【摘 要】在我國大型煉焦企業(yè)發(fā)展的同時，加大對焦?fàn)t煤氣的綜合利用力度已經(jīng)成為一個重要課題。利用焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣是一項雙贏的技術(shù)，其不僅具有投資小、市場前景好、能耗低等特點，而且還能有效的保護環(huán)境，因而應(yīng)當(dāng)予以重視及推廣。本文分析了焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣技術(shù)的現(xiàn)狀、特點、相關(guān)工藝流程以及未來的發(fā)展前景等。

【關(guān)鍵詞】焦?fàn)t煤氣；液化天然氣；制取技術(shù)

1 焦?fàn)t煤氣制天然氣技術(shù)的基本現(xiàn)狀

隨著我國煉焦企業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整的日趨完善，將會有大量的焦?fàn)t煤氣被加工利用，從而加大了煤氣資源的利用效率。煉焦過程中排放出來的煤氣中主要成分是甲烷氣體，將甲烷從混合氣體中置換出來并被加以利用已經(jīng)逐漸成為我國未來發(fā)展的方向。西南化工設(shè)計院通過研發(fā)的變壓吸附法可以有效的離析出甲烷氣體，同時也研發(fā)出了多功能、高效的催化劑。2011 年 3 月由山西同世達煤化工集團、大連普瑞特化工科技集團以及杭州林達化工技術(shù)有限公司共同投資和研發(fā)的每天可以處理 5 000 m3焦?fàn)t煤氣制取天然氣技術(shù)在山西同世達煤化工集團正式建成運營，經(jīng)過一段時間的運營之后，該項目通過低溫反應(yīng)處理，有效地降低對能源的消耗，大大提高了天然氣的產(chǎn)率。并且該工藝技術(shù)是我國的首例，有效的填補了焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣技術(shù)多年來的空白。2012 年 3 月，冀中能源井陘礦業(yè)集團投資建設(shè)了焦?fàn)t煤氣制取天然氣項目，一期項目建成之后，每年可以處理接近 2.5 億 m3的焦?fàn)t煤氣，并且每年可以生產(chǎn) 9 000 萬 m3的天然氣。二期擴建完成之后每年可以生成了 3 億 m3的天然氣，該項目已經(jīng)成為我國最大規(guī)模的焦?fàn)t煤氣制取天然氣技術(shù)。目前，焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣技術(shù)在我國有了很好的發(fā)展勢頭，相信在不久的將來一定可以取得預(yù)期的效果。

2 焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)液化天然氣的基本特點

為了更好的解決大多數(shù)中小企業(yè)焦?fàn)t煤氣的利用問題，我國部分研究機構(gòu)已經(jīng)對其進行了深入的研究，并取得了不錯的效果。中科院理化技術(shù)研究機構(gòu)通過對已有技術(shù)的改善，提高了對甲烷和氫氣的綜合利用效率，并且提出了焦?fàn)t煤氣低溫液化制取天然氣技術(shù)，該技術(shù)主要有以下幾個方面的特點：1）可以節(jié)省焦?fàn)t煤氣進行甲烷轉(zhuǎn)化的多道工序，大大節(jié)約了企業(yè)的投資成本。2）雖然焦?fàn)t煤氣中含有較多的氫氣和氮氣，但是在對其進行液化處理之前，將會把大部分氫氣提前給予脫除，導(dǎo)致其不會參與到甲烷低溫分離之中，大大降低了對能源的消耗。同時在該技術(shù)中如果采用了MRC制冷工藝，還會將能源進一步的降低。除此之外，該技術(shù)中氫氣的回收還會為大機組提供較大的動力，有效的提高了對能源的使用效率。3）焦?fàn)t煤氣中分離出來的氫氣還可以更好的為全場提供熱力和動力，該技術(shù)已經(jīng)在我國的大多數(shù)企業(yè)得到有效的應(yīng)用。一些具備經(jīng)濟實力的企業(yè)還為其配套了氨合成設(shè)備，其不但投資少，而且能夠獲得較大的經(jīng)濟效益。4）國家已經(jīng)出臺了很多政策用于節(jié)能減排，并鼓勵各大企業(yè)加強對焦?fàn)t煤氣的綜合利用度。而且還頒發(fā)了《天然氣利用政策》，該政策中明文規(guī)定天然氣液化廠的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，有效的降低了市場競爭力，為企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。

3 焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣的基本工藝流程

焦?fàn)t煤氣中的組成成分比較復(fù)雜，其中包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮氣、以及少量的氧氣。國家頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定在進行焦?fàn)t煤氣制取天然氣過程中必須要對焦?fàn)t煤氣進行凈化，而且其中含有的水和二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)在滿足要求之后才能進行后續(xù)的制冷工藝。如果焦?fàn)t煤氣中甲烷的濃度比較低時，而二氧化碳的濃度比較高時，必須要增加較多的吸附塔或者加一個脫碳裝置，這樣處理之后就可以借助變壓吸附技術(shù)將甲烷進行濃縮，從而達到制取天然氣的目的。

3.1 焦?fàn)t煤氣的凈化處理

由于煉焦過程中釋放出來的焦?fàn)t煤氣組成成分比較復(fù)雜，因此，必須要對其進行凈化處理，除去其中含有的苯、萘、硫化氫以及油霧等。通常情況下，焦?fàn)t煤氣出來之后就已經(jīng)進行了苯、萘、硫化氫等的粗脫處理，此時只需對其進行進一步的精脫處理，從而達到除凈苯、萘、硫化氫等的目的，這樣做有效的避免了焦?fàn)t煤氣在輸送過程中出現(xiàn)管道凍堵以及導(dǎo)致甲烷化階段相關(guān)催化劑中毒等現(xiàn)象發(fā)生。焦?fàn)t煤氣在進行凈化處理的過程中，硫的合理脫除對于以后的甲烷化過程具有重要的作用，通常在脫硫階段，無機硫成為主要為硫化氫，其可以借助活性炭達到脫除目的，然而焦?fàn)t煤氣中混有的有機硫則需要在250 ℃～ 300 ℃下，進行加氫轉(zhuǎn)化處理，然后再進行高溫氧化鋅處理便可以達到除硫效果。

3.2 焦?fàn)t煤氣的甲烷化處理

焦?fàn)t煤氣的甲烷化處理是制取天然氣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因為甲烷化程度的好壞將會對甲烷的采收率產(chǎn)生較大的影響，進而影響天然氣的整體質(zhì)量。經(jīng)過凈化處理的焦?fàn)t煤氣進入甲烷化過程中，需要根據(jù)焦?fàn)t煤氣的多少，來調(diào)節(jié)甲烷化反應(yīng)的過程，因為甲烷化反應(yīng)可以分為多段甲烷化反應(yīng)或單段甲烷化反應(yīng)。在進行甲烷化反應(yīng)過程中，一般會采用鎳作為催化劑，該反應(yīng)階段又可以分為絕熱過程和等溫過程，由于甲烷化反應(yīng)時采用了等溫列管反應(yīng)器，將會加大對項目的總體投資，并且在甲烷化反應(yīng)階段極易導(dǎo)致積炭現(xiàn)場發(fā)生，因此，在一些中小型企業(yè)中通常會采用絕熱甲烷化反應(yīng)。如今，國內(nèi)大連普瑞特化工有限公司、武漢科林精細化工企業(yè)以及中科院等在催化劑方面做得比較好，其中武漢科林精細化工企業(yè)研發(fā)出的催化劑已經(jīng)大量投入使用，并取得了不錯的效果。

3.3 變壓吸附過程

焦?fàn)t煤氣經(jīng)過甲烷化處理之后，甲烷的含量已經(jīng)超過了60% ，而且其中的二氧化碳、一氧化碳含量也達到了制取天然氣的標(biāo)準(zhǔn)，此時經(jīng)過變壓吸附處理，可以將甲烷的濃度提升到90% 以上，其中獲得的氫氣也可以直接進行銷售。

3.4 加壓、制冷處理

經(jīng)過變壓吸附處理之后，還需要對其進行進一步的加壓處理，并且可以采用膨脹制冷、混合制冷等技術(shù)對其進行液化處理，之后便得到了液化天然氣。

4 焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣的未來前景

由于天然氣在我國的市場需求量比較大，因此，加大焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣技術(shù)的投入力度勢在必行。因為液化天然氣過程中焦?fàn)t煤氣的價格比較低廉、運輸成本比較低，并且明顯低于天然氣井中生產(chǎn)的天然氣價格，因此，焦?fàn)t煤氣液化天然氣技術(shù)具有較強的市場競爭力。在一些國家政策方面，也對該技術(shù)給予了大力的支持，因為其不僅可以滿足國家對天然氣能源的需求，而且還能達到節(jié)能減排的目的，有效的保護環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。因此，焦?fàn)t煤氣制取液化天然氣技術(shù)在我國有著廣闊的市場前景。

5 結(jié)語

總之，我國的各大煉焦企業(yè)每年都會排放超過 1000 億 m3的焦?fàn)t煤氣，其中僅有 50%的焦?fàn)t煤氣用于自身的加熱，其余焦?fàn)t煤氣將會被排放到大氣中，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，因此，必須為其尋找一個良好的出路，這樣不僅可以降低對大氣環(huán)境的污染，而且還能有效的提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。

【參考文獻】

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[3]山西建首個焦?fàn)t氣制液化天然氣項目[J].山西化工，2011（03）.

[責(zé)任編輯：丁艷]