高油价时代煤焦油加工产业的发展

高油价时代煤焦油加工产业的发展

煤焦油加工产业面临的困境随着“高油价格时代”的到来，“高油价格时”的到来为长期处于不利地位的煤矿提供了发展机遇。我国是产煤大国,煤焦油是煤加工的主要附产物之一,据统计我国每年仅焦炭生产过程的附产煤焦油就达600万吨~800万吨。作为传统煤化工的一个重要组成部分,煤焦油加工产业在迎来良好发展机遇的同时,也面临着一些亟待解决的问题:科研力量薄弱,投入少,现有装置规模小、工艺落后且过于分散,深加工力度不够,严重污染环境等。煤焦油中含有上万种有机物,目前,只有约1500种的物质被鉴定出来。虽然组分种类繁多,但对于绝大多数组分而言,其在煤焦油中的含量是很少的。已知的含量大于1%的组分只有12种,如萘、蒽和芴等。上述化合物中的很多是塑料、合成橡胶、农药、医药、耐高温材料及国防工业的贵重原料,也有一部分多环烃化合物是石油化工所不能生产和替代的,所以煤焦油产品在世界化工原料需求中占有重要的地位。1国内外生产状况1.1煤焦油深加工产品应分为以下三种发达国家煤焦油加工工业的发展历程大致有四个趋向:一是装置大型化,进行集中加工;二是由各大型煤焦油加工装置分离出来的主要馏分进行交换集中加工;三是投入大量人力物力财力进行深加工产品和精细产品的研发;四是对煤焦油加工企业进行整合,形成大集团大公司。国外煤焦油加企业的生产模式有三种。第一种模式:全方位多品种,提纯和配制各种规格和等级的产品。例如: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:在煤焦油加工产品的基础上,向着精细化工、染料、医药方面延伸的深加工产品。例如: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:重点加工沥青类产品。煤焦油加工过程中,沥青产率在50%以上,对煤焦油蒸馏的其它馏分均不进行加工,以混合油的形式出售,仅对蒸馏产生的沥青进行加工,提高沥青的附加值,就能够保证焦油加工项目的整体效益。日本三菱株式会社、美国的Rilly公司、澳大利亚Koppers公司,都在煤焦油沥青加工上有高附加值的特色产品。1.2煤焦油加工企业能力分析目前国内现有大中型煤焦油加工企业46家,其中单套年加工规模在10万吨以上企业25家,年加工能力为540万吨,均属于简单加工,附加值不高。其中宝钢化工公司是国内最大的煤焦油加工企业,4套加工装置能力为60万吨/年,山西焦化两套装置能力为35万吨/年,鞍钢化工厂加工能力为30万吨/年,民企山西宏特煤化工有限公司目前也已形成40万吨/年的加工能力。国内煤焦油加工企业的产品主要是酚类、萘、洗油、粗蒽、沥青等七八种产品,各厂的产品质量和数量都基本类似,规模普遍偏小,工艺落后且过于分散,高质量、高附加值产品较少,深加工产品的市场有待开发,这导致焦油加工的效益平平。2焦油精制产品煤焦油加工工艺较复杂,设备也较多。主要由焦油蒸馏、焦油产品精制、洗油加工、沥青加工等工序组成。焦油产品精制有酚精制装置、精萘装置、精蒽、蒽醌装置、古马隆装置等。沥青加工包括改质沥青和针状焦。德国的吕特格公司是全球煤焦油集中加工和深度加工的典范,表1为德国吕特格公司煤焦油的主要加工装置及工艺。2.1煤焦油蒸馏工艺粗焦油的蒸馏是焦油加工处理的第一阶段,分为间歇式和连续式两种蒸馏方式,现代焦油蒸馏均选择连续式蒸馏。目前,已发展到连续常减压多塔蒸馏。国内外焦油蒸馏的工艺大同小异,都是脱水、分馏,但国外的工艺比国内要多样化。图1~4列出了四种国内外常见的蒸馏工艺流程。国内多采用第Ⅰ种工艺,宝钢1、2期采用的是第Ⅲ种工艺,山西焦化焦团有限公司30万t/a煤焦油加工蒸馏装置即采用常减压多塔连续蒸馏工艺(第Ⅳ种),是目前国内单套加工能力最大、技术先进的煤焦油蒸馏装置。国内的焦油蒸馏工艺与国外工艺相比较,差距并不大,只是适用的场合不同。2.2煤焦油粗苯加工工艺由粗苯精致成纯苯和甲苯,一般可采用分馏和酸洗式加氢相结合的办法来完成。粗苯资源约为煤焦油的1/3,目前采用传统的酸洗蒸馏加工粗苯的工艺已不适应有机工业对苯的严格要求,而逐渐被先进的粗苯加氢精致工艺取代。国内粗苯加工由于分散,多采用硫酸精制老工艺,加氢精制只有宝钢等少数企业采用。2.3粗酚加工和净化粗酚提取、精馏,国内采用三釜二塔间歇式减压精馏对粗酚进行处理,得到苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚和二甲酚等产品。俄罗斯设有5个塔的粗酚加工装置投入生产。美国提出的酚脱除杂质的净化方法是在有水的存在下蒸馏酚。在波兰,试验了筛版式脉动萃取塔,从煤焦油酚馏分中提取酚。2.4日本的净化装置由于能源紧张,在萘馏分加工过程中,人们把注意力集中到结晶净化法,主要是连续式结晶过程。日本开发了新的萘净化装置,该方法工序繁多、复杂,有待进一步改进。波兰的一项技术是通过原萘在氯化铝与二甲苯的液体加工制取蒸馏萘,最新精制萘的方法有氧化精制法。近年国外已开发成功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。2.5技术和设备的发展亟待转型国内,洗油深度加工尚未形成较大规模,在加工能力和技术两方面亟待发展。国外洗油加工规模较大,深加工程度较高。如德国吕特格公司,能生产α-甲基萘、β-甲基萘、二甲基萘、吲哚、苊、芴等20多种产品。2.6高纯度生产新工艺波兰、美国提出方法要达到精细精馏,该方法复杂且动力费用大。俄罗斯开发成功高纯度蒽生产新工艺,不产生三废,生产操作可自动化且消耗低。我国宝山钢铁集团公司和山东济南钢铁集团公司焦化厂采用从法国引进的蒽精制技术。2.7沥青成分分析一般把煤焦油沸点超过300℃的馏分称为沥青。粗焦油中沥青成分约50%~55%。当前焦油加工主要困惑之一是沥青产品档次不高,影响效益,造成焦油加工不如直售合算的反常现象。德国和日本对沥青下游产品开发得较好。3焦油产能预测根据中国炼焦协会统计数据,2007年新增机焦生产能力2273万吨,我国焦炭产量达3.36亿吨,比06年增长12.75%;2008~2009在建和拟建机焦生产能力达5091万吨,2004~2007年,我国焦油产量由530万吨提高到860万吨,由于受到经济危机的影响,2008年我国焦油产量819.35万吨,比07年减少4.7%。预计到2010年我国煤焦油的产能约为1000万吨以上。近几年国内煤焦油产量增长情况及加工情况见表2和表3。4开发新型香料,稳定营养品煤焦油加工业再度引起人们的重视是由于随着经济和技术的发展,不仅传统的焦油加工产品如萘、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,还可以用于合成导光、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,倍受人们关注;α-甲基萘,β-甲基萘用于印染助剂;洗油可以取代工业萘制取高效减水剂;煤焦油加工的大宗产品沥青,随着世界电炉钢产量的增加及信息产业的发展,经其加工制得的改质沥青、针状胶、碳素纤维等具有了更好的市场。目前我国煤焦油主要用来加工生产轻油、酚油、萘油及改质沥青等,再经深加工后制取苯、酚、萘、蒽等多种化工原料。由于焦油中许多高附加值的产品含量少,小规模,低端产品的煤焦油加工已经没有利润空间。如何提高煤焦油中各单组分的分离效率,增加产品品种,提高产品质量等级,延伸加工产业链