废气也能成为可利用的清洁能源
———我国焦炉气制液化天然气行业调查
据综合媒体消息，近年来我国天然气需求增长强劲，天然气市场的消费量呈现爆炸式增长，2007年我国天然气消费开始出现缺口，2007~2013年我国天然气消费量以年均15.9%的速度增长，远高于产量增长率，导致近年来缺口逐渐增大，2013年我国30%的天然气依赖进口。
我国进口的天然气主要有进口LNG和进口管道天然气两种来源，2013年我国进口天然气约3810万吨（529.6亿立方米），同比增长25%，其中管道天然气（气态天然气）2007.4万吨，约占53%，同比增长27%，液态天然气进口量1802.5万吨，约占天然气总进口量的47%，同比增长22.7%。
随着我国城市化的进程，天然气消费量将继续增长，而频繁出现的雾霾天气使很多地方对清洁能源的需求更加强烈，使得天然气更加受到青睐，我国天然气消费的缺口可能会越来越大，因此采取煤制气、煤层气以及页岩气等多种方式解决天然气供应短缺显得尤为必要。
“废物”焦炉气里面的大文章
焦炉气，又称焦炉煤气，是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，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产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品，焦炉气是混合气体，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异，一般每吨焦炭可产生焦炉气300~350标准立方米。
焦炭企业分为独立焦化企业和钢铁联合体企业的焦化企业，对于钢铁联合体焦化企业，基本上建立了循环利用系统，做到自身完全消化利用了焦炉煤气。
由于焦炭价格持续走低，焦化企业举步维艰，探求焦炉煤气出路，已成为独立焦化企业生存发展的关键。
焦炉气制液化天然气正在大规模推广，截至2013年底，我国已经建成太工天成、新汶恒坤、乌海华清、河南京宝新奥、曲靖燃气和云南华鑫6个焦炉气制天然气项目，合计焦炉气消费量16.9亿立方米，LNG产能5.9亿立方米/年。在建项目约26个，合计焦炉气消费量90.4亿立方米，LNG产能32.7亿立方米/年，焦炉气制天然气进入爆炸期。
焦炉气制天然气比煤制天然气建设周期短、投资少，目前我国焦炉气大多被“点天灯”浪费，现在炼焦产能过剩、利润微薄，炼焦企业已经充分认识到利用副产品焦炉气的重要性，焦炉气制天然气项目越来越多。
8月25日，记者来到河南平顶山宝丰县，实地了解我国首家焦炉煤气制液化天然气工艺项目———京宝新奥焦炉煤气制LNG项目。
2010年，新奥能源与平煤神马集团河南京宝焦化有限公司达成协议，双方合资成立京宝新奥能源有限公司，以京宝焦化公司富余焦炉煤气为原料，依托新奥自主研发的技术以及国内先进的捣固炼焦新工艺和化产回收工艺，配套熄焦、消烟除尘及生化污水处理技术，实现焦炉煤气的甲烷化处理。2011年5月，京宝新奥焦炉煤气制LNG项目正式投建。
该装置于2013年4月24日步入调试生产期，于当年5月24日成功出液，项目设计年产LNG约为1亿立方米，目前已累计连续稳定生产10个月，平均月产LNG700万立方米以上，LNG累计产量已经超过7000万立方米，成为中国首家焦炉煤气制液化天然气长周期运行项目。
据资料数据显示，2011年全国焦炭产量46668万吨，折算成130万吨/年的焦化厂个数为358个，可生产天然气量358.99亿立方米，京宝新奥项目由河南京宝焦化和新奥能源合作开展，在该项目投产的一年多时间内，京宝焦化项目产生的焦炉煤气直接进入焦炉煤气制LNG工艺流程，这样也保证了从项目开始运行到现在，负荷基本保持在70%~80％之间，对于焦化企业的营收是一个很大的补充。
比煤制气更具开发价值
焦炉气主要成分是甲烷、氢气、一氧化碳和二氧化碳，这些成分中能转化为甲烷的组分含量加在一起接近40%。
“甲烷合成技术是焦炉气制天然气的核心技术之一，利用甲烷合成催化剂使一氧化碳和二氧化碳加氢转化为甲烷。”新地能源工程技术有限公司北京研发中心总经理常俊石向记者介绍说，即使焦炉气中的一氧化碳、二氧化碳全部进行甲烷反应，甲烷合成反应后的气体组分中甲烷含量为65%～85%之间，达不到国家规定的天然气热值要求，要对合成天然气进行液化分离，将大部分的氢、氮低热值组分分离出去。甲烷在常压下的液化温度是零下162摄氏度，也就是将其冷却到零下162摄氏度时天然气变成了液态———LNG。
针对焦炉气的深化分离，新地能源工程技术有限公司开发出以混合制冷液化、双塔精馏、高压闪蒸与低压精馏等多种技术，在混合冷剂配比、入塔温度、低压塔再沸器热源、高低压塔冷凝器冷源等方面进行优化，使装置能耗较国内其他技术低10%以上，产品LNG甲烷浓度达到97.0%以上，符合国家天然气标准要求。
据河南京宝新奥新能源有限公司总经理徐东介绍，该项目生产1立方米天然气需要2.60～2.70立方米的焦炉气、0.70～0.75千瓦时的电量以及2.5～3.0千克蒸汽，这些是主要消耗，其中电量消耗是成本里较大的一块，该项目混合制冷机压缩机采用蒸汽透平拖动，这样大大降低了生产成本。
“从7月25日到8月25日，我们一共生产了4893吨LNG”，8月25日，在京宝新奥焦炉气制LNG项目现场，徐东对记者说，今年该项目已经累计生产了4100万立方米天然气，本月有722万立方米的产量，现在项目运行稳定，因为炼焦厂的焦炉气源源不断地供应，所以设备不能随时停，没有规定的检修时间。
徐东介绍说，现在LNG的市场销售价已经全部放开，不同于民用天然气，当前LNG的出厂价为4500元每吨，按照一吨LNG折合1450立方米天然气计算，每立方米天然气出厂价为3.1元，根据记者了解的情况估算，该项目的利润空间比较大。
据徐东介绍，焦炉气制天然气属于资源综合利用项目，国家对这类项目有税收优惠，销售收入的90%计入纳税范围，剩下的10%不计税，“这样我们相当于少交了2个点的所得税。”徐东对记者说。
伴随着大型煤化工项目特别是煤制气项目在国内的投产，大规模甲烷化技术已经得到了生产验证，因而，利用焦炉气中氢和碳元素，通过甲烷化流程生产天然气也逐渐火热。
有焦化行业人士表示，现在焦化同行见面都问：“你的LNG上了吗？”焦炉气制天然气一方面提高了焦化的附加值，另一方面可以是国内天然气市场的有效补充，特别是近几年来天然气需求不断上升且价格不断上涨。焦炉煤气的加工带来的可观效益，吸引了除了焦化企业之外，各种身份的第三方投资方，其中不乏石油巨头、环保企业以及投资基金等。
事实上，新奥集团下属单位新地能源工程技术有限公司自2006年就开始从事焦炉气合成天然气的研发工作，历经小试、中试和工业实践的系统开发，在焦炉气净化、甲烷合成催化剂、甲烷合成反应器、甲烷合成工艺及合成气液化分离等研究等方面取得了一系列实践成果。
而河南京宝新奥焦炉气制LNG项目，也是对新奥技术的工业化检验。更为重要的是，其蕴藏着不可小觑的经济收益。