焦炉气（COG(Coke Oven Gas)）焦炉煤气

知识达人 · 发表于 2021-2-2 14:52:21

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简介

焦炉煤气，又称焦炉气，英文名为Coke Oven Gas(COG)，由于可燃成分多，属于高热值煤气，粗煤气或荒煤气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300~350m3（标准状态）。其主要成分为氢气（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不饱和烃（2%~4%）、二氧化碳（1.5%~3%)、氧气(0.3%~0.8%))、氮气(3%~7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。

焦炉气属于中热值气，其热值为每标准立方米17~19MJ，适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。焦炉气含氢气量高，分离后用于合成氨，其它成分如甲烷和乙烯可用做有机合成原料。
焦炉气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6%~30%。
主要成分
焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成，分别占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类；其低发热值为18250kJ/Nm3，密度为0.4~0.5kg/Nm3，运动粘度为25×10`(-6)m2/s。根据焦炉本体和鼓冷系统流程图，从焦炉出来的荒煤气进入之前，已被大量冷凝成液体，同时煤气中夹带的煤

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尘、焦粉也被捕集下来，煤气中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉尘和焦油渣一起流入机械化焦油氨水分离池。分离后氨水循环使用，焦油送去集中加工，焦油渣可回配到煤料中炼焦煤气进入初冷器被直接冷却或间接冷却至常温，此时，残留在煤气中的水分和焦油被进一步除去。出初冷器后的煤气经机械捕焦油使悬浮在煤气中的焦油雾通过机械的方法除去，然后进入鼓风机被升压至19600帕(2000毫米水柱)左右。为了不影响以后的煤气精制的操作，例如硫铵带色、脱硫液老化等，使煤气通过电捕焦油器除去残余的焦油雾。为了防止萘在温度低时从煤气中结晶析出，煤气进入脱硫塔前设洗萘塔用于洗油吸收萘。在脱硫塔内用脱硫剂吸收煤气中的硫化氢，与此同时，煤气中的氰化氢也被吸收了。煤气中的氨则在吸氨塔内被水或水溶液吸收产生液氨或硫铵。煤气经过吸氨塔时，由于硫酸吸收氨的反应是放热反应，煤气的温度升高，为不影响粗苯回收的操作，煤气经终冷塔降温后进入洗苯塔内，用洗油吸收煤气中的苯、甲苯、二甲苯以及环戊二烯等低沸点的炭化氢化合物和苯乙烯、萘古马隆等高沸点的物质，与此同时，有机硫化物也被除去了。
焦炉煤气的特点：
1、焦炉煤气发热值高16720—18810kJ/m3，可燃成分较高（约90%左右）；
2、焦炉煤气是无色有臭味的气体；
3、焦炉煤气因含有CO和少量的H2S而有毒；
4、焦炉煤气含氢多，燃烧速度快，火焰较短；
5、焦炉煤气如果净化不好，将含有较多的焦油和萘，就会堵塞管道和管件，给调火工作带来困难；
6、着火温度为600~650 ℃。
7、焦炉煤气含有H2（55~60%），CH4（23~27%），CO（5~8%），CO2（1.5~3.0%），N2（3~7%），O2（<0.5%），c2h4(2~4%);密度为0.45~0.50 Kg/Nm3。
利用现状
我国是世界焦炭产量最大的国家，2010 年焦炭产量为 3.8 亿 t，约占世界焦炭总产量的 60%，产生的焦炉煤气量巨大，如何高效、合理地利用是关系环保、资源综合利用、节能减排的重大课题。以 2010 年中国焦炭产量为例进行估算，2010 年中国焦化产业生产伴生的焦炉煤气，除了其中的 40%～45%用于保证焦化炉炉温外，共富余焦炉煤气 850 亿 m3，超过西气东输工程的热值总量，剩余焦炉煤气的高效利用是困扰焦化企业多年的问题。
机焦企业向外输送的焦炉煤气经过进一步净化处理之后有多种利用方式。按照用途分类，可以分为以下四种：工业与民用燃料、化工原料、还原剂直接还原炼铁、制氢。 [1]
具体有：
1、焦炉煤气用于合成甲醇；

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焦炉煤气制甲醇工艺流程示意图 [1]
2、焦炉煤气用于合成天然气；
3、焦炉煤气用于制氢；
4、焦炉煤气用于发电；
5、焦炉煤气用于生产化肥；
6、焦炉煤气用于生产直接还原铁。 [2]

发展方向
1、清洁化：焦炉煤气净化问题越来越受到重视，其清洁化利用符合国家低碳经济的发展战略，特别是焦炉煤气经脱硫、脱氰后，不但更加清洁环保，而且其可燃成分更高、杂质更低，其利用价值自然得以提高；
2、产品高附加值：利用焦炉煤气生产高附加值的化工产品是确保焦化企业经济效益持续增长的有效方式，是企业可持续发展的必然选择；
3、多联产：相比于传统的焦炉煤气利用工艺，多联产系统可实现焦炉煤气的科学合理使用，大幅度提高资源和能源的利用效率，因此，焦炉煤气的多联产系统已成为我国能源领域中的热点。 [2]

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钢铁企业焦炉煤气利用的多联产系统示意图 [1]

主要用途

生产技术

安全防护

煤气管道渗漏修复
煤气管路由于输送距离一般都较长，在管道建设过程中，中间部位会使用托架支撑，起到管道架空的目的。煤气管道暴露在户外，除了大气的腐蚀存还有自然环境对其造成的结构应力存在，长时间工作后难免会出现局部渗漏的情况。企业在正常生产过程中，往往不能随时停机，但煤气渗漏又存在重大安全隐患，在不停机的情况下现场快速有效解决此类问题成为企业必须要掌握的一门技术。高分子复合材料具有超强的粘着力，优异的抗压强度等综合性能，使用25551、2211F等高分子复合材料，可免停机、少停机，甚至带压快速有效解决煤气管道渗漏，既保证了企业的高速运转效率又避免了由煤气泄漏带来的安全事故隐患，很好的为企业解决各类管道的渗漏及泄漏问题。

煤气管道膨胀节泄漏修复
膨胀节是补偿因温度差与机械振动引起的附加应力而设置在容器壳体或管道上的一种挠性结构。由于它作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点，已广泛应用在化工、冶金、核能等部门。该部件出现渗漏，传统方法就是更换，成本较高，给企业造成非常大的资源浪费。采用25551、福世蓝2211F高分子复合材料现场治理渗漏，不用拆卸，省时省力，效果立竿见影，其产品具备优越的粘着力、耐油性及抗老化性，很好地为企业解决了多年无法解决的问题。

煤气管道软连接渗漏治理
软连接可降低振动及噪声，并可对因温度变化引起的热胀冷缩起补偿作用，广泛应用于各种管道系统。因为是橡胶材质，由于化学介质腐蚀和老化等因素存在，软连接的破损渗漏是在所难免的。90T高固化橡胶复合修复材料具有超强的粘着力，优异的抗压强度等综合性能，可免拆卸、免硫化处理，快速有效修复各类橡胶材质软连接设备。吸收设备的冲击震动，材料具有300%的高延展率，避免了再次出现渗漏的可能。 [3]