焦爐煤氣制天然氣技術問題研究

【摘 要】在我國大型煉焦企業發展的同時，加大對焦爐煤氣的綜合利用力度已經成為一個重要課題。利用焦爐煤氣制取液化天然氣是一項雙贏的技術，其不僅具有投資小、市場前景好、能耗低等特點，而且還能有效的保護環境，因而應當予以重視及推廣。本文分析了焦爐煤氣制取液化天然氣技術的現狀、特點、相關工藝流程以及未來的發展前景等。

【關鍵詞】焦爐煤氣；液化天然氣；制取技術

1 焦爐煤氣制天然氣技術的基本現狀

隨著我國煉焦企業內部結構調整的日趨完善，將會有大量的焦爐煤氣被加工利用，從而加大了煤氣資源的利用效率。煉焦過程中排放出來的煤氣中主要成分是甲烷氣體，將甲烷從混合氣體中置換出來并被加以利用已經逐漸成為我國未來發展的方向。西南化工設計院通過研發的變壓吸附法可以有效的離析出甲烷氣體，同時也研發出了多功能、高效的催化劑。2011 年 3 月由山西同世達煤化工集團、大連普瑞特化工科技集團以及杭州林達化工技術有限公司共同投資和研發的每天可以處理 5 000 m3焦爐煤氣制取天然氣技術在山西同世達煤化工集團正式建成運營，經過一段時間的運營之后，該項目通過低溫反應處理，有效地降低對能源的消耗，大大提高了天然氣的產率。并且該工藝技術是我國的首例，有效的填補了焦爐煤氣制取液化天然氣技術多年來的空白。2012 年 3 月，冀中能源井陘礦業集團投資建設了焦爐煤氣制取天然氣項目，一期項目建成之后，每年可以處理接近 2.5 億 m3的焦爐煤氣，并且每年可以生產 9 000 萬 m3的天然氣。二期擴建完成之后每年可以生成了 3 億 m3的天然氣，該項目已經成為我國最大規模的焦爐煤氣制取天然氣技術。目前，焦爐煤氣制取液化天然氣技術在我國有了很好的發展勢頭，相信在不久的將來一定可以取得預期的效果。

2 焦爐煤氣生產液化天然氣的基本特點

為了更好的解決大多數中小企業焦爐煤氣的利用問題，我國部分研究機構已經對其進行了深入的研究，并取得了不錯的效果。中科院理化技術研究機構通過對已有技術的改善，提高了對甲烷和氫氣的綜合利用效率，并且提出了焦爐煤氣低溫液化制取天然氣技術，該技術主要有以下幾個方面的特點：1）可以節省焦爐煤氣進行甲烷轉化的多道工序，大大節約了企業的投資成本。2）雖然焦爐煤氣中含有較多的氫氣和氮氣，但是在對其進行液化處理之前，將會把大部分氫氣提前給予脫除，導致其不會參與到甲烷低溫分離之中，大大降低了對能源的消耗。同時在該技術中如果采用了MRC制冷工藝，還會將能源進一步的降低。除此之外，該技術中氫氣的回收還會為大機組提供較大的動力，有效的提高了對能源的使用效率。3）焦爐煤氣中分離出來的氫氣還可以更好的為全場提供熱力和動力，該技術已經在我國的大多數企業得到有效的應用。一些具備經濟實力的企業還為其配套了氨合成設備，其不但投資少，而且能夠獲得較大的經濟效益。4）國家已經出臺了很多政策用于節能減排，并鼓勵各大企業加強對焦爐煤氣的綜合利用度。而且還頒發了《天然氣利用政策》，該政策中明文規定天然氣液化廠的建設標準，有效的降低了市場競爭力，為企業的發展創造了良好的條件。

3 焦爐煤氣制取液化天然氣的基本工藝流程

焦爐煤氣中的組成成分比較復雜，其中包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮氣、以及少量的氧氣。國家頒布的相關標準中規定在進行焦爐煤氣制取天然氣過程中必須要對焦爐煤氣進行凈化，而且其中含有的水和二氧化碳的體積分數在滿足要求之后才能進行后續的制冷工藝。如果焦爐煤氣中甲烷的濃度比較低時，而二氧化碳的濃度比較高時，必須要增加較多的吸附塔或者加一個脫碳裝置，這樣處理之后就可以借助變壓吸附技術將甲烷進行濃縮，從而達到制取天然氣的目的。

3.1 焦爐煤氣的凈化處理

由于煉焦過程中釋放出來的焦爐煤氣組成成分比較復雜，因此，必須要對其進行凈化處理，除去其中含有的苯、萘、硫化氫以及油霧等。通常情況下，焦爐煤氣出來之后就已經進行了苯、萘、硫化氫等的粗脫處理，此時只需對其進行進一步的精脫處理，從而達到除凈苯、萘、硫化氫等的目的，這樣做有效的避免了焦爐煤氣在輸送過程中出現管道凍堵以及導致甲烷化階段相關催化劑中毒等現象發生。焦爐煤氣在進行凈化處理的過程中，硫的合理脫除對于以后的甲烷化過程具有重要的作用，通常在脫硫階段，無機硫成為主要為硫化氫，其可以借助活性炭達到脫除目的，然而焦爐煤氣中混有的有機硫則需要在250 ℃～ 300 ℃下，進行加氫轉化處理，然后再進行高溫氧化鋅處理便可以達到除硫效果。

3.2 焦爐煤氣的甲烷化處理

焦爐煤氣的甲烷化處理是制取天然氣的關鍵環節，因為甲烷化程度的好壞將會對甲烷的采收率產生較大的影響，進而影響天然氣的整體質量。經過凈化處理的焦爐煤氣進入甲烷化過程中，需要根據焦爐煤氣的多少，來調節甲烷化反應的過程，因為甲烷化反應可以分為多段甲烷化反應或單段甲烷化反應。在進行甲烷化反應過程中，一般會采用鎳作為催化劑，該反應階段又可以分為絕熱過程和等溫過程，由于甲烷化反應時采用了等溫列管反應器，將會加大對項目的總體投資，并且在甲烷化反應階段極易導致積炭現場發生，因此，在一些中小型企業中通常會采用絕熱甲烷化反應。如今，國內大連普瑞特化工有限公司、武漢科林精細化工企業以及中科院等在催化劑方面做得比較好，其中武漢科林精細化工企業研發出的催化劑已經大量投入使用，并取得了不錯的效果。

3.3 變壓吸附過程

焦爐煤氣經過甲烷化處理之后，甲烷的含量已經超過了60% ，而且其中的二氧化碳、一氧化碳含量也達到了制取天然氣的標準，此時經過變壓吸附處理，可以將甲烷的濃度提升到90% 以上，其中獲得的氫氣也可以直接進行銷售。

3.4 加壓、制冷處理

經過變壓吸附處理之后，還需要對其進行進一步的加壓處理，并且可以采用膨脹制冷、混合制冷等技術對其進行液化處理，之后便得到了液化天然氣。

4 焦爐煤氣制取液化天然氣的未來前景

由于天然氣在我國的市場需求量比較大，因此，加大焦爐煤氣制取液化天然氣技術的投入力度勢在必行。因為液化天然氣過程中焦爐煤氣的價格比較低廉、運輸成本比較低，并且明顯低于天然氣井中生產的天然氣價格，因此，焦爐煤氣液化天然氣技術具有較強的市場競爭力。在一些國家政策方面，也對該技術給予了大力的支持，因為其不僅可以滿足國家對天然氣能源的需求，而且還能達到節能減排的目的，有效的保護環境的可持續發展。因此，焦爐煤氣制取液化天然氣技術在我國有著廣闊的市場前景。

5 結語

總之，我國的各大煉焦企業每年都會排放超過 1000 億 m3的焦爐煤氣，其中僅有 50%的焦爐煤氣用于自身的加熱，其余焦爐煤氣將會被排放到大氣中，對環境造成了嚴重的污染，因此，必須為其尋找一個良好的出路，這樣不僅可以降低對大氣環境的污染，而且還能有效的提升企業的經濟效益。

【參考文獻】

[1]胡益之，蘇祥云.焦爐煤氣制天然氣技術及投資應用[J].山西煤炭，2011（10）.

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[責任編輯：丁艷]