山西焦炉煤气利用一波三折

以往只能“点天灯”，后来发现可以制甲醇，现在又遇气源紧——
山西焦炉煤气利用一波三折
    长期以来，焦化产业产生的焦炉煤气多以“点天灯”的方式被白白烧掉。据统计，仅山西一省每年烧掉的焦炉煤气量就相当于两个西气东输工程的输气量，全国直接排放或白白烧掉的焦炉煤气更是价值上百亿元。这既浪费了资源，也极大地污染了环境。
    后来，一项焦炉煤气制甲醇的专利技术终于使这些焦炉煤气有了好去处。不少企业如获至宝，纷纷欲引进这一项目。焦炉煤气制甲醇之路走起来是否顺利？这其中到底有着怎样的苦与乐呢？记者就此进行了采访。　
    “点天灯”
    一年两个西气东输
    焦炉煤气是焦化产业主要的副产品之一。每炼1吨焦炭，会产生430立方米左右的焦炉煤气。这些焦炉煤气中的一半用于回炉助燃，另外约200立方米必须使用专门的装置进行回收，否则只能直接排入大气，或者燃烧排放（俗称“点天灯”）。国家统计局的数据显示，2007年全国规模以上焦化企业共生产焦炭3.28 亿吨，超过了全球焦炭总产量的50％。如此算来，全国白白排放掉的焦炉煤气就有600多亿立方米。若以0.2元/立方米（我国民用天然气价格已超过2元/ 立方米）的价格计，这些焦炉煤气价值达到上百亿元。2007年山西省生产焦炭9897万吨，产生的焦炉煤气除有约10％以城市煤气供应、发电等形式被回收利用外，还有约200亿立方米被白白排放掉。而国家耗资1400亿元建设的西气东输工程，每年只能将120亿立方米的天然气从新疆送到上海。也就是说，仅山西一省每年排放掉的焦炉煤气量就接近两个西气东输工程的输气量。
    记者近日在焦炭产量三分天下有其一的山西省采访时看到，除了极个别大型焦化企业外，大大小小的焦化厂都在高高的烟囱上点着一盏或者数盏“天灯”。红色火焰熊熊燃烧，24小时不间断。乘车从山西省孝义市、介休市、洪洞县一带走过时，记者看到点燃的焦炉煤气“天灯”掩映着浓浓黄烟，其景色之“壮观”让人看了心里真不是滋味。
    据了解，我国焦化产业目前以生产焦炭为主，焦炉煤气、煤焦油等副产品的深加工不多。“点天灯”在浪费宝贵的不可再生资源的同时，也对环境造成了极大的污染。在山西省孝义市，记者发现，由于空气污染，天空灰蒙蒙的，能见度很低。一辆迎面开过来的小三轮车大白天竟然还亮着前灯，车主所戴的口罩十分醒目。当地一位修摩托车的小伙子指着记者的白衬衣说：“你是第一次来我们这边吧？我们这里的人都不穿白衣服。穿着白衣服走出二里地，领子就变黑了。”他指着修摩托车用的棚子说：“这上面全是乌黑的一片，像是油渍。这是下雨时从天上落下来的。我们的房子表面也都是这样黑乎乎的。”这位小伙子还告诉记者，像他这样的年轻人去当兵，体检时被发现大多数人的肺部都有毛病，原因是长期吸入了污染严重的空气。至于“天灯”，他们每天晚上都能看到，早已经习惯了。
    白白烧掉的焦炉煤气难道就没有企业会心疼？一家小焦化企业的工人给记者算了一笔账：一个年产量40万吨的焦化厂，每年白白烧掉的焦炉煤气约为8000万立方米，价值1600万元，合每天烧掉4万多元。但这与生产焦炭所带来的利润相比，实在是可以忽略不计。焦炭价格若在2000元/吨左右，这个焦化厂每年的产值就是约8亿元。单从一家焦化企业的经济效益分析，与焦炭生产相比，每天白白烧掉的几万元确实算不了什么。但是从全国看呢？中国这样一个能源短缺的国家实在不应这样过日子。
    于是，随着中国化学工业第二设计院（以下简称化二院）焦炉煤气制甲醇专利技术的诞生，有识之士终于看到了灭“天灯”的希望：用焦炉煤气制甲醇。　　
    制甲醇
    技术有了市场好了
    焦炉煤气是生产焦炭的伴生气，可以算是一种煤头化工产品，其主要成分是氢气、甲烷、一氧化碳、不饱和烯烃等，这些都是非常紧缺的资源。采用适当的化工处理方法，将焦炉煤气中的甲烷气体转化为一氧化碳，即可制取生产甲醇所需要的合成气。这是焦炉煤气合成甲醇的核心技术。
    国内最早开始动焦炉煤气利用脑筋的是化二院。记者从化二院了解到，从上世纪90年代起，该院就开始了这项研究，目前已完全掌握了这项技术，拥有自主知识产权。目前在全国范围内成功运用该焦炉煤气制甲醇技术的企业已经达到10家，分布在云南、贵州、内蒙古、山西、河北、山东、陕西等地。另外，采用该技术的处于建设和设计阶段的装置还有20多套。
    以往被“点天灯”烧掉的焦炉煤气能制成甲醇，这无疑是一条很好的出路。甲醇是十分重要的化工原料，同时也是很好的能源。目前甲醇的制备方法有天然气制甲醇、煤制甲醇等，但焦炉煤气制甲醇无疑是成本最低的方法。因为只要将原来被排放掉的焦炉煤气收集起来作为原料即可。
    云南曲靖大为焦化制供气有限公司是国内第一家投产焦炉煤气制甲醇项目的企业。该公司200万吨焦化项目配套装置之一就是20万吨/年焦炉煤气制甲醇装置，这为全国焦化产业的焦炉煤气综合利用起到了示范作用。据记者了解，目前国内已投产的焦炉煤气制甲醇项目总产能已达上百万吨。
    针对记者关于甲醇产能过剩的担心，化二院有关人士十分肯定地告诉记者，焦炉煤气制甲醇比现有的天然气制甲醇和煤制甲醇都具有成本优势。即使甲醇产能过剩，也不会影响到焦炉煤气制甲醇的市场，反而会更加体现其成本优势。
    据了解，在发达国家，焦化产业都是以从煤炭中深加工出来的高科技产品称雄国际市场的。在日本，焦炭只是焦化产业的一个副产品，焦化产业的化工产品达200 种之多。从焦炉煤气制甲醇延伸下去，产品链还很长，比如利用甲醇生产醋酸、酸酐、甲醛、二甲醚，以及一系列深加工化工产品。　
    新难题
    上气不接下气
    但没想到，真正要用焦炉煤气来制甲醇时，企业却普遍遇上了“气短”的难题。
    山西的焦炭总产量占到全国的近1/3,按理说焦炉煤气供应也是最充足的。明明拥有近两个西气东输工程的气量，真正到要用时却“上气不接下气”，这着实令人不解。
    记者近日在山西省采访时了解到，有一个焦炉煤气制甲醇企业最近遇到了“卡脖子”的难题。眼瞅着所有的装置都已经调试完毕，试生产也过关了，但因为焦炉煤气气源不足，项目迟迟不能正式投产。问题出在哪儿呢？原来，该公司并没有自己的焦炭生产线，他们只能采用其他焦化企业的焦炉煤气。据专家介绍，每生产1吨甲醇需要10万吨焦炭副产的焦炉煤气作为原料，年产10万吨甲醇就需要一个百万吨级的焦化企业为之供应焦炉煤气。而在目前中国的焦化产业中，中小企业占到了 80％以上。2006年，全国百万吨级的焦化企业仅57家，大量的焦化企业规模小、布局分散。比如山西省就以民营焦化企业居多，产能在20万吨、40万吨、60万吨不等。因此，哪怕与一个中等个头的焦化企业比邻而居，制甲醇所需的焦炉煤气气源还是不够充足。一旦气源不够，就要采用几家焦化企业的焦炉煤气，这就涉及到输气管道铺设的问题。铺设输气管道可不是一件容易的事。农民的庄稼地不让过，公路也不能过。无奈，有的企业现在甚至考虑干脆自己上煤制气装置，以解决气源问题。有人开玩笑说，这相当于为了一个气门芯，就要专门找一辆自行车为之配套。
    据化二院有关负责人介绍，山西虽然是焦炭产量最大的省，但其焦炉煤气的利用情况最不理想。因为山西以民营焦化企业居多，规模比较小，每个企业的焦炉煤气产量有限，达不到制甲醇要求的规模，但是几家联合起来又有诸多困难。另外，很多焦化企业老板不懂化工，搞炼焦相对容易，但制甲醇就没有技术能力了。因此，企业宁可“点天灯”，也不想费神费力上制甲醇的装置。相比之下，贵州、云南、内蒙古等地的焦化企业是后来发展起来的，一般是产能100万吨、200万吨的大机焦，因此这些焦化企业光是把自产的焦炉煤气回收起来制甲醇就已经够用了。这些企业往往是一期上焦炭项目，二期就上焦炉煤气制甲醇项目。
    记者了解到，在山西，还有一些焦化企业处于观望状态。一方面，迫于炼焦煤价格上涨的成本压力和越来越严格的环保法规，企业想上焦炉煤气回收利用装置；另一方面，由于气源瓶颈，企业对焦炉煤气制甲醇项目能否稳定运行还不确定。另外，企业也缺少懂得甲醇生产的技术人员和管理人员，因此这些企业的焦炉煤气制甲醇项目还没有迈出实质性的步伐。
    谁能帮助“焦炉煤气量相当于两个西气东输工程”的山西解决这些问题，让企业在走出焦炉煤气制甲醇的第一步之后，再能够接着走下去呢？
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    焦炉煤气的主要用途
    焦炉煤气是指炼焦用煤在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体，是生产焦炭的副产品。其主要成分是氢气和甲烷，还含少量烯烃、一氧化碳和二氧化碳等。焦炉煤气的用途可划分为燃料用气、发电用气、化工用气几种。
    在燃料用气方面，焦炉煤气可接入城市供气管网作为居民用气，也可以用于工业生产，如生产海绵铁等。焦炉煤气是人工煤气中最适合作为民用燃气的气体。焦炉煤气热值较高，一氧化碳含量小于10%，比较安全，所以长期在一些大中城市作为主要民用燃气使用。近年来，由于西气东输为一些地区使用天然气提供了便利条件，天然气替代了大量的焦炉煤气，但在天然气输送不到的地方，焦炉煤气仍可作为主要民用燃气使用。而生产海绵铁一般只适合于钢铁企业自建的焦化厂。
    在发电方面，一是焦炉煤气可替代燃煤，采用传统的锅炉－蒸汽轮机－发电机工艺发电，单位千瓦投资约为5000余元；二是焦炉煤气作为燃料，可以直接通过燃气轮机发电，单位千瓦投资约为3000余元。燃气轮机发电技术是近年来兴起的能源利用方式，属于国家产业政策保护范畴。
    在化工用气方面，用焦炉煤气制甲醇，在国内外均有应用，技术工艺成熟。国内云南、山西等地均有用焦炉煤气制甲醇的焦化厂。随着国际油价和天然气价格的猛涨，以价格相对较低的焦炉煤气为原料制取甲醇的路线获得良好的发展机遇。数据显示，当原料煤吨价在600元时，甲醇完全成本为1941元；当天然气价格在每立方米1.2元时，气头甲醇的完全成本约为每吨2000元。焦炉煤气制甲醇的成本约为煤制甲醇成本的一半。焦炉煤气也可用于生产合成氨，国内有不少焦化厂已生产多年。但合成氨成本较高，利润空间较小。

来源：中国化工报