三、利用焦炉煤气制氢

    焦炉煤气中的氢含量达55%～60%，是重要的氢资源提供者。目前，焦炉煤气制氢（PSA）的主要方法是采用变压吸附技术从冷焦炉煤气中分离氢气，该工艺生产的氢气纯度可达99.99%。从上世纪80年代开始，我国宝钢、鞍钢、武钢、本钢、包钢等钢铁企业先后建设了多套100立方米/时至5000立方米/时、纯度为99.999%的焦炉煤气变压吸附制氢装置，其中投产运行时间最长的一套已达20多年。我国有多家钢铁企业采用PSA从焦炉煤气中分离氢气，用作轧钢厂保护性气体。

    据了解，日本钢铁行业每年提供约40亿标准立方米氢气供应给燃料电池行业使用，通过改进工艺，未来其供应量将进一步增加。另外，由于大多数日本钢厂位于城市中心附近，所以未来城市所需的大部分清洁能源可由钢厂负责供应。在我国，随着氢电池开发、应用成本的降低，利用炼焦煤气提氢将成为焦炉煤气资源化利用的新亮点。采用炼焦煤气生产氢气将是未来炼焦煤气资源化应用的新途径。

    四、焦炉煤气用于生产直接还原铁

    传统的炼铁工业完全依靠碳为还原剂，随着炼焦煤和焦炭资源的日益短缺，业界正在开发资源节约、环境友好的氢冶金，用焦炉煤气直接还原铁是氢冶金重要的应用技术之一。由于氢的还原潜能是一氧化碳的14倍，大力开发焦炉煤气直接还原铁，可以大大降低炼铁过程对炼焦煤和焦炭的消耗。直接还原铁生产技术的关键在于还原性气体（70%H2和30%CO）的制备，而焦炉煤气中H2和甲烷含量分别在55%～60%和23%～27%，只需将焦炉煤气中的甲烷进行热裂解（重整）即可获得74%的H2和25%的CO，以此作为直接还原生产海绵铁的还原性气体非常廉价。

    用焦炉煤气生产直接还原铁的研究以HYL-ZR（自重整）希尔工艺技术为基础，其通过在自身还原段中生成还原气体而实现最佳的还原效率，因此，该工艺无需使用外部重整炉设备或者其他的还原气体生成系统。采用HYL－ZR（自重整）希尔工艺用焦炉煤气生产直接还原铁的生产成本较低，直接还原铁的金属率可达94%。

    五、焦炉煤气用于高炉喷吹炼铁

    高炉喷吹含氢介质强化氢还原已成为当今冶炼工艺的热点。首先，无论从热力学还是从动力学条件看，高温下氢作为铁氧化物的还原剂比一氧化碳更具优势；其次，氢还原的气态产物是水蒸气而不是二氧化碳，故喷吹含氢介质可减少二氧化碳的产生量。炼焦过程中，煤炭72%～78%生成焦炭，15%～18%生成焦炉煤气。在炼铁过程中，焦炭的还原当量与焦炉煤气的还原当量之比为1∶1，因为H2的还原潜能与CO的还原潜能之比为14∶1。因此，将焦炉煤气通入高炉中同样可以炼铁，相当于提高了炼焦煤资源的利用率，可缓解炼焦煤资源供应紧张的问题。

    与天然气相比，焦炉煤气的还原性能更好。法国、俄罗斯等国已把高炉喷吹焦炉煤气作为节能减排关键技术进行开发，目前我国也已开始了高炉喷吹焦炉煤气的研究，钢铁联合企业的焦化厂应关注该技术的发展。

    六、焦炉煤气作为化工原料生产合成气

    近年来随着科技的进步与广大企业的勇于探索，焦炉煤气的应用领域拓展到制化肥、甲醇-二甲醚、提取甲烷制LNG和合成甲烷等。

    1、焦炉煤气制合成氨—尿素。早在20世纪60年代，我国本溪钢铁公司第二焦化厂率先开发了焦炉煤气热裂解技术用于制纯氢，与空分氮气合成氨，进而生产尿素。该技术较为成熟，很快推广至邯郸钢铁公司焦化厂、山西焦化集团有限公司和黑龙江化肥厂等。此后，由于国内化肥行业不断发展，以焦炉煤气为原料合成氨在生产成本和销售市场等方面面临较大的竞争，所以很少有类似装置再建设。

    2、焦炉煤气生产甲醇。每生产1吨甲醇可消耗焦炉煤气2000立方米～2200立方米，对富余的炼焦煤气消费非常可观。以焦炉煤气生产甲醇500万吨计算，就可以消耗焦炉煤气100亿～120亿立方米。因此，利用焦炉煤气制甲醇、二甲醚、人造汽油等资源化开发利用比作为燃料具有更大的经济和社会效益。为推进甲醇燃料的应用，国家先后出台了M15、M85等甲醇汽油标准，山西、陕西、河南等地已经开始甲醇汽油的车用试点。甲醇行业“十二五”发展目标将总产能控制在5000万吨，以焦炉煤气为原料生产甲醇所占的比例要由现在的10%增加到15%，而现在的煤基制甲醇要由38.2%下降到20%，天然气制甲醇要由28.2%下降到15%。

    钢铁联合企业富余的焦炉煤气、转炉煤气生产甲醇。利用钢铁企业富余的焦炉煤气、转炉煤气或高炉煤气生产甲醇，是能源优化利用的新途径。该技术的关键点是采用变温吸附法净化转炉煤气，使转炉煤气满足甲醇生产的要求。再将转炉煤气配加到焦炉煤气中生产甲醇，这一方法填补了我国利用转炉煤气和焦炉煤气生产甲醇工业化的空白，为钢铁联合企业的富余煤气优化利用探索了一条成功之路。

    3、焦炉煤气提取或合成天然气。在焦炉气组成中，甲烷含量约23%～27%，一氧化碳和二氧化碳含量占近10%，其余为氢和少量氮，因此焦炉气通过甲烷化反应，可以使绝大部分一氧化碳和二氧化碳转化成甲烷，得到主要含氢、甲烷、氮的混合气体，经进一步分离提纯后可以得到甲烷体积在90%以上的合成天然气（SNG），再经压缩得到压缩天然气（CNG）或经液化得到液化天然气（LNG）。焦炉煤气深度净化后经甲烷化生产天然气（SNG/CNG/LNG）的技术，具有投资小、消耗低、无污染、能量利用率高等优势，是焦化企业较佳的选择。

    目前焦炉煤气生产天然气主要有3种方式，分别为直接提取甲烷———天然气，提取甲烷富余氢气生产合成氨，焦炉煤气合成甲烷—天然气等。而焦炉煤气制天然气的产品方案有3种，分别为合成天然气(SNG)、压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)。生产1立方米天然气可消耗2.35立方米焦炉煤气，1吨LNG（热值35.16兆焦/标准立方米）并副产1600立方米的副氢弛放气（热值10.32兆焦/标准立方米），须消耗3200立方米焦炉煤气。

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