利用三維集團富余焦爐煤氣制LNG的經濟性分析

崔文華， 楊宇嬌

（陽煤太化焦化投資有限公司，山西 太原 030021）

引 言

我國是世界第一大焦炭生產國，2014年，全國焦炭總產量達4.769億t。作為產煤大省，山西省2014年的焦炭產量達8 722.25萬t，占全國產量的18.29%。通常情況下，1t焦炭副產470m3（標準狀態）焦爐煤氣，除焦爐自身加熱用48%外，約52%的焦爐煤氣富裕［1］。按照2014年山西省年產焦炭8 700萬t計算，每年約有210億m3（標準狀態）焦爐煤氣富裕。眾所周知，焦爐煤氣一直是居民生活用氣的主要來源，但隨著城市的發展，帶來了越來越嚴重的環境污染，人們也越來越意識到環境污染的嚴重性。近年來，居民生活用氣逐漸被更加清潔和安全的天然氣取代。加之，由于受市場不景氣因素的影響，利用焦爐煤氣聯產甲醇和合成氨的產能部分閑置，導致每年有相當可觀的焦爐煤氣得不到很好的利用，不僅浪費了資源，而且造成了嚴重的環境污染。因此，焦爐煤氣的綜合利用得到越來越多的關注［2］。

1 焦爐煤氣制天然氣（LNG）的前景

按照我國目前的經濟發展速度，未來，我國對天然氣需求量將迅速增長，具體結果見圖1。由圖1趨勢可知，我國天然氣需求在逐年增長，天然氣的缺口越來越大。因此，天然氣工業在未來的數年內，仍將是發展潛力巨大的產業。

圖1 中國天然氣2011年-2015年天然氣消費情況表

由圖1可知，2011年，我國天然氣的消費量為1 300億m3；而到2014年，天然氣的消費量增長到了1 800億m3，增長了38.5%。而天然氣的進口也由2011年的300億m3增長到2014年的580億m3，增長率為93.3%。雖然受我國經濟回落等因素影響，2015年上半年，天然氣的消費量為906億m3，但同比仍增長1.4%。據預測，2015年，我國天然氣表觀消費量將達到2 000億m3，天然氣產量為1 350億m3，而天然氣進口也將達到650億m3，占到總消費量的1／3。我國天然氣對外進口的依存度將不斷加大，天然氣產業在未來數年將得到更大的重視。

利用焦爐煤氣生產天然氣，不僅可以有效、充分地消化焦爐煤氣資源，而且可以開辟新的天然氣來源，優化我國的能源結構，緩解國內天然氣短缺問題［3］，且有助于改善環境，是實現節能減排、發展循環經濟的重要內容之一。

2 項目介紹

本項目擬規劃于山西省洪洞縣趙城煤焦化園區。目前，該園區擁有焦炭生產能力200萬t／a，年產焦爐煤氣7.6億m3，除焦爐加熱自用和部分焦爐煤氣供三維集團提氫裝置提氫后使用外，相當可觀的焦爐煤氣待利用。山西三維集團有10萬t／a聚乙烯醇、3.5萬t／a白乳膠和3萬t／a 1，4－丁二醇生產裝置各1套，年需氫氣約9 000萬m3。本項目就是在利用園區焦化廠富余煤氣和三維集團現有35 000m3／h和14 500m3／h 2套PSA 提氫裝置以及水、電、氣等公用工程的基礎上，建設1套年產1億m3的焦爐煤氣制LNG生產裝置。該項目的建成不僅可使園區內富余焦爐煤氣全部得到高附加值的利用，減少污染的排放，不影響三維集團正常生產，而且能充分利用三維集團公用工程，提高設備利用率，增強企業競爭力和盈利能力。園區焦爐煤氣組分比例見表1。

表1 園區焦爐煤氣組分比例表

從表1可以看出，焦爐煤氣中含有豐富的氫氣和甲烷，而甲烷就是天然氣的主要成分，部分氫氣分離后供三維集團生產使用，CO和CO2通過甲烷化工序后轉化為甲烷，使焦爐煤氣得到充分的利用，不僅使能源得到了高附加值的利用，而且減少了溫室氣體的直接排放，對環境保護和資源循環利用具有深遠的意義［4］。

3 工藝技術路線

目前，焦爐煤氣制LNG工藝基本成熟，其流程［2］為焦爐煤氣經預處理、提氫或補碳、變換、甲烷合成、液化分離得到LNG。其具體生產方法如下：首先，進行預處理濕法脫硫；然后，采用加氫轉化精脫硫等凈化工藝，將原料氣中有機硫等雜質脫除，使原料氣中雜質含量降低到工藝要求；凈化后的焦爐煤氣經甲烷合成裝置，使焦爐煤氣中的CO和CO2與H2反應全部生成甲烷；反應后的氣體經脫碳、脫水、液化等工段分離出LNG。具體工藝技術路線見圖2。

圖2 焦爐煤氣制LNG工藝

由于本項目要保證三維集團生產所需氫氣的供應，因此造成焦爐煤氣中氫資源的不足。同時，甲烷化反應為強放熱反應［4］，為保證甲烷化裝置的穩定運行，需將原料氣中CO轉化為CO2，在甲烷化反應過程中，可以有效地減少由于原料氣CO變化引起的溫度波動，同時，也有效地利用了碳資源，減少了碳排放和環境污染。由于不同項目的實際情況不同，部分項目由于富裕氫氣無法有效利用，需外購CO2作為碳源的補充，使富裕氫氣得到充分利用，但目前CO2市場較為短缺，CO2采購具有一定困難，因此，項目的不同也決定了焦爐煤氣制天然氣工藝的不同。

4 經濟性分析

本項目主要利用焦化廠富余焦爐煤氣發展LNG項目，不僅有助于企業節能減排，控制污染的排放，而且有利于企業的可持續發展，也為焦化企業焦爐煤氣綜合利用產生示范作用。

目前，因企業轉型發展，三維集團部分公用工程得不到很好的利用，處于半負荷狀態，嚴重影響到了企業的盈利能力。本項目借助于三維集團現有生產設施，富裕產能完全能夠滿足本項目需求。表2為三維集團主要生產裝置投資對比表。由表2可知，僅固定資產投資可節省3 000余萬元。

表2 主要生產裝置投資對比表

本項目預計年產LNG 9 120萬 m3（出廠價按3.0元／m3計），氫氣9 600萬 m3（出廠價按1.0元／m3計），僅此2項，年收入可達3.7億元。與同類企業主要產品對比如第32頁表3。

本項目在保證三維集團正常生產中氫氣需求的情況下剩余氣體進行甲烷化生產，不需考慮副產品氫氣的銷售問題，本項目銷售收入仍高于補碳項目，具有明顯的優勢。

表3 本項目與同類企業產品對比表

本項目按照充分利用閑置設備的實際條件，結合生產消耗的電0.64元／度、蒸汽100元／t、焦爐煤氣0.45元／m3的結算價格，按照投資3.8億、市場LNG結算價格3.0元／m3計算，目前，僅LNG一項的年利潤可達4 500萬元，不包括供三維氫氣和副產蒸汽的收入。而同類項目利潤約為4 800萬元。

由表2和表3分析可知，項目的建設與廠址選擇、設施配套及工藝選擇有著密切的聯系。

5 結論

1）本項目的實施可使焦爐煤氣資源清潔、高效利用，符合國家相關政策，也符合園區企業循環利用互補的可持續發展戰略，還可延伸焦化企業產業鏈，加快企業轉型發展，成為企業新的經濟增長點。

2）從經濟性角度考量，不僅投資少，而且有效地利用了園區閑置資源，將園區內企業緊緊聯系在一起，增強了企業抗風險和盈利能力，為煤焦化與精細化產業聯合發展開辟了一條示范性的道路。

3）本項目利用三維集團閑置設備制天然氣，具有明顯的區位優勢和盈利能力，不僅有利于環境保護，而且有利于周邊相關企業的共同發展。

4）雖然焦爐煤氣制天然氣作為朝陽產業得到了國家的鼓勵發展，但設施配套、廠址選擇、原輔材料價格以及產品銷售和工藝路線選擇，都決定著一個企業的盈利能力，因此，焦爐煤氣的利用應根據具體實際情況加以高效利用，而不是盲目跟風發展。

［1］ 楊力，董躍，張永發，等.中國焦爐煤氣利用現狀及發展前景［J］.山西能源與節能，2006（1）：2－4.

［2］ 王秀林，王成碩，浦暉，等.焦爐煤氣制LNG技術和經濟性分析［J］.中國石油和化工標準與質量，2012，32（2）：37－50.

［3］ 辛軍.焦爐煤氣甲烷化制LNG工業化裝置運行技術分析［J］.煤化工，2014，42（6）：19－20.

［4］ 毛建新.焦爐煤氣制甲醇與液化天然氣工藝的比較［J］.現代工業經濟和信息化，2012（2）：59－60.