焦炉尾气经济利用的技术选择

1. 基本原则

工艺技术方案的选择是本着充分利用焦炉煤气资源，保证产品质量的前提下力求技术水平先进合理、稳妥可靠，降低劳动强度，节约投资，合理布局，减少工程造价，实现环境污染总量控制，做好洁净生产，以减少对环境的污染。

对于焦炉气来说，一般H2含量为55%以上，CH4含量在25%左右，同时含有8-10%的CO和CO2。基于该组成，一般焦炉气的综合利用主要集中于H2和CH4的利用，同时根据产品需求确定是否需要通过其他方式提供反应所需的碳源。因此，如何高效梯级利用焦炉气中的H2和CH4是焦炉气利用项目中的关键问题。

1. 工艺流程对比分析

目前，国内常规的焦炉尾气综合利用有以下几种方式：

2.1传统焦炉气制甲醇

以焦炉气为原料，经气柜、压缩、净化、精脱硫、转化、提压、甲醇合成、甲醇精馏等工艺生产精甲醇产品。合成反应以CO和H2反应为主，同时有少量的CO2和H2反应制备甲醇。

该工艺的优点在于流程相对较短，投资相对低。其缺点在于一方面需要设置甲烷转化装置，且需要设置空分制氧装置，将焦炉气中的甲烷转化成合成甲醇的有效气体CO、H2和部分CO2；另一方面由于该方案的合成气中缺少足够的碳源（主要是CO），受到合成催化剂本身的限制（合成气中CO2的浓度不能过高），造成甲醇合成的驰放气中富余大量的H2，绝大部分已建装置将这部分驰放气外送作为燃料气使用，大大降低了焦炉气的利用价值。虽然有部分装置将这部分驰放气中的H2提纯后作为氨合成的原料气，需要增设PSA提氢、甲烷化和氨合成、液氨储罐等装置。但是往往受到建厂地周边液氨市场的限制，且需要新增氨储存设施，一定程度上降低了项目的经济效益。

2.2焦炉气制LNG

以焦炉气为原料，经气柜、压缩、净化、精脱硫、甲烷化、干燥液化等工艺生产液化天然气LNG产品。与焦炉气制甲醇不同，焦炉气制LNG需要设置甲烷化装置将焦炉气中的CO、CO2和H2反应生成CH4。

该工艺的优点在于流程相对较短，投资相对低。其缺点在于一方面需要设置甲烷化装置，将焦炉气中的CO、CO2和H2反应生成CH4；另一方面，与焦炉气制甲醇流程类似，该流程无法完全利用焦炉气中的H2，造成深冷液化的尾气中富含大量的H2组分，若作为燃料气使用，则降低了焦炉气的利用价值。

2.3焦炉气结合煤炭气化造气制甲醇联产LNG

以焦炉气和煤炭纯氧气化产生的粗煤气为原料，其中纯氧造气的粗煤气经煤气预处理后进入气柜，出气柜的混合原料气经压缩、净化、增压、精脱硫和MDEA脱碳后，净化气首先进入深冷分离装置提取LNG，剩余的富氢气、富CO气以及MDEA脱碳装置副产的CO2一起作为合成气送入甲醇合成装置制备甲醇。合成反应以CO和H2反应为主，同时有少量的CO2和H2反应制备甲醇。

该流程的优点在于实现了焦炉气中H2和CH4以及CO和部分CO2的资源化利用，得到了甲醇和LNG两种产品。缺点在于流程复杂，且为了满足甲醇合成对合成气中碳源的要求，需要设置纯氧造气装置以及配套的空分制氧装置，装置投资相对较高，一定程度上降低了其经济效益。

2.4二氧化碳与焦炉尾气制绿色低碳甲醇联产LNG

与前述几种常用的工艺流程不同，本流程以焦炉气和工业尾气中回收的二氧化碳为原料制备绿色低碳甲醇，同时联产LNG。焦炉气经压缩、净化、增压、精脱硫和MDEA脱碳后，净化气首先进入深冷分离装置提取LNG，剩余的富氢气、富CO气、MDEA脱碳装置副产的CO2和工业尾气中回收的CO2一起作为合成气送入甲醇合成装置制备甲醇。甲醇合成及精馏装置采用CRI公司的ETL专有工艺，且合成反应以CO2和H2反应为主，同时有少量的CO和H2反应制备甲醇。该流程的总工艺流程框图见下页。

与前述几种方案相比，该流程主要有以下几个特点：

1. 实现了焦炉气中H2和CH4以及CO的高效分级利用；
2. 也实现了焦炉气中CO2的资源化利用，并作为绿色低碳甲醇合成的基本原料；
3. 本流程不需要新设纯氧造气和配套的空分装置制备合成气提供碳源，以满足常规的以CO和H2反应合成甲醇的要求，仅仅需要从尾气中回收CO2即可实现甲醇的生产；
4. 将工业尾气中的CO2作为合成原料气，直接实现了CO2的减排；
5. 在生产绿色低碳甲醇的同时，可联产LNG；
6. 流程简洁，装置的总体经济效益较好。