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摘要：文章首先就国内焦炉煤气制取天然气的整体情况进行概述，并在此基础上，分析了焦炉煤气制取天然气的相关特点，最后介绍了焦炉煤气制取天然气的相关技术流程，希望能够为从事相关领域研究的工作人员给予有效的参考。
关键词：焦炉煤气；天然气；制取；技术分析
数据显示，自2010年开始，中国各类炼焦企业每年焦炉煤气排放量均超过1000亿立方米，而在此之中，只有不到一半的焦炉煤气被用于自身加热，剩余的焦炉煤气则会完全排放到大气之中，这不但对我国的生态环境造成了非常严重的损害，同时也造成了非常严重的能源浪费，因此，探寻焦炉煤气的有效应用途径，不但能够有效改善我国生态环境，同时还可以有效提升资源使用效率，为企业带来更大的经济效益和社会效益。
一、国内焦炉煤气制取天然气的整体状况概述
实际上，中国炼焦企业的结构正处在逐步完善的阶段当中，焦炉煤气的有效利用率呈现出逐年递增的态势。从科学角度进行分析，炼焦煤气的主要成分为甲烷，而把甲烷从混合气体中进行提炼置换，由此得到纯度较高的天然气已经逐渐成为了我国焦炉煤气利用的新趋势。中国西南化工研究设计院依靠自主研发的变压吸附技术实现了对焦炉煤气中甲烷成分的有效离析，并且也研究发明了配套使用的高效催化剂，其配套设施建设完成后，每年通过焦炉煤气可制取天然气1.7亿立方米。该案例有效证明了，利用焦炉煤气制取天然液化气在中国具有十分广阔的发展潜力，并且从目前的情况来看，国家也出台了大量关于焦炉煤气制取天然气的扶持政策，因此，通过焦炉煤气制取天然气将成为今后国家能源发展的一个热点话题。
二、焦炉煤气制取天然气的相关特征分析
为了可以有效处理我国大量中小型企业的焦炉煤气的有效利用问题，国内很多科研部门已经对该课题开展的专项研究，时至今日，已经取得了大量令人瞩目的研究成果，通过对技术的不断改进，发明了焦炉煤气低温液化制取天然气技术，增强了对甲烷与氢气的有效使用率，这些技术在应用过程中，表现出了以下特点。
第一，能够降低通过焦炉煤气开展天然气制取时的流程工序数量，企业在利用焦炉煤气制取天然气时，经济成本得到了大幅度降低；第二，尽管在焦炉煤气制取天然气的过程中，焦炉煤气中含有大量杂质（如氢气、氮气等），但是在对其开展液化处理以前，就会将绝大部分的氢气给予脱除，使其无法参与到天然气的低温分离工序当中，这让企业在完成这一工序的过程中，对其他能源的使用大幅度减少，并且在此项技术当中，还是用了MRC制冷工艺，能源消耗将会进一步得到控制，值得注意的是，在该技术背景下，还可以对回收的氢气进行利用，为设备机组提供动力，提升能源的有效使用率；第三，从焦炉煤气当中所提炼出的氢气可以给企业提供热力支持，该技术目前在国内大部分企业当中已经得到了推广普及，大量具备有一定经济基础的企业还购置了氨合成设备，企业的经济效益得到进一步提升；第四，当前，我国政府已经颁布出台了大量关于节能降耗、节能减排的扶持政策，企业可以通过对焦炉煤气的合理利用，获得政府的资金扶持，并在市场当中具备更强的竞争力，由此为企业今后的长期向好发展打下坚实基础。
三、国内焦炉煤气制取天然气的技术流程简介
从科学角度进行分析，焦炉煤气的组成成分实际上比较复杂，在此之中，甲烷、二氧化碳、一氧化碳等物质的体积分数约占40%，氢气的体积分数约为50%-55%，另外还含有少量的氧气。当前，在我国发布的有关标准中要求，在开展焦炉煤气制取天然气作业时，需要对焦炉煤气开展净化处理，同时在焦炉煤气当中的水含量和二氧化碳含量达到指定要求后方可开展接下来的制冷处理。若在焦炉煤气当中，甲烷浓度不足，但二氧化碳浓度过大时，一定要添加吸附塔或者脱碳装置，通过这一处理方法便能够依靠变压吸附技术实现对甲烷气体的有效浓缩，由此实现对天然气的高效制取。
（一）对焦炉煤气进行净化
因为焦炉煤气成分的复杂性，所以，对其开展净化处理是其中非常重要的一个环节，在净化环节当中，需要除去焦炉煤气中所含有的焦油、萘、苯、氨、硫化物等物质。一般情况下，焦炉煤气在形成以后便对其进行了这些物质的粗脱处理，接下来只需要对其开展精脱处理，实现对上述物质的除净即可。对焦炉煤气进行净化，是为了能够防止焦炉煤气在今后的运输过程中发生管道堵塞以及甲烷化过程中出现催化剂中毒等现象的出现。
在实际操作的过程中，主要使用活性炭作为吸附剂，通过变温吸附将焦炉煤气中焦油、萘、苯、氨进行净化除去。在焦炉煤气当中，无机硫主要以硫化氢的形式存在，可以在常温下，用氧化铁或者改性活性炭作为脱硫剂将无机硫除去。有机硫主要以硫氧碳、二硫化碳、硫醇、硫醚、噻吩等的形式存在，通常采用预加氢和两级加氢脱硫转化有机硫为无机硫，然后再用氧化锌作为脱硫剂将无机硫脱除，便能够实现对焦炉煤气的硫化物有效脱除。
（二）对焦炉煤气进行甲烷化处理
焦炉煤气的甲烷化是制取天然气过程中的一个重要环节，由于甲烷化程度将会对甲烷的最终收率带来巨大影响，并对最后的天然气制取质量带来影响，在实际进行甲烷化反应时，通常需要使用镍作为催化剂。甲烷化是强放热反应体系，反应放热量大，必须及时从反应器内取走热量，控制反应温度。在研制开发甲烷化催化剂的同时，必须开发甲烷化工艺及反应器，以充分发挥催化剂的性能。催化剂的研究以及如何从反应器中移去反应热的工艺开发，就构成焦炉气甲烷化技术的两个主要方面。甲烷化工艺围绕着如何带出和利用反应热，避免积碳和催化剂的烧结，提高转化率，提高催化剂活性，延长催化剂使用寿命等技术国内外做了很多研究工作。甲烷化工艺开发过程的关键之一就是如何移走反应热，根据其移走方式的不同，目前采用工艺流程主要有：（1）热气循环甲烷化：将部分甲烷化后的气体循环回去以稀释原料焦炉气，从而降低进口CO和CO2的浓度，催化剂床层的温升用气体循环比来控制；（2）多级反应器甲烷化：采取多段反应，即反应中间换热冷却，以控制温升。或者串联几个反应器，设置级间冷却器，不用冷气体或热气体循环。控制每个反应器中甲烷化反应发生的程度，使各反应器温升在规定的范围内，气体可通过级间产生高压蒸汽而得到冷却；（3）等温甲烷化工艺：甲烷化反应直接在等温（典型的为列管式）反应器中进行，反应产生热量的能由冷媒及时移走。冷媒可以使用导热油或水蒸汽。等温甲烷化工艺的优点是反应床层的温度梯度小，且催化剂装填量较小；但其缺点也很明显，等温甲烷化反应器结构较为复杂，放大风险较大，造价较高；反应器移走热量的冷媒循环系统之外，还需要另外设置一个回收反应热的热回收系统。所以，在我国很多中小型企业当中，一般会采取多级反应器甲烷化的方式。目前，中国的西南化工研究院、新地能源、武汉科林、上海华西等公司都致力于对催化剂进行改进，他们所研发的催化剂已经正式量产使用，取得了比较良好的效果。
（三）甲烷提浓处理
在对焦炉煤气进行了甲烷化处理以后，甲烷含量基本上能够维持在60%以上，同时里面的二氧化碳、一氧化碳含量也满足了制取天然气的相关技术标准，可以通过变压吸附技术或者膜分离技术的处理，便能够把甲烷的浓度提升到90%左右，达到甲烷提浓的目的，并且在这一过程中所获取的氢气也可以直接用于工业使用或者销售。
（四）加压制冷
在通过变压吸附技术处理以后，还需要对制成的天然气进行加压制冷处理，使其能够进行存储，通常情况下，使用膨胀骤冷、混合制冷等技术对其开展液化处理，之后便得到了液化天然气。
总的来说，因为天然气资源是我国工业发展和居民生活一种非常常见的能源，市场需求量较大，因此通过焦炉煤气制取天然气在我国具有十分广阔的发展潜力。加上焦炉煤气制取天然气在制造成本、运输成本上都非常低廉，所以此项技术具有十分巨大的市场竞争力。在当前国家政策层面，也出台了大量相关扶持政策，不但能够有效满足国家对天然气能源的要求，有效实现节能减排的目的，实现了我国经济和环境之间的长期和谐可持续发展，因此，针对相关技术的研究成为了目前的热点话题。
结束语
焦炉煤气制取天然气，迎合了我国经济建设不能以牺牲环保作为代价的理念，成功将焦炉煤气变废为宝，在有效降低污染排放的同时，为相关企业带来了更加丰厚的经济效益和社会效益，同时，我国政府也出台了相关扶持政策，因此，值得进行大力推广实践。
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