摘 要:隨著我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，焦化行業(yè)進(jìn)入到一個(gè)大發(fā)展時(shí)期。大量焦?fàn)t煤氣的產(chǎn)生，為焦?fàn)t煤氣的合理開發(fā)利用提出了新的課題。焦?fàn)t煤氣的有效利用可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，并且可避免環(huán)境污染和二次能源的浪費(fèi)。

界已探明的煤炭儲(chǔ)量為9844億噸，其中煉焦煤儲(chǔ)量為1752億噸，占全部煤炭儲(chǔ)量的17.8%。我國的煉焦煤（指氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤）資源主要分布于山西、山東、貴州、安徽、河南、河北、陜西、新疆、黑龍江等省。截止2001年底探明的儲(chǔ)量約為588.25億噸，約占世界煉焦煤總儲(chǔ)量的34%。

1 我國焦?fàn)t煤氣的生產(chǎn)和使用概況

我國是個(gè)產(chǎn)煤、焦炭大國，以噸煤產(chǎn)氣320m3計(jì)算，2005年我國產(chǎn)焦炭2.5412億噸,用煤達(dá)3億余噸，可產(chǎn)氣1000余億m3。2006年焦炭產(chǎn)量略高于2005年。保守計(jì)算以40%焦?fàn)t自用，尚余600億m3可外供。相當(dāng)于西氣東輸工程的4倍多（西氣東輸工程設(shè)計(jì)年供氣量120億m3）。由此可見，焦?fàn)t煤氣每年產(chǎn)量十分可觀。

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，2005年全國有焦化廠1300余家，其中焦炭生產(chǎn)能力超過100萬噸以上的企業(yè)達(dá)43家，總產(chǎn)量為85297萬噸，占全國總產(chǎn)量的35.1%。全國年產(chǎn)焦炭產(chǎn)能近3億噸，日產(chǎn)焦?fàn)t煤氣將近3億m3。2005年我國新建焦?fàn)t61座，新增產(chǎn)能約2736萬噸�；I劃將于2007-2008年建設(shè)的焦?fàn)t約61座，總計(jì)產(chǎn)能將達(dá)到3970萬噸。其產(chǎn)生的煤氣除工廠自用約40%外，約40%作為城市煤氣，其余作為它用。目前將焦?fàn)t煤氣充分利用及進(jìn)行深加工的企業(yè)為數(shù)不多，有的甚至直接放空，造成二次能源的極大浪費(fèi)及環(huán)境污染。

2 焦?fàn)t煤氣的利用

2.1焦?fàn)t煤氣的凈化

與石油資源相比，我國的煤炭儲(chǔ)量十分豐富，結(jié)合當(dāng)前焦炭市場需求旺盛的局面，必將會(huì)產(chǎn)生大量的焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣與天然氣相比，無論熱值、燃燒產(chǎn)物，還是潔凈度，都不如天然氣。天然氣、焦?fàn)t煤氣組分見表1。

焦?fàn)t煤氣欲得到進(jìn)一步利用，必須對其進(jìn)行凈化。未經(jīng)凈化的荒煤氣不能得到利用，這是因?yàn)槲唇?jīng)凈化的煤氣中含有大量的煤焦油、粗苯、氨、氮、萘、SO2等物質(zhì)以及CO2等溫室氣體。其中SO2是生成酸雨的主要成因。

2.2焦?fàn)t煤氣的利用

煤在焦?fàn)t炭化室中經(jīng)高溫加熱形成焦炭的同時(shí)會(huì)裂解生成氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物，均以氣態(tài)的形式從炭化室中逸出�；拿簹饨�(jīng)鼓風(fēng)冷凝、粗苯、脫硫脫萘、硫銨、脫酚等回收工藝以后的煤氣才能稱之為焦?fàn)t煤氣。在此之前的煤氣被稱之為荒煤氣。其與土法煉焦生產(chǎn)的煤氣的組分基本相同�；拿簹庵兴挠袡C(jī)物質(zhì)達(dá)數(shù)百種，因此是一種很有利用價(jià)值的化工原料。采用不同的化工回收工藝就可得到不同的化工產(chǎn)品：如焦?fàn)t煤氣可通過加氫制成甲醇，方法可一般用合成法，在不同的催化劑作用下，采用不同的工藝條件，單產(chǎn)甲醇或與合成氨連產(chǎn)甲醇。目前連產(chǎn)甲醇基本都是通過CO和CO2加氫制成，其反應(yīng)式為：

CO+2H2=CH3OH

CO2+3H2=CH3OH+H2O

合成后的粗甲醇，經(jīng)預(yù)精餾脫除甲醚后得成品甲醇，或在制甲醇的工藝中經(jīng)分離制取甲醚。以上這些都是焦?fàn)t煤氣成熟并有效的利用方法，不但具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且環(huán)境效益也十分顯著。

2.3焦?fàn)t煤氣利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

焦?fàn)t煤氣不僅是一種優(yōu)質(zhì)燃料也是一種優(yōu)質(zhì)化工原料。作為燃料其燃燒產(chǎn)出的熱能可用來發(fā)電，作為化工原料可生產(chǎn)合成氨、甲醇、提取粗苯等系列產(chǎn)品。其生產(chǎn)的甲醇加入汽油中可作為汽車燃料代替汽油（加入量可達(dá)汽油的15%）。

2005-2006年，安徽淮北焦化廠、山東騰洲盛隆、云南曲靖焦化廠、河北建稻焦化廠、山東�；夯尽⑸綎|紅日煤阿康公司、山西益興焦化公司等企業(yè)及一些新建和在建以及擬建的焦?fàn)t，有很多已采用了焦?fàn)t煤氣的深加工技術(shù)，企業(yè)投資4億～53.8億元、生產(chǎn)規(guī)模8萬～60萬噸不等；生產(chǎn)的產(chǎn)品為甲醇及粗苯、煤焦油。

焦?fàn)t煤氣的利用，緩解了因天然氣的價(jià)格不斷升高給甲醇生產(chǎn)企業(yè)帶來的壓力。對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行深加工，凈化后得到的化工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。據(jù)有關(guān)資料，2005年9月至2006年10月國內(nèi)化工產(chǎn)品的價(jià)格見表2：

從表2可見，煤氣中提煉出的化工產(chǎn)品的價(jià)格呈現(xiàn)出逐年走高的趨勢。我國目前可從焦?fàn)t煤氣中提煉化工產(chǎn)品百余種，但對于焦?fàn)t煤氣的綜合開發(fā)利用率仍非常有限，綜合利用技術(shù)發(fā)展緩慢。如不能很好地利用現(xiàn)有能源，能源的浪費(fèi)、緊缺，以及國家在發(fā)展中對能源的大量需求必將成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。

2.4焦?fàn)t煤氣利用工藝

墨西哥HYL公司采用的ZR工藝，利用焦?fàn)t煤氣直接還原鐵的方法對其進(jìn)行冶煉，既可增加經(jīng)濟(jì)效益，降低成本，又可極大地減少CO2的排放量。其工藝流程的特點(diǎn)是：（1）在還原氣氛條件下，在向反應(yīng)器入口輸入額外能量之前，部分焦?fàn)t煤氣已經(jīng)在氧氣的作用下進(jìn)行燃燒，使反應(yīng)器進(jìn)口處還原氣體的溫度大于1000℃。而反應(yīng)器內(nèi)部因化學(xué)反應(yīng)的吸熱作用還原區(qū)域的溫度僅有820℃，所以球團(tuán)鐵礦不會(huì)因溫度高而燒結(jié)和粘連；（2）當(dāng)還原氣體與反應(yīng)器內(nèi)部的球團(tuán)礦接觸時(shí)，由于金屬鐵的催化作用會(huì)使甲烷發(fā)生即時(shí)轉(zhuǎn)化；（3）可以通過調(diào)節(jié)主要工藝參數(shù)和氣體成分，達(dá)到控制金屬化水平和碳水平。

采用HYL-ZR工藝時(shí)，直接還原鐵所需的焦?fàn)t煤氣熱量為9.5GJ/噸鐵，直接還原鐵金屬率為94%，含碳量為4%。38100m3/h（相當(dāng)于140萬t/a規(guī)模焦化廠）的焦?fàn)t煤氣可生產(chǎn)65噸鐵，焦?fàn)t煤氣的熱值為16211kJ/m3（即3878kcal/m3），相當(dāng)于年產(chǎn)直接還原鐵50萬噸。由此可見這一冶煉方法的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

（1）焦炭市場的快速發(fā)展，必然產(chǎn)生煉焦副產(chǎn)品。對焦?fàn)t煤氣的深度凈化以及化工產(chǎn)品的提取、回收、利用等，涉及到資金的投入，直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由于對工程投資與化工產(chǎn)品的收益尚沒有進(jìn)行收益率對比，所以工程的償還年限還不能確定。因此新建工程必須先進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，以確定可采用的有效工藝流程，得到理想的經(jīng)濟(jì)收益。

（2）對焦?fàn)t煤氣的利用重在開發(fā)。此前對其的利用僅停留在作為城鎮(zhèn)居民的燃料，而從煤氣中提取甲醇為焦?fàn)t煤氣的應(yīng)用開辟了一條新的途徑。

（3）焦?fàn)t煤氣直接用于冶煉，還原鐵是一個(gè)很好的應(yīng)用方法；焦?fàn)t煤氣的應(yīng)用開發(fā)前景非常廣闊，從焦?fàn)t煤氣可提煉出的數(shù)百種化工產(chǎn)品來看，其不但延長了煉焦綜合利用的產(chǎn)業(yè)鏈條，還可將低附加值的焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品。因此對它必須進(jìn)行深度凈化綜合利用，走可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟(jì)道路。

參考文獻(xiàn):（略）

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