引言：我国是全球最大的焦炭生产国，每年都会产生大量的焦炉煤气，但是，目前国内的焦炉煤气利用率很低，为了解决这一问题，我们必须加强对焦炉煤气的技术研发和应用。焦炉煤气制液化天然气工艺的实施符合我国循环经济的发展思想，具有良好的社会效益和经济效益。
一、焦炉煤气当前存在的问题
焦炉煤气由于其热值低、污染大，属于一种相对低端的燃料，目前国内天然气供给体系中占有较大比重，但仍有一些问题。
1.空气污染问题
焦炉煤气是一种由一氧化碳、硫化氢、甲烷等气体组成的混合气体，经过充分的燃烧，会产生大量的二氧化硫、氮氧化物等污染物，排放出去后会造成大气的污染，同时也会导致气温升高。如果大量使用，对环境造成的危害是无法估计的。
2.储存与运输问题
城市里的燃气通常都是用大型的储气罐来储存，但这种储气罐的储藏量也是有限的，到了冬季，气温下降，就会出现天然气短缺的情况。另外，由于焦炉煤气的易燃、易爆等特点，在运输过程中十分不便。
3.安全问题
焦炉煤气是一种含有大量甲烷和一氧化碳的混合气体。一氧化碳是一种非常危险的物质，人体吸入了一氧化碳，会与血液中的血红蛋白发生反应，产生碳氧血红蛋白，血红蛋白丧失了输送氧气的能力，导致呼吸困难，甚至死亡。
二、液化天然气相较于焦炉煤气的优势及发展现状
1.液化天然气的优势
目前，我国正日益重视可持续发展、资源回收和保护环境，寻找洁净、高效的能源已成为当务之急。与传统的燃料相比，天然气更能适应目前国内的需求，特别是液化天然气具有明显的优越性。
首先，作为一种清洁能源，它自身没有任何毒性，天然气燃烧后会产生大量水和CO2，不会产生任何污染，对环境和环境都有好处。液化天然气是一种液态，它的贮存与输送要比气体更容易。液化天然气汽化后产生的气体是其体积的数百倍，便于运输和储存。天然气本身是无害的，而且很容易散发，对人体的潜在危害也相对较少，可以防止某些安全问题。
2.液化天然气发展现状
我国拥有丰富的煤炭资源，焦炭生产在全球中占有很大比例，因此，大量焦炭的生产也就意味着产生大量的焦炉煤气。近几年，国家大力推动低碳环保工作，大量的焦炉煤气被循环加工利用，很多国内焦化循环产业也日趋健全，焦炉煤气的分步回收利用已成为一个重要手段，企业都在积极研发和应用焦炉煤气制液化天然气技术，目前也已初见成效。另外，近几年国家也加大了对节能减排的关注，颁布了《天然气利用规范》，号召和鼓励各大公司加大对焦炉煤气的使用力度，制定了明确的标准和规范，为国内目前开展的焦炉煤气制液化天然气技术提供了指导。
三、焦炉煤气制液化天然气的工艺流程
1.净化
预净化（PTSA）：来压缩机压缩后的焦炉煤气首先进入原料气气液分离器，分离出可能带有的粉尘、液滴，再进入装有专用吸附剂、氧化铁脱硫剂的粗脱硫塔，将焦炉煤气中的H2S脱除至20mg/Nm3以下。粗脱硫塔出来的焦炉煤气从吸附塔的下部进入，在多种吸附剂的选择性吸附下，焦炉煤气中的焦油、萘、苯、NH3、HCN等杂质被吸附剂吸附，净化气从吸附塔顶部经过滤器除掉粉尘后进入离心机。
精脱硫：来自PTSA预处理单元的焦炉煤气含有～20mg/Nm3的H2S及～200mg/Nm3的有机硫，经离心机增压后首先经过预处理塔预处理，经焦炉煤气预热换热器加热至200～260℃后通过开工电加热器进入预加氢反应器、一级加氢反应器，出一级加氢反应器的焦炉煤气约360～430℃，经低压蒸汽发生器换热降温至～300℃进入中温脱硫塔脱除反应生成的H2S。出中温脱硫塔的焦炉煤气经二级加氢反应器后约340～380℃进入精脱硫塔脱除反应生成的H2S、剩余的微量有机硫以及氯离子。脱硫后焦炉煤气经低压蒸汽发生器换热后，再经过预热换热器换热冷却到～135℃后送入甲烷化。
2.甲烷化
来精脱硫的焦炉煤气中含有硫化氢、有机硫等杂质，为避免杂质导致甲烷化反应催化剂失活，焦炉煤气首先进入脱硫反应器进行脱硫。焦炉煤气中含有不同种类的硫，脱硫反应器中装填了专用催化剂，其包含Cu和ZnO。脱硫反应器兼有转化有机硫和吸附无机硫的功能，同时可以转化原料气中的部分不饱和烃类和氧气。为了优化脱硫反应器的脱硫能力，其入口原料气管线上增设注汽管线，用于加入少量的蒸汽以促进COS水解，其反应式为：
COS+H2O↔CO2+H2S H2S可被ZnO吸附脱除，因此将COS转化为H2S可改善脱硫能力，及延长催化剂的使用寿命。脱硫反应器出口气体（2.25～2.85MPa，160℃）经原料预热器加热到～317℃，之后与蒸汽喷射器中排出的气体混合，作为一级甲烷化反应器的进料气。
蒸汽喷射器以过热中压蒸汽作为动力气流，将一级甲烷化反应器出口经废热锅炉冷却后的焦炉煤气吸入，与原料预热器出口气体混合后，温度达到～330℃，进入一级甲烷化反应器入口。保持气体循环，可将一级甲烷化反应器的出口温度维持在520～560℃，防止积碳。
在一级甲烷化反应器R3102中，一氧化碳和二氧化碳转变为甲烷，由于甲烷化反应为放热反应，从一级甲烷化反应器出口气体温度高达520～560℃，其热量被下游废热锅炉和蒸汽过热器移走，在工艺气冷却的同时，利用该部分余热副产中压过热蒸汽。冷却后～320℃的工艺气进入二级甲烷化反应器，CO和CO2进一步转化生成甲烷。二级甲烷化反应器出口气体（2.2～2.65MPa，～430℃）依次通过锅炉给水预热器、透平凝液预热器和工艺气冷却器进行冷却，二级甲烷化气体被冷却至～70℃。为确保产品甲烷气中CO2的指标，在二级甲烷后再设置三级甲烷化。
3.干燥脱汞
来自甲烷化的净化焦炉煤气首先进入聚结器，分离出可能带有的粉尘、液滴，从干燥塔的下部进入，在多种吸附剂的选择性吸附下，净化焦炉煤气中的水份、氨及CO2等杂质被吸附剂吸附，脱除水份、氨及CO2后的净化焦炉煤气从塔顶进入脱汞塔，脱除焦炉煤气中的汞，净化气经粉尘过滤器后去深冷液化。
4.深冷液化
LNG制冷分为串联制冷、混合制冷和膨胀制冷三种，本文对混合制冷流程进行了详细的阐述。不同沸点的混合冷剂经过压缩、部分冷凝、冷却、节流膨胀，再由天然气进行加热，将冷量供给到天然气中，实现液化。
液化流程
进装置的原料气经过主换热器冷却、冷凝后，进入低温分离器分离大量的氢气，在进入精馏塔精馏出氮气和一氧化碳，塔底的液相出精馏塔返回主换热器过冷后出冷箱节流降压去LNG储罐。经精馏在塔顶得到富氮尾气节流复热后出冷箱与低温分离器出来的富氢尾气合并后送出。
制冷流程
工艺采用“混合冷剂+氮气循环”的闭路制冷循环，冷剂经压缩、部分冷凝、冷却、膨胀，然后被加热从而向液化天然气提供冷量。
混合冷剂回路
从冷箱顶部出来的低压冷剂经过冷剂压缩机入口平衡罐后，进入冷剂压缩机升压至3.3MPa，然后进行气液分离。从冷剂压缩机出口出来的冷剂分为液相和气相两路进入冷箱，液相冷剂经过主换热器（上）换热后经过节流与返回的气相冷剂混合复热出冷箱；高压气相冷剂经过主换热器（上）换热后到精馏塔塔底再沸器作为热源，冷却后再回到主换热器（下）过冷，过冷后经过节流返回主换热器（下），出主换热（下）后与节流后的液相冷剂混合复热出冷箱顶部，冷剂从冷箱顶部出来后被完全气化，温度～10-30℃左右，压力～0.2MPa。进入冷剂压缩机入口重新循环。
四、焦炉煤气制液化天然气质量控制措施
1.加强安全管理
在焦炉煤气生产中，应配备专业的安全管理人员，并设立专业的安全管理机构，对其进行安全管理。建立紧急救护队伍，定期进行紧急救援工作，加强对紧急情况的认识，提高救援技能，防止意外。同时，也要按照有关的法规和实际需求，配置适当的安全保护设备如推车二氧化碳灭火器、便携式干粉灭火器等，在安全通道内安装应急灯，并确保通道的通畅。对工厂的安全阀、压力容器、警报器、防雷防电等安全设施进行定期维修检验，如发现设备有损坏或老化，必须立即进行维修，防止安全事故的发生。
2.加强设施设备的管理
对压力容器，应定期检查其压力阀门、控制系统等，防止或避免阀门限位开关失效、手动阀门腐蚀、控制系统失效、阀门不能密封等情况。对于有爆炸风险的场所，应采用符合有关防爆要求的设备，定期检查，以消除可能出现的安全隐患。
3.加强工作人员的管理
要强化员工的安全意识，对员工进行统一的安全教育，提高员工的安全意识。要增强员工的责任心和安全意识，保证他们在日常工作中一丝不苟，同时，还要加强对他们的考核检查，确保他们的工作质量。
参考文献：
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