三、利用焦?fàn)t煤氣制氫
焦?fàn)t煤氣中的氫含量達(dá)55%～60%，是重要的氫資源提供者。目前，焦?fàn)t煤氣制氫（PSA）的主要方法是采用變壓吸附技術(shù)從冷焦?fàn)t煤氣中分離氫氣，該工藝生產(chǎn)的氫氣純度可達(dá)99.99%。從上世紀(jì)80年代開始，我國(guó)寶鋼、鞍鋼、武鋼、本鋼、包鋼等鋼鐵企業(yè)先后建設(shè)了多套100立方米/時(shí)至5000立方米/時(shí)、純度為99.999%的焦?fàn)t煤氣變壓吸附制氫裝置，其中投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的一套已達(dá)20多年。我國(guó)有多家鋼鐵企業(yè)采用PSA從焦?fàn)t煤氣中分離氫氣，用作軋鋼廠保護(hù)性氣體。
據(jù)了解，日本鋼鐵行業(yè)每年提供約40億標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣供應(yīng)給燃料電池行業(yè)使用，通過改進(jìn)工藝，未來其供應(yīng)量將進(jìn)一步增加。另外，由于大多數(shù)日本鋼廠位于城市中心附近，所以未來城市所需的大部分清潔能源可由鋼廠負(fù)責(zé)供應(yīng)。在我國(guó)，隨著氫電池開發(fā)、應(yīng)用成本的降低，利用煉焦煤氣提氫將成為焦?fàn)t煤氣資源化利用的新亮點(diǎn)。采用煉焦煤氣生產(chǎn)氫氣將是未來煉焦煤氣資源化應(yīng)用的新途徑。
四、焦?fàn)t煤氣用于生產(chǎn)直接還原鐵
傳統(tǒng)的煉鐵工業(yè)完全依靠碳為還原劑，隨著煉焦煤和焦炭資源的日益短缺，業(yè)界正在開發(fā)資源節(jié)約、環(huán)境友好的氫冶金，用焦?fàn)t煤氣直接還原鐵是氫冶金重要的應(yīng)用技術(shù)之一。由于氫的還原潛能是一氧化碳的14倍，大力開發(fā)焦?fàn)t煤氣直接還原鐵，可以大大降低煉鐵過程對(duì)煉焦煤和焦炭的消耗。直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵在于還原性氣體（70%H2和30%CO）的制備，而焦?fàn)t煤氣中H2和甲烷含量分別在55%～60%和23%～27%，只需將焦?fàn)t煤氣中的甲烷進(jìn)行熱裂解（重整）即可獲得74%的H2和25%的CO，以此作為直接還原生產(chǎn)海綿鐵的還原性氣體非常廉價(jià)。
用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵的研究以HYL-ZR（自重整）希爾工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，其通過在自身還原段中生成還原氣體而實(shí)現(xiàn)最佳的還原效率，因此，該工藝無需使用外部重整爐設(shè)備或者其他的還原氣體生成系統(tǒng)。采用HYL－ZR（自重整）希爾工藝用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵的生產(chǎn)成本較低，直接還原鐵的金屬率可達(dá)94%。
五、焦?fàn)t煤氣用于高爐噴吹煉鐵
高爐噴吹含氫介質(zhì)強(qiáng)化氫還原已成為當(dāng)今冶煉工藝的熱點(diǎn)。首先，無論從熱力學(xué)還是從動(dòng)力學(xué)條件看，高溫下氫作為鐵氧化物的還原劑比一氧化碳更具優(yōu)勢(shì)；其次，氫還原的氣態(tài)產(chǎn)物是水蒸氣而不是二氧化碳，故噴吹含氫介質(zhì)可減少二氧化碳的產(chǎn)生量。煉焦過程中，煤炭72%～78%生成焦炭，15%～18%生成焦?fàn)t煤氣。在煉鐵過程中，焦炭的還原當(dāng)量與焦?fàn)t煤氣的還原當(dāng)量之比為1∶1，因?yàn)镠2的還原潛能與CO的還原潛能之比為14∶1。因此，將焦?fàn)t煤氣通入高爐中同樣可以煉鐵，相當(dāng)于提高了煉焦煤資源的利用率，可緩解煉焦煤資源供應(yīng)緊張的問題。
與天然氣相比，焦?fàn)t煤氣的還原性能更好。法國(guó)、俄羅斯等國(guó)已把高爐噴吹焦?fàn)t煤氣作為節(jié)能減排關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，目前我國(guó)也已開始了高爐噴吹焦?fàn)t煤氣的研究，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的焦化廠應(yīng)關(guān)注該技術(shù)的發(fā)展。
六、焦?fàn)t煤氣作為化工原料生產(chǎn)合成氣
近年來隨著科技的進(jìn)步與廣大企業(yè)的勇于探索，焦?fàn)t煤氣的應(yīng)用領(lǐng)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?fàn)t煤氣制合成氨—尿素。早在20世紀(jì)60年代，我國(guó)本溪鋼鐵公司第二焦化廠率先開發(fā)了焦?fàn)t煤氣熱裂解技術(shù)用于制純氫，與空分氮?dú)夂铣砂保M(jìn)而生產(chǎn)尿素。該技術(shù)較為成熟，很快推廣至邯鄲鋼鐵公司焦化廠、山西焦化集團(tuán)有限公司和黑龍江化肥廠等。此后，由于國(guó)內(nèi)化肥行業(yè)不斷發(fā)展，以焦?fàn)t煤氣為原料合成氨在生產(chǎn)成本和銷售市場(chǎng)等方面面臨較大的競(jìng)爭(zhēng)，所以很少有類似裝置再建設(shè)。
2、焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇。每生產(chǎn)1噸甲醇可消耗焦?fàn)t煤氣2000立方米～2200立方米，對(duì)富余的煉焦煤氣消費(fèi)非常可觀。以焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇500萬噸計(jì)算，就可以消耗焦?fàn)t煤氣100億～120億立方米。因此，利用焦?fàn)t煤氣制甲醇、二甲醚、人造汽油等資源化開發(fā)利用比作為燃料具有更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。為推進(jìn)甲醇燃料的應(yīng)用，國(guó)家先后出臺(tái)了M15、M85等甲醇汽油標(biāo)準(zhǔn)，山西、陜西、河南等地已經(jīng)開始甲醇汽油的車用試點(diǎn)。甲醇行業(yè)“十二五”發(fā)展目標(biāo)將總產(chǎn)能控制在5000萬噸，以焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)甲醇所占的比例要由現(xiàn)在的10%增加到15%，而現(xiàn)在的煤基制甲醇要由38.2%下降到20%，天然氣制甲醇要由28.2%下降到15%。
鋼鐵聯(lián)合企業(yè)富余的焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣生產(chǎn)甲醇。利用鋼鐵企業(yè)富余的焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣或高爐煤氣生產(chǎn)甲醇，是能源優(yōu)化利用的新途徑。該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是采用變溫吸附法凈化轉(zhuǎn)爐煤氣，使轉(zhuǎn)爐煤氣滿足甲醇生產(chǎn)的要求。再將轉(zhuǎn)爐煤氣配加到焦?fàn)t煤氣中生產(chǎn)甲醇，這一方法填補(bǔ)了我國(guó)利用轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇工業(yè)化的空白，為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的富余煤氣優(yōu)化利用探索了一條成功之路。
3、焦?fàn)t煤氣提取或合成天然氣。在焦?fàn)t氣組成中，甲烷含量約23%～27%，一氧化碳和二氧化碳含量占近10%，其余為氫和少量氮，因此焦?fàn)t氣通過甲烷化反應(yīng)，可以使絕大部分一氧化碳和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，得到主要含氫、甲烷、氮的混合氣體，經(jīng)進(jìn)一步分離提純后可以得到甲烷體積在90%以上的合成天然氣（SNG），再經(jīng)壓縮得到壓縮天然氣（CNG）或經(jīng)液化得到液化天然氣（LNG）。焦?fàn)t煤氣深度凈化后經(jīng)甲烷化生產(chǎn)天然氣（SNG/CNG/LNG）的技術(shù)，具有投資小、消耗低、無污染、能量利用率高等優(yōu)勢(shì)，是焦化企業(yè)較佳的選擇。
目前焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)天然氣主要有3種方式，分別為直接提取甲烷———天然氣，提取甲烷富余氫氣生產(chǎn)合成氨，焦?fàn)t煤氣合成甲烷—天然氣等。而焦?fàn)t煤氣制天然氣的產(chǎn)品方案有3種，分別為合成天然氣(SNG)、壓縮天然氣(CNG)和液化天然氣(LNG)。生產(chǎn)1立方米天然氣可消耗2.35立方米焦?fàn)t煤氣，1噸LNG（熱值35.16兆焦/標(biāo)準(zhǔn)立方米）并副產(chǎn)1600立方米的副氫弛放氣（熱值10.32兆焦/標(biāo)準(zhǔn)立方米），須消耗3200立方米焦?fàn)t煤氣。
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