煤层气制氨探讨

陶鹏万¹，古共伟¹,石  江²

(1.西南化工研究设计院，四川 成都 610225；2.四川天一科技股份有限公司，四川 成都 610225)

       [摘  要] 通过采用变压吸附或低温分离技术可以把低浓度煤层气甲烷浓度由30％提高到90％。将其作为原料气生产合成氨可使煤层气得到有效利用，减少其排放大气所带来的资源浪费和环境污染。本文就煤层气制合成氨的可行性进行了讨论。结果显示该方案技术可行，经济上有利。

       [关键词] 煤层气；合成氨；甲烷；可行性

       [中图分类号] TQ 113.26   [文献标识码] A   [文章编号] 1004-9932(2010)04-0001-03

0         引  言

       煤层气是富含甲烷的气体，也是一种清洁燃料。我国42个主要含气盆地埋深2 000 m浅层煤层气(CMM气，下同)资源量为36.8×10¹²m³，与常规天然气资源量相当，是世界煤层气第三大储量国^[1]。目前我国煤层气主要采取井下抽放，目的是保证煤矿安全生产。由于受井下抽放技术、开采技术的制约，得到的煤层气甲烷浓度不高(30％～60％)，且随开采环境的变化而发生波动，利用率较低^[2]，大部分煤层气被排人大气，既浪费资源，又污染环境。

       为了扩大此类煤层气的应用，可以采用变压吸附技术或低温分离方法^[3]把CMM气中的甲烷浓度提高到90％以上作为商品输出。无论是采用变压吸附技术，还是低温分离方法，由于煤层气中含有氧气，必须在甲烷提浓前脱除，以排除爆炸危险，另外还必须脱除CO₂。但CMM气用于化工生产不需脱氧，直接加人水蒸气进行自热转化就可生产合成气。本文对以低质煤层气制氨的技术性、经济性进行探讨。

1         工艺流程

       煤层气制氨合成气，首先是自热转化(ATR)：利用氧与可燃气体的燃烧热使甲烷与水蒸气发生转化反应。主要反应如下：

       CH₄+1/20₂＝CO+2H₂    (1)

       CH₄+20₂＝C0₂+2H₂0    (2)

       CH₄+H₂0＝CO+3H₂      (3)

       CO+H₂0＝C0₂+H₂       (4)

       2H₂+0₂＝2H₂O         (5)