焦?fàn)t煤氣制天然氣的重要意義

李慧敏

(晉中市節(jié)能監(jiān)察支隊，山西 晉中 030600)

引 言

焦?fàn)t煤氣是煉焦過程中煤炭經(jīng)高溫干餾后所產(chǎn)生的可燃性氣體，是煉焦生產(chǎn)的副產(chǎn)品。生產(chǎn)1 t焦炭約副產(chǎn)400 m3焦?fàn)t煤氣[1]，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，我國每年生產(chǎn)焦炭4億多t，煉焦廠約副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣1 600億m3，除去一半回爐自用，還有約800萬m3焦?fàn)t煤氣可以綜合利用，但是由于我國大多數(shù)焦化企業(yè)未能經(jīng)濟有效地回收焦?fàn)t煤氣，大量的焦?fàn)t煤氣被直接排放燃燒，不僅造成了極大的經(jīng)濟損失，而且造成了資源的極大浪費，同時也加重了周邊地區(qū)的環(huán)境污染。回收焦?fàn)t煤氣制取天然氣可以降低焦化企業(yè)經(jīng)濟損失，節(jié)約能源，減少污染物排放，實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)綠色發(fā)展，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

1 焦?fàn)t煤氣的性質(zhì)及使用現(xiàn)狀

1.1 焦?fàn)t煤氣性質(zhì)

焦?fàn)t煤氣是在煉焦?fàn)t中經(jīng)過高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的時所產(chǎn)生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。焦?fàn)t煤氣熱值高、燃燒快、火焰短、生產(chǎn)廢氣比重小；可用作燃料和化工原料。其成分主要包括H2、CH4、CO、CO2和一些輕烴，其中氫氣含量最高，達(dá)54%～59%，其次是CH4，通常占1/4[2]。焦?fàn)t煤氣因富含H2、CH4、CO等氣體，可以經(jīng)過深度凈化加工合成天然氣等，提高焦?fàn)t煤氣的綜合利用，減少不必要的能源損失，實現(xiàn)更高的經(jīng)濟效益和節(jié)能環(huán)保效益。焦?fàn)t煤氣的主要成分，如表1所示。

表1 焦?fàn)t煤氣的主要成分[1]

1.2 焦?fàn)t煤氣的使用現(xiàn)狀

我國是焦炭生產(chǎn)大國，每年生產(chǎn)焦炭4億多t，約副產(chǎn)1 600億m3焦?fàn)t煤氣，除去大約50%回爐自用外，約富裕800億m3焦?fàn)t煤氣。由于我國焦化企業(yè)長期以來將重心放在焦炭生產(chǎn)方面，忽略對焦?fàn)t煤氣回收利用，同時焦?fàn)t煤氣深加還沒有得到長足發(fā)展，導(dǎo)致焦?fàn)t煤氣供大于求，大量焦?fàn)t煤氣未能綜合利用，而是直接燃燒排放。尤其是處于中、西部省份的獨立焦化企業(yè)，經(jīng)常是多個焦炭廠聚集，但周邊缺乏其他工業(yè)，焦?fàn)t氣沒有需求，做燃料售價很低，只能燃燒排放(“點天燈”)。每年未被利用的焦?fàn)t煤氣高達(dá)300多億m3，造成能源損失將近1 740萬t標(biāo)煤，經(jīng)濟損失高達(dá)百億元，在造成經(jīng)濟、資源大量損失的同時，加重了周邊地區(qū)的環(huán)境污染。

2 焦?fàn)t煤氣制取天然氣的重要意義

天然氣的主要成分是烷烴，其中CH4占絕大多數(shù)，焦?fàn)t煤氣中含有7%～10%的CO和CO2，2%～3%的多烴，以及54%～59% H2，由焦化工序副產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣經(jīng)過脫硫脫氰等深度凈化后，在一定溫度、壓力、催化劑作用下甲烷化，經(jīng)過膜分離系統(tǒng)后，通過壓縮得到壓縮天然氣，通過低溫分離后可合成液化天然氣[3]。

2.1 焦?fàn)t煤氣制取天然氣的社會需求

煤炭、石油、天然氣是當(dāng)今世界主要的一次能源，隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，天然氣作為清潔能源將逐漸替代煤炭、石油作為主要能源。我國“富煤貧油少氣”的能源結(jié)構(gòu)決定我國天然氣需求量大，2016年，我國天然氣消費總量為27 904.00(噸標(biāo)煤)，占全國能源消費總量(435 819.00噸標(biāo)煤)的6.4%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。“十二五”以來，我國天然氣產(chǎn)量隨穩(wěn)步上升，但仍沒有改善市場供不應(yīng)求的現(xiàn)狀，2015年，我國天然氣消費量1 931.25億m3，產(chǎn)量1 346.1億m3，天然氣的產(chǎn)量不能滿足市場的需求，供需嚴(yán)重不平衡。隨著我國環(huán)境污染壓力的劇增，天然氣的需求不斷增長，每年需要大量的天然氣進(jìn)口，導(dǎo)致我國能源安全問題面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[4]。回收利用富裕的焦?fàn)t煤氣制取天然氣即可滿足國民經(jīng)濟的需求，也可以降低焦化企業(yè)的經(jīng)濟損失，實現(xiàn)焦?fàn)t煤氣的變廢為寶，同時實現(xiàn)我國的能源結(jié)構(gòu)的逐步優(yōu)化[5]，因此大力發(fā)展焦?fàn)t煤氣制天然氣成為現(xiàn)實選擇。我國2011—2015年天然氣消費情況，如表2所示。

表2 2011—2015年我國天然氣消費情況

2.2 焦?fàn)t煤氣制取天然氣的節(jié)能環(huán)保意義

天然氣是一種清潔能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，替代煤炭和石油燃燒時可減少CO2及其他有害氣體的排放，有利于緩減溫室效應(yīng)，從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。天然氣可以代替汽油作為汽車燃料，排氣污染小，性價比高，已成為世界車用清潔燃料的發(fā)展方向，而天然氣汽車則已成為發(fā)展最快、使用量最多的新能源汽車。天然氣的熱值高，燃燒充分，現(xiàn)已逐漸代替煤炭作為冬季供暖的有效能源走進(jìn)千家萬戶。利用富裕的焦?fàn)t煤氣制取天然氣不僅降低了焦?fàn)t煤氣直接燃燒排放帶來的能源損失，而且緩減了煤炭氣油燃燒所造成的環(huán)境污染，具有重要的節(jié)能環(huán)保意義。

為實現(xiàn)資源能源可持續(xù)發(fā)展，天然氣作為清潔能源勢必得到廣泛應(yīng)用。社會對天然氣的需求將與日俱增，為焦?fàn)t煤氣制取天然氣提供了良好的市場，滿足了循環(huán)經(jīng)濟的長效發(fā)展，實現(xiàn)資源綜合利用，有效提高經(jīng)濟效益，緩減節(jié)能環(huán)保壓力，促進(jìn)綠色工業(yè)發(fā)展。

3 結(jié)語

焦?fàn)t煤氣制取天然氣對我國經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要的意義。通過焦?fàn)t煤氣合成天然氣即解決了社會對天然氣的需要，也減輕煤炭汽油等資源緊缺的現(xiàn)狀。利用富裕焦?fàn)t煤氣制取天然氣，實現(xiàn)了焦?fàn)t煤氣變廢為寶，彌補了焦?fàn)t煤氣直接燃燒帶來的經(jīng)濟損失，降低了能源損耗，減少了有害物質(zhì)的排放，減輕了環(huán)保壓力，實現(xiàn)了資源有效利用，促進(jìn)了工業(yè)企業(yè)綠色發(fā)展，具有重要的經(jīng)濟意義、節(jié)能環(huán)保意義和社會意義。