以下反应口卅都有在运行的工业装置。本文所研究的工艺流程如作者简介：兰荣亮(1987一)，男，硕士，主要从事煤化工技术领域工艺设计和过程模拟计算研究工作，电话：13404160674，E．mail：land@snei．com．cn。化学工程设计专业委员会2014年年会暨技术交流会论文集·89·图1所示。采用Peng—Robinson物性方程可获得较可靠的计算结果。因此，本文选用该物性方程作为模拟计算的基础。2．2模拟过程假设为简化计算，在模拟过程中作以下假设：(1)甲烷化反应器均为固定床绝热反应器；(2)系统处于稳定运行状态，并达到平衡，忽略过程能量损失；(3)仅考虑CO、CO：分别和H：发生的甲烷化反应；1一第一主反应器2一第二主反应器3一第一补充反应器(4)催化剂的活性温度为250～700。C；4一第二补充反应器5一脱硫槽6一进料分离罐(5)压缩机的等熵效率为0．72。7一第一废热锅炉8一蒸汽过热器9一第二废热锅炉10-循环气换热器11一补充换热器12一第一进料换热器3模拟优化计算13一锅炉给水加热器14...