半焦是以褐煤

半焦是以褐煤、長焰煤、不粘煤和弱粘煤為原料，采用煤干餾工藝生產(chǎn)的高固定碳含量的固體物質(zhì)，作為新型的碳素材料，以其固定碳、比電阻、化學活性高及灰分、鋁、硫、磷低等優(yōu)異特性和較低的市場價格而廣泛用于電石、鐵合金、硅鐵、碳化硅等生產(chǎn)領域。在生產(chǎn)半焦的同時副產(chǎn)低溫煤焦油和十餾爐煤氣。煤焦油密度為0.95?1.1g/cm3,其中酚類占35%,有機堿1%?2%,烷烴2%?10%,烯烴3%?5%，環(huán)烷烴10%，芳烴15%?25%，中性氧化物20%?25%，中性含氮化合物2%?3%，瀝青10%,可用作生產(chǎn)油氈紙、炭黑等，同時也可通過加氫改質(zhì)制取清潔燃料油。干餾爐煤氣中的可燃氣體的組分為：Hz12%?17%,CO7.0%?10%,CH412%?17%，熱值7.14?8.40MJ/m3，可用于發(fā)電、冶金等行業(yè)，同時也可作為合成氨、甲醇、苯等化工產(chǎn)品的原料以及工業(yè)爐窯用的熱源。1半焦的發(fā)展現(xiàn)狀目前，我國已探明的煤炭儲量為724.lGt，其中焦煤儲量為60.11Gt，占煤炭總儲量的8.30%,主要分布在華北及西南的川黔一帶，資源相對匱乏且分布不均衡。而作為半焦生產(chǎn)原料的褐煤、長焰煤、不粘煤和弱粘煤的儲量為347.57Gt，占煤炭總儲量的48%，資源相對豐富，且分布廣泛均衡。近10年來受市場需求的推動，我國晉、陜、蒙、寧等省區(qū)建設了大批煤炭低溫干餾工廠，截至2007年，全國半焦總產(chǎn)能已達3500萬噸，其中僅陜西榆林地區(qū)的年產(chǎn)量就達1200萬噸。利用半焦的獨特優(yōu)勢，近年來上述地區(qū)已形成了電石、鐵合金、化肥、清潔燃料油、金屬鎂等半焦下游產(chǎn)業(yè)集群。以陜西榆林地區(qū)為例，目前已形成原煤-半焦-電石、原煤-半焦-鐵合金、原煤-半焦-煤焦油-清潔燃料油、原煤-半焦-十餾爐煤氣-金屬鎂、原煤-半焦-干餾爐煤氣-發(fā)電等循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。半焦的產(chǎn)業(yè)帶動了當?shù)孛禾?、電石、鐵合金、金屬鎂、型焦、煤焦油加工、聚氯乙烯、電力等行業(yè)的快速發(fā)展，減緩了原煤外運的交通壓力。2半焦市場需求發(fā)展的預測隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，焦炭的需求量在逐年增加，加之焦煤儲量少、地域分布不均。近年來，國內(nèi)焦炭價格漲幅較大，以西北地區(qū)為例，2006年焦炭的平均市場價格為1050元/t，到2007年則上升至1472元/t，預計今后還會進一步上升。價格的上漲致使焦炭下游產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)成本直線上升。選用長焰煤、不粘煤、弱粘煤及褐煤等生產(chǎn)的半焦替代部分焦炭是否可行，其性能如何？我們就

此以陜北長焰煤通過低溫干餾生產(chǎn)的半焦與鐵合金專用焦的各項技術指標進行了對比，結果見表1。表1半焦與鐵合金專用焦的技術指標對比技術指標鐵合金專用焦標準(YB/T034—92)半焦優(yōu)級一級二級固定炭，％285838082灰分，％<10.013.016.06.02氧化鋁，％<2.03.05.02.0磷，％<0.0250.0350.0450.008電阻率*>2200200011003100硫，％<0.80.91.30.4水分，％<8.08.08.010.0揮發(fā)分，％4.04.04.06.0*950°C,6?10Qm。由表1可看出，半焦的各項技術指標并不亞于鐵合金專用焦，甚至在灰分、氧化鋁、磷、硫的含量及電阻率等指標上優(yōu)于鐵合金專用焦，其熱值在28.56MJ/kg以上。據(jù)統(tǒng)計，2006年，國內(nèi)半焦的市場平均價格為600元/t，而焦炭的市場平均價格為1050元/t。2007年，半焦的市場平均價格為800元/t，而焦炭的市場平均價格則為1472元/t，半焦的市場價格僅相當于焦炭價格的一半左右。由于半焦具有較高的性價比，目前半焦已成為生產(chǎn)鐵合金、電石的優(yōu)質(zhì)還原劑，同時國內(nèi)一些原本用冶金焦生產(chǎn)化肥的廠家也開始選用半焦作為化肥生產(chǎn)的原料。首鋼用陜西榆林半焦代替山西無煙煤在高爐噴粉的試驗取得了成功，包鋼也已將半焦用于高爐噴吹。此外，半焦作為民用清潔燃料，正逐步在中小城市推廣應用。2006年全國半焦總產(chǎn)能2000萬t/a,實際產(chǎn)量1260萬t。到2007年，總產(chǎn)能已達3500萬t/a,實際產(chǎn)量2205萬t。據(jù)預測，2010年國內(nèi)半焦市場需求將超過5000萬t(表2),2015年將突破8000萬t。表2 2010年國內(nèi)半焦市場預測行業(yè)用途市場預測，萬t/a行業(yè)用途市場預測，萬t/a鐵合金還原劑1000電石還原劑750冶金高爐噴吹2000化肥造氣1000民用清潔燃料200電廠摻燒燃料50炭質(zhì)吸附劑活性焦20合計5020

3半焦的綜合效益分析以每加工轉(zhuǎn)化1萬噸原煤為基數(shù)，測算了半焦、煤制甲醇、煤制油、煤制化肥以及煤電一體化5個不同行業(yè)之間的產(chǎn)量、消耗、投資等經(jīng)濟技術指標，見表3。表3原煤轉(zhuǎn)化裝置經(jīng)濟技術指彳示要產(chǎn)品半焦甲醇燃料油尿素發(fā)電量產(chǎn)量，t半焦6060焦油6064800238087702140萬kWh耗水量，萬m30.308.602.829.601.21耗電量，萬kWh21.211168.70229211投資，萬元160.592.1183.3323.8881630產(chǎn)值，萬元612120084816661070占地，萬m31.330.290.450.430.16定員，人153281注：①半焦以單爐10萬t/a裝置、煤制甲醇以60萬t/a裝置、煤制油以100萬t/a煤間接液化、煤制化肥以52萬t/a尿素（配套30萬t/a合成氨）、煤電一體化以2x600MW/a電廠為樣本測算；②測算產(chǎn)值時的價格均以2007年底國內(nèi)平均價格為準：半焦800元/t，焦油2100元/t，甲醇2500元/t，燃料油3560元山尿素1900元/t，電0.5元/kWh;③表中數(shù)據(jù)主要來自實際生產(chǎn)和項目可研報告、環(huán)評報告。從表3對比分析可看出，半焦相對于其他的煤化工項目，具有以下特點：1） 投資少。每轉(zhuǎn)化1萬噸原煤，半焦投資僅需160.59萬元，萬元投資產(chǎn)值3.81萬元。而甲醇為0?56萬元，煤制油為0.25萬元，煤制化肥為0?43萬元，煤電一體化為0?67萬元，煤制半焦的萬元投資產(chǎn)值最大。2） 耗水少。每轉(zhuǎn)化1萬噸原煤，半焦耗水僅需0?3萬m3。而甲醇為8.6萬m3，煤制油為2.82萬m3,煤制化肥為9.60萬m3,煤電一體化為1.21萬m3,在目前水資源日益短缺的背景下，半焦的生產(chǎn)具有獨特的節(jié)能優(yōu)勢。3） 定員多。每轉(zhuǎn)化1萬噸原煤，半焦定員15人。而甲醇僅為3人，煤制油為2人，煤制化肥為8人，煤電一體化為1人。在目前就業(yè)壓力大的情況下，半焦生產(chǎn)對發(fā)展地方經(jīng)濟增加就業(yè)貢獻突出。在現(xiàn)今的高油價時代，半焦生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品煤焦油可作為燃料油的替代品，其燃料性能與柴油、煤油不相上下，而價格只有柴油的70%。日前，陜西神木錦界天元化工有限公司50萬噸中溫煤焦油輕質(zhì)化項目以中溫煤焦油為原

料，采用煤干餾和“二次加氫，尾油裂化”技術，通過煤干餾產(chǎn)出半焦、焦油和煤氣，對煤氣進行加工轉(zhuǎn)化提取高純度氫氣，再將氫氣與煤焦油在催化劑的作用下進行加氫反應，生產(chǎn)燃料油、石腦油及液化氣，現(xiàn)已取得成功。該工藝與間接法煤液化生產(chǎn)的燃料油相比，具有投資少、耗能低、成本低、效益好等優(yōu)勢（表4）。表4生產(chǎn)半焦副產(chǎn)的煤焦油與間接法煤制油技術的比較（按1噸油計）項目煤焦油加氫間接法煤制油項目煤焦油加氫間接法煤制油總能耗（標煤），kg1903.104194投資，萬元/噸289113536耗水量，t3.2411.86耗電量，kWh18836.70成本，元2956.23761.9熱能利用率，％87.935.1另外，在半焦生產(chǎn)過程中，副產(chǎn)的干餾爐煤氣的熱值可達8?4MJ/m3,將其用于發(fā)電、生產(chǎn)化工產(chǎn)品或工業(yè)燃料、民用清潔燃料，其使用成本僅相當于天然氣的1/10,經(jīng)濟效益顯著。綜上所述，采用煤干餾及相關工藝，既可生產(chǎn)半焦，又能利用焦油加氫制取清潔燃料油，干餾爐煤氣還能制取化工產(chǎn)品或作燃料，經(jīng)濟及環(huán)保效益相當顯著。4結束語1） 半焦作為不同于冶金焦的一種新產(chǎn)品，已納入《焦化行業(yè)準入條件》，但無相應的國家級行業(yè)清潔生產(chǎn)標準，建議進一步開展煤干餾工藝的調(diào)研，盡快組織制定半焦行