焦炉煤气制天然气技术问题研究

【摘 要】在我国大型炼焦企业发展的同时，加大对焦炉煤气的综合利用力度已经成为一个重要课题。利用焦炉煤气制取液化天然气是一项双赢的技术，其不仅具有投资小、市场前景好、能耗低等特点，而且还能有效的保护环境，因而应当予以重视及推广。本文分析了焦炉煤气制取液化天然气技术的现状、特点、相关工艺流程以及未来的发展前景等。

【关键词】焦炉煤气；液化天然气；制取技术

1 焦炉煤气制天然气技术的基本现状

随着我国炼焦企业内部结构调整的日趋完善，将会有大量的焦炉煤气被加工利用，从而加大了煤气资源的利用效率。炼焦过程中排放出来的煤气中主要成分是甲烷气体，将甲烷从混合气体中置换出来并被加以利用已经逐渐成为我国未来发展的方向。西南化工设计院通过研发的变压吸附法可以有效的离析出甲烷气体，同时也研发出了多功能、高效的催化剂。2011 年 3 月由山西同世达煤化工集团、大连普瑞特化工科技集团以及杭州林达化工技术有限公司共同投资和研发的每天可以处理 5 000 m3焦炉煤气制取天然气技术在山西同世达煤化工集团正式建成运营，经过一段时间的运营之后，该项目通过低温反应处理，有效地降低对能源的消耗，大大提高了天然气的产率。并且该工艺技术是我国的首例，有效的填补了焦炉煤气制取液化天然气技术多年来的空白。2012 年 3 月，冀中能源井陉矿业集团投资建设了焦炉煤气制取天然气项目，一期项目建成之后，每年可以处理接近 2.5 亿 m3的焦炉煤气，并且每年可以生产 9 000 万 m3的天然气。二期扩建完成之后每年可以生成了 3 亿 m3的天然气，该项目已经成为我国最大规模的焦炉煤气制取天然气技术。目前，焦炉煤气制取液化天然气技术在我国有了很好的发展势头，相信在不久的将来一定可以取得预期的效果。

2 焦炉煤气生产液化天然气的基本特点

为了更好的解决大多数中小企业焦炉煤气的利用问题，我国部分研究机构已经对其进行了深入的研究，并取得了不错的效果。中科院理化技术研究机构通过对已有技术的改善，提高了对甲烷和氢气的综合利用效率，并且提出了焦炉煤气低温液化制取天然气技术，该技术主要有以下几个方面的特点：1）可以节省焦炉煤气进行甲烷转化的多道工序，大大节约了企业的投资成本。2）虽然焦炉煤气中含有较多的氢气和氮气，但是在对其进行液化处理之前，将会把大部分氢气提前给予脱除，导致其不会参与到甲烷低温分离之中，大大降低了对能源的消耗。同时在该技术中如果采用了MRC制冷工艺，还会将能源进一步的降低。除此之外，该技术中氢气的回收还会为大机组提供较大的动力，有效的提高了对能源的使用效率。3）焦炉煤气中分离出来的氢气还可以更好的为全场提供热力和动力，该技术已经在我国的大多数企业得到有效的应用。一些具备经济实力的企业还为其配套了氨合成设备，其不但投资少，而且能够获得较大的经济效益。4）国家已经出台了很多政策用于节能减排，并鼓励各大企业加强对焦炉煤气的综合利用度。而且还颁发了《天然气利用政策》，该政策中明文规定天然气液化厂的建设标准，有效的降低了市场竞争力，为企业的发展创造了良好的条件。

3 焦炉煤气制取液化天然气的基本工艺流程

焦炉煤气中的组成成分比较复杂，其中包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮气、以及少量的氧气。国家颁布的相关标准中规定在进行焦炉煤气制取天然气过程中必须要对焦炉煤气进行净化，而且其中含有的水和二氧化碳的体积分数在满足要求之后才能进行后续的制冷工艺。如果焦炉煤气中甲烷的浓度比较低时，而二氧化碳的浓度比较高时，必须要增加较多的吸附塔或者加一个脱碳装置，这样处理之后就可以借助变压吸附技术将甲烷进行浓缩，从而达到制取天然气的目的。

3.1 焦炉煤气的净化处理

由于炼焦过程中释放出来的焦炉煤气组成成分比较复杂，因此，必须要对其进行净化处理，除去其中含有的苯、萘、硫化氢以及油雾等。通常情况下，焦炉煤气出来之后就已经进行了苯、萘、硫化氢等的粗脱处理，此时只需对其进行进一步的精脱处理，从而达到除净苯、萘、硫化氢等的目的，这样做有效的避免了焦炉煤气在输送过程中出现管道冻堵以及导致甲烷化阶段相关催化剂中毒等现象发生。焦炉煤气在进行净化处理的过程中，硫的合理脱除对于以后的甲烷化过程具有重要的作用，通常在脱硫阶段，无机硫成为主要为硫化氢，其可以借助活性炭达到脱除目的，然而焦炉煤气中混有的有机硫则需要在250 ℃～ 300 ℃下，进行加氢转化处理，然后再进行高温氧化锌处理便可以达到除硫效果。

3.2 焦炉煤气的甲烷化处理

焦炉煤气的甲烷化处理是制取天然气的关键环节，因为甲烷化程度的好坏将会对甲烷的采收率产生较大的影响，进而影响天然气的整体质量。经过净化处理的焦炉煤气进入甲烷化过程中，需要根据焦炉煤气的多少，来调节甲烷化反应的过程，因为甲烷化反应可以分为多段甲烷化反应或单段甲烷化反应。在进行甲烷化反应过程中，一般会采用镍作为催化剂，该反应阶段又可以分为绝热过程和等温过程，由于甲烷化反应时采用了等温列管反应器，将会加大对项目的总体投资，并且在甲烷化反应阶段极易导致积炭现场发生，因此，在一些中小型企业中通常会采用绝热甲烷化反应。如今，国内大连普瑞特化工有限公司、武汉科林精细化工企业以及中科院等在催化剂方面做得比较好，其中武汉科林精细化工企业研发出的催化剂已经大量投入使用，并取得了不错的效果。

3.3 变压吸附过程

焦炉煤气经过甲烷化处理之后，甲烷的含量已经超过了60% ，而且其中的二氧化碳、一氧化碳含量也达到了制取天然气的标准，此时经过变压吸附处理，可以将甲烷的浓度提升到90% 以上，其中获得的氢气也可以直接进行销售。

3.4 加压、制冷处理

经过变压吸附处理之后，还需要对其进行进一步的加压处理，并且可以采用膨胀制冷、混合制冷等技术对其进行液化处理，之后便得到了液化天然气。

4 焦炉煤气制取液化天然气的未来前景

由于天然气在我国的市场需求量比较大，因此，加大焦炉煤气制取液化天然气技术的投入力度势在必行。因为液化天然气过程中焦炉煤气的价格比较低廉、运输成本比较低，并且明显低于天然气井中生产的天然气价格，因此，焦炉煤气液化天然气技术具有较强的市场竞争力。在一些国家政策方面，也对该技术给予了大力的支持，因为其不仅可以满足国家对天然气能源的需求，而且还能达到节能减排的目的，有效的保护环境的可持续发展。因此，焦炉煤气制取液化天然气技术在我国有着广阔的市场前景。

5 结语

总之，我国的各大炼焦企业每年都会排放超过 1000 亿 m3的焦炉煤气，其中仅有 50%的焦炉煤气用于自身的加热，其余焦炉煤气将会被排放到大气中，对环境造成了严重的污染，因此，必须为其寻找一个良好的出路，这样不仅可以降低对大气环境的污染，而且还能有效的提升企业的经济效益。

【参考文献】

[1]胡益之，苏祥云.焦炉煤气制天然气技术及投资应用[J].山西煤炭，2011（10）.

[2]焦炉煤气生产液化天然气联产甲醇深冷液化分离部分项目签约[J].煤气与热力，2010（09）.

[3]山西建首个焦炉气制液化天然气项目[J].山西化工，2011（03）.