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煤炭加工与综合利用

No.8,2015COALPROCESSINGCOMPREHENSIVEUTILIZATION15

No.8,2015

焦炉煤气制天然气改造可行性分析

孙银辉

(神华集团包头矿业有限责任公司，内蒙古包头014100)

摘要：论述了焦炉煤气制天然气的主要工艺以及应具备的条件；在当前工艺条件下，我国焦炉煤气制天然气预期可产生可观的经济效益和环保效果，是焦化企业增效的有效途径。

关键词：焦炉煤气；天然气；甲烷化；精脱硫

中图分类号：TE646文献标识码：A文章编号：1005-8397(2015)08-0015-04

我国的能源结构是“富煤、贫油、少气”,根据石油天然气总公司预测，2015年天然气供需缺口为620亿m3。2010—2020年，天然气需求量受城镇化进程推进以及天然气替代工业燃料将大幅度增长，天然气价格总体趋势是稳中有升。发展焦炉煤气制天然气(SNG)用于替代天然气或城市煤气，不仅可以降低进口天然气带来的市场潜在风险，满足日益增长的市场需求，而且对能源安全、节能减排等方面也具有战略意义。焦化厂焦炉煤气通过甲烷化制天然气市场前景广阔。

1工艺关键性问题

焦炉煤气产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般1t干煤可生产标准状态焦炉气300~350m3。焦炉气的主要成分为氢气(55%~60%)和甲烷(23%~27%),另外还含有少量的一氧化碳(5%~8%)、C?以上不饱和烃(2%~4%)、二氧化碳(1.5%~3%)、氧气(0.3%~0.8%)、氮气(3%~7%)。其中，氢气、甲烷、一氧化碳、C?以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。

焦炉煤气制天然气工艺主要分三步骤：一是焦炉煤气净化和精脱硫；二是甲烷化；三是分离和干燥。

1.1焦炉煤气净化和精脱硫

经过焦化厂初步处理后的焦炉煤气仍然含有微量焦油、苯、萘、氨、氰化氢、Cl、不饱和烯烃、硫化氢、噻吩、硫醚、硫醇、COS和二硫化碳等杂质，而焦炉煤气中的不饱和烯烃会在后续的焦炉煤气甲烷化反应中分解、析炭而影响催化剂的活性，由无机硫与有机硫组成的混合硫化物也是甲烷化催化剂的毒物，会导致甲烷化催化剂永久性中毒而失活。初步净化后的焦炉煤气要想进行甲烷化反应，实现硫的质量分数0.1μg/g指标就必须选择精脱硫，以达到甲烷化反应所要求的净化精度。净化和精脱硫的目的脱除焦炉煤气中的硫、氨、氯、苯、焦油等杂质，保证后续系统设备的稳定正常运行。同时，为了满足甲烷化催化剂对硫和氯等毒物的限量要求，一般采用铁钼或镍钼加氢，将焦炉气中的有机硫转化为无机硫，再用氧化锌脱除至0.1μg/g。

1.2甲烷化

甲烷化反应特点主要有两个，其一是CO、CO?与H?的甲烷合成反应是强放热反应；其二是CO和CH?的析炭反应会使催化剂失活。针对其反应特点，需要研发活性高、选择性好、强度高、寿命长的甲烷合成催化剂，保证焦炉气中CO和CO?转化的完全性。甲烷化是整个工艺的核心，其作用是通过甲烷化反应，将焦炉煤气

收稿日期：2015-06-25DOI:10.16200/ki.11-2627/td.2015.08.004

作者简介：孙银辉(1979一),男，内蒙古通辽人，2001年毕业于包头钢铁学院煤炭综合利用专业，神华集团包头矿业有限责任公司助理工程师，注册安全工程师。

引用格式：孙银辉.焦炉煤气制天然气改造可行性分析[J].煤炭加工与综合利用，2015(8):15-18.

16煤炭加工与综合利用2015年第8期

中的CO、CO?、H?转化成甲烷，经过甲烷化后甲烷体积分数可提高8%~10%,且CO、CO?体积分数都可降至10μL/L以下。丹麦托普索公司专为焦炉煤气主甲烷化反应研发了AR-411催化剂。这种新型催化剂增强了抗结炭能力，能够在高温下保持很好的稳定性。目前，国内已经有6套焦炉煤气制LNG装置被授权使用托普索TREMPTM工艺(不含煤制气甲烷化部分)。托普索技术一个关键之处在于使