三、利用焦爐煤氣制氫

    焦爐煤氣中的氫含量達55%～60%，是重要的氫資源提供者。目前，焦爐煤氣制氫（PSA）的主要方法是采用變壓吸附技術從冷焦爐煤氣中分離氫氣，該工藝生產的氫氣純度可達99.99%。從上世紀80年代開始，我國寶鋼、鞍鋼、武鋼、本鋼、包鋼等鋼鐵企業先后建設了多套100立方米/時至5000立方米/時、純度為99.999%的焦爐煤氣變壓吸附制氫裝置，其中投產運行時間最長的一套已達20多年。我國有多家鋼鐵企業采用PSA從焦爐煤氣中分離氫氣，用作軋鋼廠保護性氣體。

    據了解，日本鋼鐵行業每年提供約40億標準立方米氫氣供應給燃料電池行業使用，通過改進工藝，未來其供應量將進一步增加。另外，由于大多數日本鋼廠位于城市中心附近，所以未來城市所需的大部分清潔能源可由鋼廠負責供應。在我國，隨著氫電池開發、應用成本的降低，利用煉焦煤氣提氫將成為焦爐煤氣資源化利用的新亮點。采用煉焦煤氣生產氫氣將是未來煉焦煤氣資源化應用的新途徑。

    四、焦爐煤氣用于生產直接還原鐵

    傳統的煉鐵工業完全依靠碳為還原劑，隨著煉焦煤和焦炭資源的日益短缺，業界正在開發資源節約、環境友好的氫冶金，用焦爐煤氣直接還原鐵是氫冶金重要的應用技術之一。由于氫的還原潛能是一氧化碳的14倍，大力開發焦爐煤氣直接還原鐵，可以大大降低煉鐵過程對煉焦煤和焦炭的消耗。直接還原鐵生產技術的關鍵在于還原性氣體（70%H2和30%CO）的制備，而焦爐煤氣中H2和甲烷含量分別在55%～60%和23%～27%，只需將焦爐煤氣中的甲烷進行熱裂解（重整）即可獲得74%的H2和25%的CO，以此作為直接還原生產海綿鐵的還原性氣體非常廉價。

    用焦爐煤氣生產直接還原鐵的研究以HYL-ZR（自重整）希爾工藝技術為基礎，其通過在自身還原段中生成還原氣體而實現最佳的還原效率，因此，該工藝無需使用外部重整爐設備或者其他的還原氣體生成系統。采用HYL－ZR（自重整）希爾工藝用焦爐煤氣生產直接還原鐵的生產成本較低，直接還原鐵的金屬率可達94%。

    五、焦爐煤氣用于高爐噴吹煉鐵

    高爐噴吹含氫介質強化氫還原已成為當今冶煉工藝的熱點。首先，無論從熱力學還是從動力學條件看，高溫下氫作為鐵氧化物的還原劑比一氧化碳更具優勢；其次，氫還原的氣態產物是水蒸氣而不是二氧化碳，故噴吹含氫介質可減少二氧化碳的產生量。煉焦過程中，煤炭72%～78%生成焦炭，15%～18%生成焦爐煤氣。在煉鐵過程中，焦炭的還原當量與焦爐煤氣的還原當量之比為1∶1，因為H2的還原潛能與CO的還原潛能之比為14∶1。因此，將焦爐煤氣通入高爐中同樣可以煉鐵，相當于提高了煉焦煤資源的利用率，可緩解煉焦煤資源供應緊張的問題。

    與天然氣相比，焦爐煤氣的還原性能更好。法國、俄羅斯等國已把高爐噴吹焦爐煤氣作為節能減排關鍵技術進行開發，目前我國也已開始了高爐噴吹焦爐煤氣的研究，鋼鐵聯合企業的焦化廠應關注該技術的發展。

    六、焦爐煤氣作為化工原料生產合成氣

    近年來隨著科技的進步與廣大企業的勇于探索，焦爐煤氣的應用領域拓展到制化肥、甲醇-二甲醚、提取甲烷制LNG和合成甲烷等。

    1、焦爐煤氣制合成氨—尿素。早在20世紀60年代，我國本溪鋼鐵公司第二焦化廠率先開發了焦爐煤氣熱裂解技術用于制純氫，與空分氮氣合成氨，進而生產尿素。該技術較為成熟，很快推廣至邯鄲鋼鐵公司焦化廠、山西焦化集團有限公司和黑龍江化肥廠等。此后，由于國內化肥行業不斷發展，以焦爐煤氣為原料合成氨在生產成本和銷售市場等方面面臨較大的競爭，所以很少有類似裝置再建設。

    2、焦爐煤氣生產甲醇。每生產1噸甲醇可消耗焦爐煤氣2000立方米～2200立方米，對富余的煉焦煤氣消費非�？捎^。以焦爐煤氣生產甲醇500萬噸計算，就可以消耗焦爐煤氣100億～120億立方米。因此，利用焦爐煤氣制甲醇、二甲醚、人造汽油等資源化開發利用比作為燃料具有更大的經濟和社會效益。為推進甲醇燃料的應用，國家先后出臺了M15、M85等甲醇汽油標準，山西、陜西、河南等地已經開始甲醇汽油的車用試點。甲醇行業“十二五”發展目標將總產能控制在5000萬噸，以焦爐煤氣為原料生產甲醇所占的比例要由現在的10%增加到15%，而現在的煤基制甲醇要由38.2%下降到20%，天然氣制甲醇要由28.2%下降到15%。

    鋼鐵聯合企業富余的焦爐煤氣、轉爐煤氣生產甲醇。利用鋼鐵企業富余的焦爐煤氣、轉爐煤氣或高爐煤氣生產甲醇，是能源優化利用的新途徑。該技術的關鍵點是采用變溫吸附法凈化轉爐煤氣，使轉爐煤氣滿足甲醇生產的要求。再將轉爐煤氣配加到焦爐煤氣中生產甲醇，這一方法填補了我國利用轉爐煤氣和焦爐煤氣生產甲醇工業化的空白，為鋼鐵聯合企業的富余煤氣優化利用探索了一條成功之路。

    3、焦爐煤氣提取或合成天然氣。在焦爐氣組成中，甲烷含量約23%～27%，一氧化碳和二氧化碳含量占近10%，其余為氫和少量氮，因此焦爐氣通過甲烷化反應，可以使絕大部分一氧化碳和二氧化碳轉化成甲烷，得到主要含氫、甲烷、氮的混合氣體，經進一步分離提純后可以得到甲烷體積在90%以上的合成天然氣（SNG），再經壓縮得到壓縮天然氣（CNG）或經液化得到液化天然氣（LNG）。焦爐煤氣深度凈化后經甲烷化生產天然氣（SNG/CNG/LNG）的技術，具有投資小、消耗低、無污染、能量利用率高等優勢，是焦化企業較佳的選擇。

    目前焦爐煤氣生產天然氣主要有3種方式，分別為直接提取甲烷———天然氣，提取甲烷富余氫氣生產合成氨，焦爐煤氣合成甲烷—天然氣等。而焦爐煤氣制天然氣的產品方案有3種，分別為合成天然氣(SNG)、壓縮天然氣(CNG)和液化天然氣(LNG)。生產1立方米天然氣可消耗2.35立方米焦爐煤氣，1噸LNG（熱值35.16兆焦/標準立方米）并副產1600立方米的副氫弛放氣（熱值10.32兆焦/標準立方米），須消耗3200立方米焦爐煤氣。

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