淘金焦?fàn)t煤氣制LNG

范珊珊

焦?fàn)t煤氣制LNG成了焦煤業(yè)低迷行情下的一大亮點，這一技術(shù)在有效補充我國天然氣不足的同時，帶來了可觀的經(jīng)濟效益，但目前存在的技術(shù)瓶頸和原料困局仍待突破。

在鋼鐵行業(yè)大幅走跌的影響下，近兩年來，此前賺得盆滿缽滿的焦炭老板們生意遭遇了“滑鐵盧”。和2010年火爆行業(yè)相比，處于盈虧邊緣的焦炭商們開始減產(chǎn)甚至停產(chǎn)，一些堅持生產(chǎn)的大型焦炭企業(yè)也在苦苦支撐。

就在焦炭行業(yè)一路走低的背景下，一條新的技術(shù)路徑也開始受到焦炭老板們的關(guān)注——焦?fàn)t煤氣制LNG。焦?fàn)t煤氣（簡稱COG），又稱焦?fàn)t氣，是指用幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦?fàn)t中經(jīng)過高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時所產(chǎn)生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。一般而言，生產(chǎn)1噸焦炭可產(chǎn)430方焦?fàn)t氣，其中焦?fàn)t氣主要成分是甲烷、氫氣、一氧化碳和二氧化碳，這些成本含量加一起接近40%。

伴隨著大型煤化工項目特別是煤制氣項目在國內(nèi)的投產(chǎn)，大規(guī)模甲烷化技術(shù)已經(jīng)得到了生產(chǎn)驗證，因而，利用焦?fàn)t氣中氫和碳元素，通過甲烷化流程生產(chǎn)天然氣也成為了現(xiàn)實。

而在此前很長一段時間內(nèi)，焦?fàn)t煤氣利用處于較低水平，一般企業(yè)回收自用或者放空燃燒，一些中大型焦化企業(yè)因為氣量大投資深加工項目，產(chǎn)品主要是甲醇和尿素。

據(jù)統(tǒng)計，2012年我國焦炭產(chǎn)量4.43億噸，焦?fàn)t煤氣產(chǎn)量高達1905億方?？紤]已經(jīng)利用的焦?fàn)t煤氣和LNG項目所需的必要規(guī)模，全國LNG項目有效可利用的焦?fàn)t煤氣量為412億方，按照35%的產(chǎn)出比例，大約可生產(chǎn)144億方LNG。且我國焦化廠分布主要集中于山西、內(nèi)蒙、山東等省份，靠近消費市場，生產(chǎn)LNG不失為一條最佳路徑。一方面提高了焦化的附加值，另一方面可以是國內(nèi)天然氣市場的有效補充，特別是近幾年來天然氣需求不斷上升且價格不斷上漲。

據(jù)黑貓集團總工郝春來介紹，2012年12月，首例焦?fàn)t煤氣甲烷化LNG項目在云南曲靖和內(nèi)蒙古恒坤投產(chǎn)。截至2014年5月，正在建設(shè)的有近20個項目?！艾F(xiàn)在焦化同行見面都問：‘你的LNG上了嗎？?！?/p>

一時間，“以氣補炭”成為了行業(yè)焦點，此前一直未被重視的副產(chǎn)品焦?fàn)t煤氣成為了稀缺資源。焦?fàn)t煤氣的加工帶來的可觀效益，吸引了除了焦化企業(yè)之外，各種身份的第三方投資方，其中不乏石油巨頭、環(huán)保企業(yè)以及投資基金等。

重現(xiàn)商機

“目前我們跟蹤項目有幾十個，其中進入到合同談判有一些。大家對這項新技術(shù)熱情比較高，甚至有一些項目投資主體還沒有。比較靠譜項目是業(yè)主自身擁有焦化廠或者和投資方已經(jīng)成立合資公司。” 托普索新能源部經(jīng)理趙勤聰告訴《能源》雜志記者。

作為一家提供甲烷化工藝包和催化劑的企業(yè)，托普索在短短幾年內(nèi)斬獲了6個焦?fàn)t煤氣制LNG訂單，投資方中即有中石油和中海油這樣的傳統(tǒng)油氣企業(yè)，也有環(huán)保企業(yè)三聚環(huán)保及一家香港投資公司。

頻繁奔波于山東、山西、內(nèi)蒙的趙勤聰，在尋找潛在的客戶。而這項技術(shù)真正受到焦炭企業(yè)重視，是目前最大的單體項目——由中國石油昆侖能源華油天然氣有限責(zé)任公司投資建設(shè)的烏海市焦?fàn)t煤氣節(jié)能減排綜合利用項目。

據(jù)烏海華油天然氣有限責(zé)任公司總經(jīng)理高勤介紹，該項目總體布局為“兩廠一線”?！岸S”是在烏海市海勃灣區(qū)千里山工業(yè)園區(qū)和海南區(qū)西來峰工業(yè)園各建設(shè)一座每小時15.6萬標(biāo)準(zhǔn)立方米凈化裝置、10萬標(biāo)準(zhǔn)立方米焦?fàn)t煤氣甲烷化裝置以及4萬標(biāo)準(zhǔn)立方米合成天然氣液化裝置。年處理焦?fàn)t煤氣30億標(biāo)準(zhǔn)立方米，年產(chǎn)LNG 50萬噸。

去年底西來峰二期貫通試車成功，2014年1月出液。

這項總投資47億的項目，在焦?fàn)t煤氣制LNG行業(yè)備受矚目。它的成功通車，也給行業(yè)增加了信心。

“華油天然氣有限責(zé)任公司主營業(yè)務(wù)中包括LNG加氣站。內(nèi)蒙物流比較發(fā)達，我們在內(nèi)蒙建設(shè)了很多加氣站。而烏海焦煤儲量占內(nèi)蒙古自治區(qū)儲量60%以上，單在這一區(qū)域規(guī)劃1900萬噸焦炭生產(chǎn)規(guī)模，有多個百萬噸以上的焦化企業(yè)。我們正是看中這一龐大的焦?fàn)t煤氣產(chǎn)量，2010年和當(dāng)?shù)卣炗喭顿Y協(xié)議，利用當(dāng)?shù)亟够髽I(yè)相對集中條件，建設(shè)焦?fàn)t煤氣制LNG項目。”高勤向記者回憶道。

除了看中當(dāng)?shù)卮笠?guī)模的原料氣，華油還算了一筆經(jīng)濟賬。華油的項目原料主要來自于兩個工業(yè)園區(qū)周邊的十余家百萬噸規(guī)模的焦炭企業(yè)，當(dāng)時簽訂合同是以0.25元/方價格收購焦?fàn)t煤氣。據(jù)可研報告計算，成本2元/方，銷售價格2.2元/方?！鞍蛷┠谞柸A油天然氣有限責(zé)任公司在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市磴口工業(yè)園區(qū)建設(shè)的磴口用管道天然氣制LNG項目，銷售價格大概為4800元/噸，而我們2.2元/方價格折合成LNG相當(dāng)于3000多元/噸?！备咔谡f。

2013年5月，河南京寶新奧焦?fàn)t氣制LNG項目投產(chǎn)。在運行一年多時間內(nèi)，生產(chǎn)4.2萬噸LNG，折合天然氣大約6000萬方。作為一個新建焦化項目，平煤神馬集團在規(guī)劃建設(shè)京寶焦炭項目時，就找到了新奧集團，希望建設(shè)配套焦?fàn)t氣利用項目。據(jù)河南京寶新奧新能源有限公司總經(jīng)理徐東回憶，當(dāng)時兩家一拍即合，在眾多技術(shù)路線中選擇了焦?fàn)t氣制LNG技術(shù)路線，主要是看中天然氣比較好的市場前景，并依托新奧自主研發(fā)的技術(shù)。

事實上，新奧集團下屬單位新地能源工程技術(shù)有限公司自2006年就開始從事焦?fàn)t氣合成天然氣的研發(fā)工作，歷經(jīng)小試、中試和工業(yè)實踐的系統(tǒng)開發(fā)，在焦?fàn)t氣凈化、甲烷合成催化劑、甲烷合成反應(yīng)器、甲烷合成工藝及合成氣液化分離等研究取得了一系列實踐成果。

而河南京寶新奧焦?fàn)t氣制LNG項目，也是對新奧技術(shù)的工業(yè)化檢驗。更為重要的是，其蘊藏著不可小覷的經(jīng)濟收益。

毫無疑問，這是一項有競爭力的投資。“總體而言，焦?fàn)t煤氣制LNG比焦?fàn)t煤氣制甲醇投資略少，投資回收期大概2-4年。對于年產(chǎn)1億方企業(yè)而言，也就是幾個億的投資?！壁w勤聰說。

而在實際運營中，陸續(xù)投產(chǎn)的項目并沒有想象中那么美好，遇到了曾未預(yù)料的一些困難。

技術(shù)瓶頸

由于在過去兩年間受到熱捧，快速上馬項目暴露的一些問題也開始顯現(xiàn)。在國內(nèi)，焦?fàn)t煤氣制甲醇起步較早，和焦?fàn)t煤氣制LNG相比，前端流程基本一致，只是在甲醇合成階段由甲烷化替代。

在華油烏海項目成功開車之前，國內(nèi)也陸續(xù)有一批項目投產(chǎn)。特別是最早開車的一些項目，在工藝流程、催化劑以及設(shè)備可靠性等方面都頻頻爆出問題。據(jù)上述業(yè)內(nèi)人士介紹，國內(nèi)有些項目出現(xiàn)催化劑完全失活，有的項目甚至反應(yīng)塔發(fā)生爆炸。去年初投產(chǎn)的內(nèi)蒙恒坤項目，雖然是我國最早投產(chǎn)的一個工業(yè)化項目，但是開車不久就停車，直到去年底才開車，在一些工藝流程階段出現(xiàn)了問題。

焦?fàn)t煤氣制LNG工藝流程中，主要包括三大系統(tǒng)，分別是：升壓凈化、甲烷化、低溫液化。

在行業(yè)內(nèi)存在這樣一種誤區(qū)，認(rèn)為在焦?fàn)t煤氣制LNG技術(shù)流程中，前端凈化以及后端液化過程技術(shù)都相對成熟。相對于大型煤制氣項目而言，焦?fàn)t煤氣制LNG規(guī)模較小，普遍認(rèn)為甲烷化過程較為容易。造成的結(jié)果是，可供選擇的廠家很多，比較混亂。投資者在相對復(fù)雜的市場環(huán)境中，選擇一家可靠的技術(shù)也比較困難。

事實上，對于系統(tǒng)工程而言，每一環(huán)節(jié)都要仔細(xì)研究。據(jù)上述業(yè)內(nèi)人士介紹，相較于煤制氣，焦?fàn)t氣本身成分很復(fù)雜，雜質(zhì)很多，富含有機物、烴類等，凈化非常關(guān)鍵。特別是硫的含量要凈化到5ppb以下水平，過高會讓甲烷化流程中的催化劑失活。

而在傳統(tǒng)焦?fàn)t氣制甲醇的前端凈化中，對硫的含量要求不高于100ppb，這也就意味著焦?fàn)t煤氣制LNG對硫的凈化標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格了近20倍。在第二階段甲烷化過程中，結(jié)合焦?fàn)t氣特點，合成完成的同時兼具凈化功能，讓后一階段低溫液化正常進行。雖然低溫液化在傳統(tǒng)天然氣液化中多有應(yīng)用，和傳統(tǒng)管道天然氣液化不一樣的是，焦?fàn)t氣含有氮氣和氫氣，需要低溫精餾，才能達到甲烷含量99%以上的純度。

這也就意味著，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會給后續(xù)流程帶來極大的麻煩，對于全系統(tǒng)的研究尤為重要。

“一套成功的生產(chǎn)裝置，應(yīng)切實注意設(shè)計、制造、建設(shè)和使用單位的有機結(jié)合，主機和輔機的有機結(jié)合，工藝技術(shù)裝備和隊伍素質(zhì)的有機結(jié)合?！?中國煉焦行業(yè)協(xié)會會長崔丕江說。

原料困局

除了技術(shù)選擇存在誤區(qū)，對于目前投資者更大的困難在于原料問題。今年年初投產(chǎn)的烏海華油項目，雖然設(shè)計了世界上最大的單體焦?fàn)t煤氣制LNG產(chǎn)能，但從目前運轉(zhuǎn)情況看，并不理想。

目前，采購的原料氣量大概占工廠設(shè)計規(guī)模的30%，造成工藝流程負(fù)荷較低勉強開車。“受宏觀經(jīng)濟影響，鋼鐵企業(yè)減產(chǎn)或者淘汰，對焦化企業(yè)影響很大。已經(jīng)投產(chǎn)的焦化企業(yè)在大量減產(chǎn)，負(fù)荷在50%-60%，比如百萬噸規(guī)模的焦化廠一年能產(chǎn)5億方叫焦?fàn)t煤氣，一半用于回用，一半外供，大量減產(chǎn)后，自用氣量減少不多，外供氣量大幅減少?！备咔谡f。

造成的結(jié)果是，原本和華油簽訂供氣協(xié)議的十幾家企業(yè)，只剩下4-5家企業(yè)供氣?！坝幸恍﹦倓偨ǔ傻钠髽I(yè)，不投產(chǎn)了。還有一些在建的基本停工。” 高勤無奈地說。

事實上，烏海華油項目規(guī)劃是在2010年，彼時也是焦化企業(yè)經(jīng)營最好的時期，現(xiàn)在的情況是讓投資方始料未及的。

而在趙勤聰看來，這不是華油一家的特有現(xiàn)象。供氣不足是行業(yè)內(nèi)普遍的問題，一些投產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣綜合利用項目都或多或少會遇到這一情況，不僅是在焦?fàn)t煤氣制LNG領(lǐng)域。

據(jù)郝春來介紹，焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置是從2004年12月28日的第一套（云南曲靖）至2013年底，共投產(chǎn)88套，合計產(chǎn)能1170萬噸/年。2013年由于焦?fàn)t減負(fù)荷致使甲醇產(chǎn)量只有546.34萬噸，占全國甲醇產(chǎn)量2878萬噸的18.98%。

在華油的工藝流程規(guī)劃中，凈化、甲烷化（焦?fàn)t氣的一氧化碳、二氧化碳和氫氣做成甲烷）過程之后，還有一部分氫氣和氮氣無法利用。于是，在此基礎(chǔ)上，修建了一條從烏海到銀川長達227公里的富氫焦?fàn)t煤氣集輸管線，將氫氣輸送到寧夏石化，作為其合成氨的原料。

頗為尷尬的是，雖然管道已經(jīng)建成且項目投產(chǎn)已經(jīng)半年時間，但是由于負(fù)荷太低，無法向其輸送，這條管道基本處于閑置狀態(tài)?！艾F(xiàn)在的氣量還不能滿足自身生產(chǎn)的需要，如果是滿負(fù)荷，大概40%的氣送給寧夏石化。”高勤介紹說。

事實上，由于經(jīng)營模式的問題，華油烏海在原料供給方面的緊張情況，表現(xiàn)的也較為突出。

華油進入焦?fàn)t煤氣制LNG市場的時間較早，受到當(dāng)時焦炭行業(yè)火爆市場的影響，選擇了買斷的方式。而4年時間過后，一方面焦化企業(yè)減產(chǎn)造成了氣量減少，另一方面，一些第三方投資方找到了焦化廠，提出出資建廠，焦化廠以入股的方式進行利潤分成。

在焦?fàn)t煤氣似乎成為一種稀缺資源之后，一些焦化企業(yè)寧愿撕毀合同，也不想以較低的價格賣出。

因而，在市場中出現(xiàn)了一批合資形式存在的焦?fàn)t煤氣制LNG項目。在山東菏澤，富海焦化廠每年可生產(chǎn)2.7億方焦?fàn)t煤氣，中海油看中這一資源，由中海油山東新能源有限公司負(fù)責(zé)投資建設(shè)中海油山東菏澤焦?fàn)t尾氣制LNG項目。值得注意的是，中海油山東新能源有限公司由中海石油氣電集團有限責(zé)任公司、菏澤富海能源發(fā)展有限公司、天津昂科投資有限公司出資組建。

同樣，河南京寶新奧焦?fàn)t氣制LNG項目也是由河南京寶新奧新能源有限公司投資以及管理運營。該公司是中平能化集團河南京寶焦化有限公司和新奧燃?xì)饪毓捎邢薰竞献鞯墓煞葜破髽I(yè)，其中河南京寶焦化有限公司占股51%，新奧燃?xì)饪毓捎邢薰菊脊?9%。在該項目投產(chǎn)的一年多時間內(nèi)，京寶焦化項目產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣直接進入焦?fàn)t煤氣制LNG工藝流程，利潤由兩家公司分成。這樣也保證了從項目開始運行到現(xiàn)在，負(fù)荷基本保持在70%-80%之間，對于焦化企業(yè)的營收是一個很大的補充。

“這種組建合資公司的一體化模式好一些，焦炭廠和投資方聯(lián)系更加緊密。我們的項目有點脫節(jié)，焦炭廠受到市場影響，可能多供或者少供?！备咔谠u價道。