“碳中和”愿景目标下 焦化副产焦炉煤气中氢气资源合理利用

据国家有关部门统计数据，近两年来，全国年生产焦炭量都在4.7亿多吨。由工艺测算得出：年产生焦炉煤气量约2094.1亿立方米；含有副产氢气资源量约1151.7亿立方米（约1030万吨），即每生产一吨焦炭产生氢气约245立方米（约22kg左右）。

     焦炉煤气中含有氢气（体积含量50～60%）是一种宝贵的化工原料和优质清洁燃料，须合理的综合利用，而不应简单地作为工业窑炉和发电燃料使用。

     利用变压吸附技术，将焦炉煤气中的氢气分离出来，获得高纯度的氢气（99～99.999%），作为氢燃料或化工原料用。从副产焦炉煤气提氢，是目前所有制氢方法而获得的氢气最廉价（如旭阳集团制氢成本仅0.7～1.0元/立方米）。

现就合理的利用焦化企业副产焦炉煤气中氢气资源，笔者提出一种新的工艺技术思路，以助力国家实现“碳中和”。

     将焦化企业焦炭生产过程中产生的副产焦炉煤气全部进行综合利用提取氢气产品，改变目前焦化企业采用除焦炉回炉加热用煤气外而剩余的焦炉煤气进行综合利用。

     提氢气后的含高甲烷高发热值的驰放气，大部分经掺混焦炉烟道气贫化后作为原有焦炉加热用燃料；或开发设计建设焦炉炉体结构燃烧系统和焦炉地下室加热工艺管道系统等，以满足使用提氢后的含高甲烷高发热值驰放气燃料燃烧的焦炉工艺要求。剩余部分的驰放气供焦化企业自备热电站作为加热燃料用。

     焦炉和热电站烟囱烟气中二氧化碳（烟囱烟气排放二氧化碳量较直接使用焦炉煤气作燃烧燃料有所增大，这样提高了二氧化碳排放集中度）均采取捕集及利用技术，亦可考虑选择综合利用焦炉煤气中含有氨资源，生产液氨作原料吸收烟囱烟气中二氧化碳制取碳酸氢铵农用化肥产品，以减少烟囱排放出二氧化碳量。

     焦化企业炼焦生产中产生的全部焦炉煤气经提氢装置而获得的纯氢气产品，除用作苯加氢、煤焦油加氢等化工原料和车用动力清洁燃料外，亦可选择在提氢装置附近将氢气掺混天然气输送管网（注：氢气经天然气掺氢混气站后接入天然气输送管网，详见混气站技术规程团标），供城镇居民作燃料用，民用使用含有氢气的天然气燃料，能减少城镇居民区碳排放量（特别是特大型城市如北京、上海等应率先试用）。氢气掺混天然气输送管网既可降低了氢气输送技术难度，又能减少氢气运输成本。该氢气输送技术在欧盟等国家已投入应用。

作者简介  洪叶发  高级工程师，曾任安徽铜陵亚星焦化公司  副总工程师  技术科科长，目前重点关注焦化行业节能与碳减排工艺过程。