焦爐煤氣是焦化產業主要的副產品之一。每煉1噸焦炭,會產生400立方米左右的焦爐煤氣。過去除了用作工業燃料和少量民用之外,對焦爐煤氣的綜合利用主要途徑是制取工業原料甲醇。但目前國內甲醇作為化工原料已經嚴重過剩。近年來甲醇市場持續極度低迷,銷售價格與產品成本出現倒掛,眾多甲醇企業開工不足,新產能不能完全釋放。加之國外廉價甲醇的大量進口,沖擊國內市場,以及勞動力成本和原材料價格上漲,甲醇企業度日艱難,紛紛處于虧損狀態。因此,再用焦爐煤氣制甲醇已不太現實。
我國目前火力發電量是天然氣發電的20倍,火力發電存在著易于開采煤礦越來越少,煤炭成本迅速上升,大城市深受污染困擾等等問題。天然氣作為一種高附加值的清潔能源,目前在國內一次能源消費結構中的比例僅為3.6%,遠低于23.5%的世界平均水平。每到冬季,全國各地頻頻出現“氣荒”,當前更是出現了大面積電荒,這些因素都應該促使我國更多開發和利用天然氣。國家在發展煤化工中長期規劃中,明確鼓勵焦爐煤氣的綜合利用。利用焦爐煤氣甲烷化合成天然氣,既可緩解天然氣供求矛盾,又能充分合理利用工業尾氣資源,減少環境污染,實現資源循環利用,還能為企業帶來巨大的經濟效益。巨大的政策導向、資源優勢和經濟利益正吸引著社會巨額資金源源不斷投向焦爐煤氣制天然氣產業。
當前一批新的焦爐煤氣制天然氣的技術也在不斷開發和獲重大突破,并相繼實現工業化。目前規模化利用焦爐煤氣生產天然氣的技術已經成熟,大范圍內推廣應用已經沒有問題。國內西南化工研究設計院、太原理工大學煤化工研究所、新奧新能(北京)科技有限公司、武漢科林精細化工有限公司等都已成功地開發出焦爐煤氣制天然氣的成套工藝技術,上海泰豪智能節能技術有限公司也開始以合同能源管理投資模式涉足這一領域。
采用國內開發的焦爐煤氣制天然氣技術建設的山西同世達煤化工集團日處理量為5000立方米的焦爐煤氣低溫甲烷化制天然氣工業示范裝置2011年3月成功投運。運行狀況表明,示范裝置采用低溫反應,避免了催化劑高溫失活,省去了補加水蒸氣抑制催化劑積炭,有利于反應平衡向產物方向移動,大大提高了甲烷化產率。山西樓東俊安煤氣化有限公司2010年12月開工建設國內目前規模最大的焦爐煤氣制合成天然氣項目,總投資3.83億元,生產工藝采用西南化工研究設計院自主研發的焦爐煤氣凈化、甲烷化、分離等國內領先水平的專利技術,工藝技術簡單,不需要空分裝置、精餾裝置、列管式合成塔等,投資省,是同等規模甲醇裝置投資的60%~70%,每年將4億立方米的焦爐煤氣轉換為2億立方米的天然氣,輸入國新能源的天然氣管網。裝置年均營業收入預計3.35億元,年均利潤總額預計7000萬元,并可實現焦爐煤氣零排放,年減排二氧化硫1210噸、粉塵總量16噸,并且3年就可收回全部投資。
一套年產100萬噸的焦化裝置副產的焦爐煤氣甲烷化后,可合成10304萬立方米壓縮天然氣。根據周邊情況需要還可副產99.99%以上的純氫,并副產5.8萬噸蒸汽,年產值可達1.75億元。我國每年若按回收200億立方米焦爐煤氣計,可得到70~80億立方米壓縮天然氣,相當于520~590萬噸汽油。特別是對于在焦炭主生產地而天然氣又十分緊缺的山西、河北、山東等地,焦化與能源行業的技術進步與產業發展,既能充分合理利用工業排放氣資源,增加天然氣供應,又減少溫室氣體排放,有利于保護環境和生態,促進可持續發展。
目前焦爐煤氣制天然氣產業在國內呈現強勁發展勢頭,一個個焦爐煤氣制合成天然氣項目簽約、立項和開工建設,巨額資金相繼投向焦爐煤氣制合成天然氣產業。以山西省為例,西南化工研究設計院不僅已與山西兩家能源化工企業簽訂了技術轉讓合同,還完成了20多家焦化企業的項目可行性研究報告。其他還有山西能源產業集團、山西亞鑫焦化集團、山西屯留縣的幾家焦化企業都決定采用西南化工研究設計院的焦爐煤氣甲烷化制合成天然氣技術成果。目前山西焦爐煤氣制合成天然氣項目投資已達15億元左右,山西焦化企業已簽訂焦爐煤氣制天然氣的投資、技術、貿易合同協議不下20個,涉及多種工藝路線,多個項目正在積極推進。焦爐煤氣制合成天然氣有望解決焦爐氣排放造成的環境污染,為高碳能源低碳化利用奠定了技術基礎,同時也有助于實現資源綜合利用和能源多元化,緩解我國石油天然氣等能源的不足,推進節能減排和循環經濟。
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