焦爐煤氣氧分析儀
國在煤的非燃料利用中，煉焦用煤占到70%以上，數量巨大。以前焦爐在生產過程中，剩余的煤氣只能通過空燃處理，這樣不僅浪費且對周邊環境帶來一定污染。事實上，隨著焦化工業的迅速發展，焦爐煤氣已成為一種大噸位能源和化工資源，因此，對焦爐煤氣的合理利用將是焦化企業提高綜合效益的重要途徑和方向。
目前，對焦爐煤氣的利用，主要在以下幾個方面
1.焦爐煤氣用作燃料
焦爐煤氣作為氣體燃料，可用于生產鋁礬土、金屬鎂、水泥、建材、耐火材料和鋼鐵企業的軋鋼。雖然用于民用燃氣的焦爐煤氣有逐漸被天然氣替代的趨勢，但焦爐煤氣用作城鎮民用燃料仍有一定需求。焦爐煤氣還可用于發電。
2.焦爐煤氣用作化工原料
焦爐煤氣中富含氫氣，甲烷的含量也較高。通過重整反應將甲烷轉化為H2和CO，進而可用于生產化工產品。焦爐煤氣中甲烷的轉化主要有催化轉化和非催化部分氧化轉化兩大類工藝。用外部燃料燃燒提供的熱量經過反應器的金屬壁傳遞為反應體系供熱，在鎳催化劑作用下，可將甲烷轉化成CO和H2。以甲烷所轉化成的H2和CO合成氣為原料可以生產出合成油。理論上合成油的zui大產率為208g/m3（CO+H2）。
3.焦爐煤氣用作還原劑
焦爐煤氣可用作還原劑來生產海綿鐵。在焦爐煤氣轉化過程中，煤氣中甲烷轉化成H2和CO，產品氣是以H2和CO為主要成分的還原性氣體。這種還原性氣體可以直接用來還原含雜質較少的高品位鐵礦，以生產海綿鐵。
4.焦爐煤氣用來制氫
焦爐煤氣含氫55%~60%，是非常好的制氫原料氣。焦爐煤氣制氫，只需按現有煤氣處理工藝，將其中的有害雜質去除，即可提取出純度達99.99%的高純度氫氣。目前，這種技術已經相當成熟，1m3的焦爐煤氣約可制取0.44m3的氫氣。另外，也可將焦爐煤氣重整轉化為合成氣（CO+H2），再通過水煤氣變換反應：CO+H20→CO2+H2，將焦爐煤氣轉化成為H2。與天然氣制氫相比，這種方法省去了蒸汽轉換或部分氧化等甲烷裂解過程，從而省去了與這一過程相關的能源消耗。中煤焦化控股有限責任公司已運行這種制氫裝置，每立方米純氫的加工費用僅為0.23元；如果把煤氣消耗也計入成本，氫的制造成本僅約0.75元/m3，低于電解水制氫的成本；與烴類水蒸氣轉化制氫、含氫化合物裂解制氫等方法相比，也具有較強的成本競爭力。
目前，利用焦爐煤氣制氫的方法主要有深冷法和變壓吸附法。深冷法是利用焦爐氣中各主要成分冷凝溫度的不同，以深度冷凍、部分冷凝的方法使氫與其它氣體組分分離，zui后用液氮洗以脫除氣體中剩余的CO和CH4，zui終得到的氣體中含有83%~88%的氫，其余為氮。變壓吸附法是利用氣體組分在固體材料上吸附特性的差異以及吸附量隨壓力變化而變化的特性，通過周期性的壓力變換過程來實現氣體的分離及提純。
由于我國天然氣資源的不足，國家已經明令禁止建設新的用天然氣制取甲醇的裝置；與此同時，天然氣的價格不斷上升，給以天然氣為原料的甲醇生產企業帶來了很大壓力。而我國煤炭資源極為豐富，以煤為原料也可制取甲醇和甲烷。近年來，正在建設年產100萬噸級的甲醇裝置和40億m3的甲烷裝置。但大型裝置存在煤氣化技術投資較高、技術難度較大和環境保護要求高等問題，直接影響裝置的大型化和生產成本。
據統計，2008年我國的焦炭總產量為32359萬噸，居世界*。隨著焦化行業的發展，焦爐煤氣除部分返回煉焦爐加熱外，剩余部分主要用作城市煤氣，還有相當數量的焦爐煤氣只好通過火炬燃燒放散。據估計每年約有350億m3以上的焦爐煤氣未被有效利用而付之一炬，這不僅造成環境污染，浪費了大量能源，每年的直接經濟損失約在40億元以上。
如果把這些焦爐煤氣收集起來加以利用，可以生產約1700萬噸甲醇，或者可以生產約175億m3熱值約為33 MJ的以甲烷為主的城市清潔燃氣，經濟效益極為可觀。不難看出，焦爐煤氣制取甲醇或天然氣的工藝路線前景看好。焦爐煤氣制甲醇雖然是一項不錯的技術，但是甲醇產能的過剩已經引起了人們的關注。而焦爐煤氣制甲烷則是值得開發的工藝。
1 焦爐煤氣的組成與凈化
1.1 焦爐煤氣成分復雜
焦爐煤氣的組成非常復雜，除含有H2、CO、CO2、CH4、N2、O2、CnHm外，還有大量的H2S、COS、CS2、HCN 、NH3 、噻吩、硫醇、硫醚、萘、苯、焦油等，典型的焦爐煤氣組成見表1。
表1 焦爐煤氣的組成
| H2 ，％ | CH4 ，％ | CnHm ，％ | CO，％ | CO2，％ |
| 58.00 | 26.00 | 2.50 | 6.00 | 2.70 |
| N2，％ | O2，％ | H2S，mg/m3 | 有機硫，mg/m3 | |
| 4.00 | 0.76 | 300 | 250 | |
1.2 焦爐煤氣的凈化
一般焦化廠的煤氣凈化流程中，只對H2S、NH3、萘、苯、焦油有一定的要求，不對其他雜質進行控制。焦化廠的常規流程是焦爐煤氣經過冷凝鼓風、電捕焦油、脫硫、脫氨、脫苯后，就作為產品送出界區。
作為生產甲醇和甲烷的原料氣，除需要脫除H2S、NH3、萘、苯、焦油外，還需將COS、CS2、噻吩、硫醇、硫醚脫除，否則后續工序的催化劑就會中毒。因此，焦爐煤氣制甲醇和甲烷工藝中焦爐煤氣凈化的首要工作是脫硫。
焦爐煤氣轉化為合成氣的催化劑與天然氣轉化催化劑類似，對焦爐煤氣中的總硫要求應達到≤10×10－6。另外，焦爐煤氣中的烯烴、長鏈烷烴含量也不能過高，否則會在轉化催化劑表面發生析炭反應，堵塞催化劑的有效孔隙及表面活性位，降低催化劑活性。因此，硫的脫除及加氫是焦爐煤氣凈化的主要任務。
國內已經開發了對焦爐煤氣中有機硫的加氫脫硫技術，但是硫醇、噻吩的加氫轉化率還不能滿足后續轉化催化劑的要求，而甲醇合成催化劑對硫的要求為≤0.1×10－6，還需增加精脫硫裝置。國內有機硫加氫催化劑還需要改進。另外，還應對焦爐煤氣中的氯含量引起足夠的重視。
技術詳情請咨詢！張斌
2 焦爐煤氣制甲醇的工藝路線
由焦爐煤氣生產甲醇的關鍵是將焦爐煤氣中的甲烷轉化為氫和一氧化碳。國內經過多年的摸索和研究，開發出了純氧部分氧化制合成氣的技術，包括催化和非催化工藝。
2.1 純氧催化部分氧化工藝
焦爐煤氣部分氧化制甲醇的轉化工藝與天然氣二段轉化工藝類似，但是有區別（必須用純氧），原因是不能混入氮氣。焦爐煤氣純氧催化部分氧化制甲醇的流程如圖1所示。
圖1 焦爐煤氣純氧催化轉化原則流程示意圖
如圖1 所示，焦爐煤氣經復合催化濕法脫硫，壓縮至2.1 MPa和補充水蒸汽后進入干法脫硫裝置。再經純氧催化轉化，轉化氣中（H2 –CO2） / （CO+CO2）的比值基本適合合成甲醇的需要，只是H2略有過剩。轉化氣回收熱量后，通過精脫硫，使總硫降至0.1×10－6以下后再進入壓縮機，將混合氣壓至5.0MPa以上，進行低壓合成，所產粗甲醇經精餾后得精甲醇。在焦爐煤氣中補充水蒸汽的目的是轉化反應的需要，過量的水蒸汽可以避免反應過程中催化劑結炭。反應器中主要進行以下反應：
CH4＋H2O ＝ CO＋3H2 ΔH298＝206.15 kJ/mol （1）
CO + H2O ＝ CO2 + H2 ΔH298＝－115. 98 kJ/mol （2）
純氧催化部分氧化轉化工藝有以下特點：
（1） 不需要用特殊鋼材制造轉化爐管。
（2） 1臺轉化爐即可滿足要求，結構類似于傳統蒸汽轉化的二段爐，結構簡單，流程短。
（3） 采用純氧自熱式部分氧化轉化，不像蒸汽轉化法轉化爐為輻射段間接加熱的結構形式，因此轉化爐的體積很小。
（4） 反應速度比蒸汽轉化快，有利于強化生產，燃料氣消耗低，焦爐煤氣利用率高。反應所需的熱量靠CH4和H2的燃燒得到。
（5） 目前氣化壓力不夠高，通常在2.5～3.5MPa之間，后續工序的壓力會受此影響，合成甲醇時需要再加壓，導致流程變長，能耗增加。
（6） 焦爐煤氣成分比較復雜，其中有害雜質較多。為了滿足轉化催化劑的要求，在轉化爐前需設置濕法脫硫、吸附脫硫、有機硫加氫轉化、干法脫硫等脫硫步驟。即便這樣，脫硫精度仍然達不到合成甲醇對總硫的要求（≤0.1×10－6），還需在轉化爐后再增加干法精脫硫工序。大量的有機硫加氫轉化為無機硫（H2S ），干法脫硫劑用量大，而且還增加了對環境的二次污染。
另外，該技術是國內十分成熟的技術，所有設備都在國內制造，不存在與國外知識產權之爭。
2.2 純氧非催化部分氧化轉化工藝
焦爐煤氣純氧非催化轉化工藝就是目前化肥中的部分氧化工藝，只是原料從天然氣、重質烴、水煤漿或煤粉改成為焦爐煤氣。與目前化肥生產所用工藝的區別是氧耗量沒有天然氣多，這與甲烷含量低有關。
焦爐煤氣經增壓至2.1MPa后進行焦爐煤氣純氧非催化轉化，轉化氣回收熱量后，通過濕法脫硫和精脫硫，使總硫降至≤0.1×10－6以下，轉化氣的（H2 –CO2） / （CO+CO2）的比值基本適合合成甲醇，然后再進入壓縮機，將混合氣壓縮至5.0 MPa以上進行低壓合成，所產粗甲醇經精餾后得精甲醇。焦爐煤氣純氧非催化轉化制甲醇的流程圖見圖2。
技術詳情請咨詢！張斌 系統中補充少量水蒸汽的目的是保護燒嘴。反應器中主要進行以下反應：
2CH4＋O2 ＝ 2CO＋4H2 ΔH298 ＝ －54. 64 kJ/mol （3）
CH4＋2O2 ＝ CO2＋2H2O ΔH298 ＝－802. 60 kJ/mol （4）
CO＋H2O ＝ CO2＋H2 ΔH298 ＝－115. 98 kJ/mol （5）
焦爐煤氣非催化純氧部分氧化工藝特點如下：
（1） 采用3.5～8.5 MPa的高壓制氣工藝，使全系統流程簡化，有可能實現等壓或接近等壓合成甲醇，節省了氣體的壓縮耗能。
（2） 采用非催化技術，把很難處理的硫等雜質燒掉，變成易于處理的無機硫，在轉化爐后面可以方便地用NHD、低溫甲醇洗等濕法脫硫方法脫除。濕法脫硫的操作費用低，脫除的硫化物可以回收利用，大大減輕了硫化物對環境的污染。
（3） 如果在非催化部分氧化后，采用激冷廢熱鍋爐聯合流程（與目前化肥生產的流程不同），能量依然可以回收，產生的高、中壓蒸汽可用于空壓機等大功率機組。在轉化爐的底部適當噴水激冷，使轉化爐出口氣體的溫度降至1000℃以下，后續的廢熱鍋爐可以參照合成氨流程的相應成熟技術，從而降低該工藝的難度。
（4） 非催化部分氧化工藝的缺點是轉化溫度過高（1300～1400 ℃ ），在同等原料氣消耗和不補充CO2的情況下，氧耗比純氧催化轉化高，合成氣中（H2+CO）的總量相同，但是H2/CO的比值低（適合于制甲醇），轉化后的氣體中CO含量高10%，沒有蒸汽消耗，因此單位產品的能耗大致相當。
（5） 轉化氣凈化選擇的濕法脫硫工藝必然同時脫碳。這樣作為甲醇合成氣的原料氣時，碳可能稍微不夠，必須采取補充CO2的辦法來彌補CO2的不足。實際上這個損失很少，因為此時轉化氣中CO2含量已經很低。
到目前為止，還沒有建設采用非催化部分氧化轉化工藝的工業裝置，因此應該在工業試驗的基礎上，先建示范裝置。
技術詳情請咨詢！張斌
訂貨須知：
為使您訂購的分析儀器準確，適用，請填寫下列內容：
1、待測組及其實際濃度范圍。
2、所需要的分析器的量程范圍。
3、背景氣體所含組分及其實際濃度。
4、測量氣體被污染情況：如焦油霧、煙道塵、腐蝕性成分、水分等的含量。
5、需要附件。
6、其它要求。
