煤焦化企业煤气化学加工利用路线探讨

摘要：现代煤炭深加工的主要途径为煤焦化、煤气化、煤液化，这三种途径各自具有相应的技术经济条件限制与加工工艺优势。对于焦炉煤气的化学加工利用，不同焦化企业具有不同的特色，但都属于对碳氢组合的效益最大化进行追求。基于此，本文主要通过对焦化煤气化学加工的主要工艺路线进行对比分析，并根据氢能常用的发展情况，推荐煤焦化企业对LNG副产氢气路线进行选择，希望可以实现煤焦化企业稳定的可持续性发展。

关键词：企业；煤焦化；煤气化；化学加工；利用路线

在工业系统中煤焦化属于一肩挑两重，具有自己独特的经济优势，通常情况下不会发生亏损的情况，而且从技术角度进行分析，煤焦化过程中所副产的焦油、硫磺、粗苯属于必须进行精细化的工原料。在以前粗放型的生产年代，一般情况焦炉煤气都是通过放散进行直接燃烧，会发生极其严重的环境污染与浪费资源的问题。因此，我国政府对焦炉煤气提出十分明确的要求，焦炉煤气不仅不可以放散，也不支持进行发电等直接燃烧的使用，严格要求其必须进行化学加工。

一、三种路线的工艺流程比较 （一）甲醇路线

甲醇路线主要是指焦化煤气与甲醇进行联产合成氨，需要经过甲烷的转化，合成甲醇的有效气体成分为气体中的CO、CO2与H2。甲醇合成的主要反应是CO2+3H2=CH3OH+H2O；CO+2H2=CH3OH。新鲜合成气中的氢碳比需要与（H2-CO2）/（CO+CO2）=2.05~2.15相符合。基本流程为下图。

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图1 焦化煤气生产甲醇工艺流程 （二）LNG路线

LNG路线主要是指焦化煤气生产液化天然气副产氢气，需要经过甲烷化，使气体中的CO2与CO转变为甲烷，合成甲烷的有效气体成分为气体中的CO、CO2与H2。甲烷合成的主要反应为CO2+4H2=CH4+2H2O；CO+3H2=CH4+H2O。新鲜合成气中氢碳比需要与（H2-CO2）/（CO+CO2）=3.1~3.3。基本流程为下图。

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图2 焦化煤气生产液化天然气工艺流程 （三）耦合煤液化或者煤气化路线

耦合煤液化或者煤气化路线主要是指焦化煤气通过费托进行合成。例如潞安集团所具有知识产权的钴基固定床费托合成工艺，主要是由潞安集团与兄弟单位所共同研发的此工艺，生产费托蜡，其所生产的石蜡通过异构脱蜡之后，成为润滑油的基础油。F-T合成的主反应与一些副反应为主要的化学反应，生成烯烃为nCO+（2n）H2=CnH2n+nH2O；生成烷烃为nCO+（2n+1）H2=CnH2（n+1）+2nH2O等化学反应。其次，除了上述化学反应以外，还具有可以成才更高碳链的醛、酸、醇、酯等含有氧化合物的次要副反应。基本流程为下图。

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图3 耦合煤液化或煤气化工艺流程

二、经济比较

根据10万Nm/h焦炉煤气的处理量与目前的产品价格进行计算，对三种路线的投入产出必须进行比较，比较内容见表1。

表1十分明确的表示，路线一，甲醇联产合成氨，基础化工原料为甲醇，虽然在不断扩大其的应用领域，具有比较稳定的价格，但是需要进行较大的投资，会存在投入产出比相对高的情况。路线二，LNG副产氢气不仅投资较小，也具有良好的效益，从而投入产出比比较低，可以对低成本的氢进行获得。路线三，钴基费托蜡蜡产合成氨，全球范围内仅仅只有少数公司对此技术进行掌握。

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表1 三种路线的投入产出比 序号 方案类型 产品名称 年产量/万t 产品价格/（元·t） -1投资/亿元 年销售额/亿元 国内产能/万t 1 甲醇路线 甲醇 液氨 43.2 13.6 2000 2500 11 7 5.7700 8500 2 LNG路线 G LN23.9 3500 3000 9 13 9800 起步阶段 H2 5 1.3 F-T路线 石蜡 液氨 12.6 20.3 6500 2500 13 7 150 8500 在氢能源的发展形势下，开展焦炉煤气的化学加工，选择第二种方案具有良好的市场倾向性。氢能源与其他燃料相比较，氢能源属于最清洁的，燃烧之后的产物只有水，而且水可以利用错峰弃电，电解生成为氢气，进而达到能源利用的可循环，以及全周期的绿色清洁的目标。因此，氢作为一种灵活高效、来源广泛、应用场景比较丰富的储能介质或者二次能源，能够大力支撑化石能源清洁高效利用，以及推动可再生能源大规模的发展，促使全球能源技术革命逐渐将氢能作为重要方向。

结束语：

综上所述，LNG路线属于一种高利润低成本的制氢方式，不仅在氢能源发展方面具有极其明显的社会经济效益，也能够大幅提升焦化企业的经营效益。因此，煤焦化企业在选择LNG路线作为煤气化学加工路线，不仅可以对焦炉煤气化学加工利用进行保护，也可以随着加氢站的建设、氢燃料电池技术的发展，以及整个氢能产业链逐步形成的背景下，促使煤焦化企业逐渐融入到氢能市场体系中，进而实现我国煤焦化企业稳定的可持续性发展。

参考文献：

[1] 王海斌，煤焦化企业煤气化学加工利用路线探讨[J].煤,2020,v.29;No.248(04):84-85.

[2] 付志龙，煤焦化脱硫废液中硫的再利用及硫化锌的合成[D].昌吉学院,2019.

[3] 张红钢，董怡政,王清亮,等.一种焦化厂焦炉煤气利用与烟气处理系统:,CN211346389U[P].2020.

李杰，1987/09，男，汉，江西樟树，初级，本科，矿物加工工程，新高焦化有限公司，331139