摘　要：焦?fàn)t煤氣作為焦化企業(yè)的重要副產(chǎn)品之一，通過甲烷化可以將焦?fàn)t煤氣資源化利用。對符合《焦化行業(yè)準(zhǔn)入條件》的6個批次企業(yè)的焦?fàn)t煤氣利用情況進(jìn)行分析，對焦?fàn)t煤氣制LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展的區(qū)域分布進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣  液化天然氣  焦?fàn)t煤氣制液化天然氣

Research on Industry Development of Production of LNG from Coke Oven Gas

Abstract：The coke oven gas is an important byproduct of coking enterprise and can be used as resource via methanation．7rhe utilization of coke oven gas from 6 batches of enterprises confoHTl to the Market Access Conditions for the Coking Industry is analyzed．Fhe area distribution of industry development of production of LNG from coke oven gas is studied．

Key words：coke oven gas；LNG；production of LNG from coke oven gas

天然氣作為國際社會公認(rèn)的清潔能源，在能源結(jié)構(gòu)中的比例逐年上升。焦?fàn)t煤氣(COG)是焦化企業(yè)的副產(chǎn)品，COG的主要組分為H2、CO、CO2、CH4等^[1]，如果將CO、CO2與H2發(fā)生甲烷化反應(yīng)生成甲烷，可以得到高熱值的天然氣^[2]。

1　焦?fàn)t煤氣資源規(guī)模與可利用規(guī)模分析

COG是非常寶貴的能源和資源，COG是僅次于焦炭的煉焦副產(chǎn)品，據(jù)測算2008年我國無法回收利用的COG氣量達(dá)到400×10⁸m³／a^[3]。COG產(chǎn)率與入爐煤的揮發(fā)分相關(guān)，隨揮發(fā)分增加COG產(chǎn)量也會增加。焦?fàn)t煤氣資源可分為三大類^[4]：已利用資源、可利用資源(機(jī)焦?fàn)t已收集的煤氣資源)、潛在可利用資源(土焦和改良焦等焦化企業(yè)還沒有收集的煤氣資源和現(xiàn)已利用將來被天然氣取代的煤氣資源)。

不同類型焦化企業(yè)所產(chǎn)生COG的利用狀況不同。根據(jù)焦化企業(yè)COG利用狀況，焦化企業(yè)可分成四種類型：鋼鐵企業(yè)附屬焦化企業(yè)、城市燃?xì)鈿庠唇够髽I(yè)、以生產(chǎn)焦炭為主的獨(dú)立焦化企業(yè)、土焦和改良焦焦化企業(yè)。

鋼鐵企業(yè)附屬焦化企業(yè)大多采用復(fù)熱式焦?fàn)t且用高爐煤氣加熱，焦化過程生產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣都被用于軋鋼等需要高熱值煤氣的工藝中。鋼鐵企業(yè)附屬焦化廠的煤氣資源屬已利用資源。

城市燃?xì)鈿庠唇够髽I(yè)是以供應(yīng)城市燃?xì)鉃槟繕?biāo)而建的大型機(jī)焦企業(yè)。大型機(jī)焦?fàn)t所產(chǎn)焦?fàn)t煤氣約48％用于焦?fàn)t自身加熱(部分焦化廠用焦?fàn)t煤氣和水煤氣混合氣進(jìn)行焦?fàn)t自身加熱)，其余部分外輸用作城市民用燃料。大中城市燃?xì)鈿庠唇够瘡S生產(chǎn)的煤氣一般供不應(yīng)求。這部分煤氣資源曾經(jīng)是已利用資源。但是，隨著西氣東輸相關(guān)工程的實(shí)施，城市民用焦?fàn)t煤氣將被天然氣取代，逐步成為潛在可利用資源。

獨(dú)立焦化企業(yè)約有48％的焦?fàn)t煤氣用于自身加熱，約52％的焦?fàn)t煤氣剩余，剩余煤氣用于發(fā)電、合成氨、合成甲醇、金屬鎂和建材生產(chǎn)消費(fèi)的僅占少許比例(5％左右)。所以獨(dú)立焦化企業(yè)可利用資源量豐富。

土焦煉焦和大多數(shù)改良焦不回收煤氣和化學(xué)產(chǎn)品，除了48％的焦?fàn)t煤氣用于自身加熱外，其他均為潛在可利用資源。另外，隨著國家與地方政府的煉焦行業(yè)準(zhǔn)入條件嚴(yán)格實(shí)施及企業(yè)升級轉(zhuǎn)型，這部分企業(yè)將逐步淘汰或升級為機(jī)焦焦化廠。所以土焦和改良焦焦化企業(yè)潛在資源豐富。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，201 1年中國焦炭產(chǎn)量達(dá)到4.28×10⁸t，按照1t焦炭副產(chǎn)430m³ COG計(jì)算，2011年副產(chǎn)品COG約1840×10⁸m³。城市燃?xì)鈿庠唇够髽I(yè)、獨(dú)立焦化企業(yè)、土焦和改良焦焦化企業(yè)焦炭產(chǎn)量合計(jì)3.04×10⁸t，副產(chǎn)品COG約1307×10⁸m³。按照上述對不同類型焦化企業(yè)所產(chǎn)生COG利用情況分析，48％的COG用于自身加熱，則其余的COG達(dá)到680×10⁸m³。按照每2.2～2.6m³的焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)出1m³天然氣計(jì)算，可每年生產(chǎn)天然氣達(dá)(262～309)×10⁸m³，約等于西氣東輸二線年輸氣能力；如果考慮我國焦?fàn)t煤氣制甲醇的900×10⁴t／a產(chǎn)能可達(dá)產(chǎn)70％，按照每2100m³的COG生產(chǎn)出1t甲醇，630×10⁴t甲醇消耗COG約132×10⁸m³，則實(shí)際富余的COG仍然達(dá)到548×10⁸m³，可生產(chǎn)出天然氣(211～249)×10⁸m³／a。如果僅考慮中國獨(dú)立焦化廠作為可利用資源(獨(dú)立焦化廠占產(chǎn)量比例為62.9％)，2011年獨(dú)立焦化廠COG副產(chǎn)品1158×10⁸m³，自身加熱(消耗556×10⁸m³)、生產(chǎn)甲醇(132×10⁸m³)之外，COG可利用資源量為470×10⁸m³，年可生產(chǎn)天然氣(180～213)×10⁸m³。

2　焦?fàn)t煤氣制LNG潛在空間分析

①取得焦化行業(yè)準(zhǔn)入條件企業(yè)的利用情況

截至2012年中，符合《焦化行業(yè)準(zhǔn)入條件》的企業(yè)共計(jì)6個批次，其利用情況主要為制甲醇、發(fā)電、外供(用途不確定)、供熱、供城市燃?xì)饧白杂脦讉€方面。據(jù)西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司所提供至2012年共計(jì)6個批次獲得準(zhǔn)入條件企業(yè)的利用情況，分析整理得到焦化企業(yè)COG利用情況(見表1)。

制甲醇、發(fā)電、供熱、供城市燃?xì)馐侵饕梅绞剑謩e為61、49、36、35家企業(yè)；已經(jīng)進(jìn)行外供銷售但不確定用途的企業(yè)36家；其余利用方式還可用于化工原料、提氫等；熱回收焦?fàn)t和機(jī)焦?fàn)t等目前無法確定其準(zhǔn)確利用情況的企業(yè)99家，占總統(tǒng)計(jì)企業(yè)數(shù)量的25.6％，這部分企業(yè)值得進(jìn)一步關(guān)注。

作為城市燃?xì)鈿庠吹慕範(fàn)t煤氣企業(yè)過去在大中城市供不應(yīng)求，但是隨著未來城市燃?xì)獾睦煤凸艿捞烊粴夤?yīng)增加，越來越缺乏市場競爭力，這部分的供應(yīng)可作為COG制取LNG的潛在可利用資源；目前將COG外供的企業(yè)均可作為COG制LNG可利用資源；目前不確定利用情況的機(jī)焦?fàn)t和熱回收爐企業(yè)也具有COG回收功能，可作為COG制LNG叫+利用資源考慮；其余制甲醇、發(fā)電、供熱、白用等其他明確用途且具有一定產(chǎn)品市場的企業(yè)均作為已利用資源。綜合測算：COG可利用資源(不確定企業(yè)、外供不確定用途企業(yè))企業(yè)數(shù)量占總統(tǒng)計(jì)企業(yè)數(shù)量的34.9％；潛在町利用資源(外供城市燃?xì)?span lang="EN-US">)企業(yè)數(shù)量占總統(tǒng)計(jì)企業(yè)數(shù)量的9.1％。潛在可利用資源是未來隨市場情況可以轉(zhuǎn)化為“可利用資源”的資源，故具有可利用資源的焦化企業(yè)占總統(tǒng)計(jì)企業(yè)數(shù)量的44％，統(tǒng)計(jì)企業(yè)共計(jì)386家，因此大約相當(dāng)于l67家焦化企業(yè)可以作為COG制LNG產(chǎn)業(yè)潛在合作伙伴。

②COG可利用資源企業(yè)地域分布

前述分析顯示，目前中國焦化企業(yè)中將COG用于外供(用途不確定)、城市燃?xì)庖约澳壳安淮_定利用情況的l67家企業(yè)是COG可利用資源，這些企業(yè)主要分布在山西、河北、山東，分別有53、40、19家企業(yè)；少量分布在河南、陜西、內(nèi)蒙古等地，分別有11、7、6家企業(yè)。2011年我國焦炭產(chǎn)量前三名省份為山西、河北、山東，焦炭產(chǎn)量分別為0.9×10⁸、0.6×10⁸、0.4×10⁸t。從地域分布上看，COG可利用資源企業(yè)分布情況與焦炭產(chǎn)量分布情況相同，前三名均鎖定在山西、河北、山東，這也印證了COG是焦炭企業(yè)的重要副產(chǎn)品的特點(diǎn)。

根據(jù)COG甲烷化進(jìn)而可得到LNG的技術(shù)路線，主要對川西、河北、山東焦化園區(qū)及大型焦化集團(tuán)地理集中度進(jìn)行分析，尋找COG制LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潛在區(qū)域。此外，云南、貴州近年提出發(fā)展焦化企業(yè)的政策，也值得進(jìn)一步研究。這些企業(yè)獲得政府準(zhǔn)入條件，具有經(jīng)營的可持續(xù)性，都是潛在的COG制LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展(合作)企業(yè)。

①山西

山西省的焦炭產(chǎn)能的93％集中在臨汾、呂梁、太原、運(yùn)城、長治、晉中地區(qū)，其中，太原、晉中、臨汾、運(yùn)城、呂梁等是焦化生產(chǎn)規(guī)模大且集中的地區(qū)。

按照《山西省人民政府關(guān)于印發(fā)山西省焦化產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃的通知》(晉政發(fā)[2009]7號)，將置換建設(shè)的新型大型焦化項(xiàng)目重點(diǎn)布局在呂梁、臨汾、晉中、長治、運(yùn)城現(xiàn)有的焦化園區(qū)內(nèi)或焦化集中區(qū)內(nèi)。這些焦化園區(qū)均可能成為高集中度的COG制LNG產(chǎn)業(yè)基地。

在這些地區(qū)周圍發(fā)展焦?fàn)t煤氣制LNG產(chǎn)業(yè)，可將COG資源形成規(guī)模，保障穩(wěn)定供應(yīng)。目前在建的項(xiàng)目中，山西孝義新能源焦?fàn)t煤氣制SNG(代用天然氣)項(xiàng)目、山西沁縣國華燃?xì)饨範(fàn)t煤氣制LNG、古縣正泰焦?fàn)t煤氣制天然氣項(xiàng)目、山西安泰焦?fàn)t煤氣制取LNG項(xiàng)目均選址在山西焦化園區(qū)內(nèi)或集中區(qū)內(nèi)，資源相對穩(wěn)定。COG制取LNG產(chǎn)業(yè)布局建議首選呂梁、晉中、運(yùn)城等目前沒有COG制取LNG項(xiàng)目的區(qū)域，早進(jìn)入早獲利?？傮w來看，山西省COG資源集中趨勢將在這幾個區(qū)域，可作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)關(guān)注對象。

②河北

河北省焦化企業(yè)主要分布在富產(chǎn)煤炭、鋼鐵產(chǎn)業(yè)集中和交通便利的地區(qū)，包括唐山、邯鄲、邢臺、石家莊井陘、宣化、承德等地區(qū)。受下游鋼鐵價(jià)格起伏和上游煤炭價(jià)格堅(jiān)挺的雙重?cái)D壓，2011年河北省焦化行業(yè)絕大多數(shù)企業(yè)處于虧損狀態(tài)。大型獨(dú)立焦化企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益較好，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的焦化廠由于需求有保證，很少限產(chǎn)或減產(chǎn)。而部分中小獨(dú)立焦化企業(yè)的生存發(fā)展面臨困難。COG作為焦化企業(yè)的主要副產(chǎn)品，其有效的利用可以為焦化企業(yè)提供良好的經(jīng)濟(jì)效益，反過來可以補(bǔ)貼上游企業(yè)，穩(wěn)定甚至擴(kuò)大產(chǎn)能。對于獨(dú)立小型焦化企業(yè)，聯(lián)合后可作為COG制取LNG項(xiàng)目的穩(wěn)定資源供應(yīng)商。

因此，COG制取LNG產(chǎn)業(yè)布局可將河北唐山、邯鄲、邢臺、石家莊、宣化、承德等地的小型獨(dú)立焦化企業(yè)作為潛在合作目標(biāo)。天然氣利用企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)通過研究這些地區(qū)COG資源規(guī)模、可利用資源情況等，在這些區(qū)域進(jìn)行COG制LNG項(xiàng)目的整體規(guī)劃和布局。

③山東

從地理分布上看，山東省已形成魯中、魯南、魯西南三大焦化產(chǎn)業(yè)集群，已建成8個產(chǎn)業(yè)園區(qū)。8個園區(qū)可作為COG制LNG產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。山東獲得準(zhǔn)入條件的重點(diǎn)焦化企業(yè)，如山東鐵雄能源集團(tuán)有限公司、濟(jì)南鋼鐵股份有限公司焦化廠、萊蕪鋼鐵集團(tuán)股份有限公司焦化廠，具有焦?fàn)t煤氣可利用資源，是COG制LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)合作對象。

④貴州

貴州省國土資源廳規(guī)劃處2008年發(fā)布的《貴州省“十一五”煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出，在全省重點(diǎn)建設(shè)六盤水一威赫煤化工區(qū)，應(yīng)該依托六盤水焦煤資源和大型煤炭企業(yè)的優(yōu)勢進(jìn)行發(fā)展；六盤水煤焦化產(chǎn)業(yè)帶將圍繞水城鋼鐵(集團(tuán))公司、盤江煤電(集團(tuán))公司、水城礦業(yè)(集團(tuán))公司等大型企業(yè)發(fā)展建設(shè)新型煤焦化基地。分析準(zhǔn)入焦化企業(yè)的COG利用情況，可為COG制LNG產(chǎn)業(yè)提供COG資源的企業(yè)有貴州水礦西洋焦化有限公司、盤縣天能焦化有限公司，天然氣利用企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)可將其作為進(jìn)一步了解貴州對COG利用情況的切入點(diǎn)，在有產(chǎn)業(yè)扶持政策的區(qū)域加大前期調(diào)研力度，進(jìn)行整體規(guī)劃和布局。

⑤云南

云南是后起發(fā)展焦化企業(yè)的省份之一，其COG產(chǎn)量位居全國第9位。分析準(zhǔn)入焦化企業(yè)利用情況，可供COG制LNG產(chǎn)業(yè)利用資源企業(yè)有昆明焦化制氣廠、曲靖市盛凱焦化有限責(zé)任公司、馬龍縣明龍焦化實(shí)業(yè)有限公司，焦化企業(yè)焦炭設(shè)計(jì)能力在100×10⁴t／a以下，COG沒有得到充分利用，未來可考慮聯(lián)合利用的方式，作為COG制LNG產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域之一。

3　結(jié)論與建議

2011年焦?fàn)t煤氣(COG)資源規(guī)模與可利用規(guī)模分析顯示，不同情境下焦?fàn)t煤氣資源量(470～680)×10⁸m³／a，可生產(chǎn)天然氣(180～309)×10⁸m³／a，這種可利用資源潛力相當(dāng)巨大。經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源具有高度依賴性，隨著我國環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排要求加強(qiáng)，國家對COG資源化利用的關(guān)注程度會不斷提高。

通過對符合焦化行業(yè)政策的企業(yè)焦?fàn)t煤氣利用情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)山西、河北、山東是焦?fàn)t煤氣資源主要分布地區(qū)，云南、貴州近年提出一些新政策，也是焦?fàn)t煤氣制LNG產(chǎn)業(yè)重要的發(fā)展地區(qū)。

焦炭屬于高污染、高能耗的資源性商品，提高焦化產(chǎn)品利用率是焦化企業(yè)節(jié)能減排的關(guān)鍵。建議天然氣利用企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)與焦化企業(yè)整體規(guī)劃布局，加強(qiáng)合作，一方面有利于解決COG綜合利用問題，增加焦化產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)附加值；另一方面有利于緩解國內(nèi)天然氣短缺局面，對焦化行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)及節(jié)能減排具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳創(chuàng)明．焦?fàn)t煤氣制甲醇的工藝技術(shù)研究[J]．煤氣與熱力，2008，28(1)：B36-B42．

[2]曾志新，閆小斌．焦?fàn)t煤氣化工利用方案選擇[J]．煤氣與熱力，2011，31(3)：B09-Bll．

[3]姚維學(xué)，付再華，劉同l毛，等．焦?fàn)t煤氣的綜合利用[J]．河北化工，2009，32(12)：34-36．

[4]楊力，董躍，張永發(fā)，等．中國焦?fàn)t煤氣利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]．山西能源與節(jié)能，2006(1)：1-4．

本文作者：都大永莊妍

作者單位：中海石油氣電集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心