焦爐煤氣綜合利用的探索與實踐

郭榮華

摘 要：在焦爐煤氣中提取的甲烷可以被當做產(chǎn)品直接進行銷售，而剩余的氣體則可以合成為甲醇。在研究中發(fā)現(xiàn)，新工藝手段的應(yīng)用可以實現(xiàn)資源利用效率明顯提升，和常規(guī)方式對比可以實現(xiàn)利用率25%以上的提升。為此，本文就將對焦爐煤氣綜合利用問題展開詳細研究。

關(guān)鍵詞：焦爐煤氣;綜合利用;探索

焦爐煤氣也被稱之為煤炭高溫干餾。主要是借助煤炭為原材料，在隔絕空氣的基礎(chǔ)條件下，通過高溫加熱產(chǎn)生焦炭，最終獲取煤氣和煤焦油，在回收利用后應(yīng)用在其他化工產(chǎn)品的一種工藝手段。焦化是煤化工的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，但是在目前科學技術(shù)水平全面提升背景下，科學技術(shù)和國家經(jīng)濟水平不斷優(yōu)化，焦爐煤氣的發(fā)展前景必然會大大提升，最終在化工產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮顯著的優(yōu)勢作用。

1 常規(guī)焦爐煤氣制成的天然氣和甲醇的優(yōu)勢和劣勢

1.1 常規(guī)焦爐煤氣轉(zhuǎn)化為天然氣工藝

焦化廠中經(jīng)過預凈化處理后的剩余焦爐氣中仍然會存在一些微量有機物質(zhì)。在原料氣接受加壓預熱后，可以實現(xiàn)對氯氣的處理，在兩段轉(zhuǎn)化工作完成后，將原料中的有機硫可以轉(zhuǎn)化為無機硫，最終通過凈化程序轉(zhuǎn)移到甲烷化工階段。在這一過程中，一氧化碳和二氧化碳都能夠和氫氣進行反應(yīng)，并在甲烷化作用下生成甲烷[1]。甲烷化反應(yīng)在根本上來說一個強效放熱的過程，在副產(chǎn)中壓蒸汽的方式影響下進行反應(yīng)最終實現(xiàn)熱量的回收?；诮範t煤氣整體的氫含量較多，所以可以在其中增加適量的一氧化碳或是二氧化碳，從而實現(xiàn)對甲烷產(chǎn)量的提升。該工藝的應(yīng)用雖然可以產(chǎn)生熱量較高的氣體燃料，但是整體工藝手段仍然存在明顯的復雜性，并且產(chǎn)生的工藝成本也比較高，需要進行技術(shù)的綜合考慮。

1.2 常規(guī)焦爐煤氣轉(zhuǎn)化為甲醇工藝

在焦化廠接受預處理的剩余焦爐煤氣通過壓縮增壓，可以在加氫后完成精脫硫的轉(zhuǎn)變，一般情況下總硫含量需要控制在固定范圍內(nèi)，之后在催化或是非催化技術(shù)幫助下實現(xiàn)合成轉(zhuǎn)化，并且通過補碳實現(xiàn)對原料氣中氫碳比的調(diào)整，優(yōu)化合成氣[2]。完成合成后的壓縮氣體在增壓后還可以直接傳送到甲醇塔下進行合成反應(yīng)，這一階段的粗甲醇可以直接進行精餾處理，最終化為工業(yè)用途中的精甲醇。通過上述工藝手段的應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)凈化和轉(zhuǎn)化才是焦爐煤氣制作甲醇中的主要技術(shù)手段。基于可以將甲烷部分中的氧化直接轉(zhuǎn)變?yōu)橐谎趸己蜌錃?，所以會出現(xiàn)工藝流程復雜的情況，不利于能源利用率的整體提升[3]。

2 焦爐煤氣綜合利用下形成的全新工藝--液化天然氣

液化天然氣屬于一種典型的清潔能源，應(yīng)用效率較高。基于進口的液化天然氣可以實現(xiàn)能源多元化應(yīng)用，因此為全面提升能源安全性，加強國家外匯收入，促進國家經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展，液化天然氣的進出口交易也成為了目前全球能源市場的探究熱點。當前正處于我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的全新時期，但是經(jīng)濟的能源動力仍然存在明顯緊缺性[4]。而我國傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)工作中仍然以煤炭工業(yè)作為基礎(chǔ)，石油和天然氣資源所占比例十分有限，甚至低于世界平均水平。在當前我國經(jīng)濟穩(wěn)定運行和平穩(wěn)發(fā)展背景下，我國對于能源資源的需求量也在不斷增加，我國對能源的需求量必然會呈現(xiàn)出大幅度增長趨勢，所以加強對焦爐煤氣綜合利用，轉(zhuǎn)化液化天然氣對于我國能源結(jié)構(gòu)而言就顯得尤為必要。當前我國很多地區(qū)都加強了對液化天然氣產(chǎn)業(yè)的布局安排，比如上海、廣東和福建等多個地區(qū)。這些地區(qū)的液化天然氣項目可以為我國沿海液化天然氣接收站體系的構(gòu)建起到更大的幫助。除了廣東和福建地區(qū)之外，其余地區(qū)的工程已經(jīng)進入到了正式施工建設(shè)階段，目前，我國內(nèi)陸建成的液化天然氣衛(wèi)星已經(jīng)超過50個，預計在2020年左右可以達到2400億m3產(chǎn)量。

在目前社會經(jīng)濟水平穩(wěn)定發(fā)展背景下，我國能源需求量增加和資源不足的矛盾也更為顯著。為切實提升我國焦爐煤氣的利用效率，緩解和改善當前能源資源的緊張態(tài)勢，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的整體提升，我國部分企業(yè)已經(jīng)將新工藝的研究作為了企業(yè)發(fā)展中的項目重點[5]。在某種程度而言，這一項目的研究和開展不僅能對煤炭行業(yè)的發(fā)展起到有效幫助，同時對于焦爐煤氣的技術(shù)發(fā)展也將起到重要影響，在最大化解決環(huán)境污染問題的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的有效提升。

3 焦爐煤氣可以實現(xiàn)鐵的還原劑進行發(fā)展

還原鐵是電爐煉鋼過程中不可缺少的原材料，在實際項目開展過程中，其不僅能代替廢鋼發(fā)揮材料優(yōu)勢，同時還能最大程度上減輕廢鋼回收過程中產(chǎn)生的毒害物質(zhì)，在降低環(huán)境危害的基礎(chǔ)上，煉成質(zhì)量更為優(yōu)異的鋼材。同時，直接還原鐵還能轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中當做冷卻劑發(fā)揮優(yōu)勢作用。

在對高爐煉鐵的環(huán)節(jié)中很可能出現(xiàn)生產(chǎn)成本增加和污染環(huán)境兩個重要問題，這兩個問題的出現(xiàn)必然會對直接還原鐵的發(fā)展造成負面影響。焦爐煤氣在發(fā)展中可以直接成為還原煉鐵中的還原劑，這種方式明顯優(yōu)于天然氣熱裂解后的還原效果。當前工業(yè)中應(yīng)用的直接還原鐵工藝已經(jīng)實現(xiàn)了有效發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)，這項技術(shù)主要分為兩種性質(zhì)：其一，將天然氣直接作為還原劑，從而在技術(shù)作用下進行直接還原鐵，此種技術(shù)下的生產(chǎn)量占據(jù)直接還原鐵產(chǎn)量的90%以上。其二就是將煤炭作為還原劑，在此種工藝作用下，生產(chǎn)量僅占生產(chǎn)總量的8%左右[6]。研究表明，現(xiàn)階段我國直接還原鐵的產(chǎn)量仍然很有限，但是工業(yè)需求量很大，所以國內(nèi)直接還原鐵的需求仍然需要依賴進口，而進口最大的問題就是成本高昂。通過對焦爐煤氣生產(chǎn)直接還原鐵可以有效改善經(jīng)濟發(fā)展中對這一資源的需求，不僅能最大程度上解決環(huán)境污染問題，同時還能實現(xiàn)對資源利用效率的有效提升。

4 對焦爐煤氣的技術(shù)應(yīng)用分析

在目前我國經(jīng)濟發(fā)展水平和工業(yè)技術(shù)水平全面提升背景下，相關(guān)研究人員已經(jīng)探索出了焦爐氣的應(yīng)用新技術(shù)，但是在這一過程中需要我們引起注意的問題時，傳統(tǒng)焦爐氣技術(shù)仍然具備不可忽視的技術(shù)優(yōu)勢和價值優(yōu)勢。在技術(shù)的多年實踐和創(chuàng)新過程中，已經(jīng)實現(xiàn)了成熟性發(fā)展，并且在企業(yè)中實現(xiàn)了利用率的提升，有著不容忽視的重要作用。

在焦爐煤氣技術(shù)的研究中工作人員也需要加強對具體工藝流程的掌握：首先，焦爐煤氣在接受壓縮后會通過深度凈化工序?qū)崿F(xiàn)精脫硫化合物和脫水，在對雜質(zhì)進行去除后，借助膜分離技術(shù)進行甲烷提取，從而直接對其進行產(chǎn)品外銷，通過對剩余氣體的轉(zhuǎn)化合成，實現(xiàn)對焦爐煙道中二氧化碳的提取，在補充氫碳比后，保證氣體成分能更好的滿足甲醇要求，在接受壓縮后將合成裝置進行催化處理，完成合成后的粗甲醇在經(jīng)過精餾處理后可以得到質(zhì)量更為顯著的甲醇產(chǎn)品。在此種技術(shù)方式下通過對焦爐煤氣技術(shù)的有效應(yīng)用可以實現(xiàn)能源應(yīng)用效率的最大化提升，工藝方式更為簡單，有助于產(chǎn)量的全面增加。隨著近年來我國社會發(fā)展水平的不斷提升，焦化行業(yè)制度對煉焦企業(yè)的工作方式和技術(shù)也提出了更為嚴格的標準和要求，所以焦爐煤氣制甲醇項目在煉焦企業(yè)中也實現(xiàn)了大量應(yīng)用，發(fā)揮了更為顯著的經(jīng)濟效益優(yōu)勢和社會效益優(yōu)勢。但是對于很多中小型企業(yè)來說，本身發(fā)展規(guī)模有限，并且焦爐煤氣產(chǎn)量比較小，因此很難發(fā)揮成本優(yōu)勢，甚至在企業(yè)聯(lián)合過程中發(fā)生很多細節(jié)問題，這就需要在技術(shù)和理念發(fā)展中不斷進行創(chuàng)新，最終實現(xiàn)焦爐煤氣綜合利用效率的穩(wěn)定提升。

綜上所述，在焦爐煤氣中直接進行甲烷提取，將剩余氣體補碳后合稱為甲醇的全新工藝方式具備更為顯著的技術(shù)優(yōu)勢，不僅可以實現(xiàn)工藝流程的簡單化發(fā)展，同時對于資源利用效率的提升也有著重要影響。所以希望在此種技術(shù)的發(fā)展和作用下可以為企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的全面發(fā)展提供必要幫助。

參考文獻：

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