！ Ｑ： Ｑ 工业技术 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 国内焦炉煤气的综合利用现状 温艳 （宁夏工商职业技术学院 宁夏银川 ７５００２１） 摘要：本文介绍了焦炉煤气制备甲醇．氢气．液化天然气（ＬＮＧ）以及作为还原铁的还原剂的综合利用前景，对焦炉利用技术进行了比较 指出了大型的炼焦企业发展焦炉煤气制备甲醇的优势。 关键词：焦炉煤气 综合利用 甲醇 中图分类号：ＴＱ５２ ２．１ ５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ６７ ２－３７９１（２０１ ３）１ ０（ｃ）－００８７－０２ 煤焦化又称煤炭高温干馏。是以煤为 原料，在隔绝空气条件下，加热到９５０℃左 右，经高温干馏生产焦炭，同时获得煤气、 等工业，是仅次于芳烃和烯烃的第三大重 景的工业用途。而焦炉气中含氢的体积分 要有机原料。此外，甲醇还是一种清洁型燃 数可达６０％，因此利用焦炉煤气为原料制 料，其本身可直接替代汽油作为发动机燃 备液氢是焦炉煤气非常值得发展的利用途 ３－４Ｊ。 煤焦油并回收其它化工产品的一种煤转化 料，也可以和汽油掺混，在现有的汽车发动 径［工艺。焦化是煤化工的传统产业，２０ｌＯ年全 机上使用，还可用于制造甲醇燃料电池。因 １．３焦炉煤气综合利用新工艺——制液化 国焦炭产能预计３．７亿吨，焦炉煤气产量 此，发展焦炉气制备甲醇，可缓解我国的石 天然气（ＬＮＧ） ｌ ５００多亿方，全国约有焦化企业２０００多家， 其中ｌ／３为钢铁联合企业，２／３为焦化 油储备和需求之间的矛盾［ ，就国计民生 液化天然气是一种清洁、高效的新能 问题来讲具有重要的意义。 源。由于进ＩｑＬＮＧ有助于能源消费国实现 １．２焦炉煤气制取氢气 本国能源供应多元化，可保障其能源安全， 氢能是一种清洁且无污染的新型能 而出口ＬＮＧ有利于天然气资源丰富的国家 企业。发展研究中心信息网报道， １９９０年、１９９５年￣２０００年钢铁联合企业的焦 炉煤气利用率分别达到９７．２１％、９８．１４％和 源，代表着未来能源的发展方向。气候变化 有效开发资源、增加国家外汇收入、促进国 ９８．００％。钢铁联合企业的煤气资源属已利 等环境问题和近年：来兴起的燃料电池技术 民经济发展，因而液化天然气进出口贸易 用资源。对于的焦化厂，除焦炉自身加 是“氢能经济”概念产生的基础。目前，有关 正成为全球能源市场的新热点＿５ 】。 热需消耗５０％～５ ５％的焦炉煤气外，外送 氢气的制备、储存、分配和利用等方面的问 当前我国经济还在持续快速发展，但 煤气因受到天然气、液化气的挑战，正在积 题引起了全世界研究的热点，许多国家及 是经济的能源动力却非常紧缺。我国的能 极开发焦炉煤气的综合利用技术。可以预 国际研究机构都制：定了相应的研究计划和 源产业结构依然依靠煤炭工业为主，而石 计随着技术的进步、科技的发展和国家经 方针。液氢是世界公认的未来最理想的清 油以及天然气工业所占的比例非常小，可 济实力的提高，焦炉煤气的应用前景将会 洁能源，其燃烧过程只产生水蒸气并且可 以说是远远低于整个能源世界的平均水 越来越广。 释放大量热量。液氢是火箭用氢氧发动机 平。伴随我国经济的持续快速发展，我国对 １焦炉煤气的综合利用 的良好燃料，在我国，液氢已成为不可缺少 于能源的需求将会持续大幅增长，大力发 的火箭燃料，其用量随着发射卫星数量的 展焦炉煤气综合利用新工艺一制液化天然 １．１焦炉气制备甲醇 增多而迅速增加，现已达到了一定规模的 气将对优化我国的能源结构有重要作用。 甲醇（ＣＨ ＯＨ）在一种在常温常压下无 用量【 。 我国已经加大了液化天然气产业布局的总 色透明、易流动、易挥发的可燃液体。甲醇 在一些能源相对富集的地区，可以把 体建设，正在规划和实施的沿海液化天然 可以作为有机化工原料和溶剂使用，广泛 应用于有机合成、涂料、染料、医药和国防 氢气液化后运输到化工和石油炼制等工厂 气项目有：浙江、上海、辽宁、广东、福建、山 这些ＬＮＧ项目将构成我国的沿海 中作为原料使用，这些都是氢气比较有前 东、江苏。表１ 焦炉气利用技术对比 适应性 由于缺点较多，现在基 本淘汰。 适用于小型炼焦企业。 利用技术 城市燃气 用于发电 用干生产化肥 用于生产甲醇 用于制氢 缺点 （１）焦炉气供应无法随着城市用气量大小调整。 （２）焦炉气中的杂质比较多。 （１）投资较小，建设周期较短。 （１）小焦化厂产生的电量小，上电网困难。 （２）设备占地少，操作简单，工艺成熟。 （２）大型焦化厂发电，综合经济效益一般。 （１）综合成本相对于以天然气和煤为原料的 （１）工艺比较复杂，工艺产生的能耗比较高，生 成本低。 产的规模比较小。 （２）ｉ艺相对成熟并且有成熟的运行经验。 （２）产品市场竞争激烈，综合效益不高。 （１）和制备天然气还有以煤为原料生产甲醇 （１）对焦炉气的质量要求高，年产１ｏｖＹｔ焦炉气 的成本相对较低，有很好的市场前景。 制甲醇项目需配套年产１００万ｔ的焦炭炼制企业 （２）ｚ艺相对其他来说比较成熟，已经拥有 提供焦炉气，适应大型焦炭企业。中小焦炭厂 很多年的运行经验。 家投资甲醇项目成本过大。 （３）该工艺产品价格高，需求量大。 （２）受焦炭企业生产情况的影响大，焦炉气中的 氢气组分不能完全利用。 （１）投资小，运行费用低。 受后续市场制约，并且运输起来标胶困难。 （２）工艺简单、技术成熟、经济效益好。 （１）投资中间水平，收益很高。 （２）节约了焦炭的使用量，减少了ｃＯ：排放。 （１）投资低于焦炉气生产甲醇。 （２）操作弹性大，受上游的气量影ｐ￣ｌＪ，。 （３）生产方式灵活，产生的氢气利用氢气锅 炉为全厂提供动力，也可用于合成氨。 工艺局限性较大，需要建设在冶炼钢铁企业附 近。 在氢气利用上，用氢气燃烧提供动力经济效益 不能达到最大化。 优点 工艺简单，维护费用比较小。 适用于百万吨以及包万 吨以上焦炭企业。 用于还原铁 用于低温分离生产 液化天然气 需与相关大型装置配合 才能创造巨大的经济价 值。 适用于大型炼钢企业配 套的焦化工段。 非常适合于中小型炼焦 企业。 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥｃＨＮ０Ｌ０ＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ８７ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 工业技术 液化天然气接收站与其输送管网体系。除 基回转窑生产工艺，其生产量约占总产量 也随之增大。作为发展中国家的中国，工业 广东、福建两地的工程全而进入正式施工 的８％。 生产对甲醇的需求更为严峻。焦炉煤气制 建设阶段外，其余地方的项目多处 前期 目前我国的直接还原铁产量仅为２１万 造甲醇技术的广泛应用，一方面有效弥补 的预算准备阶段。在我国内陆，建成的液化 ｔ／ａ左右，而实际需求量已超过５００万吨，国 了煤制甲醇的种种弊端，同时，还有效缓解 天然气卫星站已超过４６个、调峰站达到２ 内直接还原铁的需求基本上全部依赖进 了甲醇需求的压力，为Ｔ业生产提供了有 座、已建成的液化天然气工厂有２座，正在 Ｅｌ，其价格较高。用焦炉煤气生产直接还原 建设中的ＬＮＧ工厂有４座，规划中的ＬＮＧ接 铁可有效解决我国经济发展对直接还原铁 效保证；另一方面，可将焦炉气这种废气变 废为宝，节约了资源，增加了社会效益。 收站在全部建成后，液化天然气总储存中 的需求，并可减缓焦炉气直接排放对环境 （４）焦炉气中存在含量较多的有机硫 转能力可达ｌ ８００万吨／年。按照我国的ＬＮＧ 的污染问题，实现了资源的重复利用。 类、噻吩类以及萘等有毒有害的化学物质， 使用计划，２Ｏ１０年国内ＬＮＧ生产能力将达 到９００亿立方米，到２０２０年将达到为２４００亿 ２焦炉煤气利用技术对比 立方米。 随着经济的发展和工业水平的不断提 比较落后的处理方法是直接排放到人气当 中，或这作为燃料用来采暖燃烧，这样的处 理方式对大气环境带来了很大污染。河北 随着经济社会的不断发展，我国能源 高，研究者们不断的研发出了焦炉气利用 需求与资源不足的矛盾日益显现了出来。 的新技术，但是我们不能忽视的是：传统的 为加大我国焦炉煤气的利用力度，缓解能 焦炉气利用技术仍有存在的价值和优势。 源紧张的局势、创造经济效益，同时改善环 这些技术已经经过多年的实践，比较成熟， 境和安全生产条件，中国科学院理化技术 而在企业中利用率较高，占有非常重要的 研究所已经和太原理工天成科技股份有限 地位，其作用不可忽视ｂ－ 。对这些技术的优 公司于２００８年４月协商签署了战略合作协 缺点进行充分的分析，将更加有利于焦炉 议构架，共同实施“新工艺在焦炉气综合利 气的高效利用，焦炉气综合利用技术的对 用的示范工程”项目。该示范工程在国内属 比见 表ｌ。 首创，符合国家能源产业要求和山西 省构建新型工业和能源基地的要求，符合 ３结语 山西省焦煤行业的产业结构调整的需求。 近些年来，随着我国焦化行业“准入” 该项目主要是根据焦炉气的特点，采用目 制度的实施，炼焦企业越来越注重焦炉煤 前国际先进的低温液化分离技术制得液化 气的综合利用。焦炉煤气制甲醇项目在越 天然气以及液氢，其新工艺的产品技术指 来越多的大型炼焦企业广泛应用，这种方 标为：（１）ＬＮＧ产品指标：甲烷纯度（Ｃ１＋Ｃ２＋ 法，提高了工作效率，节约了成本，取得了 Ｃ３）≥９９％；回收率≥９６％；氮含量≤０．７％、一 良好的经济效益。但是对于中小型企业来 氧化碳含量≤０．５％。（２）液氢产品指标：液 说，他们的生产规模相对较小，焦炉煤气产 氢纯度≥９９．９９９％（杂质总含量≤１０ｐｐｍ）； 量少，成本优势不明显，目前进行企业联合 仲氢浓度≥９ ５％。该项目的实施对山西省 模式仍存在一些问题，影响了焦化企业对 煤炭行业的利用及焦炉煤气的高效综合利 焦炉煤气的综合利用。 用将起到积极的示范和推广作用，同时也 发展焦炉气制备甲醇的优势有以下几 解决了山西省焦化行业密集区产生的焦炉 点。 煤气排放对周围环境产生的严重污染问 （１）在不可再生能源一煤炭资源日益匮 题，具有良好的经济和社会效益。 乏的今天，如何减少煤炭的消耗，已成为整 １．４焦炉煤气作为直接还原铁的还原剂 个能源世界广泛讨论的话题。传统工艺中 直接还原铁是电炉炼钢的重要原材 采用煤作为基础原料生产甲醇，据测算，２０ 料，它不仅可以代替废钢作为铁料，而且可 万吨的煤炭气化合成生产甲醇的工艺中年 以减小废钢回收过程中有产生的有毒有害 消耗标煤达到３７５３６４吨，而采用焦炉气工 杂质带来的危害，有利于冶炼优质的钢材。 艺合成甲醇，直接省去了煤炭的气化过程， 此外，直接还原铁还可以用作转炉炼钢中 使甲醇生产的综合利用能耗大大降低。直 的冷却剂使用［ 。 接采用用焦炉煤气来合成甲醇产品（２０万 在高炉炼铁的过程中不可避免的存在 吨）工艺每天只耗标煤３２０５８５吨。煤炭气化 着生产成本高和对环境污染的两大难题， 合成甲醇工艺与传统工艺相比，年节标准 这两大难题的难以解决直接促进了直接还 煤量为：３４７７９吨标煤㈦。 原铁生产工艺的发展。焦炉煤气可以作为 （２）在焦炭的生产过程中，每生产２４０万 最直接的还原炼铁的高效还原剂使用，粗 吨焦炭可产生焦炉煤气４１０００万立方米／ 焦炉气中Ｈ 和ＣＨ 体积分数分别按５ ５％和 年，如果将这些废气作为燃烧能源使用，按 ２５％计，当ｃＨ 发生热裂解后，Ｈ，和ｃＯ的体 照０．１元／ｍ 计算可带来４１Ｏ０万元的经济效 积分数分别约为７４％和２５％，可以用焦炉 益。假设可生产得到甲醇２Ｏ万吨，按照２０００ 气直接来还原铁，这种方法效果可以好干 元／吨计算，可带来４亿元的经济效益。从这 天然气的热裂解气体的还原效果。工业上 个角度来讲，焦炉气制备甲醇不仅增强了 现有的直接还原炼铁的各种工艺技术已经 企业的抗风险能力，更为社会创造了高附 相对成熟，主要分为以下两种：一种是天然 加值的产品【 ］。 气作为还原剂来使用的气基竖炉生产技 （３）在各种化工基础生产中几乎都会用 术，该技术的生产量约占直接还原铁总产 到甲醇，随着经济全球化的加剧和工业水 量的９２％；另一种是以煤炭作还原剂的煤 平的不断提高，甲醇的应用更加广泛，需求 ８８ 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＯＨＮＯＬＱＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 旭阳年产２４０万吨焦炉项目，一年可以产生 的焦炉气总量约为４１０００万立方米，这些焦 炉气中的有毒有害化学物质的份额可以占 到０．０１％，折算下来相当于向大气中每年排 放４．１万立方米的有毒有害化学物质，其中 有机硫约占３．７万立方米，这就是这一地区 经常发生酸雨的最根本原因。如呆可以采 用循环经济的方式来生产甲醇，将有毒有 害的化学物质固化后集中处理，不但保护 了环境，且可造福后辈子孙。 参考文献 ［１】吴创明．焦炉气制备甲醇的工艺技术研 究【Ｊ］．煤气与热力，２００８，２８（１）：３６—４２． ［２】贺力荃．焦化联产甲醇项目生产及其环 境影响的若干问题【Ｊ］．干旱环境监测， ２００９，２３（２）：９１－９５． ［３】蒋善勇，张凯，胡祥圳，等．焦炉煤气综 合回收利用【Ｊ］．广东化工，２０ｌ１，３８（５）： １ ５—２１． 【４】Ｍ．Ｍｏｄｅｓｔｏ，Ｓ．Ａ．Ｎｅｂｒａ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ ｒｅｐｏｗｅｒｉｎｇ ｐｒｏｐｏｓａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａ ｓｔｅｅｌ ｍｉｌｌ ｐｌａｎｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｘｅｒｇｅｔｉｃ ｃｏｓｔ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］． Ｅｎｅｒｇｙ，２００６（３１）：１—１ ７． ［５】Ａｋｉｒａ Ｔｓｍｌｏｄａ，Ｈｉｚｏｍｉ Ｓｈｉｍｏｄａ，Ｔａｔｓｕｏ Ｔａｋａｉｓｈｉ．ＭＩＴＳＵＢＩＳＩ１Ｉ ｌｅａｎ—ｂｕｒｎ ｇａｓｅｎｇｉｎｅ ｗｉｔｈ ｗｏｒｌｄ’Ｓ ｈｉｇｈｅｓｔ ｔｈｅｒ ｍａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ［Ｊ］．ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ Ｔｅｃｈ— ｎｉｃａｌ ｒｅｖｉｅｗ，２００３，４０（４）：１—６． ［６］山西天浩化工有限公司．用焦炉气年产 十万吨甲醇项目【Ｊ】．山西汽车，２００２（４）： ２８ ３８． ［７］Ｊｏｈｎ Ｈ．Ｓｃｏｔｔ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ ｔｅＣｈｎｏｌＯｇＹ ｆＯｒ ｅｌｅｃｔｒｉＣ ＰＯＷｅｒｇｅＦｉｅｒａｔｉ０ｎ：Ｆｒｏｍ ＮＡＳＡ’Ｓ ｍａｎｎｅｄ ｓｐａｃｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｔｏ ｔｈｅ ‘Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｃｏｎｏｍｙ’【ＪＪ＿Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ，２００６，９４（１０）：１８１ ５～１ ８２５． ［８］Ｐｅｔｅｒ Ｄｉｅｍｅｒ．焦炉煤气处理技术的现 状和未来［Ｊ］．燃料与化工，２００ｌ，３２（３）： １ ５７—１６０． 【９］Ｇｕｏ Ｚｈａｎｃｈｅｎｇ，Ｔａｎｇ Ｈｕｉｑｉｎｇ，Ｌｉｕ Ｊｕｎｌｉ．Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｋｅ ｂｙ ｒｅｃｙ－ ｃｌｉｎｇ ＣＯＧ ｉｎ ｃｏｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ， ２００５（８４）：８９３ ９０１．
