焦炉煤气制LNG

（一）：简介

1．LNG国内外情况

       LNG（Liquefied Natural Gas），即液化天然气的英文缩写。天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷组成。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点。

       LNG是一种清洁、高效的能源。由于进口LNG有助于能源消费国实现能源供应多元化、保障能源安全，而出口LNG有助于天然气生产国有效开发天然气资源、增加外汇收入、促进国民经济发展，因而LNG贸易正成为全球能源市场的新热点。天然气作为清洁能源越来越受到青睐，很多国家都将LNG列为首选燃料，天然气在能源供应中的比例迅速增加。液化天然气正以每年约12%的高速增长，成为全球增长最迅猛的能源行业之一。近年来全球LNG的生产和贸易日趋活跃，LNG已成为稀缺清洁资源，正在成为世界油气工业新的热点。为保证能源供应多元化和改善能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视LNG的引进，日本、韩国、美国、欧洲都在大规模兴建LNG接收站。国际大石油公司也纷纷将其新的利润增长点转向LNG业务，LNG将成为石油之后下一个全球争夺的热门能源商品。

       中国天然气利用极为不平衡，天然气在中国能源中的比重很小。从中国的天然气发展形势来看，天然气资源有限，天然气产量远远小于需求，供需缺口越来越大。尽管还没有形成规模，但是LNG的特点决定LNG发展非常迅速。可以预见，在未来10-20年的时间内，LNG将成为中国天然气市场的主力军。2007年中国进口291万吨LNG，2007年进口量是2006年进口量的3倍多。2008年1-11月中国液化天然气进口总量为3,141,475吨，比2007年同期增长18.14%。在中国经济持续快速发展的同时，为保障经济的能源动力却极度紧缺。中国的能源结构以煤炭为主，石油、天然气只占到很小的比例，远远低于世界平均水平。随着国家对能源需求的不断增长，引进LNG将对优化中国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题，实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。

       中国对LNG产业的发展越来越重视，中国正在规划和实施的沿海LNG项目有：广东、福建、浙江、上海、江苏、山东、辽宁、宁夏、河北唐山等，这些项目将最终构成一个沿海LNG接收站与输送管网。按照中国的LNG使用计划， 2020年为2400亿立方米。而在进口天然气方面，发改委预计到2020年，中国要进口350亿立方米，相当于2500万吨/年，是广东省接收站的总量的7倍。

（二）：LNG基础知识及应用

       1．天然气是产生于油气田的一种无色无臭的可燃气体。其主要组分是甲烷（CH4），大约占80～99%，其次还含有乙烷、丙烷、总丁烷、总戊烷、以及二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、总硫和水分等。标准状态下,沸点－161.52℃，天然气密度一般为640-750g/m3,相对于空气的相对密度为0.55-0.62. 2. 天然气作为燃料的工作原理 CH4+2O2—2H2O+CO2+38MJ/m3 3. 天然气的主要用途

天然气是重要的工业原料和燃料，其主要用途有以下诸方面。1）电厂、热能、供暖、空调等工业企业的主要燃料；2）餐饮业和民用的燃料；

       1）化工工业的主要原料，可合成或提炼多种工业原料和半成品；

       2）作为符合环保要求的机动车辆的洁净燃料，汽油、柴油的理想替代物，这是近年来国内外迅速发展起来的一项新技术，可用于汽车、轮船、火车甚至飞机上。4. LNG基本参数

LNG主要成分是甲烷（90%以上）、乙烷、氮气（0.5-1%）及少量C3～C5烷烃的低温液体。LNG是由天然气转变的另一种能源形式。

3）LNG的主要成份为甲烷，化学名称为CH4，还有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份组成。2）临界温度为-82.3℃。

4）沸点为-161.25℃，着火点为650℃。

5）液态密度为0.420～0.46T/m3，气态密度为0.68-0.75kg/m3。5）气态热值38MJ/m3，液态热值50MJ/kg。6）爆炸范围：上限为15%，下限为5%。7）辛烷值ASTM：130。

6）无色、无味、无毒且无腐蚀性。

7）体积约为同量气态天然气体积的1/625。5. 简述 LNG的六大优点

8）LNG体积比同质量的天然气小625倍，所以可用汽车轮船很方便地将LNG运到没有天然气的地方使用。

9）LNG储存效率高，占地少。投资省，10m3LNG储存量就可供1万户居民1天的生活用气。

10）LNG作为优质的车用燃料，与汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、发动机寿命长。燃料费用低。环保性能好等优点。它可将汽油汽车尾气中HC减少72%，NOx减少39%， CO减少90%，SOx、Pb降为零。4）LNG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。

11）由于LNG汽化后密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏立即飞散开来，不致引起爆炸。

12）由于LNG组分较纯，燃烧完全，燃烧后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城市污染。

6. LNG的主要用途

1）作为清洁燃料汽化后供城市居民使用，具有安全、方便、快捷、污染小的特点。

2）作代用汽车燃料使用。采用LNG作为汽车发动机燃料，发动机仅需作适当变动，运行不仅安全可靠，而且噪声低污染小，特别是在排放法规日益严格的今天，以LNG作为燃料的汽车，排气明显改善。据资料报道：与压缩天然气（CNG） 比较，在相同的行程和运行时间条件下，对于中型和中重型车辆而言，LNG汽车燃料成本要低20%，重量要轻2/3，同时，供燃系统装置的成本也至少低2/3。可以证明，将天然气液化并以液态储运是促使它在运输燃料中应用的最经济有效的方法。

3）作为冷源用于生产速冷食品，以及塑料，橡胶的低温粉碎等，也可用于海水淡化和电缆冷却等。

4）作为工业气体燃料，用于玻壳厂、工艺玻璃厂等行业。7. LNG的运输方式

LNG的运输方式主要有轮船、火车和汽车槽车等方式。在500～800公里经济运输半径范围内，采用汽车槽车运输LNG是比较理想的方式。槽车罐体采用双壁真空粉末绝热，配有操作阀安全系统及输液软管等。国内低温液体槽车的制造技术比较成熟，槽车使用安全。LNG产品采用深冷液体储罐储存，液体储罐为双壁真空粉末绝热，LNG的日蒸发率可控制在0.46%之内，储存周期为4～7天。8. LNG是汽车的清洁燃料

       在所有的清洁燃料中，天然气以其应用技术成熟、安全可靠、经济可行而被世界许多国家和专家视为目前最适宜的汽车替代燃料。汽车使用天然气作为动力燃料，与汽油相比，其尾气排放中HC减少72%，NOx减少39%， CO减少90%，SOx、Pb降为零。噪音降低40%。因此，推广使用天然气燃料，对减少大气污染、改善环境将会起到积极的推动作用。

(三)焦炉煤气制LNG经济性以及运营条件

       1. 焦炉煤气，又称焦炉气，英文名为Coke Oven Gas(COG)，由于可燃成分多，属于高热值煤气，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也产生的一种可燃性气体，所以焦炉煤气是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可

生产焦炉气300~350Nm3

（标准状态）。其主要成分为氢气（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不饱和烃（2%~4%）、二氧化碳（1.5%~3%)、氧气(0.3%~0.8%))、氮气(3%~7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。

       近几年随着环境问题日益突出，国家对焦化企业设立了越来越严格的环保标准，在焦化行业的准入标准中明确规定焦炉煤气利用率要大于98%，迫使企业不得不为焦炉煤气找寻更好的去处。与此同时，近几年焦化市场行情低迷，行业产能严重过剩，企业经济效益下滑，于是一些企业就瞄准了市场潜力巨大的液化天然气，将焦炉煤气制液化天然气作为摆脱企业困境的一个方向。因此焦炉煤气制LNG(液化天然气)变得“炙手可热”。

       将焦炉煤气变成液化天然气，中间需要经过焦炉煤气净化、甲烷合成和天然气液化3道工序，其中每个单独工序都有一定的技术难度。而如果要以焦炉煤气为原料合成甲烷再冷冻液化成液化天然气，就需要将3道工序串联起来作为一个

6. LNG的主要用途

1）作为清洁燃料汽化后供城市居民使用，具有安全、方便、快捷、污染小的特点。

2）作代用汽车燃料使用。采用LNG作为汽车发动机燃料，发动机仅需作适当变动，运行不仅安全可靠，而且噪声低污染小，特别是在排放法规日益严格的今天，以LNG作为燃料的汽车，排气明显改善。据资料报道：与压缩天然气（CNG） 比较，在相同的行程和运行时间条件下，对于中型和中重型车辆而言，LNG汽车燃料成本要低20%，重量要轻2/3，同时，供燃系统装置的成本也至少低2/3。可以证明，将天然气液化并以液态储运是促使它在运输燃料中应用的最经济有效的方法。

3）作为冷源用于生产速冷食品，以及塑料，橡胶的低温粉碎等，也可用于海水淡化和电缆冷却等。

4）作为工业气体燃料，用于玻壳厂、工艺玻璃厂等行业。7. LNG的运输方式LNG的运输方式主要有轮船、火车和汽车槽车等方式。在500～800公里经济运输半径范围内，采用汽车槽车运输LNG是比较理想的方式。槽车罐体采用双壁真空粉末绝热，配有操作阀安全系统及输液软管等。国内低温液体槽车的制造技术比较成熟，槽车使用安全。LNG产品采用深冷液体储罐储存，液体储罐为双壁真空粉末绝热，LNG的日蒸发率可控制在0.46%之内，储存周期为4～7天。8. LNG是汽车的清洁燃料

       在所有的清洁燃料中，天然气以其应用技术成熟、安全可靠、经济可行而被世界许多国家和专家视为目前最适宜的汽车替代燃料。汽车使用天然气作为动力燃料，与汽油相比，其尾气排放中HC减少72%，NOx减少39%， CO减少90%，SOx、Pb降为零。噪音降低40%。因此，推广使用天然气燃料，对减少大气污染、改善环境将会起到积极的推动作用。

(三)焦炉煤气制LNG经济性以及运营条件

       1. 焦炉煤气，又称焦炉气，英文名为Coke Oven Gas(COG)，由于可燃成分多，属于高热值煤气，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也产生的一种可燃性气体，所以焦炉煤气是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300~350Nm3（标准状态）。其主要成分为氢气（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不饱和烃（2%~4%）、二氧化碳（1.5%~3%)、氧气(0.3%~0.8%))、氮气(3%~7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。

       近几年随着环境问题日益突出，国家对焦化企业设立了越来越严格的环保标准，在焦化行业的准入标准中明确规定焦炉煤气利用率要大于98%，迫使企业不得不为焦炉煤气找寻更好的去处。与此同时，近几年焦化市场行情低迷，行业产能严重过剩，企业经济效益下滑，于是一些企业就瞄准了市场潜力巨大的液化天然气，将焦炉煤气制液化天然气作为摆脱企业困境的一个方向。因此焦炉煤气制LNG(液化天然气)变得“炙手可热”。

       将焦炉煤气变成液化天然气，中间需要经过焦炉煤气净化、甲烷合成和天然气液化3道工序，其中每个单独工序都有一定的技术难度。而如果要以焦炉煤气为原料合成甲烷再冷冻液化成液化天然气，就需要将3道工序串联起来作为一个

       系统考虑，而不是各段工艺的简单叠加，前后的衔接协调配合尤为重要，这中间还有许多的技术难题需要攻克。许多装置不能长周期平稳运行的重要原因就是没有做好一体化的统筹协调工作。如何将以上单独工序有机结合起来，组成系统是项目运行盈利的关键。由于焦炉煤气是炼焦过程中产生的副产品，成分十分复杂、杂质含量高、各组分含量变动范围大，控制不好就会直接影响后续的甲烷化工艺。特别是焦炉煤气中噻吩、硫醚、硫醇、硫化氢等难处理的含硫杂质对催化剂有毒害作用，因此硫的含量要净化到5ppb以下。这个指标是焦炉煤气制甲醇相应指标的1/20。此外，甲烷合成后的后段净化也十分关键。不同于传统天然气液化的低温液化，焦炉煤气合成的甲烷气中含有氮气和氢气，需要低温精馏将其脱除，使甲烷含量达到99%以上，才能保证甲烷顺利液化。对于企业上焦炉煤气制液化天然气项目、到底该如何利用多余的焦炉煤气，除了技术、原料，还要要把自身优势、区域市场特点以及运输物流等多个因素综合起来考量，谨慎选择产品路线，让焦炉煤气的利用价值实现最大化。原料的稳定供给则是焦炉煤气制液化天然气项目能否回收投资并盈利的基本保障。不同于其他化工项目，焦炉煤气制液化天然气采用的原料是焦化企业的副产品。而这种副产品供给能否保证，又要取决于焦化企业的主营产品生产装置是否能满负荷运行。

（四）焦炉煤气制LNG主要工艺流程及各工段建设内容 1.主要工艺流程

       焦炉气生产液化天然气是以焦化厂副产的焦炉煤气为原料，采用甲烷合成工艺技术生产SNG，SNG经深冷液化成LNG，典型焦炉煤气成分组成如下：

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