焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合制液化天然氣的實(shí)踐應(yīng)用

摘 要：焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合制液化天然氣項(xiàng)目解決了焦化行業(yè)和煉鐵行業(yè)環(huán)境污染問題。同時(shí)液化天然氣市場(chǎng)空缺大，可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。利用焦化項(xiàng)目產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣和煉鐵項(xiàng)目產(chǎn)生高煤氣為原料，經(jīng)過凈化、壓縮、甲烷化、深冷分離產(chǎn)出-162℃的液態(tài)天然氣。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣；高爐煤氣；液化天然氣；甲烷化

我國(guó)焦炭年生產(chǎn)能力約3億噸，其中三分之一的焦碳生產(chǎn)能力在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)內(nèi)，三分之二在獨(dú)立的焦化企業(yè)。按每噸焦炭副產(chǎn)約400m3焦?fàn)t煤氣（COG）計(jì)算，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)每年副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣量在 400億立方米以上，按每3m3生產(chǎn)1m3天然氣，每年可生產(chǎn)1.3億方天然氣，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤156千噸。

曲靖市麒麟氣體能源有限公司8500Nm3/h焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合制液化天然氣項(xiàng)目，是國(guó)內(nèi)建成的第一套焦?fàn)t煤氣制與高爐煤氣混合制液化天然裝置。同時(shí)也是首套試生產(chǎn)成功裝置。

1 焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合制甲烷的可行性

過去鋼鐵聯(lián)合企業(yè)焦?fàn)t煤氣主要用于發(fā)電、還原煉鐵、生產(chǎn)甲醇，近年來，由于國(guó)內(nèi)的甲醇市場(chǎng)、鋼鐵市場(chǎng)飽和，甲醇、煉鐵項(xiàng)目利潤(rùn)率降低。而天然氣需求正以每年約12%以上高度增長(zhǎng)，成為全球增長(zhǎng)最迅猛的稀缺清潔資源。

焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣混合制液化天然氣項(xiàng)目不僅解決了單純焦?fàn)t煤氣制天然氣氫氣過剩和焦?fàn)t煤氣浪費(fèi)問題。通過高爐煤氣補(bǔ)碳，最大限度提高了甲烷的產(chǎn)率，降低了環(huán)境污染，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。這對(duì)整個(gè)焦化行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義，也是繼煉焦煤氣制甲醇后的又一個(gè)資源綜合利用的重點(diǎn)工藝。

2 焦?fàn)t氣與高爐煤氣混合合成天然氣原理與工藝流程

2.1 技術(shù)原理

焦?fàn)t氣中CO和CO2總量約為10%體積分?jǐn)?shù)，氫氣約占54～59%；高爐煤氣中CO約占25%，CO2約占15%；因此可以利用甲烷化反應(yīng)生成甲烷，主反應(yīng)見反應(yīng)式（1）和（2）。

甲烷化是強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程的反應(yīng)熱可使甲烷化反應(yīng)器的溫度升高到達(dá)650℃左右，這不僅使催化劑由于多碳烴裂解而結(jié)碳，還可能容易使甲烷化催化劑燒結(jié)而失活。

2.2 工藝流程

（1）加壓脫硫工序：原料氣先進(jìn)氣柜，起到一個(gè)緩沖、穩(wěn)壓、沉降的作用；然后將壓力加壓到2.8MPa，進(jìn)入脫硫工序，無機(jī)硫用常溫氧化鐵脫除，有機(jī)硫在精脫硫時(shí)在催化劑的作用下通過加氫反應(yīng)脫除。但是為了防止影響下一工序中甲烷化催化劑的壽命，當(dāng)出口總硫超標(biāo)時(shí)應(yīng)立即更換催化劑。如果脫硫槽設(shè)計(jì)串聯(lián)并聯(lián)，可以使催化劑的作用發(fā)揮到最大，同時(shí)在更換催化劑時(shí)不影響正常生產(chǎn)。

（2）甲烷化工序：在甲烷化催化劑的作用下，經(jīng)過精脫硫的原料氣中的一氧化碳、二氧化碳分別與氫氣發(fā)生（1）式和（2）式反應(yīng)。此反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，其放出的熱量經(jīng)過與鍋爐水換熱，產(chǎn)生大量的蒸汽可作為副產(chǎn)品賣出。

（3）深冷液化工序：此工序是依據(jù)原料氣中各組分的沸點(diǎn)不同，采用逐級(jí)降溫進(jìn)行天然氣的液化。為了防止其中的水和少量的二氧化碳進(jìn)入冷箱造成板翅式換熱器堵塞，先采用PSA脫水方式經(jīng)過干燥塔將組分中的水、二氧化碳含量分別降低到50PPm以下。然后分別用溴化鋰、制冷劑、氮循環(huán)的液化分離工藝流程制取合格的LNG產(chǎn)品。

3 焦?fàn)t煤氣制甲烷的補(bǔ)碳問題

5 結(jié)束語

焦?fàn)t氣與高爐煤氣混合經(jīng)壓縮、TSA、PSA脫除萘和苯等雜質(zhì)，加氫轉(zhuǎn)化粗脫硫、精脫硫后，使總硫含量降低到0.1PPm以下，再利用甲烷化技術(shù)和低溫分離技術(shù)，可以得到合成天然氣LNG，其質(zhì)量符合《天然氣》（GB17820-2012）標(biāo)準(zhǔn)，可以用低溫罐車運(yùn)輸至客戶儲(chǔ)存使用。

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