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焦?fàn)t煤氣利用的分析與建議

文檔作者：張繼龍李晴帖呈李岡1 任龍鄧濤文檔來(lái)源： 1．太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院礦產(chǎn)資源綜合利用研究所2．賽鼎工程有限公司 3．山西焦化設(shè)計(jì)院4．上海浦景化工技術(shù)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月01日
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第3期(總第166期)
2013年6月
煤化工
Coal Chemical Indus
No．3(Total No．166)
焦?fàn)t煤氣利用的分析與建議
張繼龍 ，李 晴 ，帖 呈 ，李 岡1 ，任 龍 ，鄧 濤
(1．太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院礦產(chǎn)資源綜合利用研究所，山西 太原030024；
2．賽鼎工程有限公司，山西太原030032；3．山西焦化設(shè)計(jì)院，山西太原030006；
4．上海浦景化工技術(shù)有限公司，上海200231)
摘 要綜述了焦?fàn)t煤氣的利用進(jìn)展，對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)不同來(lái)源的焦?fàn)t煤氣的利用特點(diǎn)和現(xiàn)狀。從產(chǎn)品市
場(chǎng)、應(yīng)用，結(jié)合 工藝技術(shù)，討論了各利用途徑的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性，提出焦?fàn)t煤氣在鋼鐵企業(yè)中作為軋鋼燃?xì)饣蚺c
轉(zhuǎn)爐氣等聯(lián)合利用是最有效的利用途徑；而在供城市燃?xì)獾慕够髽I(yè)中，焦?fàn)t煤氣制天然氣聯(lián)產(chǎn)清潔能源氫氣
是最佳的利用途徑；獨(dú)立的焦化企業(yè)應(yīng)避開受市場(chǎng)壟斷的能源類產(chǎn)品，開發(fā)產(chǎn)品附加值高的化工產(chǎn)品技術(shù)。
關(guān)鍵詞焦?fàn)t煤氣，來(lái)源，利用，建議
文章編號(hào)：1005—9598(2013)一03—0004—05 中圖分類號(hào)：TQ522．61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
焦化工業(yè)是煤炭綜合利用的主要方式之一。隨著
焦化丁業(yè)的迅速發(fā)展，焦?fàn)t煤氣已經(jīng)成為一種大噸位
的二次能源和化工資源。我國(guó)焦炭產(chǎn)量由2004年的
2．o94L t增長(zhǎng)到2012年的4．43億t[11，占世界焦炭
生產(chǎn)總量的60％以上，焦?fàn)t煤氣產(chǎn)量達(dá)1 945億in。，相
當(dāng)于6．5個(gè)2012年西氣東輸工程年輸氣量(300億
m。)。因此，對(duì)焦?fàn)t煤氣的綜合利用成為了國(guó)家發(fā)展低
碳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)政策的重要環(huán)節(jié)之一，越來(lái)越受到關(guān)注，
并產(chǎn)生了許多利用方法和途徑，以作為燃料、制化肥、
發(fā)電、提氫、還原鐵、制甲醇等為主瞳 。
焦?fàn)t煤氣利用的文章發(fā)表了許多，本文以焦?fàn)t煤
氣來(lái)源為出發(fā)點(diǎn)，分析焦?fàn)t煤氣可行的較優(yōu)利用途
徑。針對(duì)不同焦化企業(yè)，提出了焦?fàn)t煤氣最佳利用途
徑的建議，與業(yè)界同行交流、探討。
氣都被用于軋鋼等需高熱值煤氣的工藝中，焦?fàn)t煤氣
利用率高達(dá)98％～99％。供城市煤氣的焦化企業(yè)是以供
城市居民用燃?xì)鉃槟康亩ǖ拇笮徒够髽I(yè)，如北京
焦化廠、上海焦化廠、太原煤氣化公司焦化廠、昆明焦
化制氣廠等，焦?fàn)t產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣約48％用于焦?fàn)t自
身加熱，屬于自用資源，其余的52％作為城市民用燃
氣和工業(yè)燃?xì)?；但是，隨著西氣東輸工程的實(shí)施，城市
民用焦?fàn)t煤氣將被天然氣取代，即52％的焦?fàn)t煤氣成
為待用的潛在資源。獨(dú)立焦化企業(yè)是以生產(chǎn)焦炭為目
的而建的企業(yè)，其焦?fàn)t煤氣的48％用于自身加熱外，
約52％的剩余焦?fàn)t煤氣屬可用資源。由此可見，目前
我國(guó)年焦?fàn)t煤氣資源約1 945億m。，自用焦?fàn)t煤氣約
(934+353)億m。，剩余焦?fàn)t煤氣約658億in。，其中可用
資源約546億m。，潛在資源約112億m。。
1 焦?fàn)t煤氣分布狀況 2 焦?fàn)t煤氣特性和綜合利用途徑
生產(chǎn)焦?fàn)t煤氣的有鋼鐵企業(yè)附屬的焦化企業(yè)、以
供應(yīng)城市煤氣為主的焦化企業(yè)和以生產(chǎn)焦炭為主的
獨(dú)立焦化企業(yè)。鋼鐵企業(yè)附屬的焦化企業(yè)生產(chǎn)的焦?fàn)t
煤氣主要是自用資源，焦化廠多采用復(fù)熱式焦?fàn)t且用
鋼廠來(lái)的高爐煤氣作為熱源，焦?fàn)t自身產(chǎn)生的焦?fàn)t煤
2．1 焦?fàn)t煤氣組成
一般每噸干煤可產(chǎn)凈焦?fàn)t煤氣300 m。～350 m ，其
組成見表1。焦?fàn)t煤氣的組成特性決定其利用的方法
和途徑，目前有作民用燃料和工業(yè)燃料、提氫、發(fā)電、
制化肥、制甲醇、制二甲醚、制天然氣、合成油、作還原
收稿日期：2013—02—07
作者簡(jiǎn)介：張繼龍(1978一)，男，山西陽(yáng)高，講師，博士，2000年本科畢業(yè)于太原理工大學(xué)煤化工工藝專業(yè)，現(xiàn)從事焦化方
面教學(xué)和煤質(zhì)利用科研工作，E-mail：zhangj1@1ongl7．net；李晴(1988一)，女，內(nèi)蒙古鄂爾多斯，學(xué)士，2013年本科畢業(yè)
于太原理1一大學(xué)煤化工工藝專業(yè)，主要從事煤焦化工程設(shè)計(jì)研究，E-mail：1iq@longl7．net。
2013年6月 張繼龍等：焦?fàn)t煤氣利用的分析與建議 5
表1 焦?fàn)t煤氣組成
H2／％ CH4／％ C0／％ N2／％ CO2／％ CoH ／％ 02／％ NH3／g·m。H2S／g·m。 BTX／g·m 焦油／g·m。
54～59 24～28 5．5-7．0 3～5 l～3 2-3 0．3-0．7 0．05 0．20～0．02 3．0 0．05 0．3
劑生產(chǎn)海綿鐵等瞳 。對(duì)不同來(lái)源的焦?fàn)t煤氣，其利用
途徑是有區(qū)別的，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定利用途徑。
2．2 鋼鐵企業(yè)附屬焦化企業(yè)的焦?fàn)t煤氣利用
鋼鐵企業(yè)附屬的焦化廠以提供鋼、鐵生產(chǎn)用焦炭
為目的，屬自產(chǎn)自銷運(yùn)營(yíng)模式。一般鋼鐵企業(yè)會(huì)使用
大量的低熱值煤氣(高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等)來(lái)對(duì)焦?fàn)t
加熱，從而使高熱值的焦?fàn)t煤氣富余。
2．2．1 作軋鋼用燃?xì)?
軋鋼工藝中需要高熱值的燃料氣，而焦?fàn)t煤氣熱
值在17 MJ／m。左右_2]，據(jù)報(bào)道，2012年鋼鐵企業(yè)焦?fàn)t
煤氣利用率達(dá)99．3％。由于軋鋼廠對(duì)加熱用焦?fàn)t煤氣
的硫含量要求較嚴(yán)，為此，寶鋼、鞍鋼等軋鋼廠均對(duì)焦
爐煤氣進(jìn)行深度脫硫后，再作燃料使用[41。
2．2．2 作還原劑直接還原鐵
由于氫的還原潛能是C0的14倍，只需將焦?fàn)t煤
氣中cH 進(jìn)行轉(zhuǎn)化即可得H 體積分?jǐn)?shù)69．5％、c0體積
分?jǐn)?shù)17．5％的還原性氣體，以此直接還原生產(chǎn)海綿
鐵，可大大降低煉鐵過(guò)程對(duì)焦炭的消耗。
直接還原鐵(DRI)生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵是還原性氣體
(H 體積分?jǐn)?shù)70％、CO體積分?jǐn)?shù)30％)的制備，而焦?fàn)t
煤氣中氫和甲烷的體積分?jǐn)?shù)分別達(dá)60％和20％左右，
經(jīng)加氧熱裂解后即可得到廉價(jià)的還原性氣體(H。體積
分?jǐn)?shù)69．5％、C0體積分?jǐn)?shù)17．5％)，可作為氣基豎爐的
氣源來(lái)直接還原鐵。對(duì)天然氣缺乏而焦?fàn)t煤氣充足的
鋼鐵企業(yè)，DRI生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯，是未來(lái)鋼鐵
企業(yè)中生產(chǎn)直接還原鐵的最佳工藝選擇。中國(guó)鋼研集
團(tuán)公司自20世紀(jì)90年代就開始了海綿鐵直接還原
和氣基直接還原、熔融還原、低溫快速冶煉研究，目前
該公司已經(jīng)建成了焦?fàn)t煤氣直接還原制海綿鐵中試
試驗(yàn)裝置，并且正在開發(fā)還原效率高、鐵水純度高、不
同于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有還原技術(shù)的新型還原技術(shù)。
對(duì)于鋼鐵企業(yè)焦?fàn)t氣用于生產(chǎn)海綿鐵，有專家認(rèn)
為如下幾個(gè)問(wèn)題值得考慮：首先用于生產(chǎn)海綿鐵的鐵
礦石品位要求很高，而國(guó)內(nèi)符合品位要求的鐵礦石資
源稀少；另?yè)?jù)了解，生產(chǎn)成本略高于工藝成熟的高爐
煉鐵；第三，有冷軋工藝的鋼鐵企業(yè)如太鋼、寶鋼、武
鋼等，焦?fàn)t煤氣都不夠用，還需引進(jìn)新的氣源。
2．2．3 與轉(zhuǎn)爐煤氣聯(lián)合利用
焦?fàn)t煤氣含有近60％的H2和25％左右的cH ，還
有約10％的CO+CO ，而轉(zhuǎn)爐煤氣含有約60％的cO和
16％左右的cO。。在滿足鋼鐵企業(yè)焦?fàn)t用燃?xì)夂蛙堜撚?
燃?xì)獾幕A(chǔ)上，剩余的焦?fàn)t煤氣可與轉(zhuǎn)爐煤氣混合利
用，通過(guò)凈化、轉(zhuǎn)化來(lái)制備甲醇、甲烷和二甲醚、油等_5_。
由于轉(zhuǎn)爐煤氣與焦?fàn)t煤氣中含的雜質(zhì)不同，轉(zhuǎn)爐
煤氣凈化將其中含的S、P、As、F通過(guò)TSA、PSA脫除至
lO 、10 級(jí)與焦?fàn)t煤氣混合后凈化，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化工序，
可制備合成氣，理論上甲醇合成氣氫碳比(H2-CO，)／
(CO+CO )為2，國(guó)內(nèi)首套采用該工藝的1O萬(wàn)t／a甲醇
裝置在四川達(dá)鋼建設(shè)，天一科技提供轉(zhuǎn)爐煤氣凈化技
術(shù)，賽鼎工程有限公司進(jìn)行甲醇裝置全方位設(shè)計(jì)?；?
合氣通過(guò)純氧轉(zhuǎn)化制得合成氣，于2009年8月投運(yùn)，
2009年10月20日通過(guò)考核驗(yàn)收。當(dāng)合成氣中氫碳
比為3．0～3．1時(shí)可生產(chǎn)甲烷氣，當(dāng)氫碳比為1．0～
1．05時(shí)可一步法合成汽油。
2．3 供城市煤氣的焦化企業(yè)的焦?fàn)t煤氣利用
2．3．1 焦?fàn)t煤氣作為居民燃?xì)?
焦?fàn)t煤氣作為居民燃?xì)馐菄?guó)家建設(shè)該類企業(yè)的
初衷，早在20世紀(jì)80年代初，大中城市普及居民用
煤氣，開始建設(shè)了一大批產(chǎn)焦?fàn)t煤氣的焦化廠。為了
最大限度的供應(yīng)城市煤氣，這些企業(yè)都還配有造氣車
間或煤氣廠來(lái)生產(chǎn)發(fā)生爐煤氣，替換焦?fàn)t煤氣供焦?fàn)t
加熱。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著國(guó)家資源的開發(fā)，天然氣的
利用越來(lái)越被關(guān)注，西氣東輸工程的投入運(yùn)行，使沿
線各大城市的居民燃?xì)舛奸_始用天然氣替代。如太原
煤氣化公司由最初的1個(gè)焦化廠，擴(kuò)建到隨后的2個(gè)
焦化廠，但隨著天然氣的引入，2個(gè)焦化廠正進(jìn)行搬
遷另建。但是，在西氣東輸工程輻射不到的區(qū)域，焦?fàn)t
煤氣作城市居民燃?xì)馊匀痪哂休^大規(guī)模，目前保守估
計(jì)有200億m。左右 ]。在投資規(guī)模與其他方案相同
的情況下，因煤氣直接為民用，減少了占地，且煤氣銷
售具有較高的價(jià)格，因此具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
2．3．2 發(fā)電
焦?fàn)t煤氣發(fā)電一般有3種方式：蒸汽輪機(jī)發(fā)電、
燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電和內(nèi)燃機(jī)發(fā)電 ，計(jì)]。蒸汽輪機(jī)發(fā)電由鍋
爐、凝汽式汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組組成，利用鍋爐直接燃
燒焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)蒸汽，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。該技術(shù)成
熟可靠，已在國(guó)內(nèi)焦化行業(yè)中廣泛應(yīng)用，但發(fā)電效率
只有20％，發(fā)電入網(wǎng)難、效益不高。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電是用
焦?fàn)t煤氣直接燃燒，驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電[73。
該技術(shù)具有效率高、投資小、占地少、回收周期短等特
6一 煤化工 2013年第3期
點(diǎn)，燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率可達(dá)28％左右[91。內(nèi)燃機(jī)發(fā)
電是用煤氣直接燃燒驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行發(fā)電，內(nèi)燃機(jī)的
發(fā)電效率通常在25％。其工藝特點(diǎn)是熱效率高，結(jié)構(gòu)
緊湊、質(zhì)量輕、尺寸小適合移動(dòng)，操作方便、啟動(dòng)快、使
用范圍廣【8]。山西中煤九鑫200萬(wàn)t／a焦化企業(yè)，建
有數(shù)十臺(tái)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，電力自用，有一定效益。燃?xì)庖?
蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(CCPP)是熱能資源的高效梯
級(jí)綜合利用，技術(shù)成熟，氣體能源“鏈”的發(fā)電效率高
達(dá)45％以上[1 ，適合我國(guó)大中型焦化聯(lián)合企業(yè)推廣。
但是，對(duì)于供城市煤氣的焦化企業(yè)，無(wú)論利用何
種方式，發(fā)出的電很難并入國(guó)家電網(wǎng)，應(yīng)尋找更適合
的利用途徑來(lái)解決焦?fàn)t煤氣的利用問(wèn)題。
2．3．3 焦?fàn)t煤氣制氫
由于焦?fàn)t煤氣含有50％以上的氫氣，將焦?fàn)t煤氣
中的氫分離出來(lái)作為清潔能源是未來(lái)的發(fā)展方向。在
供城市煤氣的焦化企業(yè)中適合采用制氫工藝來(lái)利用
焦?fàn)t煤氣，有以下好處：(1)分離出的氫可用在自身的
粗苯加氫精制工藝上，以生產(chǎn)高質(zhì)量的苯、甲苯、二甲
苯(BTX)等。(2)分離出氫后剩下的主要是甲烷，可以
作為產(chǎn)品加入到天然氣管道中，供城市燃?xì)馐褂?。?
氫主要采用變壓吸附技術(shù)來(lái)分離氫氣，從2O世紀(jì)80
年代開始，我國(guó)就建有多套100 m3／h～5 000 m。／h焦?fàn)t
煤氣變壓吸附制氫裝置，其關(guān)鍵技術(shù)是煤氣凈化后的
變溫吸附(TSA)及變壓吸附(PSA)過(guò)程[7]。
2．3．4 焦?fàn)t煤氣制天然氣
由焦?fàn)t煤氣制天然氣，可利用既有的供氣管網(wǎng)，
直接與西氣東輸工程的天然氣管網(wǎng)合并來(lái)供城市燃
氣。由西南化工研究設(shè)計(jì)院研究開發(fā)的焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)
合成天然氣(SNG)采用兩段或三段甲烷化反應(yīng)和變壓
吸附相結(jié)合的方法，產(chǎn)品甲烷體積分?jǐn)?shù)90％，熱值>
32 MJ／m。。由于焦?fàn)t煤氣中氫多碳少， 還有部分剩
余。山西科靈環(huán)境工程設(shè)計(jì)技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)了先對(duì)
焦?fàn)t煤氣補(bǔ)碳，優(yōu)化H／c比，然后甲烷化反應(yīng)制取
SNG的方法，進(jìn)一步提高了SNG產(chǎn)率和 的利用率。
合成天然氣除了直接通過(guò)管道配送到用戶，還可
以進(jìn)一步加工成壓縮天然氣(CNG)或液化天然氣(LNC)。
CNG已經(jīng)推廣應(yīng)用到城市公交和出租車等領(lǐng)域。目前
在我國(guó)，天然氣和原油的價(jià)格比約為0．24～0．40：1 ，
所以在國(guó)際油價(jià)攀升，國(guó)內(nèi)燃油價(jià)格較高的局勢(shì)下，
使用壓縮天然氣有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，非常有利于焦?fàn)t
煤氣轉(zhuǎn)化為壓縮天然氣作為新型汽車燃料。
2．4 獨(dú)立焦化企業(yè)的焦?fàn)t煤氣利用
以生產(chǎn)焦炭為目的的焦化企業(yè)，由于沒(méi)有相關(guān)附
屬后續(xù)產(chǎn)業(yè)，其利用領(lǐng)域受到一定限制，如不適合作
為軋鋼燃?xì)狻⒕用袢細(xì)獾?，必須開發(fā)出其他利用途徑，
如化肥、甲醇、二甲醚、合成油等化工產(chǎn)品。
2．4．1 焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)化肥
用焦?fàn)t煤氣制合成氨是此類焦化企業(yè)焦?fàn)t煤氣
利用最早的技術(shù)途徑之一，其較早的工藝流程為：焦
爐煤氣經(jīng)預(yù)脫硫(含硫80 mg／m?！?00 mg／m。)，再通過(guò)
干法鐵鉬催化劑，將有機(jī)硫加氫轉(zhuǎn)化成H s，并用氧化
鋅吸收，脫硫后的焦?fàn)t煤氣經(jīng)富氧轉(zhuǎn)化、廢鍋換熱冷
卻后，作為合成氨的原料合成氣口 ，30 MPa壓力下在
合成塔內(nèi)合成氨，繼而和二氧化碳在20 MPa壓力下
合成尿素[7]。目前山西華瑞1830項(xiàng)目、中煤九鑫1830
項(xiàng)目采用15 MPa合成氨、22 MPa合成尿素的工藝技
術(shù)，已在早先技術(shù)基礎(chǔ)上，做了許多改進(jìn)。山焦化肥廠
的8萬(wàn)t／a合成氨裝置已投產(chǎn)2O余年，1 720 m。焦?fàn)t
煤氣可生產(chǎn)1 t合成氨，技術(shù)可靠，生產(chǎn)成本低。焦?fàn)t
煤氣生產(chǎn)化肥成本比以無(wú)煙煤為原料生產(chǎn)化肥成本
低很多，產(chǎn)品性能穩(wěn)定且容易儲(chǔ)存，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)
優(yōu)勢(shì)，但是產(chǎn)品市場(chǎng)的變化因素不容忽視。
2．4．2 焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇
焦?fàn)t煤氣中氫氣含量高，往往在回收氨制化肥的
同時(shí)，會(huì)生產(chǎn)甲醇，這樣使產(chǎn)品多元化，抗風(fēng)險(xiǎn)能力增
強(qiáng)。焦?fàn)t煤氣制甲醇仍然是將其中的甲烷重整轉(zhuǎn)化為
合成氣，進(jìn)而合成甲醇。
具有代表性的技術(shù)是由賽鼎工程有限公司(原化
學(xué)工業(yè)第二設(shè)計(jì)院)開發(fā)的：焦?fàn)t煤氣經(jīng)加壓催化部
分氧化制取合成氣，然后采用氣相低壓工藝，在催化
劑的作用下合成甲醇。另外，采用四川天一科技股份
有限公司“純氧一蒸汽部分轉(zhuǎn)化、低壓合成、三塔精
餾”工藝在河北金牛旭陽(yáng)化工有限公司建成了20萬(wàn)
t／a甲醇裝置，通過(guò)增加脫鹽水列管回收熱和增加馳
放氣水洗塔等措施，增加了經(jīng)濟(jì)收益(11]。
目前我國(guó)焦?fàn)t煤氣制甲醇總產(chǎn)能已突破1 000萬(wàn)
t，年消耗煤氣近216億m。。焦?fàn)t煤氣制甲醇與煤炭氣
化合成甲醇相比，雖然生產(chǎn)成本低，但目前我國(guó)焦化
總體產(chǎn)能過(guò)剩，加之許多企業(yè)虧損經(jīng)營(yíng)，焦?fàn)t開工率
不高，沒(méi)有充足的COG，導(dǎo)致甲醇裝置開工率不高。以
生產(chǎn)焦炭為主的焦化企業(yè)在考慮焦?fàn)t煤氣合成甲醇
的同時(shí)，還應(yīng)該關(guān)注有市場(chǎng)需求的下游產(chǎn)品。
2．4．3 焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)二甲醚
二甲醚被認(rèn)為是21世紀(jì)的綠色燃料，具有高的
十六烷值和燃燒無(wú)煙的特點(diǎn)[12-14]，在替代柴油和液化
石油氣(LP6)方面具有很大潛力。合成二甲醚有經(jīng)甲
醇脫水的兩步法和合成氣一步法(直接合成)。焦?fàn)t煤
氣生產(chǎn)二甲醚工藝路線與生產(chǎn)甲醇的路線基本一致，
2013年6月 張繼龍等：焦?fàn)t煤氣利用的分析與建議 一 7 一
只是增加了二甲醚合成塔和二甲醚儲(chǔ)罐。
兩步法工藝技術(shù)成熟、安全可靠、投資不高，但煤
氣利用率不高n 。為了提高煤氣的利用率，山西同世
達(dá)煤化工集團(tuán)有限公司與西南化工設(shè)計(jì)院合作研發(fā)
了焦?fàn)t煤氣制氫與焦粒共制合成氣生產(chǎn)DME聯(lián)產(chǎn)
LNG技術(shù)，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平[1 。
焦?fàn)t煤氣一步法合成二甲醚是具有更大潛力的
工藝，其流程短，成本低。日本JFE研究開發(fā)的一步法
漿態(tài)床合成二甲醚已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)，在日本建成了
100 t／d的試驗(yàn)廠，并在世界上推廣。其適用的原料以
天然氣為主，所以以焦?fàn)t煤氣為原料非常適合該工藝。
擁有JFE技術(shù)的TOYOTA也積極在中國(guó)推廣該技術(shù)。
二甲醚在具有廣闊前景的同時(shí)，也有發(fā)展不利的
因素，如作為替代柴油，仍在試驗(yàn)階段，推廣還需一定
的時(shí)間。作為替代LPG，由于DME對(duì)密封圈的溶脹，導(dǎo)
致目前仍不能廣泛應(yīng)用。
2．4．4 焦?fàn)t煤氣制合成油
生產(chǎn)合成油是焦?fàn)t煤氣利用的又一途徑，以焦?fàn)t
煤氣為原料制取合成油是近幾年開發(fā)的焦?fàn)t煤氣利
用新技術(shù)，熊尚春[153采用流化裂化催化劑，兩級(jí)催化
合成燃料油，可以得到高辛烷值(90～97)汽油和輕柴
油組分的燃料油。石其貴ne 發(fā)明了將焦?fàn)t煤氣中甲
烷轉(zhuǎn)化為CO和H。，用F—T合成法合成油的技術(shù)，其中
F-T合成采用氣流床Synthol工藝，汽油產(chǎn)出率高達(dá)
39％。陜西金巢投資有限公司在2006年建成了萬(wàn)噸級(jí)
焦?fàn)t煤氣綜合利用試驗(yàn)裝置，生產(chǎn)清潔燃料油、高純
石蠟及其他化工產(chǎn)品，1×10s m。焦?fàn)t煤氣可生產(chǎn)
9 000 t 0 柴油和13 500 t高純石蠟。對(duì)100萬(wàn)t／a焦
化企業(yè)，可生產(chǎn)清潔燃料油約2．5萬(wàn)t／at列(100萬(wàn)t／a
焦化企業(yè)剩余COG約為2×10。m。)。
MTG(甲醇制汽油)工藝是在Mobil公司開發(fā)的
ZSM一5催化甲醇合成芳烴的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。該工藝
是甲醇通過(guò)分子間脫水生成二甲醚，然后二甲醚在催
化劑的作用下轉(zhuǎn)化成烯烴(C2-C )，最后輕烯烴通過(guò)
聚合、烷基化、異構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移等多步反應(yīng)，生成高級(jí)
烯烴、正異構(gòu)石蠟烴、芳烴和環(huán)烷烴的混合物。與F—T
合成相比，MTG工藝具有汽油產(chǎn)物性能良好，對(duì)原料
純度要求不高(粗甲醇即可作為原料)，副產(chǎn)物液化石
油氣和高熱值燃料氣利用價(jià)值高的優(yōu)點(diǎn)。但MTG工藝
原子利用率低，反應(yīng)中產(chǎn)生大量的水，工藝過(guò)程復(fù)雜，
投資大，如果采用DTG(二甲醚制汽油)效果會(huì)更好，
有待進(jìn)一步的研究開發(fā)。
綜上所述，以焦炭生產(chǎn)為目的的焦化企業(yè)產(chǎn)生的
焦?fàn)t煤氣是剩余量最大的、最需要綜合利用的資源。
在利用方法各有利弊的情況下，還受到最終產(chǎn)品使用
的影響，如發(fā)電入網(wǎng)、作燃料進(jìn)城市管網(wǎng)、合成油的銷
售問(wèn)題等，這與行業(yè)領(lǐng)域壟斷有關(guān)。生產(chǎn)化肥、甲醇、
二甲醚等化工類產(chǎn)品比較適合此類企業(yè)采納。因此，
不同來(lái)源的焦?fàn)t煤氣應(yīng)該有不同的利用途徑，而且應(yīng)
該有各自的發(fā)展方向。
3 我國(guó)焦?fàn)t煤氣高效利用發(fā)展建議
國(guó)家對(duì)焦?fàn)t煤氣的利用曾頒布了許多鼓勵(lì)政策，
如焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇、合成氨等n ；來(lái)源不同，直接導(dǎo)
致其利用的途徑不同。
3．1 焦?fàn)t煤氣在鋼鐵企業(yè)中，首先可以作燃料用在
軋鋼工藝中；其次可以與轉(zhuǎn)爐煤氣聯(lián)合利用制得合成
氣，進(jìn)一步合成化工產(chǎn)品；條件許可也可考慮替代天
然氣生產(chǎn)海綿鐵。
3．2 焦?fàn)t煤氣在供城市燃?xì)獾慕够髽I(yè)中，以發(fā)揮
民用燃?xì)庵鋬?yōu)勢(shì)為主導(dǎo)，較好的利用途徑是焦?fàn)t煤
氣分離制天然氣并聯(lián)產(chǎn)清潔能源氫。這樣的工藝路線
設(shè)備投資省，效益高，為國(guó)家2012年公布的鼓勵(lì)行業(yè)，
天然氣可直接進(jìn)入城市天然氣管網(wǎng)，而氫可以用到自
身企業(yè)的粗苯加氫工藝和焦油加氫處理工藝，提高產(chǎn)
品的附加值。制得的天然氣還可以加工成壓縮天然氣
(CNG)或液化天然氣(LNG)應(yīng)用到清潔能源汽車中。
3．3 相對(duì)于具有各自壟斷地位的鋼鐵企業(yè)和供城市
燃?xì)獾慕够髽I(yè)，獨(dú)立焦化企業(yè)在焦?fàn)t氣利用方面既
有劣勢(shì)，同時(shí)也有較廣闊的發(fā)展空間。劣勢(shì)在于焦?fàn)t
煤氣制得的任何燃料氣都存在成本高，推廣受限；并
且用焦?fàn)t煤氣發(fā)電會(huì)受到具有一定壟斷地位的電力
企業(yè)限制，使運(yùn)行和利潤(rùn)都得不到保證；對(duì)于目前研
究較熱的焦?fàn)t煤氣合成燃料油，同樣受到壟斷的石化
企業(yè)限制，使產(chǎn)品油很難作為汽車用燃油推廣到加油
站，所以仍然不是高效利用的途徑。焦?fàn)t煤氣合成氨
制尿素、碳銨等化肥，從市場(chǎng)推廣上是較為有利的途
徑，但需考慮季節(jié)性因素和地區(qū)性因素。焦?fàn)t煤氣制
取醇醚類產(chǎn)品，工藝技術(shù)成熟可靠，經(jīng)濟(jì)效益好，可考
慮作為化工原料產(chǎn)品或再深加工后進(jìn)入市場(chǎng)，如甲醇
或二甲醚制烯烴、丙烯或乙二醇等，可根據(jù)下游產(chǎn)品
需求來(lái)調(diào)整生產(chǎn)產(chǎn)品。焦?fàn)t煤氣和煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)
是大幅提高資源利用效率的較先進(jìn)工藝技術(shù)瞳]，對(duì)獨(dú)
立焦化企業(yè)而言，也是一種高效利用焦?fàn)t煤氣的途徑。
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Status and Development Trends of C0G Utilization
Zhang Jilong ，Li Qing ，Tie Cheng ，Li Gang2，Ren Long and Deng Tao
(1．Institute of Mineral Resource Comprehensive Utilization，Taiyuan University of Technology，Taiyuan Shanxi 030024，China；
2．Sedin Engineering Co．，Ltd．，Taiyuan Shanxi 030032，China；3．Shanxi Coking Design Institute Co．，Ltd．，Taiyuan Shanxi 030006，
China；4．Shanghai Pujing Chemical Technologies Co．，Ltd．，Shanghai 200231，China)
Abstract The characteristics and status of the utilization of coke oven gas (COG)from different sources were analyzed．The
advantages and disadvantages and applicability of the COG utilization were discussed through product market analysis and utilization
technology of the COG．The most effective way to COG utilization as a rolling gas and reducing agent in the iron and steel enter——
prises was proposed．It was pointed out that the COG—to—SNG process co—producing hydrogen was the optimal way to COG utilization
in the coking enterprises for town gas production．The independent coking enterprises should keep themselves away from the
monopoly of the product market and try to develop their own technologies to produce high value added chemical raw materials．
Key words coke oven gas，resource，application，suggestion
· 簡(jiǎn) 訊· 山西引進(jìn)焦?fàn)t煤氣還原鐵技術(shù)
2013年5月13日，山西中晉太行礦業(yè)有限公司與伊朗MME公司在太原簽約，將引進(jìn)全球最先進(jìn)的氣基法直接還原鐵
工藝技術(shù)和設(shè)備，在太行老區(qū)左權(quán)縣龍泉產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范園建設(shè)3O萬(wàn)t級(jí)直接還原鐵核心項(xiàng)目，該項(xiàng)目是世界首套焦?fàn)t煤
氣還原鐵項(xiàng)目。
伊朗MME公司為該項(xiàng)目提供的豎爐直接還原鐵技術(shù)是MME公司在鋼鐵領(lǐng)域的最新發(fā)明，并在德國(guó)取得專利。中國(guó)石
油大學(xué)將為該項(xiàng)目提供焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化合成氣專利技術(shù)，北京神霧集團(tuán)有限公司承擔(dān)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、采購(gòu)和施工任務(wù)。
中晉太行礦業(yè)有限公司是山西晉中一家以煤炭、鐵礦采掘及深加工為主業(yè)的有限責(zé)任公司，擬建設(shè)的150萬(wàn)t煤礦
改擴(kuò)建、210萬(wàn)t洗煤、100萬(wàn)t焦化、30萬(wàn)t直接還原鐵等項(xiàng)目，將陸續(xù)在2014年和2015年全面投產(chǎn)。
伊朗MME公司是伊朗政府于1996年出資在德國(guó)注冊(cè)的企業(yè)，此次為該項(xiàng)目提供的豎爐直接還原鐵技術(shù)是MME公司
在鋼鐵領(lǐng)域的最新發(fā)明，并在德國(guó)取得專利。
據(jù)介紹，該項(xiàng)目的引進(jìn)填補(bǔ)了中國(guó)直接還原鐵技術(shù)和產(chǎn)品的空白，將為建成直接還原鐵生產(chǎn)國(guó)家示范基地和亞洲最
大的還原鐵粉生產(chǎn)基地奠定基礎(chǔ)。中國(guó)工程院院士翁宇慶對(duì)該項(xiàng)目的評(píng)價(jià)：“這將是中國(guó)第一次在工業(yè)界用焦?fàn)t煤氣還原
鐵，這項(xiàng)技術(shù)適合中國(guó)冶金工業(yè)的發(fā)展，適合中國(guó)低能、低二氧化碳排放長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)發(fā)展。”

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