焦爐煤氣生產液化天然氣的技術探討

摘 要：焦爐煤氣是一種污染性氣體，對于周圍自然環境有著嚴重影響，通過運用現代化技術手段，將焦爐煤氣轉換為液化天然氣，具有較高的環境效益和社會效益，因此應加大對焦爐煤氣生產液化天然氣的技術研究，仔細分析各個工藝流程。本文分析了焦爐煤氣生產液化天然氣工藝現狀，闡述了相關技術應用，以供參考。

關鍵詞：焦爐煤氣；液化天然氣；生產技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.054

我國各個地區的焦爐煤氣排放量逐年上漲，其可以用于發電、生產氫氣、甲醇和化肥等，存在嚴重的浪費情況，焦爐煤氣綜合利用率較低。在節能減排大背景下，人們的環境保護意識明顯提高，將焦爐煤氣轉換為一種清潔能源—液化天然氣，受到人們的廣泛關注。近年來，這種生產工藝技術越來越成熟，不僅降低了環境污染，而且實現焦爐煤氣的變廢為寶。

1 焦爐煤氣生產液化天然氣工藝現狀

近年來，我國對于焦爐煤氣的研究不斷增多，在焦爐煤氣的開發利用方面取得了顯著的成就，當前焦爐煤氣生產液化天然氣的工藝的基本現狀是：其一，有效簡化了焦爐煤氣生產流程，不需要設置甲烷轉化工序，減少了企業前期的投資成本；其二，可以從焦爐煤氣中將氫氣分離出來，為整個生產工藝提供動力和熱力，這項技術應用比較廣泛，某些企業引進了氨合成設備，在實際應用中經濟效益非常明顯；其三，焦爐煤氣中的氮氣和氫氣含量較大，在實際的液化處理工藝中，大部分氫氣往往被提前過濾掉，使得氫氣不會進入甲烷低溫分離工藝中，因此能源消耗較少，若生產過程中應用MRC制冷工藝，會進一步提高能源利用率，并且如果采用氫氣回收技術，可以將回收的氫氣作為焦爐煤氣生產動力，提高生產工藝水平；其四，近年來，我國致力于節能減排，出臺了《天然氣利用規范》，倡導各個企業提高焦爐煤氣的利用率，明確指出了液化天然氣的生產標準，為焦爐煤氣生產液化天然氣工藝的應用和發展指明了方向。

2 焦爐煤氣生產液化天然氣技術應用

焦爐煤氣中主要含有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氫氣、氮氣等成分，其中氮氣含量最高，約55%。根據我國頒發的液化天然氣生產標準，利用焦爐煤氣生產液化天然氣工藝的應用，首先需要凈化焦爐煤氣，當焦爐煤氣中的二氧化碳和水含量達標以后，再開始制冷工藝。若焦爐煤氣中的二氧化碳含量比甲烷含量高時，需要在焦爐煤氣生產液化天然氣的工藝中增設脫碳裝置或者吸附塔，經過脫碳、吸附處理以后，再通過變壓吸附技術，濃縮甲烷，獲得液化天然氣。

2.1 凈化處理

煉焦生產過程中會排放大量的焦爐煤氣，由于焦爐煤氣中含有各種不同的氣體，在生產液化天然氣工藝中，首先需要對焦爐煤氣進行凈化處理，將焦爐煤氣中的油霧、硫化氫、萘、苯等雜質去除。一般情況下，煉焦后面的生產工藝中有過濾處理，焦爐煤氣中的硫化氫、萘、苯等都已經經過粗脫處理，在焦爐煤氣生產液化天然氣工藝中，還需要對焦爐煤氣進行精脫處理，將焦煤煤氣中的硫化氫、萘、苯等雜質去除干凈，避免后期甲烷化工藝中發生催化劑中毒或者輸送焦爐煤氣過程中發生凍堵管道等問題，在凈化處理焦爐煤氣時，為了滿足甲烷化工藝要求，需要合理脫除硫化物，在脫硫階段，將焦爐煤氣中的無機硫轉換為硫化氫，通過增加活性炭將硫化氫快速吸附在一起實現脫除，其中焦爐煤氣中殘留的部分有機硫，在300攝氏度的高溫環境中，可通過加氫轉化處理，結合采用高溫氧化鋅工藝，實現良好的焦爐煤氣除硫效果。

2.2 甲烷化處理

甲烷化處理是焦爐煤氣生產液化天然氣工藝中非常關鍵的工序，甲烷化處理程度直接關系著后期甲烷采收率，對于液化天然氣質量有著決定性影響。焦爐煤氣經過凈化處理以后，輸送到甲烷化處理工序中，結合實際的焦爐煤氣量，時尚調整甲烷化反應過程，由于甲烷化反應包括單段甲烷化反應和多段甲烷化反應，焦爐煤氣的甲烷化反應需要適量的催化劑，通常情況下主要采用鎳，甲烷化反應包括等溫過程和絕熱過程，需要在甲烷化處理工藝中設置等溫列管反應器，這不僅增加了企業的投資成本，而且這導致焦爐煤氣在甲烷化階段很容易發生積炭現象，所以焦爐煤氣生產液化天然氣工藝中可以利用絕熱甲烷化反應，添加適量的催化劑，提高甲烷化處理效率。

2.3 變壓吸附

焦爐煤氣經過凈化處理和甲烷化反應以后，其中的甲烷含量明顯提高，這時需要檢測焦爐煤氣中的一氧化碳和二氧化碳含量，若這兩種氣體的含量也滿足了焦爐煤氣生產液化天然氣工藝要求，這時可以進行變壓吸附處理，提升甲烷濃度，并且直接銷售在這個過程中獲取的氫氣。

2.4 加壓制冷

對焦爐煤氣進行變壓吸附處理以后，還應做好焦爐煤氣的加壓處理，通過混合制冷、膨脹制冷等工藝技術，對焦爐煤氣液化處理，從而獲得液化天然氣。

2.5 注意事項

焦爐煤氣生產液化天然氣工藝中，對于焦爐煤氣中的各種雜質需要進行有針對性地處理，在實際應用需要對焦爐煤氣先進行適當預處理，然后通過煤氣儲配站，經過深度凈化環節，當前液化和甲烷化技術已經非常成熟，為了確保生產工期的穩定、連續、長期進行，需要對焦爐煤氣深度凈化處理，然后再進入甲烷化處理工藝，所以需要采用不同方法對焦爐煤氣中的氨氣、氮氣、有機硫等進行有針對性處理和脫除。同時，在焦爐煤氣的甲烷化工藝中，甲烷化反應是一種不斷縮小焦爐煤氣體積的反應，結合其反應機理，適當的壓力有助于提高甲烷化反應速度，因此在確保焦爐煤氣轉化率的基礎上，可以適當降低工作壓力，減少設備投資成本和能量損耗。

3 結束語

近年來，我國在能源轉換方面的研究不斷增多，焦爐煤氣生產液化天然氣工資具有良好的環保效益，并且投資回收速度快，生產成本低，工藝流程短，為了確保整個生產工藝的穩定、連續、安全運行，應加大對各個環節的分析和研究，推動這種生產工藝的快速發展。

參考文獻：

[1]范兆耀.焦爐煤氣制取液化天然氣技術探討[J].技術與市場，2014（04）：131-132.

[2]李訓明，張長征.焦爐煤氣制液化天然氣技術探討[J].化學工程與裝備，2014（08）：68-70.

[3]時小兵.焦爐煤氣生產液化天然氣的工藝研究[J].化工管理，2014（32）：236.

[4]白文杰，李乃厚，李棟柱.焦爐煤氣制液化天然氣工藝技術研究[J].中國科技信息，2014（23）：139-140.

作者簡介：鄭光明（1982-），男，內蒙古包頭人，本科，研究方向：熱能與動力。