焦爐煤氣有多少能量待開采？5個工序污染物變能源

　　2011年1月16日凌晨，在內蒙古自治區烏海市，由焦爐煤氣生產的高純度天然氣產品(甲烷含量達到96.37%)加入到出租車中并開始試運營。隨后的3天內，又有近200輛(次)出租車使用了首批由焦爐煤氣生產的高純度天然氣。車主反饋表明，由焦爐煤氣生產的高純度天然氣產品在使用過程中具有噪聲小、行駛里程長、動力強勁等特點。

　　這一項目位于內蒙古自治區烏海市海勃灣工業園，是我國首個投產的焦爐煤氣制天然氣工業項目，由北京溯希至清科技有限公司(以下簡稱溯希至清)和烏海夭斯圖煤礦共同投資成立的烏海華清能源科技發展有限公司建設運營，運用溯希至清CEO趙昱博士研發的最新技術成果——焦爐煤氣生產天然氣技術，將烏海市黃河工貿集團千里山焦化廠焦化過程中的副產品焦爐煤氣轉化為車用高純度天然氣和氫氣等清潔能源，并可以進一步深加工利用為精細化工產品。

　　這一項目的順利投產，預示著烏海市乃至全國每年數百億立方米的焦爐煤氣或可有高效、環保、可持續利用的新途徑。在解決焦爐煤氣利用難問題的同時，這一技術也為“十二五”節能減排工作探尋了新的突破口。此外，焦爐煤氣生產天然氣技術為我國煤基清潔能源產業發展提供了先進的自有技術支撐。

　　據了解，北京溯希至清公司是以海歸科技人才為主的高新技術企業，在焦爐煤氣轉化生產天然氣、礦井瓦斯氣提純天然氣、煤層氣熱力開采以及生物沼氣(垃圾填埋氣)提純天然氣等方面有著獨特的產業技術。

　　剩余焦爐煤氣該如何利用?

　　制作甲醇之路市場較窄

　　焦爐煤氣是煉焦過程中的副產品，一般每噸干煤可生產焦爐煤氣300m3～350m3(標準狀態)，其主要成分為氫氣(55%～60%)和甲烷(23%～27%)，另外還含有少量一氧化碳、二氧化碳、氮氣等。以2009年中國焦炭產量為例進行測算，2009年中國焦化產業生產伴生的焦爐煤氣，除了其中的40%～45%用于保證焦化爐爐溫外，共富余焦爐煤氣650億立方米，剩余焦爐煤氣的高效利用是困擾焦化企業多年的問題。

　　除了工業用燃料和少量民用之外，目前對焦爐煤氣的綜合利用主要是制作工業原料甲醇。據業內權威人士介紹，甲醇作為化工原料已經嚴重過剩，我國已建和在建煤制甲醇項目產能已達4000萬噸/年以上，遠超過全世界每年約1800萬噸的需求量。

　　我國部分地區甲醇被用于摻入汽油和生產二甲醚，由于甲醇熱值較低，且摻燒過程中會產生有毒、有害和腐蝕性副產物，甲醇汽油至今不能在全國推廣。而二甲醚市場發展也并不如意，國內部分地區用二甲醚替代或摻混液化石油氣，由于二甲醚熱值明顯低于液化石油氣，同時二甲醚沸點與液化石油氣存在差異，使用過程中出現過燃爆現象，所以二甲醚替代或摻混液化石油氣作為民用燃氣至今備受爭議。此外，用焦爐煤氣生產甲醇要和國內大規模的煤制甲醇項目競爭有限的下游市場，前景不容樂觀。

　　焦爐煤氣制天然氣前景如何?

　　可大大緩解能源壓力

　　我國在能源結構上的特點是“缺油、少氣、富煤”，天然氣資源人均占有率還不到世界平均水平的10%，預計“十二五”期間，天然氣占一次能源消費的比重將由目前的4%上升到8%。在快速增長的需求面前，天然氣供應缺口較大。相關分析認為，從長遠來看，我國天然氣價格逐步上漲的趨勢是明確的。

　　利用焦爐煤氣生產天然氣，通過管道運輸作為民用燃料或在部分地區為作為機動車的氣體燃料替代汽油和柴油，則可大大緩解我國天然氣的需求壓力，同時也可以節約大量汽油和柴油。

　　國內汽車使用天然氣替代汽油已經是非常普遍的情況，全國近百個城市的出租車已經大部分或全部改裝為天然氣汽車，大幅度減輕了城市對于汽油的依賴。同時，由于天然氣汽車排放的廢氣遠低于汽油和柴油，也為改善城市環境做出了貢獻。

　　在美國和中國多年從事化工技術研發和工業實踐的趙昱，帶領科研團隊開發出焦爐煤氣生產天然氣技術，可以用2.4～2.8立方米的焦爐煤氣生產出1立方米天然氣。如果將此技術應用于全國焦化企業，全國每年產生的焦爐煤氣可生產200億～250億立方米天然氣，可以滿足1億人口一年的使用需求，相當于節約標準煤2600萬～3300萬噸。

　　2010年～2011年，北京溯希至清與烏海夭斯圖煤礦合作，在烏海市海勃灣工業園區投資15億元分兩期建設天然氣生產和液化、氫氣生產及精細化工循環經濟高科技產業園，項目一期已經于2010年12月順利投產，年處理焦爐煤氣5500萬立方米，每年可生產天然氣2000萬立方米、氫氣1400萬立方米，年產值接近1億元。

　　規模化利用技術是否成熟?

　　5個工序變污染物為能源

　　天然氣市場前景無疑是廣闊的，但規模化利用焦爐煤氣生產天然氣的技術是否成熟?產品質量是否有保障?成本如何?能否在更大范圍內推廣應用?

　　面對記者的疑問，趙昱以已投產的烏海焦爐煤氣生產天然氣第一期工廠為例向記者介紹了詳細的工藝方案，“5個工序即可制出符合國家標準的天然氣產品”。

　　項目原料氣來源于焦化廠焦化過程中產生的焦爐煤氣，經過除焦油、除萘、洗氨、脫苯、脫硫脫氰等凈化工藝處理后，由焦化廠家加壓輸送到項目廠區邊界。為了保證后續操作的壓力，將原料氣經由原料壓縮機壓縮，這就是壓縮工序。

　　其次是組合凈化工序。經壓縮機加壓的原料氣經過凈化工序實現脫除油污、有機硫、無機硫等，達到甲烷化標準后，進入甲烷化工序。

　　甲烷化工序是焦爐煤氣制天然氣的核心工序之一。甲烷化反應，即氣體CO和CO2在催化劑作用下與H2發生反應，生成甲烷的強放熱化學反應。北京溯希至清研發的甲烷化催化劑以及甲烷化工藝具有合理控制反應溫升、避免副反應、CO和CO2轉化率高等特點。經這一工藝處理后，焦爐煤氣中的CO含量低于0.001%，CO2含量低于0.002%。

　　經過甲烷化的原料氣氣體體積縮小，甲烷含量上升至52%～72%，CO、CO2基本完全轉化，氫氣含量下降到39%～27%。為了進一步提純天然氣，工藝采用變壓吸附技術分離甲烷與其他氣體，使甲烷濃度提高至93%以上。根據相關政府部門的氣樣分析結果，天然氣產品中甲烷含量達96.37%，氮氣含量為3.63%。

　　分離后的產品氣體進入壓縮工段。氫氣和甲烷直接輸入管道輸送至用戶，同時使用CNG壓縮機對于天然氣運輸槽車進行加氣。

　　趙昱介紹說，烏海的焦爐煤氣轉化生產天然氣工業項目為國內首例，在具備工藝過程安全高效的同時，根據實際投資案例測算，具有投資較小、建設周期短、經濟效益及環境效益顯著等特點。據介紹，其投資不到利用同等數量焦爐煤氣生產甲醇項目投資額的1/2，而利潤則在兩倍以上。

　　如何面對我國能源現實?

　　自主創新技術有望推動煤基清潔能源產業發展

　　利用焦爐煤氣生產天然氣技術在解決焦化企業難題的同時，也為煤基清潔能源發展戰略提供了新的思路。由于焦爐煤氣生產天然氣和煤制天然氣核心工藝路線的一致性，焦爐煤氣生產天然氣工廠的成功投產也表明煤制天然氣國產工藝路線完全可行。

　　對于我國的能源問題，中國工程院院士倪維斗曾撰文指出了幾個無法改變的現實:第一，煤現在是、將來(直到2050年或更晚)仍是我國能源的主力，雖然煤在總能源中所占的比例會逐漸下降(從75%下降到60%)，但總量仍會不斷增加;第二，煤用于發電的比例會越來越高，從目前的50%增加到70%以上;第三，煤的開采和直接燃燒已引起嚴重的生態和環境污染問題，70%～80%以上的SO2、NOX、汞、顆粒物、CO2等都是由煤炭直接燃燒產生的;第四，由于我國石油短缺，車用液體燃料還是得從煤基替代燃料上找出路。

　　因此，研究煤基替代燃料對于保護環境和節能減排意義重大。目前煤炭轉化為清潔能源主要有兩種渠道，煤制油和煤(焦爐煤氣)制天然氣。趙昱認為，煤基清潔能源戰略的成功將是我國未來能源需求的重要保證，中國自主創新的煤制天然氣技術將是這一戰略實施的重要基石。

　　據調查，國內眾多大型企業正在試水煤制天然氣產業，在建項目基本采用國外工藝軟件包(魯奇甲烷化工藝、戴維甲烷化技術、托普索的甲烷化技術等)。相關專家呼吁，希望國內大型能源企業能夠對在這一領域的國內自主創新技術投入更多關注，把握煤基清潔能源產業的核心技術，利用國內的市場、資金和資源培育具有自主知識產權的技術，才能更好地提升競爭力。

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　　烏海熱循環利用工程啟動

　　焦化行業余熱將有效利用

　　中國環境報訊　內蒙古烏海昊華高科節能技術公司承擔的烏海市海南區泰和焦化廠工業余熱循環利用項目已于2010年年底正式投入運行，這標志著烏海市建設的國家級工業余熱循環利用“311”高科技示范工程正式啟動。

　　烏海市工業余熱循環利用“311”高科技示范工程是烏海市政府“十二五”期間在全市范圍內實施的節能減排工程，即利用3年時間，通過實施余熱、余壓循環綜合利用技術，實現年節約100萬噸標準煤、減排二氧化硫1萬噸以上的目標。

　　烏海市海南區泰和焦化廠工業余熱循環利用項目實施后，每年可節約標準煤2.08萬噸，減排二氧化碳5.2噸、二氧化硫20.8噸、煙塵145.5噸。

　　這一項目采用高效傳熱、換熱、儲熱技術，主要對焦化工業生產過程中經過煙囪排放的廢氣進行回收利用。一方面，廢氣的回收凈化了空氣，改善了空氣質量;另一方面，廢氣中的余熱利用可為企業供熱，降低了生產成本，提高了使用效率。對于多余的熱能還利用移動供熱技術為工業、市政、電力、服務業、農業、新農村的建設等方面提供熱能。

　　這一示范項目是我國第一個焦化企業余熱梯級利用工程，不僅能為企業帶來巨大的經濟效益，也為我國焦化行業節能減排探索出一條科學的發展道路。