焦炉气制天然气调研报告.docx

摘要山西省是我国主要的焦炭生产基地之一，焦炭产量和外调量居全国首位，也是保持多年纪录的世界最大的焦炭出口基地，焦化行业多年来一直是山西最重要的支柱产业之一。由于资源禀赋和经济结构等原因，焦化行业环境污染一直是困扰山西社会经济发展的一大顽疾，蓬勃发展的焦化产业带来了巨大的环境隐患。炼焦过程中产生的焦炉煤气既是理想的化工原料气，又是工业及民用燃料气。山西省现有焦化企业对焦炉煤气进行了不同程度的综合利用，但在其综合利用过程中存在经济效益和产品销路不理想的问题，并存在直接排放的现象。合成天然气是新型煤化工产业，是国家能源替代战略中的一部分，利用焦炉煤气制天然气，可实现资源的清洁、高效利用。山西省经信委为实现焦化企业产业结构调整，引导焦化企业在焦炉煤气利用方面向新型能源、清洁型能源方向发展，组织山西省国新能源发展集团有限公司和山西省化工设计院进行实地调研，深入企业，收集了大量翔实的资料；同时对焦炉煤气制天然气技术进行了全面调研比选；结合我省天然气管网分布情况，提出了山西省焦炉煤气制天然气发展规划。目前，我国天然气主干管网已具雏形，预计到2015年，我省天然气长输管道将达3000公里以上，并形成“五横二纵”的管网格局，为焦炉煤气制天然气提供了便利的输送条件。根据我省焦化企业现状，结合我省天然气管网分布情况，规划到2015年，在我省孝义、介休、尧都、洪洞、河津、长治、侯马和清徐8个地区建设焦炉煤气制天然气项目。共建厂12个，拟建规模为12亿Nm3/a，天然气总产量为23亿Nm3/a，总投资约为30.72亿元。建设焦炉煤气制天然气项目，可以提高焦炉煤气附加值，收到良好的经济效益。8个地区天然气总产量为23亿Nm3，若天然气售价按1.46元/Nm3计，可实现年产值33.58亿元，平均利税总额6.67亿元。天然气热值高，碳利用效率高，污染物排放量低，是清洁、高效能源。因此，建设焦炉煤气制天然气项目可收到良好的环境效益。规划实施后，23亿Nm3的天然气可替代燃煤（脱硫80%）390万吨，将减少二氧化碳排放406.21万吨，二氧化硫排放1.872万吨，氮氧化物排放2.41万吨，环境效益明显。建设焦炉煤气制天然气项目发挥了我省焦炉煤气的资源优势，在提高能源利用率、保护环境、获得经济效益的同时，带来了较大的社会效益。项目的实施，拓展了我省焦化企业产业链，有利于促进焦化行业产业结构调整和焦化企业的健康发展。对全省能源结构调整、建设资源节约型和环境友好型社会起到积极的推动作用。同时，建设焦炉煤气制天然气项目可以带动相关产业的发展，并提供大量的就业机会，对改善人民群众生活质量，提高生活水平，形成和谐共赢的社会环境具有明显的促进作用。综上所述，建设焦炉煤气制天然气项目有利于促进我省能源、经济、社会三位一体的可持续发展，营造和谐发展环境，推进我省现有的资源优势转化为经济优势，推进我省能源利用方式由粗放型向清洁高效型转变，推进我省高碳能源向低碳化利用的进程。目录概述. 11 国内焦炉煤气制天然气发展现状. 22 山西省发展焦炉煤气制天然气的条件. 33 山西省焦炉煤气利用发展现状. 44 山西省焦炉煤气发展存在的问题. 65 山西省利用焦炉煤气制天然气的发展潜力与优势. 76 山西省利用焦炉煤气制天然气的发展目标. 87. 山西省发展焦炉煤气制天然气的重点任务. 108. 保障措施. 109. 效益分析. 1110. 结论. 12概述全国有大、中、小型焦化企业2000多家，其中1/3生产能力在钢铁联合企业，2/3在独立的焦化企业，这部分企业每年副产焦炉气891亿Nm3，除回炉加热自用、民用和生产合成氨或甲醇外，每年放散的焦炉气约200亿Nm3，既污染环境，又造成能源的巨大浪费。焦炉气甲烷化制合成天然气关键技术开辟了焦炉气高效利用新途径，不仅能以“化”带“焦”，带动焦化和能源产业技术进步，还能解决焦炉气排放造成的环境污染和资源浪费问题，国内外对此进行了大量研究并取得了成功。焦炉煤气合成天然气是一种很好的利用途径，合成的天然气可利用管道输送到用户，也可以进一步加工成压缩天然气（CNG）或液化天然气（LNG）。与焦炉煤气之甲醇等工艺相比，合成天然气技术具有原料利用率高、工艺流程简单、投资省、产品附加值高等优势。利用我省丰富的焦炉煤气资源优势，发展焦炉煤气制天然气有着极其重要的意义：（1）有效解决剩余焦炉煤气综合利用问题，促进我省节能减排目标实现，促进低能耗、低污染、低排放的经济发展模式；（2）符合国家的能源政策，加强高碳能源的低碳化，实现煤炭的洁净高效利用，减少温室气体的排放，发展低碳经济；（3）充分合理利用焦化企业排放废气资源，为企业带来巨大的经济效益，优化产业结构，使焦炭行业的健康有序发展，提升资源利用效益，构建资源节约型社会；（4）减少二氧化硫、粉尘排放量和氮氧化合物排放量，并有助于减少酸雨形成，从根本上改善环境质量；改善民生，极大地提高居民生活质量。焦炉煤气的综合利用始终是制约我省焦化产业发展的关键因素，也是困扰山西社会经济发展的一大顽疾，利用我省丰富的焦炉煤气资源优势，发展焦炉煤气制天然气，既能充分合理利用工业排放废气资源，为企业带来巨大的经济效益，同时又符合国家的能源政策，减少温室气体的排放。发展焦炉煤气制天然气对发挥区域优势，改善人民群众生活质量有着重要的现实意义，更拓展了全省焦化企业产业链，为促进全省焦化行业产业结构调整和全省能源结构调整、建设资源节约型和环境友好型社会起到积极的推动作用。我省应抓住国家节能减排和支持新能源产业的战略机遇期，依托我省极其丰富的“四气”清洁能源，大力发展焦炉煤气制天然，推进我省焦化行业可持续发展，打造山西蓝天碧水、建设宜居的新山西。1国内焦炉煤气制天然气发展现状我国随着城镇化的加速，城市居民迫切需要改善城市环境状况，渴望改善城市燃料结构，为了满足大、中城市天然气需要，国家加快了天然气勘查、开发力度，天然气产量迅速增加，输气管道建设加快。预测未来市场需求：2010年需1200亿Nm3，2015年需1700亿Nm3，2020年需2000亿Nm3。2010年、2015年和2020年天然气缺口分别为400亿Nm3，600亿Nm3和1000亿Nm3。解决我国天然气供需矛盾，只能立足加速国内陆地、近海天然气、煤层气勘探开发，并加速发展管道天然气，进口LNG只能为辅。随着我国焦化产业结构调整的完成，钢铁企业能源“链”的优化，会有大量炼焦煤气被置换出来，增加了可利用的煤气资源，利用我国丰富的焦炉煤气资源优势，发展焦炉煤气甲烷化制天然气有着极其重要的意义，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。焦炉煤气的主要成分为甲烷，因此将其中的甲烷分离提取出来，或者进行甲烷化成为一个重要的研究方向。国内外不少公司都在这方面进行了研究，并有所突破。国内的西南化工设计院通过变压吸附法提浓甲烷，并开发出高效、多功能催化剂。国外的托普索、DAVY公司，鲁奇公司也分别开发了焦炉煤气的甲烷化技术，取得了可喜成果。发展焦炉煤气制天然气需要建设天然气管网，我国天然气主干管网已具雏形，初步形成了以国内陆上天然气为主，以海气、引进LNG为补充的多元化供气格局。2山西省发展焦炉煤气制天然气的条件山西省是全国最大的炼焦用煤资源基地，“十一五”期间，按照“控制总量，调整结构，优化布局，保护环境，综合利用”的发展原则，不断推动焦化产业结构优化升级，在大力发展大机焦的同时，致力于淘汰土焦、改良焦等落后生产力，焦化工业得到了迅猛发展，焦化产业在山西省国民经济发展中占据了举足轻重的地位。据资料统计，2009年全省焦炭产量7230万吨，扣除炼焦加热自用煤气量外，焦炉煤气产量约140亿Nm3，其中有40亿Nm3焦炉煤气未实现综合利用。天然气具备高热值、无毒、无污染的优点，属于新型能源和清洁能源。我省天然气主干管网已具雏形，截止2009年，我省天然气管道铺设1000余公里，覆盖全省9个市的40余县区，预计到2015年，我省天然气长输管道将达到3000公里以上，并形成“五横二纵”的管网格局，为焦炉煤气制天然气提供了便利的输送条件。3山西省焦炉煤气利用发展现状焦炉煤气是焦化产业主要的副产品之一。其主要成分为H2（55%60%）和CH4（23%27%），CO（58），CmHn（ 24），苯类（0.51），水分（45），另有少量的N2、CO2、O2。焦炉煤气的用途可划分为燃料用气、发电用气、化工用气几种。在燃料用气方面，焦炉煤气可接入城市供气管网作为居民用气，也可以用于工业生产，如金属镁锻造等。近年来，由于西气东输为一些地区使用天然气提供了便利条件，天然气替代了大量的焦炉煤气，但在天然气输送不到的地方，焦炉煤气仍可作为主要民用燃气使用。 在发电方面，焦炉煤气可替代燃煤进行发电。在化工用气方面，利用焦炉煤气生产化肥和甲醇，再以甲醇为初级产物，进而生产烯烃，并与副产焦油中的芳烃进一步深加工，生产高附加值的化工产品；焦炉煤气也可合成生产清洁燃料油；焦炉煤气生产合成天然气技术目前备受关注，合成的天然气可利用管道输送到用户，也可以进一步加工成压缩天然气（CNG）或液化天然气（LNG），与焦炉煤气制甲醇等工艺相比，合成天然气技术具有原料利用效率高、工艺流程简单、投资省、产品附加值高等优势。在各种利用途径中，将焦炉煤气深加工成附加值较高的化工产品才是最佳出路。我省对焦炉煤气的利用情况不理想，炼焦产生的焦炉煤气中除50%回炉外，剩余的50%焦炉煤气，除部分用于制甲醇和城市煤气，大部分以燃料的形式用作供热或发电，焦炉煤气制液化天然气和炭黑仅有个别焦化企业涉及到。焦炉煤气制甲醇技术已问世多年，经过近几年的大规模探索应用，目前我国大型焦化企业的焦炉煤气利用已有了相关技术，但占焦化企业总数80的中小型焦化企业的焦炉煤气利用难题却一直未能有效突破。山西虽然是焦炭产量最大的省，但其焦炉煤气的利用情况最不理想。因为山西以民营焦化企业居多，规模比较小，每个企业的焦炉煤气产量有限，达不到制甲醇要求的规模，但是几家联合起来又有诸多困难。从整体情况来看，已建的焦炉煤气利用项目少，仅有几家大型焦化企业涉及了焦炉煤气制甲醇项目，孝义、介休地区由于焦化产量小，达不到制甲醇的规模，尚无焦炉煤气利用装置，剩余的焦炉煤气全部用于发电或以燃料形式供给它企业。焦炉煤气售价一般在0.3元/Nm3左右，个别企业焦炉煤气售价可达0.40.5元/Nm3。目前，焦炉煤气的依然在采取一种低价值的方式进行利用，它对企业的贡献也仅局限在以废气形式供其它企业用作燃料，而其中56%的氢气和23%的甲烷并没有作为有用的化工原料或清洁型被利用。我省对炼焦副产品的利用依然存在焦炉煤气综合利用不合理的问题。4山西省焦炉煤气发展存在的问题多年来，我省焦化行业存在产业集中度低、综合利用水平低、环境污染严重等问题。2009年，我国焦化行业经历了前所未有的磨难与考研，这对我省的焦化产业也带了巨大影响，纯炼焦已进入微薄利润时代，焦化产品深度回收加工及焦炉煤气综合利用，将成为焦化企业盈利的根本渠道。在炼焦过程中，会产生大量的焦炉煤气，每生产一吨焦炭可产生400 Nm3焦炉煤气，扣除50%炼焦加热自用煤气，其余的50%多用于燃烧、发电，还有部分排空，焦炉煤气利用率不高，这不但造成严重的环境污染，也浪费了大量资源。近几年，山西省焦化副产品回收逐步完善，焦化副产品加工开始起步，以煤化工为龙头的新型煤化工业开始谋划。但仍存在产业链条短，精深加工少，装置能力小，技术创新不足，产业集中度低等问题。我省焦化企业对焦化副产品的加工上还处于初级阶段，对副产品的加工上主要集中在焦炉煤气制甲醇。与焦炉煤气制甲醇等工艺相比，合成天然气技术具有原料利用效率高、工艺流程简单、投资省、产品附加值高等优势。在各种利用途径中，将焦炉煤气深加工成附加值较高的化工产品才是最佳出路。经实地调查，焦化企业对焦炉煤气的综合利用已碰到了许多问题：用于发电出现价格倒挂；用于生产化工产品又受到了全国产能过剩、市场不景气的影响。为了提高焦炉煤气综合利用产品的生命力，许多焦化企业瞄准了焦炉煤气制天然气的市场，从技术方案论证到市场及售价调查，作了大量的准备工作，一旦解决入网输送的问题，即可投资兴建焦炉煤气制天然气装置。5山西省利用焦炉煤气制天然气的发展潜力与优势（1）能耗方面优势，虽然焦炉煤气中含有大量的氢气、少量的氮气等，但是在合成之前，大部分氢气将被提前脱除，不参加甲烷低温分离，所以能耗不会很高。（2）原料成本优势。焦炉煤气的价格大致为0.30元/Nm3，比较低，合成天然气生产成本大约0.60元/Nm3，最终天然气成本价大致为1.2/ Nm3，非常有竞争力。（3）政策方面的优势。国家大力支持节能减排，鼓励企业对焦炉煤气综合利用。另一方面2007年8月30日国家发展改革委员会正式颁布天然气利用政策，明确表示“禁止以大、中型气田所产天然气为原料建设液化天然气项目”，限制了天然气液化厂的建设，减少了市场的竞争。6山西省利用焦炉煤气制天然气的发展目标到2015年，规划在我省孝义、介休、尧都、洪洞、河津、长治、侯马和清徐8个地区建焦炉煤气制天然气项目。结合可提供的焦炉气量，建焦炉煤气制天然气厂的生产规模为12亿Nm3/a，规划共建厂12家，总产气规模23亿Nm3/a，总占地约3700亩左右，总投资约为26.430亿元。规划布点的原则：（1）原料优先利用焦炉煤气制天然气，必须优先考虑原料焦炉煤气的供应，初步拟定在我省洪洞、介休、河津、孝义、潞城等八大焦化工业园区内，选择可保证焦炉气量稳定供应的企业或企业集中区。（2）就近入网产品天然气输送距离越短，成本就越低。因此在保证原料气源的前提下，选择距离天然气管网较近的企业或企业集中区布点。（3）环境及资源条件良好优良的自然环境、社会环境、资源条件是生产企业生存的必要条件，布点中要考虑选择自然环境有容量，社会环境和谐，资源条件充分，水电供应充足的区域。（4）企业自身条件企业的原料资源、人力资源、技术力量、经营理念对项目建设和项目推进具有关键性作用。本规划布点优先选择自身实力强，有发展后劲，对焦炉煤气制天然气项目有积极性的企业。根据上述布点原则，综合焦化园区、焦化企业现状和未来发展规划，以及我省天然气管网现状和规划，对我省焦炉煤气制天然气布点进行了规划，建厂规模为生产天然气12亿Nm3/a。我省拟选焦炉煤气制天然气布点见表6-1表6.1拟选焦炉煤气制天然气管网布点拟选地区拟选园区代表企业物理提纯法合成法建厂规模（亿Nm3/a）建厂数量建厂规模 （亿Nm3/a）建厂数量孝义梧桐工业园区金晖、金达城财、楼东1222介休义安工业园区茂胜、安泰1121尧都河西工业园区同世达1111洪洞山焦1121河津阳光、太兴曙光1222长治沁县尧山工业园区华安1323侯马大利1121清徐亚鑫、梗阳美锦、迎宪121总计12127.山西省发展焦炉煤气制天然气的重点任务项目在建和拟建情况：（1）位于河津地区的太原理工天成科技股份有限公司，已建成焦炉煤气制液化天然气项目，总产量为20万立方米/天。目前，一期工程已经调试完毕，处于试运行阶段，产量为5万立方米/天。（2）介休地区的安泰集团股份有限公司，原计划拟建40万吨/年甲醇项目，因甲醇市场不景气，拟将甲醇项目改建为液化天然气，预计产量2亿m3/a。（3）河津地区的阳光焦化集团股份有限公司，位于阳光工业园区，该公司拟建焦炉煤气制液化天然气项目，预计年产1亿立方米的液化天然气。（4）长治沁县的盛华沁县华安焦化有限公司建，位于尧山工业园区，该公司拟建焦炉煤气合成天然气项目，预计年产2亿立方米的天然气。8.保障措施（1）加大资金支持应对企业中焦炉煤气制天然气项目予以信贷支持，在信贷资金、财政补贴、财政奖励、项目优先核准方面给予大力支持，对利用外资建设焦炉煤气制天然气项目应实施宽松准入政策。（2）合理调控价格应制定相关税费等优惠政策，采取税收优惠、财政补贴、低息贷款、奖励制度等政策，刺激、引导和鼓励省内外资金对焦炉煤气制天然气项目进行投入。（3）建立返还机制省、市两级领导应从每年收取的焦化企业排污费中提取一定比例资金，作为焦炉煤气制天然气重点项目扶持资金；每年从省可持续发展基金中以政府贴息等方式支持重点焦炉煤气制天然气项目建设和关键技术研发与产业化。9.效益分析（1）经济效益分析若天然气售价按1.46元/ Nm3计，天然气产量为1亿Nm3/a计算。采用合成法，一个天然气产量为1亿Nm3/a的焦炉煤气制天然气厂年平均利税总额约2900.81万元，规划的12个焦炉煤气制天然气厂(11亿Nm3/a/a和112亿Nm3/a/a)可实现年产值33.58亿元，平均利税总额6.67亿元，经济效益良好。采用物理分离提纯法，一个天然气产量为1亿Nm3/a的焦炉煤气制天然气厂，每年副产氢气1.89亿Nm3/a，氢气售价按0.4元/Nm3计，每厂每年副产氢气效益为7560千万元，年平均利税总额约4582.49万元，12个规模为1亿Nm3/a的焦炉煤气制天然气厂可实现年产值23.28亿元，平均利税总额5.49亿元，经济效益良好。（2）环境效益分析合成天然气热值高，碳利用效率高，污染物排放量低，是清洁、高效能源。规划实施后，采用合成法制天然气，可产天然气23亿Nm3/a，可替代燃煤（脱硫80%）390万吨，将减少二氧化碳排放406.21万吨，二氧化硫排放1.872万吨，氮氧化物排放2.41万吨。采用物理分离提纯法制天然气，可产天然气11亿Nm3/a，可替代燃煤（脱硫80%）186万吨，将减少二氧化碳排放193.73万吨，二氧化硫排放0.89万吨，氮氧化物排放1.15万吨。环境效益显著。10.结论（1）扩大焦化企业的焦炉煤气利用的途径用焦炉煤气制天然气为我省焦化企业的焦炉煤气又开辟出一条新路径，与焦炉煤气制甲醇等工艺相比，合成天然气技术具有原料利用效率高、工艺流程简单、投资省、产品附加值高等优势。（2）提高天然气管网的利用效率用最小的管线长度销售最大的用气量，才能得到最高的系统利用效率。提高管网运行压力、增加供气点和适当地增加连通线是提高天然气管网输送能力的有效方法，增加供气量是提高天然气管网利用效率的根本方法。山西是国家天然气主干线网络覆盖密集的地区，大力发展焦炉煤气制天然气，并积极统筹天然气过境气源，提高我省天然气供气量，以保证我省用气安全。（3）利于实现四气合一山西省煤层气资源和焦炉煤气资源极为丰富，综合开发利用前景广阔，潜力巨大，焦炉煤气制天然气可以作为天然气的补充气源，更有利于实现“四气合一”产业。（4）节能、环保效益天然气燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，温室效应较低，因而能从根本上改善环境质量。同时，天然气可以减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。（5）居民生活质量提高天然气安全可靠，洁净环保，与人工煤气相比，同比热值价格相当，并且天然气清洁干净，能延长灶具的使用寿命，也有利于用户减少维修费用的支出。作为居民用气将会极大改善家居环境，提高生活质量。焦炉气制天然气项目投资形势调查与可行性分析报告发布日期：2010-11-20浏览量：972【字体：大 中 小】 我们知道，焦炉煤气的成分主要有：氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳以及多碳烃，还含有硫化物以及微量焦油、萘、氨等。而我国焦炭产能约1/3在钢铁联合企业，2/3在独立焦化企业。焦炉煤气用作工业燃料时，供需难以达到平衡，往往供应远远大于需求而导致富余量难以处理；用作居民燃料时，则因为热值较低，煤气中的尘、焦油、硫的含量较高，导致燃烧效果不佳，烟气排放指标不理想，且供应量和稳定性容易受到炼焦企业生产的影响。更为重要的是，高附加值组分氢气没能得到合理回收利用，直接用作燃料是较大的浪费。为此，前几年一些企业曾尝试焦炉气制甲醇，但是焦炉气制甲醇的工艺过于成熟，而甲醇市场又供大于求。于是，一些研究单位与企业又开始尝试焦炉气制液化天然气。在北京汇智顾问机构调研撰写的焦炉气制天然气项目投资形势调查与可行性分析报告的前面部分里，我们将重点调查分析我国焦炉气综合利用状况以及下游化工行业“十二五”期间的发展前景。 本机构认为，相比较于焦炉煤气应用于其他化工行业的发展前景，焦炉气制天然气能够产生最佳的经济效益。见下面图表1，焦炉气综合利用经济效益比较统计表。目前焦炉气价格在0.15-0.35元/Nm3，从下表1可以看出，焦炉气的煤化工应用的经济效益是显著的。由于产成品价格与供求状况密切相关，相比之下，从单个项目来说，液化天然气、压缩天然气、合成氨是最佳的发展方向。另外，从产品供求角度来看，大量的焦炉气制备天然气（液化天然气），相比大量的焦炉气制备甲醇，是更为有效的应用；从技术实现角度，焦炉气制天然气相比煤制备液化天然气与合成氨，相比焦炉气制甲醇，这一过程绝对是节能减排的；从国家政策角度，焦炉气利用促进产业升级，达到了节能减排，实现废气再利用，解决就业，增加税收；从经济利益角度，大规模焦炉气利用会涉及多方面的经济利益：项目投资方，焦炭厂、天然气公司、甲醇生产商等。 到目前为止，国内已经有西南化工研究设计院、中科院理化技术研究所和上海华西化工科技有限公司等单位开发出了焦炉煤气制液化天然气工艺技术，这三家单位的工艺各有特点。 上海华西化工科技有限公司开发的焦炉煤气制液化天然气技术最大的特点是不仅可以利用焦炉煤气资源，而且可以将钢铁行业中难以利用的部分低热值高炉煤气也与焦炉煤气一起全部转化成了天然气资源。而西南化工研究设计院的工艺技术实现了焦炉气净化、甲烷化以及变压吸附气体分离成套技术的集成创新外，在制合成天然气的同时还可得到99.99%的氢。 据本机构所知，2010年3月份，由中科院理化技术研究所作为技术总负责方的山西河津焦炉煤气综合利用制取液化天然气工程已经顺利产出合格的LNG产品。该工艺采用联合净化工艺脱除焦炉气中的硫、苯、萘、焦油、CO2和水等杂质，然后进入膜分离提取氢气，提氢后富甲烷气体进入液化精馏单元，通过低温精馏得到合格的液化天然气，最后，液化天然气通过精馏塔压力自流进入液化天然气产品储罐。在报告的后面部分里，我们将重点分析我国焦炉煤气制液化天然气主要工艺技术、经济效益以及投资发展前景。山西省焦炉 煤气 制天然气专题调研报 告 摘要 山西省是我国主要的焦炭生产基地之一，焦炭产量和外调量居全国首位， 也是保持多年纪录的世界最大的焦炭出口基地，焦化行业多年来一直是山西最 重要的支柱产业之一。由于资源禀赋和经济结构等原因，焦化行业环境污染一 直是困扰山西社会经济发展的一大顽疾，蓬勃发展的焦化产业带来了巨大的环 境隐患。 炼焦过程中产生的焦炉煤气既是理想的化工原料气，又是工业及民用燃料 气。山西省现有焦化企业对焦炉煤气进行了不同程度的综合利用，但在其综合 利用过程中存在经济效益和产品销路不理想的问题，并存在直接排放的现象。 合成天然气是新型煤化工产业，是国家能源替代战略中的一部分，利用焦 炉煤气制天然气，可实现资源的清洁、高效利用。 山西省经信委为实现焦化企业产业结构调整，引导焦化企业在焦炉煤气利 用方面向新型能源、清洁型能源方向发展，组织山西省国新能源发展集团有限 公司和山西省化工设计院进行实地调研，深入企业，收集了大量翔实的资料;同 时对焦炉煤气制天然气技术进行了全面调研比选;结合我省天然气管网分布情况， 提出了山西省焦炉煤气制天然气发展规划。 目前，我国天然气主干管网已具雏形，预计到2015 年，我省天然气长输管 道将达3000 公里以上，并形成五横二纵的管网格局，为焦炉煤气制天然气提 供了便利的输送条件。 根据我省焦化企业现状，结合我省天然气管网分布情况，规划到2015 年， 在我省孝义、介休、尧都、洪洞、河津、长治、侯马和清徐8 个地区建设焦炉 煤气制天然气项目。共建厂12 个，拟建规模为12 亿Nm3/a，天然气总产量为 23 亿Nm3/a，总投资约为30.72 亿元。 建设焦炉煤气制天然气项目，可以提高焦炉煤气附加值，收到良好的经济 效益。8 个地区天然气总产量为23 亿Nm3，若天然气售价按1.46 元/Nm3 计， 可实现年产值33.58 亿元，平均利税总额6.67 亿元。 天然气热值高，碳利用效率高，污染物排放量低，是清洁、高效能源。因 此，建设焦炉煤气制天然气项目可收到良好的环境效益。规划实施后，23 亿 Nm3 的天然气可替代燃煤(脱硫80%)390 万吨，将减少二氧化碳排放406.21 万 吨，二氧化硫排放1.872 万吨，氮氧化物排放2.41 万吨，环境效益明显。 建设焦炉煤气制天然气项目发挥了我省焦炉煤气的资源优势，在提高能源 利用率、保护环境、获得经济效益的同时，带来了较大的社会效益。 项目的实施，拓展了我省焦化企业产业链，有利于促进焦化行业产业结构 调整和焦化企业的健康发展。对全省能源结构调整、建设资源节约型和环境友 好型社会起到积极的推动作用。 同时，建设焦炉煤气制天然气项目可以带动相关产业的发展，并提供大量 的就业机会，对改善人民群众生活质量，提高生活水平，形成和谐共赢的社会 环境具有明显的促进作用。 综上所述，建设焦炉煤气制天然气项目有利于促进我省能源、经济、社会 三位一体的可持续发展，营造和谐发展环境，推进我省现有的资源优势转化为 经济优势，推进我省能源利用方式由粗放型向清洁高效型转变，推进我省高碳 能源向低碳化利用的进程。 目录 概述.11 国内焦炉煤气制天然气发展现状.22 山西省发展焦炉煤气制天然气 的条件.33 山西省焦炉煤气利用发展现状.44 山西省焦炉煤气发展存在的问 题.65 山西省利用焦炉煤气制天然气的发展潜力与优势.76 山西省利用焦炉煤气 制天然气的发展目标.87.山西省发展焦炉煤气制天然气的重点任务.108.保障措 施.109.效益分析.1110.结论.12 概述 全国有大、中、小型焦化企业2000 多家，其中1/3 生产能力在钢铁联合企 业，2/3 在独立的焦化企业，这部分企业每年副产焦炉气891 亿Nm3，除回炉加 热自用、民用和生产合成氨或甲醇外，每年放散的焦炉气约200 亿Nm3，既污 染环境，又造成能源的巨大浪费。焦炉气甲烷化制合成天然气关键技术开辟了 焦炉气高效利用新途径，不仅能以化带焦，带动焦化和能源产业技术进步， 还能解决焦炉气排放造成的环境污染和资源浪费问题，国内外对此进行了大量 研究并取得了成功。 焦炉煤气合成天然气是一种很好的利用途径，合成的天然气可利用管道输 送到用户，也可以进一步加工成压缩天然气(CNG)或液化天然气(LNG)。与焦炉 煤气之甲醇等工艺相比，合成天然气技术具有原料利用率高、工艺流程简单、 投资省、产品附加值高等优势。 利用我省丰富的焦炉煤气资源优势，发展焦炉煤气制天然气有着极其重要 的意义: (1)有效解决剩余焦炉煤气综合利用问题，促进我省节能减排目标实现，促 进低能耗、低污染、低排放的经济发展模式; (2)符合国家的能源政策，加强高碳能源的低碳化，实现煤炭的洁净高效利 用，减少温室气体的排放，发展低碳经济; (3)充分合理利用焦化企业排放废气资源，为企业带来巨大的经济效益，优 化产业结构，使焦炭行业的健康有序发展，提升资源利用效益，构建资源节约 型社会; (4)减少二氧化硫、粉尘排放量和氮氧化合物排放量，并有助于减少酸雨形 成，从根本上改善环境质量;改善民生，极大地提高居民生活质量。 焦炉煤气的综合利用始终是制约我省焦化产业发展的关键因素，也是困扰 山西社会经济发展的一大顽疾，利用我省丰富的焦炉煤气资源优势，发展焦炉 煤气制天然气，既能充分合理利用工业排放废气资源，为企业带来巨大的经济 效益，同时又符合国家的能源政策，减少温室气体的排放。发展焦炉煤气制天 然气对发挥区域优势，改善人民群众生活质量有着重要的现实意义，更拓展了 全省焦化企业产业链，为促进全省焦化行业产业结构调整和全省能源结构调整、 建设资源节约型和环境友好型社会起到积极的推动作用。 我省应抓住国家节能减排和支持新能源产业的战略机遇期，依托我省极其 丰富的四气清洁能源，大力发展焦炉煤气制天然，推进我省焦化行业可持续 发展，打造山西蓝天碧水、建设宜居的新山西。 1 国内焦炉煤气制天然气发展现状 我国随着城镇化的加速，城市居民迫切需要改善城市环境状况，渴望改善 城市燃料结构，为了满足大、中城市天然气需要，国家加快了天然气勘查、开 发力度，天然气产量迅速增加，输气管道建设加快。预测未来市场需求:2010 年需1200 亿Nm3，2015 年需1700 亿Nm3，2020 年需2000 亿Nm3。2010 年、 2015 年和2020 年天然气缺口分别为400 亿Nm3，600 亿Nm3 和1000 亿Nm3。解 决我国天然气供需矛盾，只能立足加速国内陆地、近海天然气、煤层气勘探开 发，并加速发展管道天然气，进口LNG 只能为辅。 随着我国焦化产业结构调整的完成，钢铁企业能源链的优化，会有大量 炼焦煤气被置换出来，增加了可利用的煤气资源，利用我国丰富的焦炉煤气资 源优势，发展焦炉煤气甲烷化制天然气有着极其重要的意义，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。 焦炉煤气的主要成分为甲烷，因此将其中的甲烷分离提取出来，或者进行 甲烷化成为一个重要的研究方向。国内外不少公司都在这方面进行了研究，并 有所突破。 国内的西南化工设计院通过变压吸附法提浓甲烷，并开发出高效、多功能 催化剂。国外的托普索、DAVY 公司，鲁奇公司也分别开发了焦炉煤气的甲烷化 技术，取得了可喜成果。 发展焦炉煤气制天然气需要建设天然气管网，我国天然气主干管网已具雏 形，初步形成了以国内陆上天然气为主，以海气、引进LNG 为补充的多元化供 气格局。 2 山西省发展焦炉煤气制天然气的条件 山西省是全国最大的炼焦用煤资源基地，十一五期间，按照控制总量， 调整结构，优化布局，保护环境，综合利用的发展原则，不断推动焦化产业结 构优化升级，在大力发展大机焦的同时，致力于淘汰土焦、改良焦等落后生产 力，焦化工业得到了迅猛发展，焦化产业在山西省国民经济发展中占据了举足 轻重的地位。 据资料统计，2009 年全省焦炭产量7230 万吨，扣除炼焦加热自用煤气量 外，焦炉煤气产量约140 亿Nm3，其中有40 亿Nm3 焦炉煤气未实现综合利用。 天然气具备高热值、无毒、无污染的优点，属于新型能源和清洁能源。我 省天然气主干管网已具雏形，截止 2009 年，我省天然气管道铺设 1000 余公里， 覆盖全省9 个市的40 余县区，预计到2015 年，我省天然气长输管道将达到 3000 公里以上，并形成五横二纵的管网格局，为焦炉煤气制天然气提供了便 利的输送条件。 3 山西省焦炉煤气利用发展现状 焦炉煤气是焦化产业主要的副产品之一。其主要成分为H2(55%60%)和 CH4(23%27%)，CO(5%8%)，CmHn(2%4%)，苯类(0.5%1%)，水分(4%5%)，另 有少量的N2、CO2、O2。 焦炉煤气的用途可划分为燃料用气、发电用气、化工用气几种。在燃料用 气方面，焦炉煤气可接入城市供气管网作为居民用气，也可以用于工业生产， 如金属镁锻造等。近年来，由于西气东输为一些地区使用天然气提供了便利条 件，天然气替代了大量的焦炉煤气，但在天然气输送不到的地方，焦炉煤气仍 可作为主要民用燃气使用。在发电方面，焦炉煤气可替代燃煤进行发电。在化 工用气方面，利用焦炉煤气生产化肥和甲醇，再以甲醇为初级产物，进而生产 烯烃，并与副产焦油中的芳烃进一步深加工，生产高附加值的化工产品;焦炉煤 气也可合成生产清洁燃料油;焦炉煤气生产合成天然气技术目前备受关注，合成 的天然气可利用管道输送到用户，也可以进一步加工成压缩天然气(CNG)或液化 天然气(LNG)，与焦炉煤气制甲醇等工艺相比，合成天然气技术具有原料利用效 率高、工艺流程简单、投资省、产品附加值高等优势。在各种利用途径中，将 焦炉煤气深加工成附加值较高的化工产品才是最佳出路。 我省对焦炉煤气的利用情况不理想，炼焦产生的焦炉煤气中除 50%回炉外， 剩余的50%焦炉煤气，除部分用于制甲醇和城市煤气，大部分以燃料的形式用 作供热或发电，焦炉煤气制液化天然气和炭黑仅有个别焦化企业涉及到。焦炉 煤气制甲醇技术已问世多年，经过近几年的大规模探索应用，目前我国大型焦 化企业的焦炉煤气利用已有了相关技术，但占焦化企业总数80%的中小型焦化 企业的焦炉煤气利用难题却一直未能有效突破。山西虽然是焦炭产量最大的省， 但其焦炉煤气的利用情况最不理想。因为山西以民营焦化企业居多，规模比较 小，每个企业的焦炉煤气产量有限，达不到制甲醇要求的规模，但是几家联合 起来又有诸多困难。 从整体情况来看，已建的焦炉煤气利用项目少，仅有几家大型焦化企业涉 及了焦炉煤气制甲醇项目，孝义、介休地区由于焦化产量小，达不到制甲醇的 规模，尚无焦炉煤气利用装置，剩余的焦炉煤气全部用于发电或以燃料形式供 给它企业。焦炉煤气售价一般在0.3 元/Nm3 左右，个别企业焦炉煤气售价可达 0.40.5 元/Nm3。目前，焦炉煤气的依然在采取一种低价值的方式进行利用， 它对企业的贡献也仅局限在以废气形式供其它企业用作燃料，而其中56%的氢 气和23%的甲烷并没有作为有用的化工原料或清洁型被利用。我省对炼焦副产 品的利用依然存在焦炉煤气综合利用不合理的问题。 4 山西省焦炉煤气发展存在的问题 多年来，我省焦化行业存在产业集中度低、综合利用水平低、环境污染严 重等问题。2009 年，我国焦化行业经历了前所未有的磨难与考研，这对我省的 焦化产业也带了巨大影响，纯炼焦已进入微薄利润时代，焦化产品深度回收加 工及焦炉煤气综合利用，将成为焦化企业盈利的根本渠道。 在炼焦过程中，会产生大量的焦炉煤气，每生产一吨焦炭可产生400Nm3 焦 炉煤气，扣除50%炼焦加热自用煤气，其余的50%多用于燃烧、发电，还有部分 排空，焦炉煤气利用率不高，这不但造成严重的环境污染，也浪费了大量资源。 近几年，山西省焦化副产品回收逐步完善，焦化副产品加工开始起步，以 煤化工为龙头的新型煤化工业开始谋划。但仍存在产业链条短，精深加工少， 装置能力小，技术创新不足，产业集中度低等问题。 我省焦化企业对焦化副产品的加工上还处于初级阶段，对副产品的加工上 主要集中在焦炉煤气制甲醇。与焦炉煤气制甲醇等工艺相比，合成天然气技术 具有原料利用效率高、工艺流程简单、投资省、产品附加值高等优势。在各种 利用途径中，将焦炉煤气深加工成附加值较高的化工产品才是最佳出路。 经实地调查，焦化企业对焦炉煤气的综合利用已碰到了许多问题:用于发电 出现价格倒挂;用于生产化工产品又受到了全国产能过剩、市场不景气的影响。 为了提高焦炉煤气综合利用产品的生命力，许多焦化企业瞄准了焦炉煤气制天 然气的市场，从技术方案论证到市场及售价调查，作了大量的准备工作，一旦 解决入网输送的问题，即可投资兴建焦炉煤气制天然气装置。 5 山西省利用焦炉煤气制天然气的发展潜力与优势 (1)能耗方面优势，虽然焦炉煤气中含有大量的氢气、少量的氮气等，但是 在合成之前，大部分氢气将被提前脱除，不参加甲烷低温分离，所以能耗不会 很高。 (2)原料成本优势。焦炉煤气的价格大致为0.30 元/Nm3，比较低，合成天 然气生产成本大约0.60 元/Nm3，最终天然气成本价大致为1.2/Nm3，非常有竞 争力。 (3)政策方面的优势。国家大力支持节能减排，鼓励企业对焦炉煤气综合利 用。另一方面2007 年8 月30 日国家发展改革委员会正式颁布天然气利用政 策，明确表示禁止以大、中型气田所产天然气为原料建设液化天然气项目， 限制了天然气液化厂的建设，减少了市场的竞争。 6 山西省利用焦炉煤气制天然气的发展目标 到2015 年，规划在我省孝义、介休、尧都、洪洞、河津、长治、侯马和清 徐8 个地区建焦炉煤气制天然气项目。结合可提供的焦炉气量，建焦炉煤气制 天然气厂的生产规模为12 亿Nm3/a，规划共建厂12 家，总产气规模23 亿 Nm3/a，总占地约3700 亩左右，总投资约为26.430 亿元。 规划布点的原则: (1)原料优先 利用焦炉煤气制天然气，必须优先考虑原料焦炉煤气的供应，初步拟定在 我省洪洞、介休、河津、孝义、潞城等八大焦化工业园区内，选择可保证焦炉 气量稳定供应的企业或企业集中区。 (2)就近入网 产品天然气输送距离越短，成本就越低。因此在保证原料气源的前提下， 选择距离天然气管网较近的企业或企业集中区布点。 (3)环境及资源条件良好 优良的自然环境、社会环境、资源条件是生产企业生存的必要条件，布点 中要考虑选择自然环境有容量，社会环境和谐，资源条件充分，水电供应充足 的区域。 (4)企业自身条件 企业的原料资源、人力资源、技术力量、经营理念对项目建设和项目推进 具有关键性作用。本规划布点优先选择自身实力强，有发展后劲，对焦炉煤气 制天然气项目有积极性的企业。 根据上述布点原则，综合焦化园区、焦化企业现状和未来发展规划，以及 我省天然气管网现状和规划，对我省焦炉煤气制天然气布点进行了规划，建厂 规模为生产天然气12 亿Nm3/a。 我省拟选焦炉煤气制天然气布点见表6-1 表6.1 拟选焦炉煤气制天然气管网布点 拟选 地区拟选 园区代表企业物理提纯法合成法 建厂规模 (亿Nm3/a)建厂 数量建厂规模(亿Nm3/a)建厂 数量 孝义梧桐工业园区金晖、金达 城财、楼东1222 介休义安工业园区茂胜、安泰1121 尧都河西工业园区同世达1111 洪洞-山焦1121 河津-阳光、太兴 曙光1222 长治沁县尧山工业园区华安1323 侯马-大利1121 清徐-亚鑫、梗阳 美锦、迎宪121 总计12127.山西省发展焦炉煤气制天然气的重点任务 项目在建和拟建情况: (1)位于河津地区的太原理工天成科技股份有限公司，已建成焦炉煤气制液 化天然气项目，总产量为20 万立方米/天。目前，一期工程已经调试完毕，处 于试运行阶段，产量为5 万立方米/天。 (2)介休地区的安泰集团股份有限公司，原计划拟建40 万吨/年甲醇项目， 因甲醇市场不景气，拟将甲醇项目改建为液化天然气，预计产量2 亿m3/a。 (3)河津地区的阳光焦化集团股份有限公司，位于阳光工业园区，该公司拟 建焦炉煤气制液化天然气项目，预计年产1 亿立方米的液化天然气。 (4)长治沁县的盛华沁县华安焦化有限公司建，位于尧山工业园区，该公司 拟建焦炉煤气合成天然气项目，预计年产2 亿立方米的天然气。 8.保障措施 (1)加大资金支持 应对企业中焦炉煤气制天然气项目予以信贷支持，在信贷资金、财政补贴、 财政奖励、项目优先核准方面给予大力支持，对利用外资建设焦炉煤气制天然 气项目应实施宽松准入政策。 (2)合理调控价格 应制定相关税费等优惠政策，采取税收优惠、财政补贴、低息贷款、奖励 制度等政策，刺激、引导和鼓励省内外资金对焦炉煤气制天然气项目进行投入。 (3)建立返还机制 省、市两级领导应从每年收取的焦化企业排污费中提取一定比例资金，作 为焦炉煤气制天然气重点项目扶持资金;每年从省可持续发展基金中以政府贴息 等方式支持重点焦炉煤气制天然气项目建设和关键技术研发与产业化。 9.效益分析 (1)经济效益分析 若天然气售价按1.46 元/Nm3 计，天然气产量为1 亿Nm3/a 计算。 采用合成法，一个天然气产量为1 亿Nm3/a 的焦炉煤气制天然气厂年平均 利税总额约2900.81 万元，规划的12 个焦炉煤气制天然气厂(11 亿Nm3/a/a 和112 亿Nm3/a/a)可实现年产值33.58 亿元，平均利税总额6.67 亿元，经 济效益良好。 采用物理分离提纯法，一个天然气产量为1 亿Nm3/a 的焦炉煤气制天然气 厂，每年副产氢气1.89 亿Nm3/a，氢气售价按0.4 元/Nm3 计，每厂每年副产氢 气效益为7560 千万元，年平均利税总额约4582.49 万元，12 个规模为1 亿 Nm3/a 的焦炉煤气制天然气厂可实现年产值23.28 亿元，平均利税总额5.49 亿 元，经济效益良好。 (2)环境效益分析 合成天然气热值高，碳利用效率高，污染物排放量低，是清洁、高效能源。 规划实施后，采用合成法制天然气，可产天然气23 亿Nm3/a，可替代燃煤(脱 硫80%)390 万吨，将减少二氧化碳排放406.21 万吨，二氧化硫排放1.872 万吨， 氮氧化物排放2.41 万吨。采用物理分离提纯法制天然气，可产天然气11 亿 Nm3/a，可替代燃煤(脱硫80%)186 万吨，