焦炉煤气生产液化天然气的技术探讨

摘 要：焦炉煤气是一种污染性气体，对于周围自然环境有着严重影响，通过运用现代化技术手段，将焦炉煤气转换为液化天然气，具有较高的环境效益和社会效益，因此应加大对焦炉煤气生产液化天然气的技术研究，仔细分析各个工艺流程。本文分析了焦炉煤气生产液化天然气工艺现状，阐述了相关技术应用，以供参考。

关键词：焦炉煤气；液化天然气；生产技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.054

我国各个地区的焦炉煤气排放量逐年上涨，其可以用于发电、生产氢气、甲醇和化肥等，存在严重的浪费情况，焦炉煤气综合利用率较低。在节能减排大背景下，人们的环境保护意识明显提高，将焦炉煤气转换为一种清洁能源—液化天然气，受到人们的广泛关注。近年来，这种生产工艺技术越来越成熟，不仅降低了环境污染，而且实现焦炉煤气的变废为宝。

1 焦炉煤气生产液化天然气工艺现状

近年来，我国对于焦炉煤气的研究不断增多，在焦炉煤气的开发利用方面取得了显著的成就，当前焦炉煤气生产液化天然气的工艺的基本现状是：其一，有效简化了焦炉煤气生产流程，不需要设置甲烷转化工序，减少了企业前期的投资成本；其二，可以从焦炉煤气中将氢气分离出来，为整个生产工艺提供动力和热力，这项技术应用比较广泛，某些企业引进了氨合成设备，在实际应用中经济效益非常明显；其三，焦炉煤气中的氮气和氢气含量较大，在实际的液化处理工艺中，大部分氢气往往被提前过滤掉，使得氢气不会进入甲烷低温分离工艺中，因此能源消耗较少，若生产过程中应用MRC制冷工艺，会进一步提高能源利用率，并且如果采用氢气回收技术，可以将回收的氢气作为焦炉煤气生产动力，提高生产工艺水平；其四，近年来，我国致力于节能减排，出台了《天然气利用规范》，倡导各个企业提高焦炉煤气的利用率，明确指出了液化天然气的生产标准，为焦炉煤气生产液化天然气工艺的应用和发展指明了方向。

2 焦炉煤气生产液化天然气技术应用

焦炉煤气中主要含有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氢气、氮气等成分，其中氮气含量最高，约55%。根据我国颁发的液化天然气生产标准，利用焦炉煤气生产液化天然气工艺的应用，首先需要净化焦炉煤气，当焦炉煤气中的二氧化碳和水含量达标以后，再开始制冷工艺。若焦炉煤气中的二氧化碳含量比甲烷含量高时，需要在焦炉煤气生产液化天然气的工艺中增设脱碳装置或者吸附塔，经过脱碳、吸附处理以后，再通过变压吸附技术，浓缩甲烷，获得液化天然气。

2.1 净化处理

炼焦生产过程中会排放大量的焦炉煤气，由于焦炉煤气中含有各种不同的气体，在生产液化天然气工艺中，首先需要对焦炉煤气进行净化处理，将焦炉煤气中的油雾、硫化氢、萘、苯等杂质去除。一般情况下，炼焦后面的生产工艺中有过滤处理，焦炉煤气中的硫化氢、萘、苯等都已经经过粗脱处理，在焦炉煤气生产液化天然气工艺中，还需要对焦炉煤气进行精脱处理，将焦煤煤气中的硫化氢、萘、苯等杂质去除干净，避免后期甲烷化工艺中发生催化剂中毒或者输送焦炉煤气过程中发生冻堵管道等问题，在净化处理焦炉煤气时，为了满足甲烷化工艺要求，需要合理脱除硫化物，在脱硫阶段，将焦炉煤气中的无机硫转换为硫化氢，通过增加活性炭将硫化氢快速吸附在一起实现脱除，其中焦炉煤气中残留的部分有机硫，在300摄氏度的高温环境中，可通过加氢转化处理，结合采用高温氧化锌工艺，实现良好的焦炉煤气除硫效果。

2.2 甲烷化处理

甲烷化处理是焦炉煤气生产液化天然气工艺中非常关键的工序，甲烷化处理程度直接关系着后期甲烷采收率，对于液化天然气质量有着决定性影响。焦炉煤气经过净化处理以后，输送到甲烷化处理工序中，结合实际的焦炉煤气量，时尚调整甲烷化反应过程，由于甲烷化反应包括单段甲烷化反应和多段甲烷化反应，焦炉煤气的甲烷化反应需要适量的催化剂，通常情况下主要采用镍，甲烷化反应包括等温过程和绝热过程，需要在甲烷化处理工艺中设置等温列管反应器，这不仅增加了企业的投资成本，而且这导致焦炉煤气在甲烷化阶段很容易发生积炭现象，所以焦炉煤气生产液化天然气工艺中可以利用绝热甲烷化反应，添加适量的催化剂，提高甲烷化处理效率。

2.3 变压吸附

焦炉煤气经过净化处理和甲烷化反应以后，其中的甲烷含量明显提高，这时需要检测焦炉煤气中的一氧化碳和二氧化碳含量，若这两种气体的含量也满足了焦炉煤气生产液化天然气工艺要求，这时可以进行变压吸附处理，提升甲烷浓度，并且直接销售在这个过程中获取的氢气。

2.4 加压制冷

对焦炉煤气进行变压吸附处理以后，还应做好焦炉煤气的加压处理，通过混合制冷、膨胀制冷等工艺技术，对焦炉煤气液化处理，从而获得液化天然气。

2.5 注意事项

焦炉煤气生产液化天然气工艺中，对于焦炉煤气中的各种杂质需要进行有针对性地处理，在实际应用需要对焦炉煤气先进行适当预处理，然后通过煤气储配站，经过深度净化环节，当前液化和甲烷化技术已经非常成熟，为了确保生产工期的稳定、连续、长期进行，需要对焦炉煤气深度净化处理，然后再进入甲烷化处理工艺，所以需要采用不同方法对焦炉煤气中的氨气、氮气、有机硫等进行有针对性处理和脱除。同时，在焦炉煤气的甲烷化工艺中，甲烷化反应是一种不断缩小焦炉煤气体积的反应，结合其反应机理，适当的压力有助于提高甲烷化反应速度，因此在确保焦炉煤气转化率的基础上，可以适当降低工作压力，减少设备投资成本和能量损耗。

3 结束语

近年来，我国在能源转换方面的研究不断增多，焦炉煤气生产液化天然气工资具有良好的环保效益，并且投资回收速度快，生产成本低，工艺流程短，为了确保整个生产工艺的稳定、连续、安全运行，应加大对各个环节的分析和研究，推动这种生产工艺的快速发展。

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作者简介：郑光明（1982-），男，内蒙古包头人，本科，研究方向：热能与动力。