山西煤化所發表綜述文章介紹煤直接催化加氫氣化制天然氣技術過程機理與調控
煤制天然氣是通過煤氣化技術將煤炭轉化為合成氣，再經過甲烷化反應轉化為以甲烷為主要成分的合成天然氣的過程，2023年，我國天然氣對外依存度高達42.3%，供應“卡脖子”風險日益凸顯。我國中低階煤炭資源豐富、化學活性高，是直接制取天然氣的理想原料。該技術旨在利用我國豐富煤炭資源彌補傳統天然氣供應壓力。?
山西煤化所曲旋副研究員團隊就煤直接催化加氫氣化制天然氣技術過程機理與調控開展了研究。相關成果以“A critical review on direct catalytic hydrogasification of coal into CH4: catalysis process configurations, evaluations, and prospects”為題發表在《國際煤炭科學技術學報》(International Journal of Coal Science & Technology）。
煤催化加氫氣化（CCHG）制天然氣技術與“水蒸氣氣化-合成氣甲烷化”兩步法、煤水蒸氣催化氣化法、煤加氫氣化法等其他主流路徑相比，在甲烷產率、經濟性、熱效率等方面優勢明顯。
本研究在剖析上述問題的基礎上，進一步對CCHG過程催化劑回收、污染物排放、熱效率等進行了分析，并進行了加壓流化床CCHG的放大估算，提出了煤耦合生物質/CO2共催化加氫甲烷化新工藝，并進行初步實驗驗證。文章有助于深入了解煤催化加氫氣化制天然氣過程，可為煤、生物質、CO2等含碳資源在加壓流化床中規模化應用提供理論與數據參考。
催化劑在煤加氫熱解以及熱解煤焦加氫甲烷化過程作用原理示意圖
文章關于CCHG工藝過程分析取得了以下結論。CCHG過程活性較高的Co基催化劑可通過簡單的酸洗法進行回收并進行循環利用。CCHG過程中煤結構中大部分的含硫物種均被二元催化劑中的Ca固定，氣體中未檢測到含硫物種；氮元素主要以N2-N和NH3-N形式釋放。NH3-N主要被液相產物吸收，在后續的規模化應用過程中煤中此部分氮可以作為合成NH3的來源之一。
CCHG整個過程熱效率為81.8%，高于成熟的魯奇爐兩步法（61.9%）和催化氣化法（72.7%）制天然氣技術。
煤耦合生物質/CO2共催化加氫甲烷化新工藝特性
（202課題組）
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