山西焦炉煤气综合利用技术现状
范文虎，刘翠玲
（山西省科技情报研究所，山西太原030001）
摘
要：介绍了焦炉煤气资源化综合利用的途径、技术进展及发展方向，针对山西省焦炉
煤气综合利用的现状及存在问题提出了建议。
关键词：焦炉煤气；燃料；化工；天然气；工艺技术
中图分类号：TQ546文献标识码：A 文章编号：1005-8397（2012）05-0046-05收稿日期：2012-05-16作者简介：范文虎（1964—），男，山西静乐人，2002年毕业于炮兵指挥学院军事指挥专业，山西省科学技术情报研究所助理研究员。
山西省是全国最大的炼焦用煤资源基地，炼焦用煤资源探明储量1493亿t ，占全国的60%，占全省煤炭资源探明储量的57.5%。依托丰富的焦煤资源，山西已成为全国乃至全球焦炭产量最大、输出量最多的生产基地。
焦炉煤气是炼焦过程中产出焦炭和焦油产品的同时得到的可燃气体，是炼焦副产品。每生产1t 焦炭，约副产400m 3
焦炉煤气，除一半用于焦炉自身加热外，还会剩余约200m 3
。2010年山西焦炭产量8476.3万t ，可供综合利用的焦炉煤气产量高达160亿m 3
，若不合理利用，既造成巨大的资源浪费，又造成严重的环境污染。随着我国能源结构的调整及排放法规的日益严格，如何合理、高效、无污染地利用焦炉煤气，已成为目前社会关注的热点之一。
2010年山西省有关领导指出，充分利用山西省丰富的煤层气（瓦斯）、焦炉煤气、煤制天然气和过境天然气等“四气”清洁能源，不仅可以满足人民群众生产生活所需，同时可以大幅降低温室气体排放；2010年山西省委、省政府提出了气化山西
、“四气合一”的发展规划；在山西省“十二五”发展规划中焦炉煤气利用也成为煤化工产业的重要组成部分。充分、合理利用焦炉煤气是发挥资源优势、提高能源利用效率、优化能源消费结构、建设绿色山西和气化山西的现实
选择。1
焦炉煤气的组成及利用途径
焦炉煤气是混合物，随着炼焦煤配比和操作工艺参数的不同，其组成略有变化。一般主要成分为H 2（55% 60%）、CH 4（23% 27%），少量的CO （5% 8%）、CO 2（1.5% 3%）、C2以上不饱和烃、氧气及氮气。经过净化的焦炉煤气
属中热值煤气，大约为19.3MJ /m 3
，有较高的利
用价值。1.1
焦炉煤气用作燃料
钢铁联合企业中，焦化厂生产的焦炉煤气作为优质工业燃料几乎全部用于轧钢、烧结，而焦炉自身加热则采用低热值的高炉煤气，从而使焦炉煤气得到充分、合理利用。独立焦化厂的剩余焦炉煤气有一部分也用作燃料，靠近城市附近时，经净化后送入城市煤气管网，作为居民生活用气。此外，焦炉煤气还广泛用于其它工业企业，特别是用于陶瓷、水泥、玻璃等企业，可以明显提高产品质量，但这部分工业用量占焦炉煤气总产量的比例不大。随着我国“西气东输”工程的实施，天然气不可避免地取代了很大一部分焦炉煤气的市场，但在某些地区，焦炉煤气仍是民用和其他工业生产的主要气体燃料。1.2
焦炉煤气用于发电
以焦炉煤气为燃料，通过采用蒸汽轮机、燃气轮机或燃气内燃机发电，同时实现热电联产的能源转换方式，是目前独立焦化厂处理剩余焦炉煤气常常采用的方法。这几种发电方式在山西省
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4煤炭加工与综合利用
COAL PROCESSING ＆COMPREHENSIVE UTILIZATION
No.5，2012
均有应用，技术成熟，但规模均较小（一般小于2万kW）、成本高，且所发电的质量较差、难以上网。在钢铁联合企业中，为处理剩余的高炉煤气，采用高炉煤气与焦炉煤气混烧的“燃气—蒸汽联合循环发电”方式。这种方式可以实现热能资源的高效梯级综合利用，发电效率在45%以上，且用水量低、调峰性能好，是目前我国大中型钢铁联合企业积极推广的技术。
1.3焦炉煤气用作化工合成原料
1.3.1生产甲醇及二甲醚
焦炉煤气中含有50%以上的氢气及20%以上的甲烷，利用这种氢源及碳源，采用有催化或无催化的部分氧化法可以合成甲醇。而制成的甲醇，在汽油中掺入10% 15%，可以代替汽油，进而还可以制成液化气或和氢气相当的环境友好型燃料———二甲醚。
1.3.2生产化肥
制合成氨是焦炉煤气利用最早的技术途径之一，山西焦化集团、丰喜集团华瑞公司以焦炉煤气为原料，采用成熟、先进的富氧甲烷转化、二氧化碳气提法尿素合成等工艺技术生产尿素，每生产1t合成氨可消耗焦炉煤气1720m3。
1.4焦炉煤气用于制氢
焦炉煤气中H2含量在55%以上，采用简单的分离工艺即可获得H2。武钢硅钢厂、宝钢冷轧厂等相继建成了焦炉煤气变压吸附制氢装置，采用该装置的制氢成本仅为电解水制氢成本的1/3 l/4。制得的H
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除用于工业生产外，还可作为车用燃料电池的燃料，用于煤焦油加氢和生产过氧化氢（双氧水）。
1.5焦炉煤气用于直接还原铁的生产
传统的炼铁工艺完全依靠碳为还原剂，随着炼焦煤和焦炭资源日益短缺，研究人员正在开发资源节约、环境友好的氢冶金，因为氢的还原能力是CO的14倍。焦炉煤气中的甲烷经过热分解可得到74%的H2和25%的CO，因此，用焦炉煤气还原生产海绵铁，能大大降低炼铁过程中炼焦煤和焦炭的消耗量。
1.6焦炉煤气制天然气
由于焦炉煤气富含H2、CH4和CO，因此可通过甲烷化反应来提高热值，使绝大部分CO、CO
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转化成CH4，经进一步分离提纯后可以得到
CH
4
体积分数90%以上的合成天然气，再经压缩得到压缩天然气，或经液化得到液化天然气。随着我国发展低碳经济理念的不断深入及人民生活水平的提高，居民生活用燃料天然气的需求明显增强。据统计，2009年中国天然气生产量为851.7亿m3，而表观消费量为887亿m3，国内天然气供需缺口已接近40亿m3。到2015年和2020年，我国天然气的供需缺口将分别达到600亿m3和1000亿m3。利用现有丰富的焦炉煤气资源制取天然气，对缓解我省天然气供应缺口将起到一定的积极作用。
2焦炉煤气综合利用技术进展及发展方向
2.1焦炉煤气生产醇醚燃料技术
焦炉煤气生产甲醇的关键技术是将其中的甲烷转化成CO和H2。目前主要的甲烷转化技术包括蒸汽转化、非催化部分氧化转化、纯氧催化部分氧化等工艺。在焦炉煤气制甲醇过程中多采用纯氧催化部分氧化工艺，其主要特点是流程简单、反应速率快、焦炉煤气利用率高、投资低等。目前投产的焦炉煤气制甲醇工艺中，较多采用该工艺。原化工部第二设计院即采用此技术开发了焦炉煤气加压催化部分氧化法制合成气工艺技术，建设了云南曲靖大为焦化有限公司年产8万t焦炉煤气制甲醇项目。经过4a多的运行，验证了该工艺的成熟性。目前国内采用该技术在建和已建项目有40多套，生产能力达500万t 以上。
西南化工研究院开发了利用固体酸催化剂催化甲醇气相脱水生产二甲醚技术，所得产品中二甲醚含量大于90%；大连化物所研制的兼有CO 加氢和甲醇脱水的复合催化剂可以实现用合成气一步法制取二甲醚，CO转化率大于75%，二甲醚选择性近100%；上海石化研究院开发的合成气直接合成二甲醚催化剂及工艺，CO的转化率大于90%，与制取甲醚的两步法相比，具有原料利用率高、成本低的优点。
2.2焦炉煤气制H
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技术
西南化工研究设计院开发了真空变压吸附工艺，该工艺采用高活性炭与分子筛配比的吸附剂
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2012年第5期范文虎，等:山西焦炉煤气综合利用技术现状
