煤焦油加工行业的现状与发展趋势

1、煤焦油加工行业的现状与发展趋势陈全（兰州城市学院，兰州，730070兰州城市学院 化学与环境科学学院, 兰州 730070）摘 要: 本文分析了国内外煤焦油加工技术的发展现状； 从生产规模、工艺方法、 产品种类、市场前景、环保与节能及装备水平、加工成本、投资与效益等方面论述了国内外大型煤焦油加工企业概况；指出了今后选择建设焦油加工项目时，应着重注意深加工、规模化生产、 强化环保意识等的几项原则及未来的发展方向。1 前言我国虽是煤炭资源大国，但随着开采力度逐年加大，煤的储量已经日益减少。如何进一步提高煤的利用价值，除了对焦炭和煤气进行深加工以外，焦炭生产过程中4%左右的煤焦油也是值得深入研究的课

2、题。特别是近年来石油价格的不断攀升，使得煤焦油越来越体现出其在化工产品中的价值,国内许多焦化厂、煤矿企业都在想办法如何发挥煤焦油加工产品的附加值。煤焦油是一种组成复杂的混合物,是生产沥青焦，优质软、硬质炭黑，石墨电极,工业萘、酚、葸油等多种化工产品的重要原料。已经分离鉴定的物种有500多种。规模化生产的产品品种大约有70多种，我国目前有各类机焦企业千余家、焦炉两千余座，2004年，我国的煤焦油产量达700多万吨， 煤焦油加工量达400万吨，但绝大多数企业的焦油产品种类不足10种。随着中国汽车工业以及钢铁、有色金属工业的发展，对与其相关的优质软、硬质炭黑及石墨电极等的需求大幅增加，焦油的市场前景

3、极为广阔。但由于历史原因,我国煤焦油的潜在经济价值还没有充分发挥出来。随着世界经济的持续快速增长，石油供需矛盾的进一步紧张，通过石油催化重整得到芳香族化合物的途径将会受到抑制。因此，通过焦油加工获得芳香族化合物的方法在未来的几十年内不会有根本性的变化。虽然在全世界重视可持续发展的今天，焦化工业面临着严峻的形势，但只要传统的高炉转炉工艺在钢铁生产中的主导地位没有发生根本性的变化，煤焦油的资源总量仍然巨大，如能得到充分合理的利用必将创造巨大的经济价值。所以，了解国内外煤焦油加工工艺和技术的进展对焦化行业的深入发展是非常必要的。2煤焦油加工的发展现状50年代，鞍山钢铁公司建成两塔式方箱型管式炉常压连

4、续蒸馏装置以后，在本溪钢铁公司、包头钢铁公司、武汉钢铁公司、上海焦化有限公司和南京梅山钢铁公司等地，也陆续建成一塔式或两塔式常压连续蒸馏装置。1985年，上海焦化有限公司建成了煤焦油减压连续蒸馏、萘区域熔融精制和沥青延迟焦化装置，大大提高了煤焦油加工的水平。近年来，我国炼焦企业的焦油集中加工能力有所加强，宝钢、鞍钢、本钢、包钢、攀钢等11 个大型企业的焦油加工能力占全年焦油加工总量的一半以上。但规模小于3万吨/天的小厂数目也不少，由于加工规模小，往往只提取煤焦油中两三种化学产品，如洗油和茶油，而这些焦油产品质量较差， 如工业萘、酚、优质沥青等质量均满足不了市场需要。电极沥青的主要性能指标如软化

5、点、固定碳、苯不溶物、喹啉不溶物等百分含量也难以满足炭素和炼铝工业的需要。焦油产品的品种和数量也不能满足国内日益增长的市场需求, 如医药的原料异喹啉、氧茚、吡啶以及化工原料精蒽、精萘每年都要花大量的外汇进口。多数小型企业往往将经简单蒸馏后得到的剩余产品当作燃料烧掉，造成相当严重的资源浪费。除此之外，焦油加工过程中的高能耗、高污染状况没有得到根本好转。吨焦油加工能耗比国外先进水平超出40% ( 国内大型企业)， 甚至更多（中小型加工企业）。加工过程中产生的废气往往不进行任何处理就直接排放到大气中。不过,由于近年来国家对环保问题越来越重视。新开工建设的焦油加工项目与过去相比有明显好转。国外，焦油加

6、工先进发达国家，如日本、德国、法国、俄罗斯等其焦油单套蒸馏装置的能力都在1050万吨/天。从理论上讲，能力越大，规模效益越好。但为什么会出现大小不一的规模呢？这主要是如下几个因素造成的：各焦油加工厂本身所能得到的焦油资源；各焦油加工厂所制定的主导产品目标，不是单一贪大；单体装置无限过大，制造和运输是否可能实现，投资与产出比是否合适。在资源有限的情况下，就应选择最低焦油蒸馏能力为10万吨/天。2. 1生产规模日本、德国、法国、俄罗斯等国家的单套焦油蒸馏装置的能力都在1050万吨/天。从理论上讲,能力越大，规模效益越好。在资源有限的情况下，选择10万吨/天的加工装置能最大限度发挥产品的加工价值。只

7、有焦油收集量足够多的时候，才能建设50万吨/天焦油加工装置。国内单套焦油蒸馏装置有0. 6， 1. 2， 3， 5， 7. 5，5， 10，15万吨/天各种规模。3万吨/天以上的规模均为连续蒸馏工艺,小于3万吨/天的规模都是间歇蒸馏工艺。出现不同加工规模的原因有：焦油加工厂自身焦油产量不同，按自产焦油建设相应的规模；未作为一个产业来考虑焦油的加工，仅作为一个焦化厂的附带处理单元；大规模焦油加工的技术水平不够；环境保护和能量利用没有达到发达国家的重视程度。12. 2产品方案221 国外煤焦油加工有3种模式生产：一是全方位多品种，提纯和配制各种规格和等级的产品；二是在煤焦油加工产品的基础上，向着精

8、细化工、染料、医药方面延伸的深加工产品；三是重点加工沥青类产品。第一种模式的代表是德国吕特格公司。从焦油中分离、配制的产品有220多种，萘有4个级别，树脂有5个级别，蒽有7个级别，沥青粘结剂及浸渍料有20个级别。可以根据市场要求，在同一装置上，改变操作参数，生产不同级别的产品，达到装置的多功能性。第二种模式的代表是日本的住金化学，仅对煤焦油中纯化合物进行提纯或延伸，试制和生产的产品有180种，如酚类衍生物有21种，喹啉及衍生物有32种，萘衍生物有60种。第三种模式的代表有日本三菱株式会社、美国的RiUy公司、澳大利亚Koppem公司，都在煤焦油沥青加工上有特色的产品。这些公司对煤焦油蒸馏的其它

9、馏分均不进行加工，以混合油的形式出售，仅对蒸馏产生的沥青进行加工。因为煤焦油加工过程中，沥青产率在50% 以上，做好沥青加工，提高沥青的附加值，就能够保证焦油加工项目的整体效益。2222 国内煤焦油加工产品主要是酚类、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。23 工艺流程煤焦油按干馏温度可分为低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油。在焦炭生产中得到的煤焦油属于高温煤焦油。它

10、是粗煤气冷却过程中冷凝、分离出来的焦炉煤气净化产品之一。装炉煤在隔绝空气的炭化室加热时析出的挥发分，通过焦饼与炭化室炉墙之间的空隙进入炉顶空间, 在700850度高温下发生二次热分解反应( 烷烃裂解和芳构化反应,环烷烃脱氢反应，酚类脱水、缩合反应, 芳香烃和杂环化合物脱烷基反应等)。这些700850 度左右的气态煤干馏产物夹带着煤尘、焦尘和热解炭，经上升管进入集气管,被循环氨水急冷至70 80度。在集气管中，大部分煤尘、焦尘、热解炭和部分高沸点的煤焦油被冷凝、冲洗下来。余下的雾状或蒸汽状态的煤焦油在焦炉煤气初冷器及其后的煤气净化设备中逐步冷凝分离。冷凝分离出来的煤焦油汇集至焦油、氨水分离器，初

11、步脱除氨水和焦油渣，分离出煤焦油。煤炭高温干馏时，煤焦油的产率一般为干煤质量的3%4.5%。中国大中型煤焦油加工企业基本上都采用4050年代的一次汽化、逐步冷却分离、管式炉加热的连续蒸馏工艺。大型装置的能耗一般为121 134千焦/吨焦油，小型装置的能耗普遍高达300千焦/吨焦油以上。中小型煤焦油加工装置大多只有工业萘、粗酚、洗油、燃油和沥青生产系统。单个企业加工品种多数达不到20种，有些还少于10种，而总计加工品种可达70余种。中国煤焦油生产和加工企业大部分建于80年代，因当时的各种条件限制，煤焦油的生产加工，在规模、技术等很多方面存在不足,但由于在生产厂家的建设与行业管理方面已有一定的基础

12、，所以，如有必要的投入， 其技术改进与生产发展将有很好的前景。324 环保水平环保主要是指对焦油加工过程中所产生的废水、废气、废渣的处理。焦油加工产生的废水，国内外所采取的措施基本相同，都是集中收集，送焦化厂污水处理装置处理后排放，所不同的是国内污水处理后的指标要差一点。废气处理主要是指焦油加工过程中的放散气和沥青烟气的处理。国外焦油加工厂收集这部分废气，并集中到洗涤塔，净化、降温后送管式炉焚烧。有些焦油加工厂的油槽顶部还进行氮封，其放散气排出的可能性就更小。而国内只有个别焦油加工装置对放散气进行集中收集处理，大部分装置都是自由放散。所以在废气处理上应改进。焦油加工产生的废渣只有焦油渣，各国处

13、理模式都一样，均是集中收集后混配到煤中。国内配到煤中的设施较差，有些厂随地抛弃现象严重。但只要严格管理，认真处理，达到国外处理水平是完全可以实现的。25 节能水平节能降耗是装置的重要指标。焦油加工是高能耗过程，国外在水、蒸汽、煤气消耗方面控制较好，采用空冷、冷热流体换热、多级循环水、低温减压蒸馏、热量回收蒸汽等技术，但电的消耗反而比国内还高。随着国内能源结构的调整，多使用电，减少水、蒸汽和煤气的消耗是一个必然趋势。26 装备水平装置的装备水平与机械制造、自控水平密切相关。国内焦油加工的装备水平与国外差距较大，主要原因是过多考虑项目投资额；高温运转设备、耐腐蚀材质、高温高粘度介质的检测仪表等难以

14、找到合适的国内生产厂；即使是国外引进的设备，维修水平相差较远。3 国内煤焦油加工技术进展4煤焦油加工工艺通常是六种基本化工操作的有机组合，即蒸馏、结晶、萃取、催化聚合、热缩聚和焦化。煤焦油先经脱水、脱渣、脱盐处理，然后进行蒸馏，按煤焦油组分沸点分割成轻油馏分、酚油馏分、萘油馏分、洗油馏分、-蒽油馏分和-蒽油馏分，蒸馏残渣为煤焦油沥青。煤焦油蒸馏的各段馏分再用物理和化学方法处理，可提取各种化工产品。31轻油加工轻油馏分加工主要是苯的加工，即由粗苯精制成纯苯、甲苯、二甲苯等产品，目前，国内焦化粗苯精制的方法主要有两大类：加氢法和酸洗法。基于酸洗法的诸多缺点，世界上许多工业发达国家相继研究出多种加氢

15、精制的方法，适合粗苯加氢的工艺主要是Litol 法和低温加氢溶剂法，加氢法具有产品质量高、收率高、环境友好、经济竞争力强等优点。32酚油加工酚类化合物以低级酚为主，主要集中在170-210、210-230的两种馏分中，大约占焦油总量的13.7%，一般采用减压精馏对粗酚进行提取、精馏，得到苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚和二甲酚等产品。3.3 萘油加工现有采用二甘醇进行共沸蒸馏分离甲基萘的方法，产品纯度高，生产成本低。对于萘、硫茚等物系的分离，先后出现了酸洗法、溶剂法、加氢法、结晶法等，与其他方法相比，结晶法收率高、纯度高、无污染、无腐蚀、投资省。另外将萘和甲基萘的烷基化，为制取2 ，6 - 萘二甲

16、酸提供原料，2 ，6 - 萘二甲酸是一种新的高分子单体，用途广泛，目前主要用于生产比对苯二甲酸乙二醇酯（PET）性能更好的2 ，6 - 萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。3.4 洗油加工洗油中集中了许多重要化合物：甲基萘、苊、芴和氧芴( 其数量在煤焦油中占1%以上)，另外还有喹啉、异喹啉、吲哚和联苯等，但由于洗油主要用于焦炉煤气吸苯，所以对洗油的化学利用程度低。3.5 蒽油加工-蒽油、 -蒽油除生产粗蒽外，主要用做炭黑原料油、燃料油和沥青调合油。3.6 沥青深加工沥青是煤焦油蒸馏中的残渣，蒸馏条件不同，其产率一般为50%60% 。煤焦油沥青是十分复杂的多相体系，含碳92% 94% ，含氢仅为4% 4

17、% ，所以它是制取各种炭素材料不可替代的原料。目前煤焦油沥青的主要用途：生产各种炭素电极的粘结剂和浸渍剂，即电极沥青；针状焦和碳纤维等高技术产品，产量不大，但附加值很高；其他如防水防腐涂料和筑路材料等。4 我国煤焦油加工存在的问题及发展建议5我国是世界焦炭生产大国,近10年来的焦炭产量一直居世界第一。据不完全统计，2004年中国焦炭产量达到2亿吨以上，山西省产量达8000万吨以上，约占全国焦炭产量的50%。焦化工业的快速发展，带动了一批大型焦油集中加工装置的建设与投运，山西交城宏特公司已形成两条加工能力总计40万吨/天的生产线，山焦建设单机加工能力30万吨/天焦油加工装置，孝义等地已批准建设1

18、5万吨/天焦油加工装置，周边如河南济源、陕西韩城等也有10万吨/天以上焦油加工装置在建和拟建。面对未来的市场竞争，应主动积极思考我公司焦油加工进一步发展的问题，如何形成有自我特色，极具核心竞争力的优势企业是摆在我们面前的首要任务，笔者仅提出个人的一些意见对策，供大家参考。3.1 走煤焦油大型化集中加工的道路，形成规模优势大型化集中加工不仅是科学发展观的具体体现，而且是二次及深加工、精细加工的原料来源，具体体现为: 一是可以最大限度地合理利用煤焦油资源，保护环境；二是将低组分(1%)馏分聚合成为二次深加工、多次深加工的原料，提纯市场急需、附加值高的精细化学品；三是可以采用先进的科技成果，实现装置

19、现代化，达到节能环保降耗，提高产品质量，生产装置长期稳定运行。着眼现有技术装备与新开发技术装备，结合自身实际量体裁衣，用新老工艺相结合的办法，加强自身新技术、新产品的开发和推行，形成具有自我特色、自主知识产权的核心竞争力，积极参与市场竞争，达到较好的经济效果。3.2 产学研结合，筹建自己的研发中心，加快生产高附加值产品，实现我公司煤焦油深加工的可持续发展经过多年的发展，我国煤焦油加工已形成一支具有较大国内外影响的科研与人才优势队伍，研究及设计单位有中科院山西煤化所、鞍山焦耐院、化学工业第二设计院、太原理工大学、华东理工大学等。应该加强与这些科研、设计单位的合作，筹建自己的研发中心，积极采用与开

20、发新技术、新工艺、新产品，同时结合实际引进国外的新技术、新设备，向精细化发展，增加发展后劲。积极选择筹建粗酚精加工、洗油精加工、粗蒽精加工、蒽油深加工、生产高品质炭黑，积极研发沥青延迟焦(针状焦)项目，乳化沥青替代肥煤黏结剂等，从中选择2项3项作为突破口，形成具有自主知识产权核心竞争力，实现向规模化、精细化方向发展，生产高附加值的深加工系列产品，不断延伸焦油加工产业链，才能真正把我公司的焦油加工产业做大做强。3.3 结合市场需求，不断提高焦油加工深度，开发新品种煤焦油产品广泛用于化工、轻工、医药、冶金等部门，不同部门对产品的品种与质量有不同的需求，煤焦油的下游产品有高的附加值，但必须有高投入和先进的技术作保证，因此在设计产品方案时，不能盲目追求品种数量与质量，必须根据市场需求，结合自身实际加强科技力量的建设，增加科技投资，选择组织重点课题攻关，开发研究煤焦油深度加工和分离的新