利用三維集團(tuán)富余焦?fàn)t煤氣制LNG的經(jīng)濟(jì)性分析

崔文華， 楊宇嬌

（陽煤太化焦化投資有限公司，山西 太原 030021）

引 言

我國是世界第一大焦炭生產(chǎn)國，2014年，全國焦炭總產(chǎn)量達(dá)4.769億t。作為產(chǎn)煤大省，山西省2014年的焦炭產(chǎn)量達(dá)8 722.25萬t，占全國產(chǎn)量的18.29%。通常情況下，1t焦炭副產(chǎn)470m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）焦?fàn)t煤氣，除焦?fàn)t自身加熱用48%外，約52%的焦?fàn)t煤氣富裕［1］。按照2014年山西省年產(chǎn)焦炭8 700萬t計(jì)算，每年約有210億m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）焦?fàn)t煤氣富裕。眾所周知，焦?fàn)t煤氣一直是居民生活用氣的主要來源，但隨著城市的發(fā)展，帶來了越來越嚴(yán)重的環(huán)境污染，人們也越來越意識到環(huán)境污染的嚴(yán)重性。近年來，居民生活用氣逐漸被更加清潔和安全的天然氣取代。加之，由于受市場不景氣因素的影響，利用焦?fàn)t煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇和合成氨的產(chǎn)能部分閑置，導(dǎo)致每年有相當(dāng)可觀的焦?fàn)t煤氣得不到很好的利用，不僅浪費(fèi)了資源，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，焦?fàn)t煤氣的綜合利用得到越來越多的關(guān)注［2］。

1 焦?fàn)t煤氣制天然氣（LNG）的前景

按照我國目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，未來，我國對天然氣需求量將迅速增長，具體結(jié)果見圖1。由圖1趨勢可知，我國天然氣需求在逐年增長，天然氣的缺口越來越大。因此，天然氣工業(yè)在未來的數(shù)年內(nèi)，仍將是發(fā)展?jié)摿薮蟮漠a(chǎn)業(yè)。

圖1 中國天然氣2011年-2015年天然氣消費(fèi)情況表

由圖1可知，2011年，我國天然氣的消費(fèi)量為1 300億m3；而到2014年，天然氣的消費(fèi)量增長到了1 800億m3，增長了38.5%。而天然氣的進(jìn)口也由2011年的300億m3增長到2014年的580億m3，增長率為93.3%。雖然受我國經(jīng)濟(jì)回落等因素影響，2015年上半年，天然氣的消費(fèi)量為906億m3，但同比仍增長1.4%。據(jù)預(yù)測，2015年，我國天然氣表觀消費(fèi)量將達(dá)到2 000億m3，天然氣產(chǎn)量為1 350億m3，而天然氣進(jìn)口也將達(dá)到650億m3，占到總消費(fèi)量的1／3。我國天然氣對外進(jìn)口的依存度將不斷加大，天然氣產(chǎn)業(yè)在未來數(shù)年將得到更大的重視。

利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)天然氣，不僅可以有效、充分地消化焦?fàn)t煤氣資源，而且可以開辟新的天然氣來源，優(yōu)化我國的能源結(jié)構(gòu)，緩解國內(nèi)天然氣短缺問題［3］，且有助于改善環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要內(nèi)容之一。

2 項(xiàng)目介紹

本項(xiàng)目擬規(guī)劃于山西省洪洞縣趙城煤焦化園區(qū)。目前，該園區(qū)擁有焦炭生產(chǎn)能力200萬t／a，年產(chǎn)焦?fàn)t煤氣7.6億m3，除焦?fàn)t加熱自用和部分焦?fàn)t煤氣供三維集團(tuán)提氫裝置提氫后使用外，相當(dāng)可觀的焦?fàn)t煤氣待利用。山西三維集團(tuán)有10萬t／a聚乙烯醇、3.5萬t／a白乳膠和3萬t／a 1，4－丁二醇生產(chǎn)裝置各1套，年需氫氣約9 000萬m3。本項(xiàng)目就是在利用園區(qū)焦化廠富余煤氣和三維集團(tuán)現(xiàn)有35 000m3／h和14 500m3／h 2套PSA 提氫裝置以及水、電、氣等公用工程的基礎(chǔ)上，建設(shè)1套年產(chǎn)1億m3的焦?fàn)t煤氣制LNG生產(chǎn)裝置。該項(xiàng)目的建成不僅可使園區(qū)內(nèi)富余焦?fàn)t煤氣全部得到高附加值的利用，減少污染的排放，不影響三維集團(tuán)正常生產(chǎn)，而且能充分利用三維集團(tuán)公用工程，提高設(shè)備利用率，增強(qiáng)企業(yè)競爭力和盈利能力。園區(qū)焦?fàn)t煤氣組分比例見表1。

表1 園區(qū)焦?fàn)t煤氣組分比例表

從表1可以看出，焦?fàn)t煤氣中含有豐富的氫氣和甲烷，而甲烷就是天然氣的主要成分，部分氫氣分離后供三維集團(tuán)生產(chǎn)使用，CO和CO2通過甲烷化工序后轉(zhuǎn)化為甲烷，使焦?fàn)t煤氣得到充分的利用，不僅使能源得到了高附加值的利用，而且減少了溫室氣體的直接排放，對環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)利用具有深遠(yuǎn)的意義［4］。

3 工藝技術(shù)路線

目前，焦?fàn)t煤氣制LNG工藝基本成熟，其流程［2］為焦?fàn)t煤氣經(jīng)預(yù)處理、提氫或補(bǔ)碳、變換、甲烷合成、液化分離得到LNG。其具體生產(chǎn)方法如下：首先，進(jìn)行預(yù)處理濕法脫硫；然后，采用加氫轉(zhuǎn)化精脫硫等凈化工藝，將原料氣中有機(jī)硫等雜質(zhì)脫除，使原料氣中雜質(zhì)含量降低到工藝要求；凈化后的焦?fàn)t煤氣經(jīng)甲烷合成裝置，使焦?fàn)t煤氣中的CO和CO2與H2反應(yīng)全部生成甲烷；反應(yīng)后的氣體經(jīng)脫碳、脫水、液化等工段分離出LNG。具體工藝技術(shù)路線見圖2。

圖2 焦?fàn)t煤氣制LNG工藝

由于本項(xiàng)目要保證三維集團(tuán)生產(chǎn)所需氫氣的供應(yīng)，因此造成焦?fàn)t煤氣中氫資源的不足。同時，甲烷化反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)［4］，為保證甲烷化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，需將原料氣中CO轉(zhuǎn)化為CO2，在甲烷化反應(yīng)過程中，可以有效地減少由于原料氣CO變化引起的溫度波動，同時，也有效地利用了碳資源，減少了碳排放和環(huán)境污染。由于不同項(xiàng)目的實(shí)際情況不同，部分項(xiàng)目由于富裕氫氣無法有效利用，需外購CO2作為碳源的補(bǔ)充，使富裕氫氣得到充分利用，但目前CO2市場較為短缺，CO2采購具有一定困難，因此，項(xiàng)目的不同也決定了焦?fàn)t煤氣制天然氣工藝的不同。

4 經(jīng)濟(jì)性分析

本項(xiàng)目主要利用焦化廠富余焦?fàn)t煤氣發(fā)展LNG項(xiàng)目，不僅有助于企業(yè)節(jié)能減排，控制污染的排放，而且有利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也為焦化企業(yè)焦?fàn)t煤氣綜合利用產(chǎn)生示范作用。

目前，因企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，三維集團(tuán)部分公用工程得不到很好的利用，處于半負(fù)荷狀態(tài)，嚴(yán)重影響到了企業(yè)的盈利能力。本項(xiàng)目借助于三維集團(tuán)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施，富裕產(chǎn)能完全能夠滿足本項(xiàng)目需求。表2為三維集團(tuán)主要生產(chǎn)裝置投資對比表。由表2可知，僅固定資產(chǎn)投資可節(jié)省3 000余萬元。

表2 主要生產(chǎn)裝置投資對比表

本項(xiàng)目預(yù)計(jì)年產(chǎn)LNG 9 120萬 m3（出廠價按3.0元／m3計(jì)），氫氣9 600萬 m3（出廠價按1.0元／m3計(jì)），僅此2項(xiàng)，年收入可達(dá)3.7億元。與同類企業(yè)主要產(chǎn)品對比如第32頁表3。

本項(xiàng)目在保證三維集團(tuán)正常生產(chǎn)中氫氣需求的情況下剩余氣體進(jìn)行甲烷化生產(chǎn)，不需考慮副產(chǎn)品氫氣的銷售問題，本項(xiàng)目銷售收入仍高于補(bǔ)碳項(xiàng)目，具有明顯的優(yōu)勢。

表3 本項(xiàng)目與同類企業(yè)產(chǎn)品對比表

本項(xiàng)目按照充分利用閑置設(shè)備的實(shí)際條件，結(jié)合生產(chǎn)消耗的電0.64元／度、蒸汽100元／t、焦?fàn)t煤氣0.45元／m3的結(jié)算價格，按照投資3.8億、市場LNG結(jié)算價格3.0元／m3計(jì)算，目前，僅LNG一項(xiàng)的年利潤可達(dá)4 500萬元，不包括供三維氫氣和副產(chǎn)蒸汽的收入。而同類項(xiàng)目利潤約為4 800萬元。

由表2和表3分析可知，項(xiàng)目的建設(shè)與廠址選擇、設(shè)施配套及工藝選擇有著密切的聯(lián)系。

5 結(jié)論

1）本項(xiàng)目的實(shí)施可使焦?fàn)t煤氣資源清潔、高效利用，符合國家相關(guān)政策，也符合園區(qū)企業(yè)循環(huán)利用互補(bǔ)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，還可延伸焦化企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，加快企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，成為企業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

2）從經(jīng)濟(jì)性角度考量，不僅投資少，而且有效地利用了園區(qū)閑置資源，將園區(qū)內(nèi)企業(yè)緊緊聯(lián)系在一起，增強(qiáng)了企業(yè)抗風(fēng)險和盈利能力，為煤焦化與精細(xì)化產(chǎn)業(yè)聯(lián)合發(fā)展開辟了一條示范性的道路。

3）本項(xiàng)目利用三維集團(tuán)閑置設(shè)備制天然氣，具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢和盈利能力，不僅有利于環(huán)境保護(hù)，而且有利于周邊相關(guān)企業(yè)的共同發(fā)展。

4）雖然焦?fàn)t煤氣制天然氣作為朝陽產(chǎn)業(yè)得到了國家的鼓勵發(fā)展，但設(shè)施配套、廠址選擇、原輔材料價格以及產(chǎn)品銷售和工藝路線選擇，都決定著一個企業(yè)的盈利能力，因此，焦?fàn)t煤氣的利用應(yīng)根據(jù)具體實(shí)際情況加以高效利用，而不是盲目跟風(fēng)發(fā)展。

［1］ 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）：2－4.

［2］ 王秀林，王成碩，浦暉，等.焦?fàn)t煤氣制LNG技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性分析［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，32（2）：37－50.

［3］ 辛軍.焦?fàn)t煤氣甲烷化制LNG工業(yè)化裝置運(yùn)行技術(shù)分析［J］.煤化工，2014，42（6）：19－20.

［4］ 毛建新.焦?fàn)t煤氣制甲醇與液化天然氣工藝的比較［J］.現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2012（2）：59－60.