煤制天然气是通过煤气化技术将煤炭转化为合成气，再经过甲烷化反应转化为以甲烷为主要成分的合成天然气的过程，2023年，我国天然气对外依存度高达42.3%，供应“卡脖子”风险日益凸显。我国中低阶煤炭资源丰富、化学活性高，是直接制取天然气的理想原料。该技术旨在利用我国丰富煤炭资源弥补传统天然气供应压力。 

山西煤化所曲旋副研究员团队就煤直接催化加氢气化制天然气技术过程机理与调控开展了研究。相关成果以“A critical review on direct catalytic hydrogasification of coal into CH₄: catalysis process configurations, evaluations, and prospects”为题发表在《国际煤炭科学技术学报》(International Journal of Coal Science & Technology）。

煤催化加氢气化（CCHG）制天然气技术与“水蒸气气化-合成气甲烷化”两步法、煤水蒸气催化气化法、煤加氢气化法等其他主流路径相比，在甲烷产率、经济性、热效率等方面优势明显。

本研究在剖析上述问题的基础上，进一步对CCHG过程催化剂回收、污染物排放、热效率等进行了分析，并进行了加压流化床CCHG的放大估算，提出了煤耦合生物质/CO₂共催化加氢甲烷化新工艺，并进行初步实验验证。文章有助于深入了解煤催化加氢气化制天然气过程，可为煤、生物质、CO₂等含碳资源在加压流化床中规模化应用提供理论与数据参考。

催化剂在煤加氢热解以及热解煤焦加氢甲烷化过程作用原理示意图

文章关于CCHG工艺过程分析取得了以下结论。CCHG过程活性较高的Co基催化剂可通过简单的酸洗法进行回收并进行循环利用。CCHG过程中煤结构中大部分的含硫物种均被二元催化剂中的Ca固定，气体中未检测到含硫物种；氮元素主要以N₂-N和NH₃-N形式释放。NH3-N主要被液相产物吸收，在后续的规模化应用过程中煤中此部分氮可以作为合成NH3的来源之一。

CCHG整个过程热效率为81.8%，高于成熟的鲁奇炉两步法（61.9%）和催化气化法（72.7%）制天然气技术。

煤耦合生物质/CO₂共催化加氢甲烷化新工艺特性

（202课题组）