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焦炉气制合成天然气扫除技术障碍 |
2009-07-28 |
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随着能源紧张和环境问题日益突出,开发焦炉气能源化高效利用新技术已成为我国破解能源资源困局的一大战略。
我国是世界焦炭主要生产地，每年副产约900亿立方米焦炉气，除回炉加热自用及用于城市煤气、生产合成氨或甲醇外，每年直接排入大气或白白烧掉的焦炉气相当于西气东输工程每年输送的天然气量，并造成严重的环境污染。为了带动焦化、能源产业的技术进步与发展，同时解决焦炉气排放所造成的环境污染和资源浪费问题，西南化工研究设计院在焦炉气制压缩天然气（CNG）关键技术开发上取得突破性成果。
能量利用率超过80%
专家分析，从能量利用率的对比来看，用焦炉气生产合成天然气，再进一步制取压缩天然气，其能量利用率可达80%以上，而焦炉气制甲醇的能量利用率仅为52%～55%。
因此，焦炉气生产CNG/LNG（液化天然气）流程相对简单，投资较低，价值更高，具有更强的竞争力。与煤制天然气相比，焦炉气制合成天然气（SNG）在废弃物利用、环保、能量利用率、节省投资等方面具有显著的优势。
有关专家告诉记者，对于一个产能100万吨/年的焦化企业，采用甲烷化工艺技术，每年可得到约1亿立方米的压缩天然气。根据可行性研究，该项目投资约2亿元；焦炉气按0.50元/Nm3计，CNG成本约1.70元。若每年回收200亿立方米放空的焦炉气，可得到73亿立方米 CNG，减排大量的甲烷、二氧化硫以及焦油、萘、氨等，节能折合标准煤约90万吨。 本文来自中华人民共和国图鉴社
攻关锁定两大难点
焦炉气是煤焦化过程副产的可燃性气体，主要成分是氢气（54%～59%）、甲烷（23%～28%）、硫化物（500～1000mg/m3）以及微量焦油、萘、氨等。西南院专家介绍，焦炉气通过净化脱除苯、萘、硫化物后，经压缩、换热，在催化剂作用下进行甲烷化反应，就变成主要含氢气、甲烷、氮气的混合气；再将混合气通过变压吸附分离技术制得甲烷浓度在90%以上的合成天然气，通过压缩可以得到压缩天然气。对于产量特别大的装置，还可将甲烷进一步液化生产液化天然气。
因此，焦炉气制合成天然气需对所涉及的一系列技术进行集成创新，其中焦炉气甲烷化技术是关键。甲烷化反应是典型的选择性催化反应，在不同的催化剂和工艺条件下，就有可能生成不同的产物，同时它还是强放热反应。因此，甲烷化催化剂的研制和甲烷化流程的配置成为焦炉气制合成天然气技术的两大难关。
关键技术已获突破
西南院组织科技人员经过多年攻关，目前已研制出耐高温、高活性的甲烷化催化剂。经测试，催化剂的寿命、强度、使用温度完全能满足焦炉气甲烷化要求。他们还对焦炉气脱硫、除萘与焦油等净化技术进行了优化，开发了先进的焦炉气甲烷化工艺流程。
中华人民共和国图鉴社
据了解，西南院已在该领域获得变压吸附法提浓甲烷发明专利，并申请了一种利用焦炉气制备合成天然气的方法、一种利用焦炉气合成甲烷的方法、一种焦炉气甲烷化催化剂及其制备方法等发明专利。
经技术查新，除西南院公开的相关文献外，国内外未见利用焦炉气进行甲烷化反应、经过变压吸附分离制得SNG、再经压缩制得CNG的文献报道。该技术实现工业化应用后，将使我国丰富的焦炉气资源实现能源化高效利用。
我国焦炭生产主要集中在山西、河北、山东以及云南、贵州等地，这些地方天然气比较紧缺。此外，我国每年需进口大量的液化天然气。专家认为，焦炉气制合成天然气既符合国家的能源政策，能充分、合理利用工业排放气资源，减少温室气体的排放，同时又能为企业带来巨大的经济效益。
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