天然气是一种重要的清洁能源,提高其在我国能源消费结构中的占比是一项具有意义的可持续性发展举措。在天然气供需矛盾日益增加的情况下,煤制天然气项目得到迅速发展。煤制天然气项目能够实现煤炭能源的有效转换,但是同时产生了难以处理的废水和大量的二氧化碳。本文经过对煤制天然气工艺流程研究发现,气化单元采用的碎煤固定床加压气化炉虽然应用广泛,但是存在着废水量大、成分复杂、处理难度大等难以解决的问题。同时由于流程中需要设置水煤气变换单元增加氢气的含量以提高氢碳比,由此产生了大量的二氧化碳。针对以上问题,发现在碎煤固定床加压气化炉基础上开发的碎煤熔渣气化炉气化效率高,产生废水量少,在效率及环保方面具有更大优势。另外富氢少碳的焦炉气可以实现元素互补。焦炉气是焦炭产业中大量产生的一种气体,其氢碳比可达6.5。因此,本文提出了一种焦炉气辅助碎煤熔渣气化制天然气新工艺。新工艺在典型的煤制天然气过程的基础上,采用更为高效环保的碎煤熔渣气化技术。加入焦炉气分离单元及CH₄/CO₂重整单元。焦炉气的加入能够提高合成气氢碳比,从而去掉传统过程中的水煤气变换单元。CH₄/CO₂重整即是干重整反应,利用焦炉气分离出来的部分甲烷与系统产生的二氧化碳进行反应生成合成气,可以实现碳资源的回收利用。利用模拟软件Aspen Plus对新工艺流程进行建模与模拟,并进行技术经济分析。结果表明,相比于煤制天然气过程,新过程能效提高了6.7%,生产成本降低了18%,同时二氧化碳、废水的排放分别减少了94.8%、83%,节能减排效果明显。