焦炉气制天然气调研报告

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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，

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、，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

14、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

15、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

16、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

17、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

18、、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

19、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

20、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。（

21、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

22、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，又称焦炉煤气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。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

23、以用于工业生产，如金属镁锻造等。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）。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。生产甲醇成为目前焦炉煤气综合利用的主要方式。焦炉煤气制甲醇作为资源综合利用众多方式中工业化、市场化最快的路径，以其资源综合利用、成本相对较低的优势，将在“

24、十二五”期间继续快速发展，赢得更好的市场空间和发展机遇。“十一五”期间，我国焦炉煤气综合利用水平快速提高，10万吨/年规模级焦炉煤气制甲醇得到迅速发展，20万吨/年、30万吨/年规模级装置也相继投产，并逐渐成为我国焦炉煤气制甲醇装置的主流。“十二五”期间，焦炉煤气制甲醇将进一步得到国家鼓励，行业将按照园区化、集约化和循环经济发展模式，加快发展方式转变，不断提高产业集中度，优化产业布局和产品结构。按照焦化产业准入条件的要求，“十二五”期间我国焦炉煤气制甲醇装置规模将不低于10万吨/年，资源综合利用向更高的层次推进。“十二五”期间，以焦炉煤气为原料的甲醇产能发展速度可望达到20%以上。焦炉煤气制天

25、然气产业发展势头强劲。焦炉煤气是焦化产业主要的副产品之一。每炼1吨焦炭，会产生400立方米左右的焦炉煤气。目前天然气在国内一次能源消费结构中的比例仅为3.6%，远低于23.5%的世界平均水平。每到冬季，全国各地频频出现“气荒”，当前更是出现了大面积电荒，这些因素都应该促使我国更多开发和利用天然气。国家在发展煤化工中长期规划中，明确鼓励焦炉煤气的综合利用。利用焦炉煤气甲烷化合成天然气，既可缓解天然气供求矛盾，又能充分合理利用工业尾气资源，减少环境污染，实现资源循环利用，还能为企业带来巨大的经济效益。巨大的政策导向、资源优势和经济利益正吸引着社会巨额资金源源不断投向焦炉煤气制天然气产业。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