焦炉气消费与需求分析预测

www.6chem.cn 焦炉气消费与需求分析预测 5.1 我国焦炉气下游消费现状与消费结构分析 5.1.1 我国焦炉气消费现状分析 近年来通过国家《焦化行业准入条件》的贯彻及焦化企业的技术改造，虽然炼焦煤气放散率每年均以5%～8%的速率递减，现在每年仍有近15%的焦炉煤气可作资源型开发利用，富余的焦炉气燃烧排放或直接排放，既造成巨大的资源浪费，又造成严重的环境污染。从山西省来看，2004年焦炉煤气的放散排空率达到64%，2009年减少到20%。 综合焦炉气的产量以及放散率，2006-2010我国焦炉气的供需情况见下表。 2006年我国焦炉气的消费量为--万吨，到2010年消费量已达--万吨。2006-2010年的年均增长率为--%。增长主要来源于燃料燃气行业和甲醇装置的大量建设。 表5.1 2006-2010年我国焦炉气产、供、需平衡表 图5.1 2006-2010年我国焦炉气产、供、需走势图

5.1.2 我国焦炉气消费结构分析 焦炉气的消费结构当中，--% 的焦炉气被用作燃料，--% 的焦炉气被用来生产甲烷或民用燃气，--% 的焦炉气被用来生产甲醇，-% 的焦炉气被用来生产尿素，---% 的焦炉气被用来制氢，发电约占1%。

表5.2 我国焦炉气消费结构 图5.2 我国焦炉气消费结构图 www.6chem.cn 5.1.3 我国焦炉气消费区域分析

由于焦炉气不便运输，因此消费区域等同于生产区域，其消费区域分布见下图。 图5.3 2010年我国焦炉气消费区域分布图

5.2 我国焦炉气下游行业需求分析与预测 5.2.1 燃料（工业） 首先，独立焦化企业可将焦炉煤气用于自身焦炉、锅炉、粗苯管式炉加热，还可以用于厂内生活用气，这一部分燃气大约占企业煤气发生量的 50%左右。其次，钢铁联合企业可将焦炉煤气用于烧结点火炉等热值要求高的设备上，还可以与高炉煤气、转炉煤气混合供轧钢等用户使用，这样大大提高了焦炉煤气的利用。第三，„„

5.2.2 燃气（民用） 一直以来，许多独立焦化企业的焦炉煤气用于城市供气，部分消除了中小型焦化企业剩余焦炉煤气燃烧放散的现象。焦炉煤气用于城市供气的优点是燃烧值高、燃气资源丰富、价格便宜以及易于输送等，是人工煤气中最适合作为城市民用煤气的副产气。为实现城市供气，许多大型机焦企业围绕城郊而建，其焦炉所产焦炉煤气约 52%外供用于城市民用燃气，并且许多城市焦化厂生产的煤气供不应求。每年用于城市民用燃气的焦炉煤气量达上百亿立方米，解决了焦炉煤气回收困难的问题。 但是与天然气相比，焦炉煤气燃烧值明显不如天然气高，并且焦炉煤气中含有硫、氮等元素，作为民用燃气对煤气净化要求比较高。随着“西气东输”工程的建成，焦炉煤气必然会退出用作城市民用燃气的历史舞台，这加大了开发焦炉煤气其他用途的紧迫性。„„ www.6chem.cn 5.2.3 合成甲烷

目前我国暂时还没有合成甲烷的工业装置。 西南化工研究设计院自主研发的国内首套焦炉气甲烷化工业示范装置——5万标立方焦炉气制合成天然气工业装置，将于2011年底在山西国新楼俊能源公司建成投产。„„

5.2.4 合成甲醇 由焦炉煤气的组成可以看出，焦炉煤气通过适当的处理，可以转化成合成气，通过合成气可以生产甲醇，与天然气和煤气化制甲醇相比，焦炉煤气制甲醇生产成本较低。焦炉煤气制甲醇工艺最初是由化学工业第二设计院于 2002 年设计出来的，该工艺最早应用云南曲靖大为炼焦制气厂投资 1.1 亿元的 8 万 t/a 焦炉煤气制甲醇项目，及河北建滔焦化有限公司的10 万 t/a 焦炉煤气制甲醇项目。近两年焦炉气制甲醇项目遍地开花，多数企业工艺设计采用化二院的设计，主要生产企业见下表。 表5.3 焦炉气制甲醇部分企业列表（截止2011年5月底） 甲醇行业2010年消耗焦炉气--万吨，占焦炉气总消费的--%。目前焦炉气制

甲醇新建装置众多，十二五期间，焦炉气制甲醇产能至少翻一番，预计年增速在--%以上。

5.2.5 制氢 焦炉煤气中，氢气是焦炉煤气的主要成分，达54%～59%，适合用于分离氢气，制取纯氢。与水电解法制氢气相比较，利用焦炉煤气制取氢气效益更显著。据统计，水电解法生产氢气耗电为 6.5 kW·h/m3，而利用焦炉煤气生产氢气仅耗电 0.5 kW·h/m3。焦炉煤气制取氢气的方法主要有深冷法、变压吸附法(PSA)。 深冷法是利用焦炉煤气中各主要组分冷凝温度的不同 ,高压条件下使焦炉煤气冷凝，而使氢气与其他气体组分分离，然后用液氮清洗，脱除气体中剩余的 CO 和 CH4，最终得到的气体中含有 83%～88%的氢气。深冷法是 COG 制取氢气www.6chem.cn 应用最早、技术最成熟的方法，它不仅能回收氢气，还能回收焦炉煤气中的其他

副产品。深冷法需要在特别高的压力条件下进行操作，对设备的抗压性能高,装置投资大、运转费用高、投资回收期长,难以被大多数焦化厂接受。 变压吸附分离技术是一种物理分离技术，它能将焦炉煤气中的氢气与其他组分分离。该法利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异，一级吸附量随压力变化而变化的特性，通过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。焦炉煤气变压吸附制取氢气由于回收率高、回收氢气浓度大、操作条件温和等特点，已在国内广泛推广。平顶山市三源制氢有限公司通过与平煤集团焦化公司及河南神马尼龙化工公司合作，采用变压吸附法从平煤集团送来的焦炉煤气中分离出纯度达 95%的氢气，然后将氢气转送给河南神马尼龙化工公司作为原料生产尼龙 66 盐；石家庄焦化集团有限公司采用变压吸附从焦炉煤气中制取氢气，然后用氢气生产双氧水，这两个例子都是焦炉煤气变压吸附制取氢气，然后利用氢气进行深加工的成功范例。平顶山市三源制氢有限公司产能10000万Nm3/a，2010年批准扩产，计划增至18000Nm3/a。据了解，目前在武钢、本钢、鞍钢等已建有多套1000立方米/小时、纯度为99.999%的焦炉煤气变压吸附制氢装置。同济大学等承担的“863”电动汽车重大专项燃料电池轿车项目（整车）2006年1月通过科技部专家组验收，采用的燃料氢气全部由焦炉气纯化而成。 中国工程院院长徐匡迪在第七届中国钢铁年会（2009）上说，中国在焦炉煤气制氢，特别是自主创新的透氧膜控制下的POX（部分氧化重整）技术研发目前已进入半工业化试验阶段，有望在这一领域赶上欧洲和日本等发达工业地区及国家。 制氢领域2010年消耗焦炉气--万吨，占焦炉气总消费的--%，未来增加主要来源于平顶山市三源制氢扩产增加--%的产能。

5.2.6 合成氨、尿素 国内首家采用以焦炉煤气为主要原料进行尿素生产装置的厂家是辽宁北方煤化工（集团）有限公司，设计年生产能力 18万吨合成氨、30万吨尿素，已于2007 年 11 月中旬开工。合成氨生产采用焦炉煤气加压催化部分氧化法和瑞士www.6chem.cn 卡萨合成氨工艺，尿素生产采用 CO2汽提工艺和海德鲁流化床大颗粒造粒技术。

利用该法生产尿素成本低于或相当于目前用天然气作原料生产尿素，成本约为 940 元 /t。但该项目总投资大约需十多亿，投资总额较大。 山西焦化股份有限公司拥有13万吨焦炉煤气合成尿素产能。 江西省第二化肥厂拥有6万吨焦炉煤气产氨，8万吨合成尿素产能，由于经济效益问题，已经关停。„„

5.2.7 发电 焦炉煤气作为燃料用于发电，是焦炉煤气的又一有效的用途。采用焦炉煤气代替传统的原煤发电，具有热效率高、输送成本低、环境污染小等优点。焦炉煤气用于发电有 3 种方式，分别为蒸汽机发电、燃气机发电和内燃机发电。 焦炉煤气用于蒸汽机发电，是将焦炉煤气作为蒸汽锅炉燃料燃烧，产生高压蒸汽，蒸汽进入汽轮机驱动发电机发电。采用蒸汽机发电，技术成熟、运行可靠、单机效率高，是我国焦化企业采用最多的发电技术。

图5.4 蒸汽机发电流程 燃气轮机发电是以某种气体为工质，经压缩、加热后，经过燃气轮机膨胀，

将部分热能转化为机械能，然后驱动发电机发电。其发电工艺如下图所示。

图5.5 燃气轮机发电流程 燃气轮机发电的优点是技术成熟、燃机运行效率较高、建设工期短、投资少。www.6chem.cn 但是，采用该法焦炉煤气必须严格净化，燃气轮机对焦炉煤气热值要求高，同时，

燃机余热带走热能较大，热能损失大。为了合理利用热能，克服蒸汽轮机、燃气轮机发电各自的不足，我国大中型钢铁联合企业正在积极推广燃气－蒸汽联合循环发电技术，是热能资源的高效梯级综合利用。„„

5.2.8 还原铁 焦炉煤气经过加氧热裂解，可将焦炉煤气中的甲烷热解成还原性气体 CO 和 H2，这样焦炉煤气中的主要成分就变成 H2和 CO，比例分别约占 75%和 25%。它可以用于气基竖炉生产海绵铁，可以大大降低炼焦煤和焦炭的消耗，是焦炉煤气综合利用的重要途径。 直接还原铁（DRI）生产技术已经非常成熟，可以获得成倍高于焦炉煤气发电的经济效益。王太炎等人通过焦炉煤气直接还原铁与焦炉煤气发电经济效益比较，„„

5.3 我国焦炉气市场需求分析与预测 综合上述产量分析以及下游行业的分析，预计未来的焦炉气消费增速在8%以上，而放散率将进一步降低。 表5.4 2011-2015年我国焦炉气产、供、需预测表 图5.6 2011-2015年我国焦炉气产、供、需预测走势图

详细内容参见六鉴网(www.6chem.cn)发布《焦炉气技术与市场调研报告》。