焦?fàn)t煤氣制天然氣技術(shù)及投資應(yīng)用

胡益之，蘇祥云

（山西省焦化行業(yè)協(xié)會(huì) ， 山西 太原 030021）

焦?fàn)t煤氣制天然氣技術(shù)及投資應(yīng)用

胡益之，蘇祥云

（山西省焦化行業(yè)協(xié)會(huì) ， 山西 太原 030021）

山西省委省政府在2010年推出氣化山西、“四氣合一”發(fā)展規(guī)劃。而焦?fàn)t煤氣作為“四氣合一”規(guī)劃中一個(gè)重要部分；如何將其轉(zhuǎn)換成天然氣并廣泛利用備受關(guān)注。

我國天然氣資源利用現(xiàn)狀

天然氣作為國際社會(huì)認(rèn)同的一種清潔能源和化工原料；具有綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、安全可靠、改善生活等特點(diǎn)。大力發(fā)展天然氣；符合世界能源發(fā)展的趨勢(shì)。

就目前而言；我國存在天然氣利用率低的現(xiàn)狀。相關(guān)資料顯示；我國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中；煤炭占67；；石油占20；；天然氣只占3.4；；遠(yuǎn)低于23.5；的世界平均水平。低比重率的天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)；為我國發(fā)展天然氣提供了足夠廣大的擴(kuò)展空間。同時(shí)；國家對(duì)天然氣的發(fā)展給予了充分的支持。預(yù)計(jì)“十二五”期間；我國將提高天然氣在一次能源消費(fèi)中所占的比重；即由目前的3.4；提高到8%以上；；同時(shí)加快天然氣配套基礎(chǔ)設(shè)施方面建設(shè)。相關(guān)專家也表示；配合充足的天然氣氣源供應(yīng)和有競(jìng)爭(zhēng)力的市場(chǎng)定價(jià)來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)；通過進(jìn)口大通道、開發(fā)非常規(guī)天然氣、加快建成覆蓋全國的油氣骨干管網(wǎng)等方式來增加天然氣供應(yīng)和加快天然氣價(jià)格改革步伐；是推進(jìn)未來幾年天然氣市場(chǎng)發(fā)展的重要途徑。

“十五”以來；山西省煤層氣勘探開發(fā)利用規(guī)模不斷擴(kuò)大；煤層氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展；天然氣利用勢(shì)頭強(qiáng)勁；焦?fàn)t煤氣綜合利用水平不斷提高。目前；山西已經(jīng)初步形成國家天然氣主干管網(wǎng)、省級(jí)主干管網(wǎng)和省級(jí)支線管網(wǎng)三級(jí)輸氣管網(wǎng)；系統(tǒng)。未來；山西天然氣管網(wǎng)規(guī)劃將形成“五橫三縱”格局。[“五橫”；已建成的陜京一線、陜京二線、西氣東輸管道；和正在建設(shè)榆濟(jì)線和陜京三線。“三縱”；具體指的是大運(yùn)高速公路鋪設(shè)中線；大同—朔州—忻州—太原—臨汾—運(yùn)城；；貫穿河?xùn)|煤層氣田的西線；鄉(xiāng)寧—柳林—臨縣—保德；；貫穿沁水煤層氣田的東線；陽泉—和順—長(zhǎng)治—晉城；。]省委省政府更是利用山西潔凈氣體能源富集優(yōu)勢(shì)；提出“四氣”；；煤層氣、天然氣、煤制天然氣、焦?fàn)t煤氣制天然氣；產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展規(guī)劃。

焦?fàn)t煤氣資源利用現(xiàn)狀

焦?fàn)t煤氣；簡(jiǎn)稱焦?fàn)t氣；作為煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品；是用幾種煙煤配制成的煉焦用煤；指的是在煉焦?fàn)t中經(jīng)過高溫干餾后；產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時(shí)所產(chǎn)生的一種可燃性氣體。焦?fàn)t氣作為混合物；其產(chǎn)率和組成因煉焦用煤質(zhì)量和焦化過程條件不同而有所差別；一般每噸干煤可產(chǎn)出焦?fàn)t氣300；m3；350；m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；。這些焦?fàn)t煤氣中的一半用于加熱焦?fàn)t；另外約200 m3必須使用專門的裝置進(jìn)行回收；否則只能直接排入大氣；或者燃燒排放；俗稱“點(diǎn)天燈”；。焦?fàn)t煤氣主要用于城市燃?xì)狻⒐I(yè)燃?xì)狻l(fā)電用氣、化工原料、鋼廠用氣等。

國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示；2010年全國規(guī)模以上焦化企業(yè)共生產(chǎn)焦炭3.88億t，達(dá)到全球焦炭總產(chǎn)量的61.6；。據(jù)粗略估算；全國白白排放掉的焦?fàn)t煤氣 就 達(dá)100多 ×108 m3； 若 以0.2元/m3；我國民用天然氣價(jià)格已超過2元/m3；的價(jià)格計(jì)；這些焦?fàn)t煤氣價(jià)值達(dá)幾十億元。目前；焦?fàn)t煤氣綜合利用中存在的主要問題有；

1.；認(rèn)識(shí)缺陷。部分企業(yè)受利益導(dǎo)向的偏差；只注重直接經(jīng)濟(jì)效益；不重視生產(chǎn)過程中其他資源和副產(chǎn)品的綜合利用；采用高耗能低產(chǎn)出的落后工藝流程和技術(shù)設(shè)備；浪費(fèi)資源、污染環(huán)境的同時(shí)更不利于自身的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2.；投入不足。目前在一些企業(yè)內(nèi)存在對(duì)節(jié)能項(xiàng)目的資金技術(shù)支持不夠的現(xiàn)象。以山西為例；占山西全省焦炭生產(chǎn)主導(dǎo)地位的中、小型焦化企業(yè)對(duì)苯回收、化產(chǎn)回收、焦?fàn)t煤氣的回收利用存在著差距。

3.；機(jī)制不完善。焦?fàn)t煤氣資源的綜合利用；離不開政府在有關(guān)方面給予的政策規(guī)范與導(dǎo)向。例如政府出臺(tái)的焦炭行業(yè)排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)政策；對(duì)企業(yè)進(jìn)行焦?fàn)t氣回收有積極的促進(jìn)作用。

焦?fàn)t煤氣制合成天然氣技術(shù)進(jìn)展

中國天然氣需求存在著巨大缺口；這加大了我國對(duì)煤層氣和煤制天然氣的開發(fā)利用力度；也加速了焦?fàn)t煤氣制合成天然氣工藝技術(shù)的開發(fā)研究。

國內(nèi)眾多科研院所近幾年紛紛開展焦?fàn)t煤氣制天然氣工藝技術(shù)的研究和甲烷化催化劑的研究。西南化工研究設(shè)計(jì)院規(guī)模最大的焦?fàn)t氣制合成天然氣項(xiàng)目總投資3.83億元；建設(shè)投資僅為同等規(guī)模煤制天然氣的50%；項(xiàng)目建成后可年產(chǎn)天然氣2×108；m3；直接輸入山西國新能源的天然氣管網(wǎng)；實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣零排放；年減排CO2；；33.8萬t、 SO2；；1；210t、粉塵總量16萬t；并且3；a；就可收回全部投資。

2011年5月30日；山西樓東俊安煤氣化有限公司焦?fàn)t氣制天然氣項(xiàng)目正式啟動(dòng)；投資4個(gè)億；4×108；m3焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)換成1.7×108；m3的天然氣。

2011年2月9日；由太原理工大學(xué)煤化工研究所聯(lián)合山西同世達(dá)煤化工集團(tuán)和大連普瑞特化工科技有限公司等企業(yè)開發(fā)的焦?fàn)t煤氣低溫甲烷化制合成天然氣工業(yè)示范裝置成功投運(yùn)。

2011年3月16日；山西安泰集團(tuán)發(fā)布公告；決定暫緩建設(shè)年產(chǎn)20萬t焦?fàn)t煤氣制甲醇及10萬t二甲醚工程項(xiàng)目；擬將其變更投入到4.5×108m3/a焦?fàn)t氣制2×108 m3/a液化天然氣工程；項(xiàng)目投資4.8億元；建設(shè)周期22個(gè)月。該企業(yè)董事長(zhǎng)李安明說；“從技術(shù)和工藝上來講；規(guī)模化利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)天然氣的技術(shù)已經(jīng)成熟；大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用已經(jīng)沒有問題。因此；我們果斷地暫停了原來準(zhǔn)備上的焦?fàn)t煤氣制甲醇建設(shè)項(xiàng)目；將資金轉(zhuǎn)投到焦?fàn)t煤氣制天然氣項(xiàng)目。”

無論是哪種工藝路線；無論制成哪種天然氣；焦?fàn)t煤氣的深加工技術(shù)都被山西的焦化企業(yè)密切關(guān)注。據(jù)悉；通過參加各種類型洽談會(huì)；山西焦化自2006年開始對(duì)焦?fàn)t氣制天然氣進(jìn)行研發(fā)；取得不少技術(shù)成果。其中2010年5月11日；由該設(shè)計(jì)院開發(fā)的焦?fàn)t煤氣甲烷化制合成天然氣技術(shù)成果填補(bǔ)了國內(nèi)焦?fàn)t煤氣甲烷化制合成天然氣的空白。新奧能源公司焦?fàn)t煤氣制天然氣的核心技術(shù)包括甲烷合成催化劑、新型甲烷合成反應(yīng)器、甲烷合成新工藝成套技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。中科院理化所焦?fàn)t煤氣制液化天然氣的研究技術(shù)成果被太公天成所運(yùn)用。而山西省內(nèi)的太原理工大學(xué)、山西大學(xué)也開展相關(guān)催化劑和焦?fàn)t氣制合成天然氣的研究工作；這些科研成果；正加速推動(dòng)著我國發(fā)展焦?fàn)t煤氣制天然氣的步伐。

山西焦?fàn)t氣制天然氣技術(shù)的應(yīng)用

山西省進(jìn)行焦?fàn)t氣制天然氣研究的同時(shí)；更注重將技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐。2010年10月25日；由國電集團(tuán)控股的山西國華燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司焦?fàn)t煤氣甲烷化合成天然氣項(xiàng)目在沁縣簽約；首開省內(nèi)焦?fàn)t煤氣制天然氣先河。山西國華燃?xì)猱a(chǎn)業(yè)集團(tuán)總工高強(qiáng)表示；根據(jù)西南化工研究設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)；一個(gè)年產(chǎn)100萬t的焦化裝置附產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣甲烷化制合成天然氣；可年產(chǎn)10；304萬 m3壓縮天然氣；還可附產(chǎn)5.8萬t；蒸汽；年產(chǎn)值可達(dá)1.75億元、利潤3；812萬元。

2010年12月7日；山西省國新能源集團(tuán)與山西樓東俊安煤氣化有限公司簽署焦?fàn)t氣制合成天然氣合作協(xié)議。這一國內(nèi)企業(yè)已簽訂焦?fàn)t煤氣制天然氣的投資、技術(shù)、貿(mào)易合同協(xié)議達(dá)20個(gè)以上；涉及多種工藝路線；多個(gè)項(xiàng)目正在推進(jìn)。

焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)天然氣投資和成本估算

焦?fàn)t煤氣生成天然氣；以百萬噸焦化廠；年生產(chǎn)焦?fàn)t煤氣2.0億 m3為例；通過回收煉焦企業(yè)管式爐或煙道氣CO2；通過除塵；提濃補(bǔ)充CO2；年可生產(chǎn)天然氣1.0億 m3。或者甲醇池放氣置換焦?fàn)t煤氣；亦可以達(dá)到年產(chǎn)1.0億 m3天然氣。其投資約2.0億元。

若生產(chǎn)LNG；液化天然氣；；投資較生產(chǎn)SNG；天然氣；增加約45%；生產(chǎn)CNG(壓縮氣)比生產(chǎn)SNG投資增加約10%。

焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)天然氣比同樣利用2.0億 m3焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇投資少30%左右。

焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)天然氣；SNG）；以焦?fàn)t煤氣0.3元/；m3考慮；天然氣完全成本1.25元/；m3～1.3元/；m3之間；生產(chǎn)天然氣；；SNG；焦化企業(yè)有利可圖；如將SNG進(jìn)而生產(chǎn)LNG或CNG；企業(yè)利潤豐厚。

相關(guān)鏈接

焦?fàn)t煤氣利用途徑

1利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇

2利用焦?fàn)t煤氣發(fā)電

現(xiàn)如今主要包括蒸汽輪機(jī)發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電三種形式。

3利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵

直接還原鐵又叫海綿鐵；是一種不用高爐冶煉而得到的金屬鐵；其用途有；電爐煉鋼、轉(zhuǎn)爐煉鋼、高爐煉鐵、生產(chǎn)鐵合金、水處理除氧、粉末冶金用鐵粉等。目前全世界直接還原鐵生產(chǎn)能力達(dá)8；000萬t；主要是氣基法其典型工藝是豎爐法。國內(nèi)本鋼鋼研所；1995年用焦?fàn)t煤氣直接還原鐵；得到金屬化率達(dá)84%～87%的直接還原鐵。寶鋼在魯南化肥廠用德士古水煤氣在5t/d的裝置上得到金屬化率90%～95%的DRI。東北大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京鋼鐵研究院等大專院校、科研機(jī)構(gòu)以及鋼鐵企業(yè)太鋼、本鋼、寶鋼、韶鋼等都進(jìn)行過氣基直接還原鐵的研究。；；；

4焦?fàn)t煤氣與氣化煤氣重整技術(shù)生產(chǎn)液體燃料

謝克昌院士承擔(dān)的“973”項(xiàng)目；是“雙氣化”多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的一個(gè)方面。隨后；即2008年11月7日；由山西省發(fā)展改革委員會(huì)主持的太原理工大學(xué)氣化煤氣與熱解煤氣共制合成氣多聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案審查會(huì)上；“973”；中試項(xiàng)目進(jìn)行了論證。

5費(fèi)-托合成工藝在焦?fàn)t煤氣綜合開發(fā)中的應(yīng)用

這是僅南非金巢國際集團(tuán)引進(jìn)的擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一項(xiàng)全新化工技術(shù)。該技術(shù)的主要原理是以焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、電石氣、煤層氣等為原料；經(jīng)過配比、裂解、深度凈化后；合成生產(chǎn)清潔燃料油、高級(jí)石蠟及其他化工產(chǎn)品。具有生產(chǎn)工藝先進(jìn)、產(chǎn)品配比靈活、環(huán)保節(jié)能三個(gè)特點(diǎn)。

編輯:肖

1672-5050；2011；10-0019-03