[焦炉气在工业中的应用] 焦炉气
摘要：浅谈焦炉煤气在城市燃气、生产化肥、生产甲醇、用于发电发电、变压吸附制氢、用于还原铁、低温分离生产液化天然气等方面的应用，及其综合效益比较。探讨目前焦炉煤气在工业当中的应用方向及其经济与社会效益。
关键词：焦炉气、
焦炉气产生于炼焦过程，是在产生焦炭和焦油产品的同时得到的可燃气体，是炼焦过程中最重要的副产品。焦炉气可分为粗煤气和净煤气两种。从焦炉上升管经桥管进入集气管的未回收化学产品和未净化的焦炉气称为荒煤气或粗煤气。经过化学产品回收和净化（脱焦油、脱硫、洗氨、脱苯、脱萘）后的煤气称为净煤气。每炼1 t焦炭,会产生430 m3左右的焦炉气,这些焦炉煤气中的一半用于回炉助燃,另外约200 m3必须使用专门的装置进行回收,否则就只有燃烧排放，不仅浪费了宝贵资源，造成了巨大的经济损失，而且更造成了严重的环境污染[1]。因此，随着全球环境和资源的日益严峻，大力利用和开发焦炉气资源十分必要。
由于焦炉气含可燃成分（H2、CH4、CnHm、CO）很高，尤其含氢量高达50%～59%，故其发热值较高，一般在17.3～18.6MJ/Nm3，其主要用途有以下几个方面[2.3]：
1）城市燃气：在燃料用气方面，焦炉煤气可以直接接入供气管网作为居民用气。虽然该工艺简单，维护费用比较小，但焦炉气的供应量无法随着城市用气量的大小进行调节，而且焦炉气中的杂质比较多，随着更清洁能源天然气的不断开发利用，现在该用途基本已经被淘汰；
2）生产化肥：用焦炉煤气可以合成氨，用于制造化肥。在合成塔内，30MPa压力下可以合成氨，进而在20 MPa压力下和二氧化碳可以合成尿素。该用途的综合成本相对于天然气和煤为原料的生产成本低，工艺成熟，并且已经有多年的运行经验，但该工艺复杂，能耗相对高，生产规模低，产品市场竞争激烈，综合效益不高；
3）生产甲醇：焦炉煤气组分本身含有甲烷24%-28%，简单的转化就可以很容易满足合成甲醇合成气的比例要求。制成的甲醇，掺入10%-15%的汽油中可以替代汽油，还可以进而制成液化气和氢气相当的环境友好型燃料的二甲醚。该用途的生产成本较天然气和煤为原料的生产成本低，有市场竞争力，工艺成熟，并且有多年运行经验，市场好，经济效益高，但是对焦炉气的要求比较高，年产10万吨的甲醇项目需要年产100万吨的焦炭企业提供原料气，适应大型的炼焦企业。中小炼焦企业投资甲醇项目成本优势有所下降，受上游生产状况的影响，原料气中的氢气不能完全利用，因此该用途比较适应于百万吨以上企业；
4）用于发电：常见有蒸汽发电、燃气轮机发电、内燃机发电三种形式。该用途投资比较小，建设周期比较短，设备占地少，操作简单，并且工艺成熟，但小焦化厂产生的电量小，上电网困难；大型焦化厂发电，综合经济效益一般，所以该用途比较适应于小型的炼焦企业；
5）用于制氢：焦炉煤气组分本身含有氢气50%以上，简单的分离就可以获得氢气。通过焦炉煤气变压吸附制备的氢气既可以作为能源，又可以作为苯加氢等加氢装置的原料使用，还可以用于医药上双氧水的制备。该用途投资小，运行费用低，工艺简单，技术成熟，经济效益好，但是受下游市场的制约，并且运输困难，所以需要跟相关装置配合才能产生经济效益；
6）用于还原铁：焦炉煤气中的甲烷热分解可获得74%的氢气和25%的一氧化碳，可以作为直接还原铁的还原性气体，能大大降低炼铁过程中对煤炭资源的依赖。该用途投资中等，效益非常高，可以节约焦炭，减少二氧化碳气体的排放，但是局限性大，必须建设在炼钢厂附近，因此该用途适用于大型炼钢厂配套的焦化厂；
7）用以低温分离生产液化天然气：该用途投资低于焦炉气生产甲醇，产品有液化天然气，还可以生产氢气，综合利用率比较高，操作弹性大，受上游的气量影响小，生产方式灵活，产生的氢气利用氢气锅炉为全场提供动力，也可用于合成氨，但是在氢气的利用上，用氢气燃料提供动力，经济效益不能达到最大化，所以非常适合于中小型炼焦企业综合效益。
长期以来，焦化产业产生的焦炉煤气多以“点天灯”的方式被白白烧掉。近年来国家对焦化行业实施“准入”整顿,焦炉气必须回收利用,中小炼焦企业正面临着新一轮“洗牌”,“西气东输”也使的焦炉煤气在城市燃气方面退出了历史舞台,因此,如何将焦炉气资源综合高效利用便成为炼焦企业生存与发展的关键。在该背景下,一些新的焦炉气利用技术不断涌现。焦化产品回收深加工及焦炉煤气的高效利用，极大地促进了焦化企业环境保护水平的提高和企业盈利能力的增强。无论是从清洁生产和环保治理的目的出发，还是从提高焦化企业经济效益考虑，煤焦油、粗笨等产品的回收深加工以及焦炉煤气制甲醇、二甲醚等下游产品的工艺技术都得到了快速的发展。
参考文献：
[1]侯梦溪、张海涛，焦炉气的循环利用[J].上海化工.2008，V33(2)：27-30
[2]姚占强、任小坤等，焦炉气综合利用技术新发展[J].中国煤炭.2009，V35(3)：71-75
[3]张学镭，焦炉煤气合成甲醇和发电系统关键技术研究[D].华北电力大学工学博士学位论文.2007
[4]西田清二 ,陈端宪;焦炉气的有效利用与高纯度氢的回收技术[J];煤炭转化;1983年03期