焦炉煤气甲烷化制天然气
焦炉煤气甲烷化制SNG、CNGLNG技术开发
焦炉煤气甲烷化制SNG、CNG/LNG技术开发张新波，李泽军，杨宽辉（西南化工研究设计院，工业排放气综合利用国家重点实验室，四川成都610225）摘要：利用焦炉煤气制合成天然气SNG、压缩天然气CNG和液化天然气LNG 是焦炉煤气利用的一个新领域。
讨论了利用焦炉煤气甲烷化制合成天然气SNG的不同工艺流程，比较了各种工艺流程的优缺点，并进行了经济评价。
结果表明，焦炉煤气甲烷化后制合成天然气工艺，并进一步加工生产压缩天然气和液化天然气原料利用率更高，环保效果更佳，且经济效益更优。
关键词：焦炉煤气；甲烷化；合成天然气；经济效益Abstract: The method of using of the coke-oven gas to made synthetic natural gas (SNG), compressed natural gas (CNG) and liquefied natural gas (LNG) is a new area. Discusses the different processes of using the coke-oven gas to make SNG, and compares the advantages and disadvantages of various technological, last make economic evaluation. The result indicated that technology of using the coke-oven gas to made synthetic natural gas, and further processes the production compressed natural gas and the liquefied natural gas raw material use factor is higher, the environmental protection effect is better, and the economic efficiency is more superior.Key word: coke oven gas; methanation; synthetic natural gas; economic effectiveness前言天然气是一种十分清洁的一次能源，但是目前天然气消费量占我国一次能源消费比例只有3~4%，所占比例远低于世界平均水平(25%)，也低于亚洲平均水平(8.8%)。
试论焦炉煤气合成天然气工艺
试论焦炉煤气合成天然气工艺【摘要】我国天然气在能源结构中所占的比例较低。
随着经济的不断发展和对环保要求的持续提高，清洁能源供需矛盾日益加剧。
天然气作为一种清洁能源，近年来在我国得到了快速发展，天然气的缺口加速扩大，进口管道天然气和液化天然气量日益增长。
焦炉煤气作为炼焦厂的副产品一直未能得到完全有效利用，除用于回炉自用、城市煤气、合成氨及甲醇外，尚有富余。
特别是近年来为了改善城市环境质量，抑制空气污染，民用气正逐渐改用天然气。
利用焦炉煤气生产天然气，不仅能带来经济效益，还可以带来环境和社会效益。
本文分析了焦炉煤气甲烷化合成前的预处理及精脱硫工艺，用于焦炉煤气甲烷化合成的高温甲烷化工艺，并对合成产品气的品质进行了探讨。
【关键词】焦炉煤气；精脱硫工艺；高温甲烷化工艺1.焦炉煤气制取天然气工艺概述1.1焦炉煤气的组成焦炉煤气的主要成分是氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气及烯烃，此外还含有微量硫、焦油、苯、萘、氨等组分。
1.2焦炉煤气制取天然气途径焦炉煤气制取天然气主要有两种途径。
一种是不经过甲烷化，对焦炉煤气的组分进行分离，提取焦炉煤气中的甲烷，经处理满足天然气的使用条件后，输送到用户使用。
但是，此工艺的甲烷收率较低，天然气产量小，脱除的一氧化碳和二氧化碳无有效的利用途径。
另一种是通过一氧化碳、二氧化碳和氢气的甲烷化合成来调高焦炉煤气中的甲烷含量，经过处理后使其满足天然气的使用条件。
此工艺是焦炉煤气制天然气的主流工艺，国内已有成功的实例。
2.焦炉煤气甲烷化合成天然气技术分析焦炉煤气首先经过预处理，包括脱氨、脱焦油、粗脱硫、脱苯等工序，然后经过精脱硫，再经过甲烷化合成天然气。
根据合成天然气压缩或液化要求不同，再进行处理。
2.1焦炉煤气预处理焦炉煤气的预处理和常规焦炉煤气的净化处理基本相同。
主要的预处理工序有煤气冷却、除萘、除焦油雾、洗氨、脱苯、脱硫、脱氰等。
具体应用时，各工序的先后布置会有所不同。
焦炉煤气转换天然气方案探讨
焦炉煤气转换天然气方案探讨焦炉煤气转换天然气是当前我国能源转型领域的一个重要课题。
随着我国经济的发展和工业化进程的加速，传统的煤炭资源逐渐枯竭，这就需要我们不断探索和发展新的能源替代方案。
而焦炉煤气转换天然气，作为一种新型的清洁能源，受到了越来越多的关注。
本文将从以下几个方面对焦炉煤气转换天然气方案进行探讨。
焦炉煤气转换天然气的概念焦炉煤气是指在钢铁冶炼过程中，通过高温分解焦炭和其他有机化合物（包括烃类和气化物）产生的一种混合气体。
而天然气则是一种天然形成的气体，主要由甲烷和少量的乙烷、丙烷、正丁烷等组成。
焦炉煤气转换天然气，就是将焦炉煤气通过一系列的转化和处理，将其转换为天然气。
这种转换过程主要包括煤气洗涤、CO2去除、脱硫、脱水、甲烷催化等步骤。
焦炉煤气转换天然气的优势相比传统的燃煤发电，焦炉煤气转换天然气具有以下几个优势：1. 清洁环保焦炉煤气本来就是钢铁冶炼时产生的废气，通过转换成天然气后，会将其中的有毒有害成分（如二氧化硫、氮氧化物等）去除，产生的天然气更加清洁环保。
2. 高效节能焦炉煤气转换天然气的过程中，可将煤气中的甲烷含量提高到90%以上，从而使其热值更高、燃烧效率更高，可以实现更高的能源利用率。
3. 降低污染物排放传统的燃煤发电会产生大量的二氧化碳、二氧化硫等污染物，而焦炉煤气转换天然气在处理过程中，对这些污染物进行了去除，可以大大降低污染物排放。
4. 丰富的资源我国煤炭资源非常丰富，而天然气在我国的开发程度相对不足。
通过焦炉煤气转换天然气，可以更好地利用我国的煤炭资源，增加天然气供应。
焦炉煤气转换天然气的技术难点焦炉煤气转换天然气虽然具有很多优势，但在实践中也面临着许多技术难点：1. 煤气富甲烷化焦炉煤气转换天然气的过程中，最关键的是如何将其中的甲烷含量提高到足够高的水平。
煤气富甲烷化技术是实现这一目标的核心技术之一。
该技术通过在合适的催化剂的存在下，使一部分CO和H2经催化反应生成CH4，从而提高焦炉煤气中甲烷含量。
焦炉煤气合成天然气工艺分析
李超 帅： 焦炉 煤 气合成天 然 气工 艺分析
３ ７
催化 加 氢反 应 的进 行 ， 需先 经过 氧 化铁 脱 硫 来 降 低 Ｈ Ｓ 的含 量 ，然 后 采 用 两 级加 氢 转 化 和 两级 脱
硫 的工 艺 ，将 总硫 降低 到 １ ０ ０ ×１ ０ ～ 。加 氢 催化 剂
无机硫和有机硫的存在都会使 甲烷化催化剂
我 国天 然 气 在 能 源 结 构 中所 占的 比例 较 低 。
１ ． ２ 焦 炉煤 气制 取天 然 气途径
随着 经 济 的不 断 发 展 和对 环 保 要求 的持 续提 高 ，
清 洁 能源 供 需矛 盾 日益 加剧 。天然 气 作为 一 种清 洁 能源 ，近年 来在 我 国得 到 了快速 发 展 ，天 然气 的缺 口加 速扩 大 ，进 口管道 天 然气 和 液化 天 然气
还 不 能满 足 甲烷 化 合成 的要求 ， 必须对 焦 炉 煤气 再 进 行进 一 步 的精脱 硫 处理 。焦 炉 煤气 甲烷化 合 成 天 然气 的精脱 硫 工艺 可 以借 鉴焦 炉煤 气 制 甲醇 的 工艺 。精 脱硫 的要 求 是要 满 足精 脱硫 后 总硫 体 积 分 数小 于 １ ０ ０ ×１ ０ 一 。焦 炉煤 气精 脱硫 的原理 是 对 各 种形 态 的有 机硫 进 行催 化加 氢 ，有 机 硫转 变
焦 炉 煤气 的主 要 成分 是 氢 气 、 甲烷 、一 氧化 碳 、 二氧 化 碳 、氮 气 、氧 气及 烯 烃 ，此 外还 含 有 微 量 硫 、焦 油 、苯 、萘 、氨 等 组 分 。常 见 的焦 炉 煤 气 的组成 见表 １ 【 ” 。
表 １ 常见 的焦炉煤 气组成
组分
Ｃｏ
液 化 要 求 不 同 ，再 进 行 处 理 。 图 １ 为焦 炉 煤 气 甲
焦炉煤气转换天然气方案探讨
焦炉煤气转换天然气方案探讨随着环保意识的逐渐增强，传统的能源资源已经逐渐被淘汰，替代能源逐渐成为社会发展的趋势。
其中，化石能源替代方案成为重点，尤其是燃料气体的替代方案。
煤气和天然气是主要的燃料气源，其中焦炉煤气和天然气，在化工和炼油企业中被大量使用。
本文会探讨焦炉煤气转换为天然气的方案。
一、煤气和天然气的区别焦炉煤气是由煤气化过程中分离出的一种混合气体，通常含有主要成份的一氧化碳、氢气、甲烷等，且其中的苯、甲醛等有毒成份，因此需要回收和处理。
而天然气是天然地下形成的气体，主要成份是甲烷，其中也含有一些杂质如二氧化碳、氮气等，但相比煤气而言更加纯净和安全。
二、煤气转换天然气的必要性1.环保和节能是现代社会的需求，焦炉煤气的高污染和低效率已经成为限制煤气使用的主要因素之一。
2.随着国内外天然气市场的发展，原油价格的不断攀升，天然气产业上升势头迅猛，天然气资源的价格优势逐渐显现。
3.通过煤气转换天然气，可以改善其能效，增加其气质，提高其价值，从而提高化工和炼油企业的经济效益。
三、焦炉煤气转换天然气的技术方案为了将实现焦炉煤气转化为天然气，需要分析枝分子的构成，分析中发现在煤气中主要有单质氢，各种烃和小量的混杂气体，其中单质氢和甲烷两种气体占比较高，而甲烷和天然气中主要的成份也是甲烷，所以通过合适的技术方案，可将焦炉煤气转化为相似的甲烷含量的天然气。
1.蒸汽重整法主要是将焦炉煤气进行蒸汽重整，将其中的甲烷和一氧化碳进行催化转化，生成氢气和二氧化碳，然后在合适条件下通过催化转化再把氢气和二氧化碳生成甲烷，从而达到焦炉煤气对于天然气成份的转化。
2.液化重整法主要是将焦炉煤气经过一系列反应处理并液化，形成常温常压下的液态燃料中间体。
可以进行一系列物理或化学变化，处理后取得高纯度的甲烷。
液化重整法是最近几年来的一种随着人类工业的迅速发展而出现的符合国际化趋势的新工业技术，在石油炼化、商业气体以及天然气合成方面有着丰富的应用。
焦炉煤气制天然气甲烷化工艺路线比较
是 甲烷 化反 应 能 够持 续 稳 定 进行 下 去 的关 键 。有
些 设 计 单位 采 用 等 温列 管 反 应 器 工艺 。催 化 剂 可 装 在管 中 。水在 壳程 （ 太原 理工 大 学）或 是催 化剂
可装 在壳程 。水在 管 中 （ 上 海华 西 ） 。甲烷 化反 应 时 ．通 过 管程 或 壳 程里 面 的水 的沸 腾 移 热 ，产 生 高 品 质蒸 汽 来 控制 反 应 的温 升 ，集 反 应器 与废 锅
能耗 高 ，投 资大 。
１ ． ２ 绝热 多段 固定 床 “ 一次 通 过” 工艺
该 工 艺 是 通 过 往 一 段 甲 烷 化 中加 入 体 积 分
图 ２ 绝热多段 固定床 “ 一次通过”工艺流程
数 ≥１ ５ ％的水 蒸 气 来 控 制 甲烷 化反 应 的 温 升及 结
炭 ，无 需反 应 工 艺 气段 间循 环 。 “ 一 次 通 过 ”流
和ｃ ｏ ： 含量 很 低 ，几 乎 检 测不 出 ，省 略 了后 续脱
碳 工序 。 目前 甲烷 化 工 艺 路 线 有 绝 热 多段 固定 床 工 艺
和等 温列 管水 冷反 应器 工艺
图 １ 绝热 多段 固定床循环工艺流程
１ 绝热 多段 固定床 工艺
绝 热 多 段 固定 床 工 艺 是 针 对 合 成 气 Ｃ Ｏ体 积 分数 大于 ７ ％而开 发 的 甲烷化 工 艺 该 工艺 可有 效 程 ，无 需 设 置 循 环 压 缩 机 ，工 艺 简 单 ，设 备 少 ，
第 ３ ３卷 第 ５ 期
２ ０１ ５ 年 ５ 月
化
学
工
焦炉煤气制天然气之甲烷化技术现状
技术应用与研究2019·07105当代化工研究Modern Chemical Research焦炉煤气制天然气之甲烷化技术现状＊朱 林（伊犁新天煤化工有限责任公司 新疆 835000）摘要：在我国社会不断进步的情况下，老百姓对生活水平的要求越来越高，将天然气运用到人们的生产与生活能带来巨大的便利，因此生产天然气的技术逐渐成为了当前技术人员研究的重点，制天然气的方法也越来越多。
在众多制作方法中，利用焦炉煤气进行制作是目前最受人们推荐的方法，而这种方法虽然存在很多优点，但是其制作过程中的重要优化方法，甲烷化技术的运用仍不够完善，存在很多缺陷和需要提升的地方。
本文就甲烷化技术作用及其现状做了简要概括，并对焦炉媒体制天然气的试验及应用也进行了相应的介绍，望给相关人士提供一些帮助。
关键词：焦炉煤气；天然气；甲烷化技术中图分类号：T 文献标识码：ACurrent Status of Methanation Technology for Natural Gas Production from Coke Oven GasZhu Lin(Yili Xintian Coal Chemical CO., LTD., Xinjiang, 835000)Abstract ：With the continuous progress of our society, people's demands on living standards are getting higher and higher, and the applicationof natural gas to people's production and life can bring great convenience. Therefore, the technology of producing natural gas has gradually become the focus of current technical research, and the methods of producing natural gas are also more and more. Among many production methods, coke oven gas is the most recommended method at present. Although this method has many advantages, the important optimization method and the application of methanation technology in the production process are still not perfect, and there are many defects and needs to be improved. In this paper, the function and current situation of methanation technology are briefly summarized, and the test and application of coke oven medium to produce natural gas are also introduced, hoping to provide some help to the relevant people.Key words ：coke oven gas ；natural gas ；methanation technology引言据统计我国目前工厂所使用的甲醇，绝大部分都是利用焦炉煤气进行生产的，我国对于甲醇的使用量比其生产量小，故为了将其充分利用，我国各工程就将生产甲醇多余的材料进行制作天然气，焦炉煤气制作天然气方法也随之产生。
焦炉煤气甲烷化制LNG(或CNG)技术
焦炉煤气甲烷化制LNG（或CNG）技术LNG（Liquefied Natural Gas），即液化天然气的英文缩写。
天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷组成。
LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。
天然气液化后可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大、性能高等特点。
天然气作为清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将LNG列为首选燃料，天然气在能源供应中的比例迅速增加。
液化天然气正以每年约12%的高速增长，成为全球增长最迅猛的能源行业之一。
近年来全球LNG的生产和贸易日趋活跃，LNG已成为稀缺清洁资源，正在成为世界油气工业新的热点。
利用剩余焦炉煤气生产LNG，既有效解决了焦炉尾气的排放问题，又具有十分可观的经济效益和社会效益。
工艺流程简述来自焦化厂经过预净化处理的焦炉气，仍然含有微量焦油、苯、萘、氨、氰化氢、Cl-、H2S、不饱和烯烃、噻吩、硫醚、硫醇、COS和CS2等有机硫。
原料气首先加压预热后脱氯后，之后经过两段加氢转化，将有机硫转化无机硫，并经过两段脱硫净化后，进入甲烷化工序。
在此将大部分CO、CO2与氢气经过甲烷化反应生成甲烷。
甲烷化反应是强放热反应，通过副产中压蒸汽的方式移出反应热并回收。
由于焦炉煤气中氢含量较高，甲烷化反应后还有较多剩余氢气，可补加适量CO或CO2，以增加LNG产量；也可分离出H2，作为副产品销售或建加氢项目。
最终甲烷化后的混合产品气体，经除水脱碳等净化后进入低温液化工序，制取产品LNG。
焦炉煤气制LNG流程框图经济效益和社会效益根据焦炉煤气成份的差异，生产1吨LNG（CH4含量～96%）消耗焦炉气约3800～4500Nm3，如有其它CO、CO2资源补充，则焦炉气消耗量大幅下降；若无补充气，则可副产H2出售。
以无补充气计，每生产1吨LNG的生产成本约3000元左右，按LNG售价4000元/吨计，经济效益相当可观。
利用焦炉煤气生产LNG（或CNG），将为焦炉尾气的综合治理和利用作出示范，变废为宝，使环境、经济和社会效益得以协调和统一，实现循环经济，使我国的焦炭业能够持续和高效的发展。
论述焦炉煤气制取天然气技术及其发展
论述焦炉煤气制取天然气技术及其发展一、发展焦炉煤气制取天然气的现状在我国，对焦化行业结构所进行的调整已经基本完成，这种措施的利用，在焦炉煤气制取天然气当中，就会置换出大量的焦炉煤气，这样不但能够增加煤气资源的利用率，对天然气的生产也是一个稳步的提高。
业内人士都清楚，甲烷是焦炉煤气主要的成分，所以我们研究的一个主要方向，就是进行甲烷化，以及把甲烷分离提取出来。
像一些比较成熟的工厂已经开始利用变压吸附法，来提出甲烷的浓度，而且还开发一些功能相对比较多，效率好的催化剂。
下面我们就具体分析一下其工艺流程。
二、焦炉煤气制取天然气的工艺过程直接对原料气中的甲烷进行分离提取和使净涤后的焦炉煤气发生甲烷化反应是焦炉煤气制取天然气的两个最有效率，也是技术最成熟的方法了，接着对甲烷进行分离。
接下来我就不一一给大家介绍了，就针对第二种方法的工艺流程和大家一起来学习。
1.工艺流程图如图1所示：下图是利用焦炉煤气甲烷化对天然气进行制取的工艺流程图。
2.净化和精脱硫过程焦炉煤气被焦化厂初步进行处理后，这些有害物质和杂质，例如微量的二硫化碳和COS、硫醇，还有噻吩和硫化氢，以及不饱和烯烃和Cl-，苯和焦油，这些都是其产生的典型的有害物质。
针对于不饱和烯烃，其在后续的反应中会把析碳进行分解，这样对催化剂的活性影响很大。
有机硫和无机硫是组成混合硫化物的主要成分，因为这两种硫在甲烷化催化剂中都是一种毒物，所以在甲烷化催化剂使用的时候，其会出现永久性的中毒的现象，那么甲烷催化剂的活性几乎要损耗殆尽，所以为了高效的生产出天然气，就要使初步净涤后的焦炉煤气发生甲烷化反应，以此类推，我们就必须运用施精脱硫的技术，只有这样，才能和甲烷化的反应所需要的净化精度相符合。
其实简单点说呢，对焦炉煤气中的焦油、苯、氯、氨以及硫等杂质进行脱除，就是原料气净化的根本目标，这样系统设备才可以正常稳定地运行。
所以针对这两个方面一定要有清晰的思路。
甲烷化催化剂是相对精脱硫而说的，甲烷化催化剂对氯和硫等毒物的要求在实际操作中一定要相互符合，这样才能更好的更快的生产出我们最后需要的天然气。
焦炉煤气制天然气之甲烷化技术现状
焦炉煤⽓制天然⽓之甲烷化技术现状焦炉煤⽓制天然⽓之甲烷化技术现状刘⾦刚刘振峰杜霞茹娄肖杰吴迪镛（⼤连凯特利催化⼯程技术有限公司⼤连辽宁116085）摘要：焦炉煤⽓制天然⽓项⽬在技术性和经济性⽅⾯具有较强的竞争⼒，已成为焦炉煤⽓综合利⽤的热点技术之⼀。
甲烷化技术是焦炉煤⽓制天然⽓项⽬中的关键技术之⼀，迄今仍未有成熟可靠的商业化应⽤实例。
甲烷化技术主要有绝热多段固定床⼯艺和等温列管⽔冷反应器⼯艺，这些焦炉煤⽓甲烷化⼯艺仍处于试验阶段，其中甲烷化催化剂是⼯艺关键，其稳定性和可靠性等均需进⼀步验证。
关键词：焦炉煤⽓天然⽓甲烷化催化剂1 前⾔中国的独⽴焦化企业每年副产焦炉煤⽓约900亿m3，除了回炉加热⾃⽤，⼯业⽤燃料、发电及放散等之外，⽬前对焦炉煤⽓的综合利⽤主要是制作⼯业原料甲醇。
但国内甲醇产能过剩，⽽且焦炉煤⽓制甲醇技术复杂，投资较⼤。
近些年焦炉煤⽓制天然⽓（管输天然⽓、压缩天然⽓CNG、液化天然⽓LNG）备受关注，该技术能量利⽤效率⾼，⼯艺流程简单，市场前景看好，正逐渐成为焦炉煤⽓综合利⽤的具有较强竞争⼒的新领域之⼀。
国内⾸套焦炉煤⽓制天然⽓项⽬是太⼯天成2007年在⼭西河津实施的焦炉⽓综合利⽤新⼯艺⽰范⼯程，该项⽬中没有甲烷化⼯艺，采⽤前端组成净化、膜分离、低温液化等技术⽣产LNG和H2，项⽬于2009年建成，但由于各种各样原因，该⼯程⼀直未正常开⼯。
另据相关报道，2010年年底，内蒙乌海华清能源科技有限公司15万m3/d 焦炉煤⽓甲烷化制CNG⽰范装置成功开车，该项⽬中主要含焦炉煤⽓深度净化、绝热多段甲烷化、变压吸附、压缩等⼯艺，但由于新近开车，该⼯程还需经受“安稳长满”运⾏的考验。
另据报道，国内已有乌海、曲靖、菏泽、鄂尔多斯、攀枝花、孝义等地焦炉煤⽓制天然⽓项⽬正在规划、拟建或在建，这些项⽬中均含有甲烷化⼯艺，主要由国内和国外技术商提供⼯艺技术和催化剂。
2 甲烷化技术简介在焦炉煤⽓制天然⽓项⽬中，甲烷化⼯艺并不是必须的。
焦炉煤气等温甲烷化制天然气技术通过鉴定
年 的工业化 连续运行 实践 ，稳定 可靠 ，为 国际首 创 ，达 到 国际领先水平 ，并 建议在焦化行业加快 推广应用 。 据上海华西 化工科技 公 司总经理 纪志 愿介 绍 ， 目前我
力 即可 。若 有严 重化 趋势 ，在 不切 除精 氩塔 的前 提 下 ，按照严 重 氮塞 时 的方法处 理 。
５ 结束语
空 分 设 备 安 全 运 行 管 理 是 一 项 复 杂 的 系统 工
程 ，需要工艺 、仪表等各个专 业 的积极配合 与协
调 。除 了以上 提及 的几点 之外 ，还 应关 注各 种动 设 备 的维护 、保 养 ，积 极做 好空 分设 备操 作人 员 的技 能培 训等 工作 。希 望大 家能充 分交 流 ，汲取 其 中有 益 的经验 ，共 同提 高空 分设备 的操 作水 平 ，及时 消 除空 分设备 运行 中的安全 隐患 和 消极 因素 ，保 证 空 分 设备 长周 期安 全 、稳定 运行 。
国焦化行业 焦 炉煤 气 主要 用 于 生产 合 成氨 、甲醇 、发 电 、
３ ７ ． ５ ７ ＭＪ ／ ｋ ｇ ，二氧化碳 含量小 于 １ ０ ０×１ ０ ～，硫化 氢含 量
为零 ，产 品品质优 于 国家标准 。焦炉 煤气／ Ｌ Ｎ Ｇ产气 比高 ，
为２ ． ６ ： １ 。
一
城市燃气等 。但 随着煤 制合成氨 、甲醇技术 的成 熟和 推广 ， 以及煤发 电成本 降低 、城 市燃 气被 天然气 取代 ，焦炉 煤气 的利用途径 受 限 ，造成 部分 地 区 焦炉 煤 气直 接 高空 放 散 ，
焦炉煤气制天然气工艺
焦炉气压缩机工艺参数
名称
吸气压力 排气压力 吸气温度 排气温度 安全阀开启 压力
单位
Mpa（A） Mpa（A） ℃ ℃
一级
0.095 0.255 40 139
二级
0.255 0.563 40 118
三级
0.563 1.216 40 114
四级
1.216 2.6 40 112
Mpa（C） m³/min
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
工 艺 指 标 / 内 容
脱硫塔阻力小于1000Pa 煤气入脱硫塔温度小于35℃ 入塔循环液温度高于入塔煤气3~5℃ 溶液循环量650—850m³/h 循环泵出口压力大于0.55MPa 再生塔压缩空气入口压力大于0.5MPa 脱硫液PH值8.5-9.1 循环液副盐含量小于250g/L,最高不大于280g/L 循环液总碱度20-35g/L 循环液悬浮硫小于1.5g/L 煤气入口H2S含量4-6g/L 焦油含量小于50mg/m³,出口H2S含量小于20mg/m³ 各电机温度小于60℃
湿 法 脱 硫 设 备 参 数
序 号
名称
脱硫塔 再生塔 溶液循环槽
规格型号
介质 PDS+栲胶脱硫液， 焦炉煤气
脱硫液，空气， 硫磺泡沫 PDS+栲胶脱硫液
压力 （MPa)
温度 （℃）
数量
1 2
Φ =6000 H=37810 Φ =4600/6000 H=49460 Φ =7510 H=7900 V=340m³ Φ =7520 H=7900 V=340m³ DFCZ250-500C Q=850m³/min H=60m
介 质 焦炉气 焦炉气 焦炉气 焦炉气 焦炉气 焦炉气 焦炉气 管内焦炉气或氮气
焦炉气甲烷化制天然气技术简介-2013.4
2016
2019
2022
2025
3000
3000
1350
生产量
1350
2500
2500
1200
消费 量
1200
2000
2000
1050
1050
900
1500
1500
900
750
750
1000
1000
600
600
450
450
300
300
150
150
2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
2013/4/16
焦炉气甲烷化制天然气 技术简介
报告人：张新波
西南化工研究设计院有限公司 工业排放气综合利用国家重点实验室
成都·2013年4月
西南化工研究设计院
目录
1、焦炉气利用概况 2、焦炉气制天然气技术现状 3、西南院甲烷化技术及及相关业绩 4、经济效益分析 5、小结
西南化工研究设计院
2013/4/16
z (1)物理分离工艺流程：以深冷分离液化为核心，采用
联合净化工艺脱除焦炉气中的硫、苯、萘、焦油、CO2、水 等杂质，后进入分离提取氢气，提氢后富甲烷气体进入液 化精馏单元，通过低温精馏得到合格LNG ；
(2)甲烷化工艺流程：以甲烷化技术为核心。采用联合
净化工艺脱除焦炉气中的焦油、苯、萘、硫等杂质，后进 行甲烷化反应，最后分离出氢气，得到合成天然气。并且 压缩合成天然气可得压缩天然气。若需要制备液化天然 气，则直接增加深冷分离装置，且不需要脱碳。若焦化厂 附件有价格低廉的碳源，则可以增加CH4产量，且不需分离 工序就可以得到符合国家标准的合成天然气。
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①变压吸附PSA技术，是近30多年来发展起来的一项新
型气体分离与净化技术。变压吸附技术投资少、运行
费用低、产品纯度高、操作简单、灵活、环境污染小、
原料气源适应范围宽，分离过程操作简单，自动化程 度高，设备不需要特殊材料等优点。吸附分离技术最
广泛的应用是工业气体的分离提纯，氢气在吸附剂上 的吸附能力远远低于CH4、N2、CO和CO2等常见的其他组 分，所以变压吸附技术被广泛应用于氢气的提纯和回 收领域。
而达到混合气体分离之目的。
⑵甲烷气干燥方法
①冷分离法，冷分离法是利用压力变化引起温度变动，
使水蒸气从气相中冷凝下来的方法。 ②固体吸收法 ，固体吸附法脱水工艺是用多孔性的固
体吸咐剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种 组分吸附于固体表面上以达到分离的操作。目前用于
天然气脱水的多为固定床物理吸附。用吸附剂除去气
化运行经验。所以主要介绍一下托普索甲烷化技术。
净化后的焦炉煤气经过气气换热器、第二气气换
热器换热，预热至340℃后，经过喷射器和过热蒸汽混
合后，进入第一甲烷化反应器进行反应，出口一部分
气体经过废热锅炉副产中压饱和蒸汽降低温度至290℃， 然后混合进入第二甲烷化反应器进一步进行甲烷化反 应，第二甲烷化反应器出口的高温气体依次经过第二
氢反应生成水；剩余部分与预转化器反应后的气体混
合后进入一级加氢反应器；加氢转化后的气体含无机
硫约300mg/Nm3，经气气换热器和焦炉气蒸发式冷却器
冷却到40℃后送入湿法脱硫装置。
经过湿法脱硫后的焦炉煤气通过气气换热器提温 到约300℃进入二级加氢转化器将残余的有机硫进行 转化，再经中温氧化锌脱硫槽把关，使气体中的总硫 达到0.1ppm。出氧化锌脱硫槽的气体压力约为2.8MPa，
艺冷凝液后送至PSA－CH4。
副产的过热蒸汽一部分作为喷射器的汽源补充至
焦炉煤气原料气中，其余部分送至蒸汽管网。
分离器分离出的工艺冷凝液送出装置作为循环水 的补充水。
3.分离和干燥
分离的目的是将甲烷化合成后的合成气（主要为甲 烷和氢气）进入变压吸附或膜分离装置按产品质量要 求进行分离，分别得到富甲烷的天然气和富氢气体。 ⑴甲烷气分离技术：
上因素才能最终确定。
⑶焦炉煤气净化的工艺流程
①气柜 自洗脱苯工段来的焦炉煤气温度为27℃，压力为 700mmH2O，由总管送至本工段，经进气水封进入湿式 螺旋式气柜，缓冲后再经出气水封由管道送至压缩工
段。
②焦炉煤气初级压缩
来自气柜气体进入原料气压缩机组，压缩至
0.4MPa，送往TSA－萘进一步除去焦炉煤气中夹带的 焦油、萘。
油分别脱至10、3、10mg/Nm3，进入原料气增压机组
,压缩至2.9MPa，送往加氢转化脱硫。 ⑤加氢转化精脱硫 加氢转化精脱硫为一级加氢后采用湿法脱硫脱除大 部分无机硫，然后经过二级加氢，最后采用氧化锌干法
脱硫，使硫含量达到0.1ppm。其主要反应为有机硫及其
他组分在300℃～400℃，并有铁钼和镍钼型号的催化剂
②膜分离技术，膜分离技术是根据两种或两种以上的
气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中溶
解度和扩散系数的差异，导致不同气体在膜中相对渗
透率之不同。将各种气体分为“快气”和“慢气”。 当混合气体在驱动力--膜两侧的压力差作用下，渗透
速率相对较快的气体如水、氢气、氦气、硫化氢、二 氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速 率相对较慢的气体，如：甲烷、氮气、一氧化碳、氧 气和氩气等气体则被膜滞留在膜的滞留侧被富集，从
③ TSA－除焦油、萘 焦炉煤气中夹带的焦油、萘的脱除采用TSA－除焦 油、萘工艺，变温吸附分离原理：吸附剂在物理吸附 二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附温度的上升 而下降。利用吸附剂的这二个性质，可实现对混合气
中所具有基本性质，一是对不同组分的吸附能力不同，
体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯；利
硫与有机硫组成的混合硫化物也是甲烷化催化剂的 毒物，因此会导致甲烷化催化剂永久性中毒而失活。 初步净化后的焦炉煤气要想进行甲烷化反应，实现 硫的质量分数＜0.1×10－6，就必须选择
精脱硫，以达到甲烷化反应所要求的净化精度。 ⑴净化和精脱硫的目的 ①原料气净化的目的是脱除焦炉煤气中的硫、氨、 氯、苯、焦油等杂质，保证后系统设备的稳定正常 运行。 ②精脱硫的目的是为了满足甲烷化催化剂对硫和氯
气市场给我国带来的潜在风险,满足日益增长的市场 需求,而且对我国的能源安全、节能减排等方面也具 有战略意义。
二、甲烷化原理
主应：
• CO+3H2→CH4+H2O
• CO2+4H2→CH4+2H2O • CO+H2O→CO2+H2
△Hθ =-206.2kJ/mol
△Hθ =-165.08kJ/mol △Hθ =-41.2kJ/mol
米。2010~2020年期间，我国天然气需求量受城市气化
率的提高以及天然气替代工业燃料领域消费的驱动将
大幅度增长，消费结构将进一步优化。天然气的价格
这几年一直稳中有升，今后几年，随着市场需求的进 一步增加，价格仍将有所提高。
利用该契机,积极发展焦炉煤气制天然气( SNG)
用于替代天然气或城市煤气,不仅可以降低进口天然
体混合物的杂质，一般都使吸附剂再生循环使用。常 用的固体吸附脱水法有氯化钙法、硅胶法、活性氧化 铝及活性铝矾土法，分子筛法以及复式固定干燥剂法 等。
③溶剂吸收法，液体吸水剂（溶剂）吸收法所用设
备费最少。常用的液体吸水剂有氯化钙水溶液、氯化
锂水溶液、甘醇-醇胺、二甘醇及三甘醇等。
谢 谢！
焦炉气甲烷化制 天然气
主要内容：
一、焦炉气甲烷化制天然气的原因 二、甲烷化原理 三、焦炉煤气甲烷化制天然气工艺
一、焦炉气甲烷化制天然气的原因
我国的能源结构是“缺油、少气、富煤”,煤炭资 源相对丰富,煤化工发展迅速。根据我国石油天然气总 公司预测，2015年常规天然气生产量为1780亿立方米， 天然气需求量为2400亿立方米，供需缺口为620亿立方
三、焦炉煤气甲烷化制天然气工艺
1.原料气净化和精脱硫
2.甲烷化
3.分离和干燥
1.原料气净化和精脱硫
经过焦化厂初步处理后的焦炉煤气仍然含有微 量焦油、苯、萘、氨、氰化氢、Cl－、不饱和烯烃、 硫化氢、噻吩、硫醚、硫醇、COS和二硫化碳等杂质， 而焦炉煤气中的不饱和烯烃会在后续的焦炉煤气甲
烷化反应中分解析碳而影响催化剂的活性，由无机
副反应：
• 2CO→CO2+C • CH4→2H2+C △Hθ =-72.4kJ/mol △Hθ =82.4kJ/mol
甲烷化反应特点主要有两个：其一是CO、CO2
与H2的甲烷合成反应是强放热反应，其二是CO和
CH4的析碳反应会使催化剂失活。针对其反应特点， 需要研发活性高、选择性好、强度高、寿命长的 甲烷合成催化剂，保证焦炉气中CO和CO2转化的完 全性。
另一部分经过两级蒸汽过热器换热后温度降低至383℃，
气气换热器、锅炉给水预热器、气气换热器、第一空
冷器降温至100℃，在第一冷凝液分离器分离未反应的 蒸汽冷凝液，然后与第三甲烷化反应器出口气
体换热至255℃，进入第三甲烷化反应器进行最终反应， 这时气体中的CO、CO2全部转化为CH4，第三甲烷化反 应器出口气体依次经过出口换热器、第二空冷器、最 终水冷器冷却至40℃，在第二冷凝液分离器分离出工
温度约为380℃送往甲烷化装置。
2.甲烷化
甲烷化是整个工艺的核心，其作用是通过甲烷化反 应，将焦炉煤气中的CO、CO2、H2转化成甲烷，经过甲烷 化后甲烷含量可提高8～10%，且CO、CO2都可降至10ppm 以下。
国内甲烷化技术只是做了大量的试验和示范装置，
到目前为止没有一家可供参考的大型工业化装置，其稳 定性和可靠性需进一步验证。国外戴维、托普索技术已 签订了焦炉煤气甲烷化制天然气项目的技术合同,相关 项目已在建，托普索在煤制天然气领域积累了大量工业
用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在低温下吸附 而在高温下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附
与再生循环，达到连续分离气体的目的。 吸附塔内装填活性炭吸附剂组成复合床吸附床层。 吸附剂在常温下吸附焦炉煤气中的萘杂质，当吸附 达到饱和后，需通过装置配置的阀门开关切换到再 生操作。 ④原料气增压
经过TSA－除焦油、萘，焦炉煤气中萘、尘、焦
的作用下与氢气进行转化反应。
来自焦炉煤气压缩的压力2.9MPa，温度40℃的焦炉 煤气含无机硫250mg/Nm3，有机硫250mg/Nm3，先经过两
台过滤器滤去剩余的焦油、萘和H2S，在甲烷化装置中 预热至320℃。 提温后的气体部分经铁钼预转化器，气体中的有 机硫在此转化为无机硫，另外，气体中的氧也在此与
等毒物的要求，一般采用铁钼或镍钼加氢，将焦炉
气中的有机硫转化为无机硫，再用氧化锌脱除至
0.1ppm。
⑵焦炉煤气净化的方法 ①干法，干法净化主要针对处理气量相对较小、硫 化氢含量相对较小、净化深度要求高的情况。 ②湿法，湿法净化主要针对处理气量相对较大、硫
化氢含量较高、净化深度要求不高的情况。
在实际中选择干法还是湿法时必须综合考虑以