粉煤低温干馏技术调研

1、粉煤低温干馏技术调研报告（初稿）煤基清洁能源项目组2008年9月 26目 录1 低温干馏技术介绍11.1 低温干馏炉型分类11.2 低温干馏的物料平衡及影响因素41.3 低温干馏新技术介绍61.4 低温干馏存在问题82 低温干馏的煤焦油加工工艺92.1 煤焦油常规加工方法92.2 煤焦油加氢改质技术102.3 榆林版煤制油技术介绍112.4 煤焦油加氢改质专利综述133 低温干馏的半焦（兰碳或蓝碳）用途介绍143.1生产电石143.2气化153.3 高炉喷煤153.4 CFB燃烧相结合的固体热载体煤热解工艺174 焦炉煤气利用技术介绍184.1城市煤气184.2 制氢194.3生产甲醇205

2、结 论216 有待进一步调研内容227，产业发展设想（暂略）22附图1 煤低温干馏工艺23参考文献：241 低温干馏技术介绍煤的传统加工方法主要有高温焦化（或炼焦）和低温干馏。高温焦化主要生产炼铁用的焦炭，副产煤焦油/煤气。低温干馏主要生产半焦，副产煤焦油/煤气。二者区别是温度不同，高温焦化温度达到900-1100，低温干馏一般在400-600。另外区别是低温干馏主要为了取得更多的煤焦油，适合于褐煤和烟煤等含挥发份高的煤种，而高温炼焦或焦化是为了取得尽可能多的炼铁用焦炭，适用于热值高挥发分少硫含量低的优质煤。1.1 低温干馏炉型分类 郭树才.煤化工工艺学.化学工业出版社。1. 沸腾床干馏炉。粉

3、煤沸腾床干馏法是将粒度小于6mm的预先干燥的粉煤连续加入沸腾床，炉子用燃料气和空气燃烧加热，炉内形成沸腾的焦粉床层，煤粉在炉中干馏。焦粉经过一个满流管排出。在气体冷却系统中分出焦油、中油以及燃烧烟气稀释的干馏煤气。2. 气流内热式炉。气流内热式炉用于褐煤块或型煤低温干馏，鲁奇三段炉属于这种炉型。3. 立式炉干馏生产城市煤气。利用外热立式炉进行煤干馏，产生煤气热值较高，可供城市煤气之用。鞍山焦化耐火材料设计院开发的JLW/JLK/JLH-D型立式炉，用于生产中小型煤气厂。大连煤气公司引进了考伯斯（Koppers）立式炉，用抚顺弱粘结性煤生产城市煤气。4. 固体热载体干馏工艺。固体热载体快速热解煤

4、干馏技术是国际上比较成熟的干馏工艺, 采用固体热载体快速热解最先用于生产城市煤气和半焦, 后来又用于热解原油生产乙烯，该工艺还可以低温干馏油页岩。该工艺主要是将预热过的煤(100120)和800的热载体半焦进行混合, 半焦是干燥煤量的26倍。混合后加热至500700送入反应器中进行热解, 热解产物经除尘器去冷却回收系统得焦油、煤气。半焦部分排出,部分去提升管内进行部分燃烧, 继续作为热载体进行原料煤热解。大连理工大学煤化所开发的热解技术, 1991年5月用实验装置以神府矿区大柳塔矿原煤为原料进行了实验, 取得了较为理想的效果。褐煤和长焰煤由于挥发分含量较高且析出温度较低又无粘结性故是固体热载体

5、快速热解煤干馏技术流化床干馏的良好原料。大连理工大学新法干馏实验工艺流程由备煤、煤干燥、煤干馏、流化提升加热粉焦、煤焦混合、流化燃烧和煤气冷却、输送和净化等部分组成，简化流程见下图-1。图-1 大连理工大学新法干馏实验工艺流程原料煤粉碎到小于6 mm，送入原煤贮槽1.湿煤由给料机送入干燥提升管2.干燥提升管下部有沸腾段;热烟气由下部进入，湿煤被550左右的烟气提升并加热干燥.干煤与烟气在旋风分离器分离，干煤入干煤贮槽3; 200左右的烟气除尘后经引风机17排入大气.干煤自干煤贮槽经给料机去混合器4.来自热半焦贮槽7的800热焦粉在混合器与干煤相混合.混合后物料温度为550-650;然后进入反应

6、器5，完成煤的快速热解反应，析出干馏气态产物。煤或半焦粉在流化燃烧炉8燃烧生成800-900的含氧烟气，在加热提升管下部与来自反应器的600半焦产生部分燃烧并被加热提升到热半焦贮槽7;焦粉被加热到800- 850，作为热载体循环使用.由热半焦贮槽出来的热烟气去干燥提升管2，温度为550左右，与湿煤在干燥提升管脉冲沸腾中完成干燥过程，使干煤水分小于5%，温度为120左右.烟气温度降至200左右。反应器下部由产品半焦管导出部分焦粉经过冷却，作为半焦产品出厂.来自反应器的干馏产物粗煤气经过热旋风除尘去洗气管10,喷洒80的水冷却和洗涤.降温后的煤气和洗涤水于气液分离器11分离.液体水和重焦油去焦渣分

7、离槽12。于焦渣分离槽进行油水分离.来自气液分离器的煤气经间冷器13间接水冷却，分出轻焦油.煤气经煤气鼓风机18加压，经机除焦油器14去脱硫箱15.采用干法脱硫，脱硫后的煤气送去煤气柜 郭树才，罗长齐,大连理工大学.褐煤固体热载体干馏新技术工业性试验.大连理工大学学报，第35期第1卷。褐煤和长焰煤由于挥发分含量较高且析出温度较低又无粘结性故是固体热载体快速热解煤干馏技术流化床干馏的良好原料。大连理工大学联合中国化工集团公司和陕煤集团正在建设单套60万吨/年的固体热载体快速热解流化床煤干馏技术工业示范厂，目前该示范厂进入详细设计阶段，预计明年年底可以开车，该示范厂试验完成后将作为一个完整的工厂保

8、留继续运行下去。该技术主要目的有两个，第一是用于褐煤提质，第二是提炼煤焦油。褐煤水分高，热值低，经过提质后的半焦含水降低，同时褐煤含煤焦油高，可以通过低温干馏提炼出煤焦油等轻组分，提高褐煤热值又增产煤焦油。另外还有鲁奇鲁尔煤气工艺（lurgi-Ruhrgas 简称LR）如图-2，托斯考(Toscoal)工艺如图-3， ETCH粉煤快速热解工艺等。图-2鲁奇鲁尔煤气工艺图-3 托斯考(Toscoal)工艺1.2 低温干馏的物料平衡及影响因素低温干馏产品的产率和性质与原料煤性质、加热条件、加热速度、加热终温以及压力有关。干馏炉的形式、加热方式和挥发物在高温区的停留时间对产品的产率和性质也有重要影响

9、。煤加热温度场的均匀性以及气态产物二次热解深度对其也有影响。不同种类褐煤低温干馏的焦油产率差别较大，可变动与4.5%-23%。烟煤的低温焦油产率与煤的结构有关，其值介于0.5%-20%，由气煤到瘦煤，随着变质程度增高焦油产率下降。其中肥煤例外，当加热到600时，他生产的焦油量等于或高于气煤。腐泥煤低温干馏焦油产率一般较高。低温干馏600时，泥炭的煤气产率为16%-32%，褐煤为6%-22%，烟煤为6%-17%。泥炭的热解水产率为14%-26%，褐煤为2.5%-12.5%，烟煤为0.5%-9%。各煤种的煤焦油含量见表1.加热终温是产品收率和组成的重要影响因素，也是区别干馏类型的标准。不同煤种开始

10、热解的温度不同，煤化度低的煤开始热解温度也低。煤一般在100-120时所含水分基本脱出，一般加热到300左右煤发生热解，高于300时，开始析出挥发分，其中包括焦油部分。不同温度区间煤热解生成的煤气组分含量是不同的，氢气含量均随着温度升高增加，甲烷降低。焦油形成约于550结束，故510-600是低温干馏的适宜温度。煤的块度对热解产物有很大影响，一般煤的块度增加，焦油产率降低。煤低温干馏的加热速度和供热条件对产品产率和组成有影响。提高煤加热速度能提高焦油产率，降低半焦产率，煤气产率稍有减少。压力对煤的低温干馏有影响。一般，压力增大焦油产率减少，半焦和气态产物产率增加。压力增加不仅半焦产率增多，而且

11、其强度也提高1。表1 各煤种低温干馏煤焦油产率1煤样名称半焦/%焦油/%热解水/%煤气/%伊春泥炭48.015.415.920.7桦川泥炭50.118.514.317.1昌宁褐煤61.015.58.015.5大雁褐煤67.715.34.013.0坎阿褐煤65-758-125-812-15切矿长烟煤73.810.19.76.4神俯长烟煤76.214.82.87.0铁法长烟煤82.311.42.53.8大同弱黏煤83.57.71.07.8切矿腐泥煤39.439.15.615.9大连理工大学郭树才罗长齐在1988年对云南褐煤研究得出的物料平衡图如 郭树才罗长齐, 大连理工大学.云南三种褐煤固体热载体

12、新法干馏实验研究. 大连工学院学报, 第26卷第3期。表2，表3，表4.表2 三种褐煤样的工业分析、元素分析和低温干馏分析表3 云南三种褐煤新法干馏产物产率，%（干基）表4 煤气组成， %1.3 低温干馏新技术介绍煤种虽然差别很大,但低温干馏的基本规律都一致, 在500600的低温条件下, 热解时间愈短, 焦油的收率就愈高。而在900的高温条件下, 热解时间增加、焦油收率降低、气体收率增加。因此, 为提高焦油的收率, 热解应在低温下快速进行。但是,即使这种场合, 半焦的收率仍超过50%。当以提取液体燃料为目标时, 如何提高焦油的收率则成为工艺开发的重点。为达到这一目标,多年来各国提出了多种方法

13、, 如加瑞特( Garret t )研究与开发公司开发的西方热解法, 美国FMC公司的COED法, 鲁奇- 鲁尔煤气法等, 特别是近期国外开发的快速加氢热解法(FHP)煤转化技术, 它以1000/s 以上极快的升值速率加热煤,煤在氢气中快速热解,仅以数秒的短停留时间完成反应, 由此最大限度从煤中获取苯、甲苯、二甲苯(BTX) 和苯酚、甲酚和二甲酚(POX) 等液态轻质的芳烃和轻质油等, 同时得到富甲烷的高热值煤气。其气液态生成物的总碳氢化合物比率可达50%左右, 所以国际上称之为介于气体和液体之间的第三种煤转化技术。与传统的热解技术相比,由于氢的介入,液态物产率高达15%25% , 其中轻质组

14、分又占其中的主要部分。此外,FHP的产气率高,其中甲烷的产率可达20%40% (碳转化率),由此可获得高热值煤气。鉴于快速加氢热解的优越性, 发达工业国家积极推进FHP的研究工作。美国罗克韦尔国际公司和日本NEDO新能源开发机构联合建立了24t/d规模的中试装置,美国炭燃料(CarbonFuel s) 公司完成18t/d规模的中试研究, 英国布里茨煤气(British Gas)公司投煤量为5t/d FHP的气流床反应装置投入运行, 日本大阪煤气公司在完成240kg/h规模试验的基础上,已完成50t/d的扩大中间试验设计和可行性研究, 一旦时机成熟, 这些实验装置会很快进入工业生产阶段。国内也开

15、始FHP的实验研究, 华东理工大学于1989年建成了投煤量0.11 kg/h规模的气流床反应装置,并对扎赉诺尔褐煤、东胜烟煤等进行了各种条件下煤快速加氢热解的深入研究,西北大学也利用气流床反应装置, 对陕西各主要煤田的烟煤进行了快速加氢催化热解的研究 虎锐,李波,张秀成, 西北大学化工学院化学工程系, 陕西省西安市, 710069. 榆林地区蓝炭产业发展现状及其前景. 中国煤炭第34 卷第5 期2008 年5 月。山东大学发明 授权公告号CN 200996006Y. 循环流化床锅炉高温灰热解煤制油装置。的专利，是实用新型涉及一种循环流化床锅炉高温灰热解煤制油装置，由循环流化床锅炉、旋风分离器、

16、高温取灰装置、煤粉分离装置、煤粉进料密封装置、螺旋给料装置、热解反应器、旋风分离器、文庄里喷淋冷却装置、液体收集装置、固体生物炭和循环灰回送装置、循环水泵、吸风机、煤斗、螺旋给料机、星形给料器、风扇磨，其中，在热解反应器的顶部分别通过高温取灰装置与旋风分离器A的下部直管段连接，通过可调速螺旋给料装置与煤粉分离装置连接，热解反应器的上部出口与旋风分离器B连接，热解反应器的底部出口设有固体生物炭和循环灰回送装置。木实用新型以循环流化床的高温循环灰为载热体，快速热解煤制取液体油A，同时产生可燃气体和半焦，装置示意图如图4。图-4 结构示意图图中:1、循环流化床锅炉，2、旋风分离器A, 3、高温取灰装

17、置，4、煤粉分离装置，5,煤粉进料密封装置，6,螺旋给料装置，7、热解反应器，8、旋风分离器B, 9,文丘里喷淋冷却装置，10、液体收集装置，11、固体焦炭和循环灰回送装置，12、循环水泵，13、吸风机，14、煤斗，15、螺旋给料机，16、星形给料器，17、风扇磨。1.4 低温干馏存在问题陕北地区的煤种多属低变质煤, 具有化学活性好、高挥发分、高发热量、无粘结性等特性。对其进行低温干馏加工, 除得到煤焦油和焦炉气外, 主要产品为干馏半焦, 俗称蓝炭。该产品具有低灰、低硫、固定碳高的特点, 是铁合金、化肥、电石、高炉喷吹等行业的燃料及还原剂, 也是生产活性炭等化工产品的原料。受上世纪末煤炭滞销的

18、影响,蓝炭生产在榆林各产煤地区迅速发展。榆林现有近300家低温干馏生产半焦的厂家, 主要采用内热式直立干馏炉作为一种原煤深加工产品, 低温干馏目前是榆林最大的煤转化工业。2006 年, 半焦产量达到2220 万t , 焦油202万t ,成为榆林煤田的一大特产。但近几年来, 由于原煤供应趋于紧张, 加之当地的蓝炭生产企业大多规模小、能耗高、环境污染严重, 蓝炭生产企业一时又成了治理的重点。近期陕西省煤业化工集团筹建的300万t/ a 蓝炭项目, 除每年生产300万t 蓝炭外, 同时利用焦炉气每年可生产30万t甲醇, 并副产36万t燃料油,总投资不到10亿元。 虎锐李波张秀成. 榆林地区蓝炭产业发

19、展现状及其前景. 西北大学化工学院化学工程系, 陕西省西安市, 710069。2 低温干馏的煤焦油加工工艺中国目前煤焦油总产量600万t800万t，约占全世界焦油产量的13。尽管近30年来受石油化工激烈竞争的影响，煤焦油加工得到的稠环芳烃与杂环芳烃仍具发展潜力，特别在医药、农药、染料、合成纤维、耐高温材料等领域有一定的不可替代性。全世界萘的需求量约100万t以上，目前90以上仍来自煤焦油，作为染料原料的精蒽年需求量3万t以上，生产碳素电极的电极沥青年消耗250万t以上，两环以上的杂环芳烃，如咔唑、喹啉、噻吩，几乎全部来自煤焦油。随着经济和技术的发展，煤焦油加工业再度引起人们的重视，不仅传统的焦

20、油加工产品如萘、蒽、苊、芴、酚类及沥青开发出了新的用途，而且应用新技术提取或进一步加工出的煤焦油产品更具市场竞争力。如蒽氧化制得高档染料中间体，市场前景很好；咔唑除了作重要的染料中间体，还可用于合成导光、导电材料，合成活性物质；吲哚除了用作香料工业中不可缺少的香味保持剂，还用作植物生长激素；由苊开发出的红色染料具耐热、耐晒特点，备受人们关注；甲基萘、甲基萘用于印染助剂；洗油可以取代工业萘制取高效减等。国内煤焦油加工的产品主要是酚类、萘、洗油、粗蒽、沥青等。各厂的产品质量和数量都基本类似，导致焦油加工的效益平平，与国外差距较大。其主要原因有以下几方面：各焦油加工装置的规模普遍偏小；高质量、高附加

21、值产品较少；生产企业适应市场能力较差；焦油深加工产品的市场有待开发，特别是新产品推向市场时，其难度较大。煤焦油加工方案见附图。2.1 煤焦油常规加工方法煤焦油通常采用蒸馏，萃取，吸收，延迟焦化等加工手段。现代焦油蒸馏的模式采用大型装置，扩大加工原料的资源。如德国最大焦油蒸馏装置为5O万ta；采用常、减压连续蒸馏操作方式，并全部设置余热利用，使每吨焦油耗热量小于0879MJ；提高塔的分离效率，使萘的回收率大于9O 、萘的集中度也达9O 以上；通过“闪蒸”方式，获得不同软化点的沥青；有效抑制焦油过程中发生聚合反应，特别是避免结焦；采用微机控制，实现开停工切换与正常运行的全部工艺参数自控调节；寻求扩

22、大焦油原料的资源。大型化的优点是：成本低；能耗低、产率高；投资省；产品品种多、档次高，有利于深加工；环境保护好。而目前国内焦油加工装置普遍较分散、规模小(小于3万ta)，每吨焦油能耗高达20MJ，而且环境污染严重，产品品种少，质量较差，生产成本高，经济效益差。扩大加工原料的资源即掺混一部分“蒸汽裂解法制烯烃”过程中产生的“裂解焦油”，与煤焦油一起进行加工。该工艺在吕特格公司已实现工业化。而国内仍有较多的煤焦油直接作为燃料油，未能实现资源的综合利用。目前，煤焦油沥青主要用于生产沥青焦、电极与阳极糊的粘结剂(改质沥青)、型煤粘结剂、筑路沥青、各种沥青防腐漆等。石油沥青生产延迟焦的技术在石化行业早已

23、应用，而煤沥青生产延迟焦一沥青焦的技术在20世纪80年代才首次引进。煤焦油沥青改质沥青生产技术有氧化、热聚法/加热聚合法/加压热聚处理法/吕特格热聚合法等。2.2 煤焦油加氢改质技术煤焦油作为煤炭加工的副产品，来源丰富且价格低廉，煤焦油的加工手段很多，但国内还没有将其加工成车用燃料的工艺技术。湖南长岭石化科技开发有限公司具有自主知识产权的国内领先的利用煤焦油加氢生产车用燃料的生产技术，可以将不同性质的煤焦油原料在中、高压条件下全部转化为高价值的清洁油品，经济效益和社会效益显著。自1996年以来，公司先后为云南驻昆解放军化肥厂、陕西榆林炼油厂、山西金晖焦化有限公司等厂家提供的煤焦油原料量身制作了

24、煤焦油加工路线。其中云南驻昆解放军化肥厂在1997年1月建成了国内第一套1x104t/a煤焦油加氢改质装置，同年3月开车一次成功，生产出合格的汽油、柴油。目前，另外几家煤焦油加氢改制装置正在筹建中。该工艺是国内首创的煤焦油清洁加工技术，生产工艺先进、经济效益可观。该煤焦油加氢液化工艺的柴油收率在70左右，LPG和汽油约占20，其余为以多环芳烃为主的中间产品。由于加氢液化产物具有富含环烷烃的特点，因此，经提质处理及馏份切割得到的汽油及航空煤油均属于高质量终端产品。另外，加氢液化产物也是生产芳烃化合物的重要原料。2.3 榆林版煤制油技术介绍目前陕西榆林25万吨/年中温煤焦油轻质化项目试产成功。被称

25、为“榆林版煤制油”，具有自主知识产权的25万吨/年中温煤焦油轻质化项目试产成功，并已产出合格油品，目前正在调试设备，有望实现煤焦油加氢生产燃料成品油，使我国煤制油技术再添新路线。中温煤焦油轻质化项目依托榆林当地丰富的煤炭资源，采用直立炉干馏工艺生产兰炭、煤焦油、焦炉煤气，由焦炉煤气制取氢气，再采用二段加氢及尾油裂化技术，将煤焦油与氢气在催化剂作用下进行加氢反应，分馏出燃料柴油、石脑油及液化气等，实现煤一焦一油生产一体化，提高了煤焦油的附加值。同时，该工艺在生产过程中的废气可回收利用，工业废水零排放，根治了传统煤焦油加工存在的污染问题。煤焦油是在炼焦过程中形成的油状液体，由500多种芳香烃组成，

26、目前在工业中还没有得到充分利用。据介绍，神木锦界天元化工有限公司采用的两次加氢尾油裂化技术为国内首创，煤焦油利用转化率达到了93%，即1吨煤焦油可生产出930千克成品油。目前25万吨/年中温煤焦油轻质化装置正在调试，日产燃料柴油和石脑油200多吨，不久将实现满负荷生产运行。业内专家认为，堪称“榆林版煤制油”的中温煤焦油轻质化项目的试车投产，开辟了煤炭、煤焦油深加工利用，延长煤化工产业链的新途径，对我国石油替代资源开发意义重大。据西安日报4月22日报道，具有完全自主知识产权和技术专利的50万吨中温煤焦油轻质化项目，近日在神木县锦界工业园区试产成功，这项被认为是榆林版的“煤制油”重大产业项目，开创

27、了煤化工产业发展新领域。中温煤焦油轻质化项目，是依托榆林市长期以来形成的煤炭干馏技术，通过煤炭干馏产出焦炭及焦油蒸汽和煤气，焦油蒸汽和煤气再经降温、分离，产出焦油和煤气。对煤气进行加工转化提取出纯度可达99.99%的氢气，氢气与煤焦油在催化剂作用下进行加氢反应，反应后通过分馏生产出燃料油、石脑油及液化气。该工艺在生产过程中废气全部回收利用，实现工业废水零排放，克服了传统煤焦油加工工艺存在的产品质量差、污染严重的缺陷，体现出环保、节能、资源综合利用的特点。项目具有完全自主的知识产权和技术专利。据了解，50万吨中温煤焦油轻质化项目建设概算投资9.8亿元，一期投资7.5亿元。项目建成后，全年可生产煤

28、制油品50万吨，石油焦8.5万吨，液化气2.9万吨，液氨0.25万吨，硫磺0.1万吨，副产品兰炭60万吨，可实现总产值28亿元，利税7.8亿元。业内专家认为，与神华集团在内蒙古投资100亿元建设的100万吨煤直接液化制油项目相比，榆林版“煤制油”投资效益是神华集团的5倍还多。预计到2010年，榆林市煤炭产量可达2亿吨，扣除出境和其他转化需求，尚有近1亿吨块煤与煤粉可用于就地转化。如果按照天元化工的煤干馏工艺全部转化来计算，可生产兰炭6,000万吨，煤焦油600万吨，煤气600亿方，相当于6个神华100万吨煤制油项目，产气量按等量热值换算相当于陕京一线、二线年输气量的两倍多。关于煤焦油加氢改质技

29、术的文献报道很多。以山两某焦化厂高温煤焦油为原料，采用加氢保护剂、加氢脱金属催化剂、加氢精制催化剂、缓和加氢裂化催化剂组成的级配方式在小型加氢评价装置上进行加氢工艺研究，并在系统压力12.0 MPa条件下考察了反应温度、氢与油休积比、液态空速对高温煤焦油加氢的影响。实验结果表明，在系统压力12.0 M Pa,温度380，氢与油体积比18 00:1、液态空速0.28 h-1，的条件下对高温煤焦油进行加氢改质，可以实现煤焦油的轻质化汽油馏分(初馏点200)、柴油馏分(200 -360)、加氢尾油(高于360)分别占产物质量的17.69% ,62,04%，20,27%.加氢尾油可作为优质的催化裂化或

30、加氢裂化掺炼原料。 燕 京 ， 吕 才 山， 刘 爱华，达建文, 中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司研究院，山东淄博255400. 高温煤焦油加氢制取汽油和柴油. 石油化工，2006年第35卷第I期。文献介绍了煤焦油的性质及其加工方案, 首先将煤焦油原料切割成< 240 馏分和> 240 的组分, 其中< 240 馏分进行碱抽提制酚, 抽酚后的抽余油与> 240 的组分混合作为原料进行加氢处理生产车用燃料。试验数据表明: 煤焦油< 240 馏分通过碱抽提得到粗酚产率为519 % , 其性能满足行标( YB/ T 5079 93) 规定的对酚及同系物的含量要求; 煤

31、焦油加氢处理后柴油产率为7011 % , 十六烷值为4045 , 性能满足国标轻柴油技术要求( GB 252 2000) 王军，抚顺石油化工研究院辽宁抚顺113001. 煤焦油加工技术。加氢改质工艺处理煤焦油分三步进行：预处理， 加氢反应和处理。传统的煤焦油加工工艺是首先经过蒸馏提取含有某种较多成分的馏分，再经过酸碱洗涤，还原精馏等工艺过程，分离提取苯类、 酚类、萘、吡啶、喹啉等多种化学物质的过程。煤焦油加氢处理工艺是在高温、高压和临氢的条件下，在催化剂床层上进行加氢反应，改变了物质的分子结构，除去油品中所含的氧、氮、 硫等杂质，极大地改善了油品的性质，通过对反应前后油品性质的对比，可以看到油

32、品的性质得到了很大的改善，在燃烧中对环境有污染的硫、氮含量大大的降低。由于降低了原料油的氮含量下降，油品的颜色由原来的黑色变为无色透明， 又由于硫含量降低，在燃烧时没有异味， 燃烧尾气符合环保要求，可做为燃料油使用 屈明达， 鄂忠明，哈尔滨气化厂. 煤焦油的加氢处理. 化工技术经济, 第23卷第6 期,2005年6月。图5 煤焦油加氢处理流程图2.4 煤焦油加氢改质专利综述中石化抚顺石油化工研究院专利CN 1952042A CN 1952042A.一种煤焦油加氢生产低凝柴油的方法。发明涉及一种煤焦油加氢改质异构降凝生产柴油的方法。将煤焦油分离成渣油和馏出油，以馏出油为原料，采用单段或串联工艺流

33、程，在适宜操作条件下，馏出油原料与氢气通过催化剂床层，得到低凝点柴油产品及少量硫氮含量低的石脑油产品。其特征在于所述的催化剂床层包括含Beta沸石0.5-<20wt%的加氢处理催化剂床层。本发明的关键在于可以直接提供低凝点、较高十六烷值优质柴油产品，同时也为煤焦油的合理应用提供一条适宜的工艺技术路线。中石化抚顺石油化工研究院还申请了煤焦油加氢开工停工专利，例如：煤焦油加氢处理工艺的停工方法（公开号CN 101089139A）和煤焦油加氢处理工艺的开工方法（公开号CN 101148596A）。中石化洛阳石油化工工程公司的专利CN 1003377470 CN 1003377470.一种煤焦油

34、加氢改质催化剂其制作方法和应用。发明公开了一种煤焦油加氢改质催化剂及其制备方法和应用。木发明催化剂由载体和活性组分组成，活性组分为WO3、OoO3和NiO的混合物或者是WO3和NiO的混合物，占催化剂总重量的29-35%，载体占催化剂总重量的65-71%；;所述载体由氧化硅、氧化铝和改性Y型分子筛组成，所述改性Y型分子筛所用改性剂是锆的硝酸盐和/或磷酸二氢胺，改性剂占改性后Y型分子筛总重量的1-10%,上述百分数均以氧化物干基计。本发明催化剂不仅具有适宜的孔容、孔径、加氢中心和酸性中心，而巨有较好的机械强度和抗水性，使用该催化剂对煤焦油馏分油进行加氢改质可以有效脱除其中的杂质硫、氮、胶质及沥青

35、质，饱和芳烃组份并使部分芳烃开环。湖南长岭石化科技开发有限公司公开号CN 1903994A CN 1903994A.一种煤焦油加氢改质生产燃料油的方法。发明涉及一种煤焦油生产燃料油的方法，它是脱除水分和灰分的全馏分煤焦油与稀释油按比例混合后，依次经过装有加氢保护剂、预加氢催化剂的浅度加氢单元和装有主加氢催化剂的深度加氢单元，深度加氢后的产物经过高压分离、低压分离、分馏，分离出轻油馏分、中油馏分和尾油馏分，即得到低硫、低氮燃料油和轻质油品。本发明的优点在于:能够有效控制飞温发生，降低催化剂结焦速率，最大限度地延长加氢装置开工周期;能够较彻底地脱除煤焦油中的硫、氮、氧等杂原子，降低其烯烃和芳烃含量

36、，因此加氢产品的硫、氮、烯烃和芳烃含量低，产品质景好。木发明适用于对炼焦、煤化工及煤气化等工业副产的全馏分煤焦油进行综合利用和深加工，同样适用于煤液化油和页岩油的综合利用和深加工。还有其他的专利，例如：公开号CN 101020846A（一种多产柴油的煤焦油加氢方法），公开号CN 101067092A（一种煤焦油加氢转化过程低分油的分离方法），公开号CN 101041783A（一种煤焦油加氢转化方法），公开号CN 101074381 A（大连圣安煤化工有限公司的一种煤焦油加工利用的加氢方法），公开号CN 1876767A（煤焦油加氢裂化方法），公开号CN 1903984A（上海坤维化工科技有限公

37、司的煤焦油加工利用的加氢方法及设备），公告号CN 1326609C（太原市普容得科贸有限公司的煤焦油加氢制柴油用催化剂及利用该催化剂制备柴油的工艺）等。3 低温干馏的半焦（兰碳或蓝碳）用途介绍半焦可作为活性炭炭化料, 活性半焦、木炭代用品, 也可用于其它工业窑炉使用。无烟煤适宜作民用燃料, 制成蜂窝煤适宜于小城镇和农村燃烧，半焦各项指标均优于无烟煤(除太西煤外)可以作为民用的型煤。榆林地区生产的半焦在国内外铁合金、电石行业使用。半焦可以作为高炉喷吹。半焦作为合成氨生产原料。3.1生产电石半焦由于灰分低含硫量少比电阻低反应性能好等优点可以替代部分冶金焦生产电石，可以降低电耗提高电石质量 吴魏民.

38、使用兰碳生产电石试验.浙江化工，1996.30-32。还原剂的选择对铁合金生产具有非常重要的意义, 良好的还原剂不仅能使冶炼顺利进行, 而且对提高产品质量、降低电耗和改善各项技术经济指标都有着重要的作用。1981年, 大同市铁合金厂在生产出口的硅铁时, 遇到了硅铁含铝量高的难关。经过研究和分析,选择了大同蓝炭作还原剂进行冶炼, 取得了很好的效果, 使75%硅铁中的铝含量由3%左右降到1.5%以下, 最低可达0.5%以下。在此基础上又进行了降低电耗的试验, 同样取得了明显的效果。在1981年前的10年中,使用太钢冶金焦冶炼硅铁的平均电耗为9567度/吨。1982年11月至1983年4月大量使用蓝

39、炭后, 平均电耗下降到8428度/吨, 最低达8041度/吨 黄乃昌王青王二焕魏长生. 使用大同蓝炭冶炼75%硅铁的降铝和节电效果.铁合金，第四期。上海铁合金厂也做了兰碳冶炼75%硅铁的试验，认为降铝和节电效果显著 丁明孙海安. 搭用蓝炭冶炼75%硅铁试验. 铁合金,1986,25-27。3.2气化张家口双环化肥有限责任公司使用兰碳制气，认为用兰碳制合成气没有技术问题 刘忠.张家口双环化肥有限责任公司076150).浅议小粒汽焦(蓝炭)制气. 2007 年第28 卷第4 期,氮肥肥技术。3.3 高炉喷煤高炉喷吹煤粉是当今各国高炉降低焦比,强化生产、降低成本的有效技术。我国从喷吹无烟煤发展到喷吹

40、无烟煤和烟煤的混煤以至烟煤单喷。对喷吹煤的要求, 其灰分, 硫分越低越好。此外,还要求煤的可磨性好、输送性好,反应性及燃烧性好并有合适的挥发分含量, 烧尽时间越短越好等。目前适于粉煤半焦化工艺的煤种为不粘煤、褐煤、长焰煤或弱粘煤。为了获得高质量半焦, 自然要选择低灰、低硫的煤。从我国的煤炭资源看, 符合上述条件的应首选陕西的神府煤和内蒙的东胜煤, 还有宁夏的灵武煤以及大同弱粘煤及不粘煤和类似上述性质的煤。由于半焦化过程脱除了煤中的热解水和部分挥发分以及部分脱硫, 因而高炉喷吹半焦应优于喷吹原煤。半焦化过程除生产半焦外, 可获得相当数量的初焦油和煤气等副产品, 因而降低了半焦成本。用东胜煤生产半

41、焦对于大型高炉喷半焦比喷吹煤粉, 生铁成本降低。年产万半焦的工厂投产可望在一年回收。临近神府东胜煤田的包钢等厂利用煤价低廉、运输方便运费低等得天独厚的条件, 考虑采用高炉喷吹半焦的工艺将是十分有利的 李竹君赫英伦. 冶金部鞍山热能研究院. 高炉喷吹半焦的可行性.冶金能源，1998.5，17卷3期。炼铁高炉喷吹燃料是增产节焦的一项重大措施。然而我国可供高炉喷吹的液体和气体燃料较少, 因此研究其他形式的固体燃料喷吹, 使之更加经济合理, 安全可靠, 广开煤源是非常必要的。为此对高炉喷吹半焦粉状燃料的合理性进行分析，认为煤在快速热解过程中脱除热解水、焦油、部分的硫和煤气。半焦含有比煤低的硫含量和较高

42、的热值。半焦的可磨性、反应性及燃烧性都比煤好, 因此半焦是高炉理想的喷吹燃料。由于半焦化过程脱除了煤中的热解水和部分挥发分以及部分脱硫, 因而高炉喷吹半焦应优于喷吹原煤。半焦化过程除生产半焦外, 可获得相当数量的初焦油和煤气等副产品, 因而降低了半焦成本。用半焦代替烟煤用于高炉喷吹, 由于挥发份减少, 爆炸性降低对安全生产是有益的。半焦生产工艺简单, 方法多, 投资少, 建设快经济上估计会得到满意的效益。神木县煤炭工业局, 陕西神木719300的张林生对榆林煤的进行干馏研究，认为榆林地区半焦完全可以加工为高炉喷吹燃料。1998 年神木县神通西部能源开发有限责任公司将神木焦粉给首钢发运了2000

43、 余吨进行试验, 取得了满意效果。神木半焦不存在喷吹安全问题。在相同条件下神木半焦燃烧性明显高于现用高炉煤粉, 从燃烧的性能考虑, 神木半焦比京西煤、太西煤更适于高炉喷吹。但神木半焦可磨性明显低于京西煤和太西煤, 会给喷吹制粉带来一定影响。榆林地区煤炭大多为特低灰、特低硫、特低磷、中高发热量的优质煤, 挥发分在37 %左右,焦油产率在10 %左右, 特别适合干馏。用这种煤生产的半焦用途广, 市场容量大 张林生,神木县煤炭工业局, 陕西神木719300. 神府煤干馏工艺研究. 洁净煤技术2000 年第6 卷第2 期。表5 神木县半焦与国家规定铁合金用焦炭质量指标对比3.4 CFB燃烧相结合的固体

44、热载体煤热解工艺煤直接燃烧发电,不仅浪费了煤中宝贵的烃类资源, 而且造成了大量的环境污染。煤的利用除了直接燃烧之外, 主要还有煤的热解、气化以及液化。与煤的气化、液化相比, 煤的热解不仅可以在温和的条件下得到洁净半焦, 同时获得优质的焦油和煤气, 而且其工艺过程简单、投资少、生产成本低, 是一种比较经济的煤转化路线。对于固体热载体煤热解工艺, 国内外进行了大量的研究工作, 而且大部分已经进行了工业性试验, 国内大连理工大学开发的工艺至今没有得到商业化应用, 其主要原因在于用作固体热载体的半焦陶瓷球等均需要额外的燃料燃烧对其供热,整个过程的热效率较低。近年来, 燃烧技术CFB作为一种高效低污染的

45、洁净煤技术得到不断的完善和发展。锅炉运行过程中, 炉内存在稳定的高温热灰循环流, 它携带了大量可以在炉外使用的热量, 这就为燃烧煤热解多联供技术的研究和开发提供了契机。与CFB燃烧相结合的固体热载体煤热解工艺,1992年北京动力经济研究所与济南锅炉厂合作在济南锅炉厂建成了处理煤量为150Kg/h的热态试验装置,如图6。图6 热、电、煤气三联产工艺流程图CFB燃烧煤热解多联供工艺过程中煤热解的热源来自锅炉的高温热灰, 热解后的半焦和循环灰无需分离直接返回锅炉燃烧室继续燃烧发电, 整个过程的热效率较高，热解过程产生的煤气富含氢气、甲烷和低碳烃属中热值煤气, 用作城市煤气或送人燃气轮机燃烧发电,热解

46、得到的轻质焦油可用于提取高附加值的化学品, 使煤中宝贵的烃类资源得以利用另外, 在煤热解过程中, 煤中部分污染物随挥发分的逸出而释放到热解气中, 而热解气量不到锅炉烟气排放总量的, 易于将污染物脱除或固定转化, 大幅度降低净化设备投资, 提高净化效率。但是, 该工艺路线在固体物料混合、半焦与灰的返送以及热解气除尘等方面还存在着问题需要解决 曲旋，张荣，中国科学院山西谋炭化学研究所煤转化国家重点实验室，毕继诚，山西太原中国科学院研究生院北京. 循环流化床燃烧煤热解多联供技术研究现状. 太原科技2008年第2期。半焦使用工方案见附图。4 焦炉煤气利用技术介绍中国是焦炭生产大国，焦炭产量占世界焦炭产

47、量的40%左右，焦炭出口量占世界焦炭贸易出口总量的60%以上。从1993年起，中国焦炭产量一直居世界第一位。进人21世纪以来，随着炼钢业的发展，中国的焦炭产量逐年上升，据不完全统计，2003年我国的焦炭产量已超过150 Mt。煤焦油、焦炉气作为重要的炼焦副产品，产量分别占炼焦煤的4%和17% 质量分数左右。目前煤焦油除少量用于提取化工产品外多作为粗燃料直接使用，致使烟气中含有大量的SO2和NOX ，造成严重的环境污染，焦炉气的50%用于炼焦炉自身的加热燃料，其余放空燃烧，焦炉气中氢的体积分数为55左右，造成了极大的能源浪费。以上是炼焦的焦炉煤气情况，对于低温干馏煤气来说，低温干馏煤气占进料的5

48、%-20%，含有10-30%质量分数的氢气，目前大部分也作为燃料，能源浪费严重，如何利用炼焦炉煤气和低温干馏煤气是具有极大的经济效益，煤气加工方案见附图。4.1城市煤气焦炉煤气热值高经过净化后可以作为城市煤气使用，直立炉即连续式直立干馏炉, 在我国用于生产城市煤气已有较长的历史。近年来,各厂都采用了外设式机械发生炉造气, 对原有内设式人工发生炉进行了技术改造, 取得良好效果。煤气厂装置能力可大可小, 大至日产100万米“煤气, 小至日产5万米煤气, 便于大、中、小城市选用，原料煤适应性较好，煤气成本不高, 基建投资低于加压气化法所需费用 罗长齐. 直立炉用于快速热解制取城市煤气的方案.大连工学

49、院)。下表是1992年大连理工大学对平庄褐煤进行的固体热载体干馏新技术工业性试验得到的焦炉煤气组成数据 郭熟才，罗长齐，大连理工大学，刘恒惟，平庄矿务局.褐煤固体热载体干馏新技术工业性试验.大连理工大学学报，1995.2第35卷第1期。，煤气质量较好，热值达到17MJ/m3左右，高于鲁奇公司（LR）褐煤干馏煤气热值，大于城市煤气14.8 MJ/m3的要求。表6原料煤工业分析和元素分析（%）表7 煤气组成（%）4.2 制氢焦炉煤气中含有丰富的氢气,约占55% (体积比) ,目前焦炉煤气主要用作工业和民用燃料,宝贵的氢气资源被当作燃料燃烧掉。另一方面,轧钢、化工合成工业又需高纯度氢气来作为冷轧钢板

50、保护气及合成化工基本原料。制取氢气的传统方法为电解水或氨裂解,该法因成本高、投资大,难以推广应用。为解决氢气来源并探索其最合理经济的制取方法,各国都在不懈研究着。1978年美国UCC公司建成了世界上第一套焦炉煤气制氢的工业PSA装置, 1984年实现了工业化,之后该技术得到了迅速推广应用。1985年宝钢引进了焦炉煤气PSA制氢技术装置,之后西南化工研究院、鞍山热能研究院在吸收研究基础上分别在武钢、鞍钢、攀钢及本钢建成了1000Nm3 /h或500Nm3 /h的PSA制氢装置。PSA 技术由于具有能耗低、流程简单、装置自动化程度高、产品纯度高( 99. 9%以上) 、成本低的特点已经成为制氢的一

51、种主导方法 周云辉刘新粟莲芳，平煤集团天宏焦化公司. 变压吸附技术在焦炉煤气制氢中的应用. 河南冶金, 2007年10月,第15卷,第5期。PSA已经在宝钢等工厂得到很好应用 张敏,宝钢股份公司宝钢分公司冷轧厂，上海201900. 焦炉煤气变压吸附制氢在宝钢的应用. 冶金动力, 2006年第6 期总第118 期。我国现已有完善的变压吸附技术，可以由焦炉气中获得纯度99%以上的氢气，利用焦化厂廉价的氢源集中对煤焦油进行加氢处理得到优质的燃料油，这将具有良好的经济效益、社会效益和环保效益。用山西某焦化厂高温煤焦油为原料，采用加氢保护剂、加氢脱金属催化剂、加氢精制催化剂、缓和加氢裂化催化剂组成的多级

52、反应器，在合适的系统压力、反应温度、氢油休积比、液态空速情况下，对高温煤焦油进行加氢改质，可以实现煤焦油的轻质化，得到汽油馏分(初馏点-200)、柴油馏分(200 -360)、加氢尾油(高于360)分别占产物质量的17.69% ,62,04%， 20,27%左右。加氢尾油可作为优质的催化裂化或加氢裂化掺炼原料。4.3生产甲醇焦炉煤气是很好的气体燃料和宝贵的化工原料气,净化后的焦炉煤气除用作城市燃气外,还可以用于制造甲醇、合成氨、提取氢气和发电,其中以制造甲醇附加值最高 吴创明，新奥集团股份有限公司, 河北廊坊065001. 焦炉煤气制甲醇的工艺技术研究. 煤气与热力, 第28卷,第1期,2008年1月。、经济效益最好。焦炉煤气制得高粗合成气，经高温变换将调节CO/H2来实现甲醇合成时所需的氢碳比，再经净化工序将多余的C02和硫化物脱除后即是甲醇合成气，再由合成气在铜基催化剂条件下合成甲醇。表8 焦炉煤气组成及杂质含量若将全国每年排空浪费的约350 ×108 m3 / a焦炉