上世纪70年代，使用“煤气”烧水做饭曾令无数家庭向往。西北化工研究院曾是国内开发半水煤气部分甲烷化技术最早的科研院所，但在上世纪90年代中期，随着国家“西气东输”工程的启动，这项取得重大突破并即将产业化的技术被迫长期搁置，一度令该院科研人员扼腕叹息。
然而，光阴荏苒，功不唐捐，30多年后的2016年，西北院再度与天然气“结缘”，这一次，他们研发的“碳氢工业尾气合成代用天然气关键工艺技术开发”项目荣获2015年陕西省科学技术一等奖。
这一技术的重大突破，为工业尾气的清洁化利用找到了科技路径，也为行业、企业带来了可观的经济效益，每年可创效3000万元以上。而这一切的起点，却是过去被生产企业当作废气并被点了“天灯”的碳氢工业尾气。
西北院催化剂首席专家周晓奇告诉记者，碳氢工业尾气是指富含一氧化碳和氢气的工业尾气，有焦炉煤气、兰炭尾气、电石炉气等，主要来自炼焦、冶金及化工企业。我国是焦炭生产大国，在生产焦炭的同时排放了大量焦炉煤气。据统计，仅2015年国内生产焦炭4.5亿吨，排放的焦炉煤气就达960亿立方米。由于生产企业多远离城镇，过去除了部分作为自用燃料使用外，大部分被直接点了“天灯”。
然而，这些污染环境的工业废气，如今却派上了大用场。在西北化工研究院的专家们眼里，“垃圾”往往只是放错位的资源，只是人类还没有找到对它清洁利用的技术路径。事实上，在甲醇市场形势看好期间，西北化工研究院还不失时机地研发出了碳氢尾气深度净化及用于合成甲醇的技术。但好景不长，由于国内甲醇市场趋于饱和，产品滞销，严重影响了生产企业的生存能力。碳氢尾气的出路问题再次成为研究者关注的目标。
“天然气是一种清洁燃料和基础化工原料，而我国又是一个相对‘贫气’的国家，近几年来，化工企业长期陷于与民争气的困局，尤其是在用气高峰，企业常常被迫减产或停产以保民用，遭受巨大的经济损失。”周晓奇告诉记者。
2006年，西北化工研究院的一批科研团队，凭着敏锐的洞察力和多年与炼焦行业打交道的经验，依据该院30多年来在甲烷化技术方面的雄厚科研基础，从环保、经济等各方面详细论证，提出了用碳氢工业尾气合成代用天然气的技术构想。很快，该项目获得国家科技支撑项目立项。
2009年7月，该院成立了以催化研究所为核心的科研团队，对合成代用天然气技术进行全方位研究开发。
这是西北院作为项目组长单位承担的第一个包含多个课题的国家科技支撑计划项目。与此同时，国内还有两个研究院也相继展开了对这项工艺技术的研究。西北院要想出类拔萃，必须直面困难，敢于下别人不敢下的决心，解决别人不能解决的问题。
“我们的工艺特点在于让净化后的碳氢尾气一次性、无循环通过反应器，在一定的温控措施作用下，得到高纯度的天然气。而相应的难点一是气体净化的标准提高了，要达到深度净化，否则催化剂便无法使用；二是对催化剂的热稳定性要求也提高了，因为反应器内部温度高达600摄氏度以上，一般性能的催化剂会被烧坏，无法胜任反应要求。不仅如此，如有不慎还会发生负反应。”研究人员告诉记者。
催化剂的研制是实验室研究中一个重要环节。为了提高甲烷化催化剂的耐高温性能，课题组成员们在实验室进行了无数次的试验。当记者看到为项目制备的这些或六边形、或空心圆柱状，只有小指甲盖大小的催化剂时，难以相信正是这些小小的物质，成就了西北院该项目独特的工艺，使其优越于国内同类技术。
研究进行到这一步，还远远没有结束。项目的庞大、步骤的复杂，令人惊讶。实验室试验成功后，他们还要完成放大制备、催化剂性能长周期考核、侧流试验、破坏性试验、工艺包编制、工业示范装置的建设以及示范运行考核等。而示范装置的建设和试验经历令所有研究人员至今难以忘怀。
工业示范装置是在实验室小试的基础上放大万倍以上来实现的，设备材质、反应热效应、设备耐压等级、物料流动等情况无法在实验室小试中完全模拟出来。
2012年底，项目组人员来到示范装置所在地——陕焦化工有限公司甲醇厂。在那里，他们顶着零下18度的寒风，在一片平地之上与工程建设人员一起整地基、搭架子、吊设备、铺管道、接信号、上法兰、焊平台、装阀门、砌保温、刷油漆，一边看图纸一边讨论工艺、设备、管道的布局，指导安装。有过面红耳赤的争论，有过失误后的慌张，但更多的是直面难题的坚定与韧性。期间，课题负责人周晓奇和所有科研人员一同在现场，亲力亲为，脏和累全不在乎。
“还记得他半蹲在设备旁，手握黑色橡皮管，调好高度，等流量稳定后，看着秒表，与小伙子段超测量还原水流速的样子。可以说，有了周总的带头，大家干得更有劲了。”现任催化所所长齐小峰回忆说。
日复一日，月复一月，这支15人的技术研发团队，终于在陕焦甲醇生产装置的旁边，建起了一座宏大的示范装置。试车后，经过反复检查、计算和调整，2013年1月5日，装置连续平稳运转超过100小时，产品气完全达到了生产液化天然气的要求且超过预期，试验取得圆满成功。1月8日，示范工程通过省科技厅专家组验收，标志着该院在合成天然气技术领域实现了质的飞跃。
这一项目非常“牛”的一点，就是实现了当年验收、当年产业化推广应用。第一位登门的客户，就是山西聚源煤化有限公司。
2013年底，山西聚源煤化有限公司经过充分的市场调研，决定选用西北院这种工艺简单、指标先进的焦炉煤气制天然气无循环工艺技术，双方签订了年产1.2亿立方米天然气项目EPC总承包合同，产品为管输天然气。而在此之前，山西聚源煤化有限公司焦炭年产能200万吨，每年副产近8.0亿立方米焦炉煤气，除一半自用外剩余全部排放。2014年12月，装置一次投料试车成功，产出合格天然气并进入销售管网。这是西北院这项工艺技术的首次工业应用。
现任西北院副院长李速延当年也是这个项目中的骨干，他给记者算了一笔账，得到1立方米天然气需用2.2立方米焦炉煤气原料，按焦炉煤气0.5元/立方米测算，每立方米天然气制造成本仅为1元左右。得到的天然气可销售提供民用，也可被加工为液化天然气。同时，这种合成气一次通过非循环的工艺，不但为用户节省了循环压缩机投资，而且以每小时处理2.8万立方米焦炉煤气装置为例，每年可为企业节约电费300多万元。
为用户带来可观效益的同时，西北院同样也得到了不小的收获与回报。除了催化剂的销售行情看好外，2013年12月下旬，该院与中石油广州石化又签订了石油焦制氢装置甲烷化单元工艺包协议，首次将这项技术应用到石化企业。据统计，2012-2014年，推广与本项目技术和产品取得的新增销售收入约3.97亿元，利润1.03亿元，利税4761万元。
而这一切收益的源头，是原本被排放、污染大气、威胁生态环境和人类健康的碳氢工业尾气。
“三十年磨一剑，”西北院主管科研的副院长张勇说，“这个项目的成功，源自我们三十多年来在甲烷化研究领域的积累，也说明了科研单位必须要抓住产业发展的趋势，提前占领技术制高点，才能为后续的研发成功打下基础。而同时还有三年来，在一千多个日日夜夜里，所有科研人员发扬埋头苦干、开拓创新的企业精神，团结拼搏，精耕细作，不畏难题，不怕吃苦的付出，才最终成就了这个项目，成就了我们的科研队伍，也成就了西北化工研究院在新型煤化工领域的新亮点。”（记者 袁琳 通讯员 吕苇）
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