科创中国

行业领域

新材料技术,高技术服务业,新能源及节能技术

需求背景

我国是一个钢铁生产大国， 据工信部统计2020年全国生铁、粗钢和钢材产量分别为***亿吨、***亿吨和***亿吨。在钢铁生产过程中将需要大量的焦炭， 而在炼焦过程又将会产生大量的焦炉气， 据统计生产一吨焦炭大约产生425立方米 的煤焦炉气，目前国内多数炼焦企业仅对煤进行炼焦，所产生的大量焦煤炉气未能全部回收利用，其中的50%被直接排放或者点燃; 目前生产1吨铁需要***吨焦炭， 以目前我国生产10亿吨钢铁产量计将有大约700亿立方米的焦炉气被排放或者燃烧， 这既污染空气， 又造成很大的浪费。焦炉煤气与其它工业废气与废物不同， 其主要成分包含甲烷(23%-27%) 和氢气(54%-59%)，有着丰富的能量和化工回收利用价值， 因此对其开展综合应用研究，回收其有用部分，减少排放、燃烧造成的污染，既符合建设节约型社会， 打造绿色工业、循环经济的国家产业发展要求，也是响应国家提出的碳中和、碳达峰要求，它具有十分重要的经济效益和社会效益。 

焦炉中分别含有7%-12%的CO、CO₂，23%-27%的CH₄。焦煤气通过水洗去掉颗粒和易容水杂质进行初步净化， 然后输入气柜保持压力稳定，通过一定的净化技术可进行甲烷化反应，将焦煤气中的CO、CO₂和H₂转化为CH₄，再通过变压吸附技术或者膜分离获得高纯度，然后通过气体压缩技术得到CNG，或通过低温分离得到液化天然气LNG。

需解决的主要技术难题

1、变压吸附技术是目前气体分离较为广泛方法之一， 它是利用吸附过程中改变气体压力来达到分离的目的， 在吸附装置内进行吸附、解吸过程， 具有吸附、解吸时间短、能耗低等优点， 但也存在阀口故障率高， 氢气回收率不高， 尾气压力低、再利用困难等缺点。

2、气体膜分离法是利用在一定的压力条件下， 不同的气体组分通过膜组件时， 其具有不同渗透速率的原理实现气体组分的分离。气体膜分离法具有装置简便、能耗低、分离效率高的优势，但是当前膜分离技术及应用还没有完全商业化。

期望实现的主要技术目标

开发新型的焦炉煤气制氢联产天然气设备，实现煤气化制氢和天然气回收的一体化工艺。

1、专利3项以上；

2、开发新的装备1款；

3、论文3篇。

需求解析

解析单位：“科创中国”煤炭清洁高效利用产业服务团（中国煤炭学会） 解析时间：2022-11-08

李东

国家能源集团

原副总经理

综合评价

技术需求描述比较清晰，需要进一步明确以下几点： （1）需要明确公司装备及生产工艺，不同的装备及生产工艺决定了新技术的应用及投入成本； （2）需明确成本控制要求，成本控制直接决定产品利润空间。

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处理进度