焦炉煤气制甲醇与制天然气对比分析

焦炉煤气制甲醇与制天然气对比分析
【摘要】估算了我国焦炉煤气的资源量及分布，简述了焦炉煤气的主要用途，简述了焦炉煤气制甲醇与焦炉煤气制lng两种工艺，并从7个方面进行对比分析，指出用焦炉煤气生产lng效益较好。

【关键词】焦炉煤气制甲醇焦炉煤气制lng 对比分析
1 我国的焦炉煤气简况
焦炉煤气（cog）是指经过配比的炼焦煤在焦炉中经过高温干馏后，与焦炭和焦油产品的同时产出的一种可燃性气体，是炼焦副产品。

平常所述的焦炉煤气是焦化厂经过化产车间“四脱”（脱焦、脱硫、脱氨、脱苯）处理后的净焦炉煤气，其主要成分为氢气（体积分数55～60%）和甲烷（23～27%）。

2012年焦炭产量4.4亿吨，其中，1/3来自于钢铁联合企业，2/3来自独立焦化企业；而独立焦化企业主要分布在山西、河南、山东、云南、内蒙等地，其中山西为世界上焦炭最大聚集地。

我国每年可供综合利用的焦炉煤气高达1700亿方。

每1吨焦炭大约会副产焦炉煤气420m3，其中一半用于焦炉回炉，其余部分必须进行回收净化处理，有很多非钢焦化企业所产的焦炉煤气无法利用被直接燃烧排放（俗称“点天灯”），既造成大量的资源浪费，同时又造成严重的大气污染。

2 焦炉煤气的综合利用
2.1 焦炉煤气可用于工业与民用燃料、发电、化工原料、还原剂直接还原炼铁、制氢、生产天然气等用途
在工业与民用燃料方面：工业生产，如金属镁锻造等；亦可接入城市供气管网作为居民用气。

发电方面：焦炉煤气可替代燃煤进行发电。

化工原料方面：可利用焦炉煤气生产合成氨、尿素、甲醇等，也可合成生产清洁燃料油；还原炼铁：焦炭是高炉炼铁过程的还原剂（co作为还原剂），焦炉煤气可以作为直接还原炼铁的还原剂。

制氢：焦炉煤气主要成分为氢气（体积分数55～60%）和甲烷（23～27%），因此可以焦炉煤气为原料制备氢气。

目前一般采用变压吸附法（psa）提取氢气。

生产合成天然气（sng）：是近年来的技术方向，合成的天然气产品可利用管道输送到用户，也可以加工成压缩天然气（cng）或液化天然气（lng）。

2.2 焦炉煤气制甲醇工艺
甲醇是基本有机原料和燃料，用途广泛。

由焦炉煤气生产甲醇的关键是将焦炉煤气中的甲烷转化为氢、一氧化碳。

国内经过多年的摸索和研究，开发出了纯氧部分氧化制甲醇技术，包括催化、非催化工艺。

焦炉煤气制甲醇的工艺流程，由焦炉煤气压缩、精脱硫、转化工序、甲醇合成、甲醇精馏等。

甲烷转化技术主要有蒸汽转化、非催化部分氧化转化、纯氧催化部分氧化等几种工艺。

目前多采用纯氧催化部分氧化工艺，该工艺流程相对比较简单，比蒸汽转化法反应速率快，转化率高，技术成熟，投资较小，在目前已投产的装置中利用最多，已经有40多套，生产能力超过600万t以上。

其工艺流程见图1。

2.3 焦炉煤气生产lng 工艺
天然气作为清洁能源，在全球能源供应中的比例迅速增加，是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。

焦炉煤气制lng技术工艺过程主要有焦炉煤气净化、甲烷化、分离、加压、深冷液化等几个部分。

其工艺流程见图2。

3 焦炉煤气制甲醇与制天然气对比分析
3.1 工艺技术
焦炉煤气制甲醇与制lng的工艺比较见下表1所示：
从上表1可知，焦炉煤气制lng的工艺相对较简单。

3.2 能耗
甲醇的能耗和焦化企业的焦炭产能有关，如果焦炭的产能较小，用焦炉煤气生产甲醇的能耗增加。

焦炉煤气制lng过程中，大部分氢气在液化之前被脱除，不参加甲烷化及低温分离，可大大降低综合能耗。

3.3 装置规模
从经济性考虑，焦炉煤气制甲醇的经济规模不宜低于10万吨/年。

一般设计指标为2000～2200m3/吨，即年产10万吨甲醇至少需要100万吨/年的焦炉规模，小于100万吨时选用此方案不经济。

焦炉煤气制lng的适用规模范围较大，配套焦炭规模为年产10 万
吨到数百万吨均可。

3.4 产能规模
2012年我国甲醇装置总产能预计逾5200万吨，国内已建成和在建的焦炉煤气制甲醇产能已达到1000万吨。

目前甲醇装置平均利用率不足55%。

近年国内天然气市场需求呈井喷式增长，lng接收站及lng液化项目增速明显，截至2011年底lng液化产能1470万方/天。

预计到2015年，国内lng工厂总产能到达750万吨/年。

焦炉煤气制lng 于2011年刚起步。

3.5 技术成熟度
焦炉煤气制甲醇：原化二院开发的国产化甲醇技术已成熟运用。

焦炉煤气制lng：西南化工研究院自主研发的甲烷化工艺具备产业化条件，加上国外先进的甲烷化工艺包（英国戴维、丹麦托普索）被引进，长期以来困扰我国焦化企业的技术难题有望得以解决，我国于2011年先后建立了几个大型的焦炉煤气制lng项目，集中于2012年投产。

3.6 经济效益
因国内甲醇产能过剩，而进口甲醇价格较低，以及国内劳动力成本和原材料价格上涨，国内甲醇市场持续低迷，企业开工不足，普遍处于亏损状态。

焦炉煤气制lng经济效益相对较高。

据测算，年产60万t炼焦企业可以配套一套18 万m3/d lng 项目，投资约2.6亿元，年产
lng 约4.5 万t ，按照目前lng市场行情，仅lng 产品一项每年可收入1.6 亿元，投资回报率较高。

3.7 未来的发展趋势
进入“十一五”以后，焦炉煤气制甲醇因市场化路径较快，成本相对较低的优势，已经成为目前我国焦炉煤气综合利用的主要方式。

因其属于国家鼓励的循环经济和节能减排项目，故在目前国内产能过剩、开工不足的情况下，仍有些企业仍将焦炉煤气综合利用定位在制甲醇项目上。

长期看，如果甲醇的下游市场未得到充分开发，焦炉煤气制甲醇项目将很难获得预期的回报，而且不利用煤化工行业的发展。

目前液化天然气紧缺，价格提高将是未来的趋势。

2012年全国lng工厂扩能加快，而相对爆发式增长的上游产能，面临开发滞缓的下游市场，lng行业利润较2011年有明显下滑。

除依靠市场调节外，还需要加强政策引导，避免出现价格混战、行业亏损的局面。

4 结论
目前国内的焦化企业经济效益低下，企业亏损面达1/3。

在此情况下，努力降低焦炭生产成本的同时，积极完善提高产业链建设，提高焦炉煤气利用价值等，是提高企业和社会效益的重要途径。

企业应根据焦炉煤气量的大小，选用合适的利用方案，防止只为降低初期投资，而选择利用效率低的利用方案，跟风盲目上马，导致经济效益低下。

利用焦炉煤气生产lng具有工艺要求相对简单、相对投资小、能耗低和投资回报率高等优点，是中小型炼焦企业综合利
用焦炉煤气的一个较好途径。

参考文献
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作者简介
王清华，2003年毕业于中国矿业大学化工系，工程师、注册咨询工程师（投资），主要从事煤化工、天然气化工等行业的产业规划、市场研究、项目前期等方面的工作。

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