1國內焦爐煤氣及天然氣現狀分析

        1.1焦爐煤氣的主要成分

        焦爐煤氣作為焦炭生產過程中的一種副產品，隨著煉焦工業的迅速發展，其產生量也呈現出逐漸增長的趨勢。凈焦爐煤氣的主要成分如表1所示。

        1.2焦爐煤氣甲烷化利用的可行性分析

        焦爐煤氣中含有大量的氫氣、甲烷以及一氧化碳，通過甲烷化反應，提高熱值，將大部分的氫氣與一氧化碳、二氧化碳轉化為甲烷，之后進行分離、提純，就可以得到甲烷體積分數在百分之九十以上的SNG（合成天然氣），SNG經過壓縮后就會成為CNG（壓縮天然氣），SNG經過液化后就會成為LNG（液化天然氣）。液化天然氣是一種新興的清潔型能源，不僅具有性能高、熱值大等優點，也可以在很大程度上節約遠距離運輸成本以及儲存空間，受到了越來越多的青睞，目，有很多國家紛紛將液化天然氣作為選燃料。

        2焦爐煤氣甲烷化技術

        焦爐煤氣通過凈化脫除苯、萘、重碳氫化合物、硫化物后，壓縮，換熱，再在催化劑作用下，進行甲烷化反應，使COG中的一氧化碳、二氧化碳與氫氣反應生成甲烷，得到以甲烷為主的混合氣；然后使用PSA（變壓吸附）法、膜分離法或低溫精餾法，分離混合氣中的甲烷，制得SNG（合成天然氣）、CNG（壓縮天然氣）或LNG（液化天然氣）。

        2.1耐高溫甲烷化工藝

        此工藝主要通過三到四個甲烷化爐來完成，在溫度化學平衡限制理論下，在多個甲烷化爐內通過換熱器進行熱量的回收，當甲烷化反應達到平衡之后，通過過熱蒸汽來進行離心壓縮機的驅動。此工藝設備簡單，投資少，熱量的利用率高，工藝操作擁有較大彈性。

        2.2低溫甲烷化工藝

        此工藝主要分耐硫及非耐硫兩種工藝，兩種工藝的區別主要為脫硫精度不同，耐硫工藝總硫使用量約為10×10-6，而非耐硫工藝則需要脫硫至0.1×10-6以下。低溫甲烷化工藝流程中，使用大量的原料氣來進行循環，各工序下，反應爐溫度需保持在450℃以下，確保甲烷化爐中CO及CO2含量小于3%，這樣才能更好控制甲烷化爐溫度。

        2.3焦爐煤氣甲烷化

        焦爐煤氣甲烷化是天然氣制備工藝中總要的一道工序。在此工序中甲烷化主要發生了如下反應：

        CO+3H2 CH4+H2O（1）

        CO2+4H2 CH4+2H2O（2）

        在甲烷化反應中，選擇性催化這種反應典型。應用不同催化劑及催化工藝，就會生成不同產物，當微晶鎳用作甲烷化催化劑比較多。

        2.4技術的比較

        由于CH4的物理性質和CO、CO2相近，傳統的變壓吸附法、膜分離法、低溫精餾法等很難一步脫除焦爐煤氣中的CO和CO2，若采用兩步法分別脫除，甲烷的收率則較低。甲烷化技術的優點是，通過進行甲烷化反應，將無用的CO和CO2轉化為甲烷，這樣既達到了脫除雜質氣體的目的，又可以增加天然氣的產量，所以，該技術是當下的研究熱點。但由于甲烷化反應放熱量較大，操作溫度就較高，所以甲烷化反應器的設備要求也較高，此外，還需將部分產品氣循環或采用多甲烷化反應器，增加了工藝的復雜性。非甲烷化技術的甲烷產率低于甲烷化技術，其優點是工藝簡單，技術成熟，投資和操作費用低。

        3焦爐煤氣甲烷化利用技術的進展

        目，國內掌握相關技術的主要有：中科院大連化學物理研究所、西南化工研究設計院、武漢科林精細化工有限公司、新奧集團等，并陸續建成多套焦爐煤氣合成天然氣裝置。較早建成的裝置多采用國外技術，如2012年投產的內蒙古恒坤化工有限公司LNG項目，采用英國DAVY-CRG技術，天然氣產量1.2億m’/a；2012年投產的內蒙古烏海華油天然氣公司制LNG項目，采用丹麥TopsoeTREMPTM技術，天然氣產量3.3億m’/ao由于采用國外技術利費用較高，自2013年后建成的裝置多采用國內自主研發的焦爐煤氣甲烷化技術。新奧集團業從事煤炭清潔能源域的技術研發，2006年完成甲烷合成小試，2010年中試通過河北省項目成果鑒定，2013年個采用新奧利技術的河南京寶焦爐煤氣制LNG項目一次試車成功，并平穩運行至。

        綜上所述，我國焦爐煤氣產量大，但是天然氣資源卻嚴重短缺，焦爐煤氣制天然氣適合我國當能源現狀，也是必須大力推廣的一種能源轉換技術，這種技術同國家能源政策相符合，可對工業廢氣充分利用，節能減排，經濟效益巨大。但是當焦爐煤氣甲烷化技術在我國發展還不成熟，工藝穩定性及可靠性都需要進一步驗證，后應重點研究更為高效穩定的催化劑，完善焦爐煤氣甲烷化工藝，讓其工藝水平不斷提高，力求在確保工藝可靠穩定基礎上，實現效益大化。

原創作者：武漢天禹智控科技有限公司