五江集团焦炉气甲烷化慨述.doc

五 江 集 团汇源焦炉气甲烷化慨述(一) 项目提出的背景、意义及必要性焦炉煤气是在炼焦过程中产生的副产品，主要成分是氢气和甲烷，还有少量烯烃、一氧化碳和二氧化碳等。每1吨炼焦煤产生320立方米左右的焦炉煤气，其中约45%用于回炉助燃。如果将余下约55%的将焦炉煤气转化为宝贵的清洁能源-天然气，能量利用率可达80%以上。利用焦炉气生产天然气不仅能够有效的回收利用资源，产生高额的经济效益，而且可以帮助焦化企业形成良好的循环产业链，并最终改善焦化厂周边土地以及大气环境。 涟源市位于湖南省中部，涟水源头。东毗娄底、双峰，南接邵东、新邵，西邻新化、冷水江，北连安化、宁乡。市人民政府驻蓝田。涟源地处湖南的几何中心，具有独特的交通区位优势，湘黔线和国道207线交汇处,正在修建的二广高速和娄新高速在涟源东交汇,涟源将成为湖南的交通枢纽,还有国道207,省道210及正在建设中的沪昆高铁涟源段将为涟源经济发展带来巨大人气和才气,涟源在工业上已形成了采掘、机械、建材、冶金、制药、化工、食品加工、日用产品生产八大体系。工业、农业、旅游业等三次产业三驾马车齐驰并进，将涟源经济带入了快速发展的新时期。为了更好的优化城市环境，市政府决定尽快实现城市然气化。 焦炉气的综合利用是我国的特殊国情，用焦炉气通过甲烷化生产合成天然气（SNG）其能量利用率可大大提高，因此，用焦炉气生产天然气，无论是经济效益还是社会效益、环境效益都是有重要意义的。利用焦炉煤气生产清洁能源（天然气），具有以下几个优势：不增加资源消耗使用的基本上为现阶段废弃或不充分利用的伴生产品不增加物流压力最终产品单位体积和质量产值高，降低对道路和运输压力大幅度降低能源消耗利用废气能源生产清洁能源远大于生产过程消耗能量大幅度降低现有产业对环境的压力精细脱除硫、苯、苯并吡等有害物质，实现焦炉煤气零污染排放，并减排二氧化碳 大幅度提升绿色经济对于经济发展的贡献通过节能减排不仅获得国家补贴而且取得联合国资助(二) 项目的市场需求分析以焦炉气为原料生产的天然气（主要成分是甲烷）产品，是一种优良的清洁燃料，在全世界的大多数发达国家和地域（欧洲、日本、美国）均使用甲烷作为主要居民使用燃料，而中国的甲烷资源量是十分有限的。目前中国很多地区工业和民用燃料基本仍以燃煤为主，加上汽车尾气排放，污染十分严重。对于人民身体健康、生态环境及招商引资、旅游事业的发展带来不良影响。很多地方政府都把解决居民燃气问题，使用方便的清洁燃料，减少环境污染列为政府施政责任目标。随着中国政府对环境保护工作的重视和能源结构战略设想的调整，与世界上其他国家一样，天然气技术在中国也得到快速发展及推广应用，并展现出广阔的前景。天然气技术在环保和经济效益方面表现出来的优势开始逐渐被专家、政府、企业、民众所认识，主要表现在环境污染少、能够延长汽车发动机使用寿命、经济效益好等几个方面。汇源焦化现有年产80万吨焦炭焦化厂位于涟源市范围内，年煤用量（80*1.36=108.8）109万吨，每生产1吨煤产生320立方米左右的焦炉煤气34880万立方米，焦炉煤气产量其中约45%用于回炉助燃。如果将余下约55%的将焦炉煤气转化为宝贵的清洁能源-天然气。此焦化厂焦炉煤气富余量在1.92亿方/年，如果采用甲烷化技术（大约3方焦炉煤气转化为1方天然气，同时生产0.7方氢气，1方氢气回炉助燃还可代替约0.63方焦炉煤气。生产的天然气不但可以满足涟源市市民用气需求，还有部分可供它用。 如此，市政府提出的解决居民燃气问题，通过汇源焦炉气甲烷化可得到很好实现。(三) 焦炉煤气甲烷化工艺 1.原料气脱硫净化工艺 由于原料气中含有油、硫化物等杂质，为满足甲烷化要求及最终产品对杂质的要求，需经除油、脱硫等净化处理。 原料气首先经丝网净化器，除去原料气中大量的油污和水雾，气体再进入脱萘工序，脱萘器设两台，可串联、并联运行；然后气体再压缩加压至1.0Mpa(A)，增压后的气体进入W306 脱油塔，进一步除去原料中的微量油污及杂物；脱油后的气体进入装W102 预脱硫反应器，将原料气中的H2S 进行粗脱，粗脱硫化氢后的气体再经换热器与甲烷化后气体（450500 ） 换热提温至250-300 后W 21 0 一级加氢反应器，将原料气中的有机硫加氢转化为H2S、烯烃加氢转化为烷烃，加氢后的气体温度升至330380 ，进入W704 高温脱硫反应器，脱除一级加氢反应产生的H2S，高温脱硫反应器设两台，可串联、并联运行。脱除硫化氢后的气体进入W21 0 二级加氢反应器，将焦炉气中残余的有机硫彻底加氢转化为易于脱除的H2S，二级加氢后的气体进入W305 中温氧化锌精脱硫塔，将二级加氢转化的H2S 脱除。经此工艺处理后可使出口总硫含量0.1ppm，满足后工段甲烷化催化剂入口硫含量要求 2.焦炉煤气甲烷化。 脱硫净化处理后进行焦炉煤气甲烷化。 甲烷化反应原理： CO+3H2=CH4+H2O +2.06105J/mol （1） CO2+4H2= CH4+2H2O +1.65105J/mol （2） CO+ H2O= CO2+ H2 +4.1104J/mol （3） 2CO = C+CO2 +1.73105J/mol （4） CH4=C+2H2 -7.5104J/mol （5） 针对焦炉气，每1%的CO 转化为甲烷绝热温升为63，每1%的CO2 转化为甲烷绝热温升50.5，因此甲烷化反应温升比较大，温度过高会产生（4）、（5）积炭副反应，为防止甲烷化反应温度过高，有效抑制副反应的发生，甲烷化反应采用多级工艺完成，控制各级甲烷化入口CO+CO2 含量小于4%，根据反应原理，使各级甲烷化出口温度控制在500以下。利于甲烷化反应的顺利进行，同时可抑制副反应的发生。（四）焦炉煤气甲烷化经济分析汇源焦化 现有年产80万吨焦炭焦化厂，年煤用量（80*1.36=108.8）109万吨，焦炉煤气产量其中约45%用于回炉助燃。如果将余下约55%的将焦炉煤气转化为宝贵的清洁能源-天然气此焦化厂焦炉煤气富余量在1.92亿方/年，如果采用甲烷化技术（大约3方焦炉煤气转化为1方天然气，同时生产0.7方氢气，1方氢气回炉助燃可代替约0.63方焦炉煤气，具体转化比率要根据具体焦炉煤气组分计算），投资及经济性分析如下： 焦炉煤气总产量 3.488亿立方米（1吨煤产生320立方米焦炉煤气） 原料气 2.22亿立方米气/年(55%的将焦炉富余煤 气和氢气回炉助燃可代替的焦炉煤气1.92+0.518*0.63=2.24） 天然气产量 0.74亿立方米天然气/年 0.518亿立方米氢气/年 投资 1-0.8亿元/年 产值 1.85亿元/年（ 天然气2.5元/方） 总成本费用 1.32亿元/年 其中：焦炉煤气费用1.92*0.3=0.576亿元 （焦炉煤气0.3元/方） 其他成本费用 0.74亿元 利润 0.53亿元 焦炉煤气部分甲烷化制取天然气同时可以生产大量低成本氢气，可以回炉助燃代替部分焦炉煤气 利用焦炉煤气，采用成熟可靠工艺技术方法进行综合回收利用，生产具有较高经济效益的天然气，产品符合国家产业政策，有一定经济和社会效益及有良好的环境效益。 实施汇源焦化焦炉煤气甲烷化既有利于涟源市能源供应方式的多元化，实现能涟源市源结构的优化和调整。是实现经济、社会可持续发展的重要途径，具有重大的政治意义。 （五） 主要设备 1 焦炉气专用压缩机 2 甲烷循环压缩机 3 天然气压缩机 4 空压机 5 罗茨风机 6 电加热器 7 DSC 控制系统 8 丝网净化器 9 预脱萘反应器 10 脱油器