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高油價(jià)時(shí)代煤焦油加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
煤焦油加工產(chǎn)業(yè)面臨的困境隨著“高油價(jià)格時(shí)代”的到來(lái),“高油價(jià)格時(shí)”的到來(lái)為長(zhǎng)期處于不利地位的煤礦提供了發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó),煤焦油是煤加工的主要附產(chǎn)物之一,據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年僅焦炭生產(chǎn)過(guò)程的附產(chǎn)煤焦油就達(dá)600萬(wàn)噸~800萬(wàn)噸。作為傳統(tǒng)煤化工的一個(gè)重要組成部分,煤焦油加工產(chǎn)業(yè)在迎來(lái)良好發(fā)展機(jī)遇的同時(shí),也面臨著一些亟待解決的問(wèn)題:科研力量薄弱,投入少,現(xiàn)有裝置規(guī)模小、工藝落后且過(guò)于分散,深加工力度不夠,嚴(yán)重污染環(huán)境等。煤焦油中含有上萬(wàn)種有機(jī)物,目前,只有約1500種的物質(zhì)被鑒定出來(lái)。雖然組分種類繁多,但對(duì)于絕大多數(shù)組分而言,其在煤焦油中的含量是很少的。已知的含量大于1%的組分只有12種,如萘、蒽和芴等。上述化合物中的很多是塑料、合成橡膠、農(nóng)藥、醫(yī)藥、耐高溫材料及國(guó)防工業(yè)的貴重原料,也有一部分多環(huán)烴化合物是石油化工所不能生產(chǎn)和替代的,所以煤焦油產(chǎn)品在世界化工原料需求中占有重要的地位。1國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)狀況1.1煤焦油深加工產(chǎn)品應(yīng)分為以下三種發(fā)達(dá)國(guó)家煤焦油加工工業(yè)的發(fā)展歷程大致有四個(gè)趨向:一是裝置大型化,進(jìn)行集中加工;二是由各大型煤焦油加工裝置分離出來(lái)的主要餾分進(jìn)行交換集中加工;三是投入大量人力物力財(cái)力進(jìn)行深加工產(chǎn)品和精細(xì)產(chǎn)品的研發(fā);四是對(duì)煤焦油加工企業(yè)進(jìn)行整合,形成大集團(tuán)大公司。國(guó)外煤焦油加企業(yè)的生產(chǎn)模式有三種。第一種模式:全方位多品種,提純和配制各種規(guī)格和等級(jí)的產(chǎn)品。例如:德國(guó)呂特格公司,從焦油中分離、配制的產(chǎn)品有220多種。萘有4個(gè)級(jí)別,樹脂有5個(gè)級(jí)別,蒽有7個(gè)級(jí)別,瀝青粘結(jié)劑及浸漬料有20個(gè)級(jí)別??梢愿鶕?jù)市場(chǎng)要求,在同一裝置上,改變操作參數(shù),生產(chǎn)不同級(jí)別的產(chǎn)品,達(dá)到裝置的多功能性。第二種模式:在煤焦油加工產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,向著精細(xì)化工、染料、醫(yī)藥方面延伸的深加工產(chǎn)品。例如:日本的住金化學(xué),僅對(duì)煤焦油中純化合物進(jìn)行提純或延伸,試制和生產(chǎn)的產(chǎn)品有180種。如酚類衍生物有21種;喹啉及衍生物有32種;萘衍生物有60種。第三種模式:重點(diǎn)加工瀝青類產(chǎn)品。煤焦油加工過(guò)程中,瀝青產(chǎn)率在50%以上,對(duì)煤焦油蒸餾的其它餾分均不進(jìn)行加工,以混合油的形式出售,僅對(duì)蒸餾產(chǎn)生的瀝青進(jìn)行加工,提高瀝青的附加值,就能夠保證焦油加工項(xiàng)目的整體效益。日本三菱株式會(huì)社、美國(guó)的Rilly公司、澳大利亞Koppers公司,都在煤焦油瀝青加工上有高附加值的特色產(chǎn)品。1.2煤焦油加工企業(yè)能力分析目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有大中型煤焦油加工企業(yè)46家,其中單套年加工規(guī)模在10萬(wàn)噸以上企業(yè)25家,年加工能力為540萬(wàn)噸,均屬于簡(jiǎn)單加工,附加值不高。其中寶鋼化工公司是國(guó)內(nèi)最大的煤焦油加工企業(yè),4套加工裝置能力為60萬(wàn)噸/年,山西焦化兩套裝置能力為35萬(wàn)噸/年,鞍鋼化工廠加工能力為30萬(wàn)噸/年,民企山西宏特煤化工有限公司目前也已形成40萬(wàn)噸/年的加工能力。國(guó)內(nèi)煤焦油加工企業(yè)的產(chǎn)品主要是酚類、萘、洗油、粗蒽、瀝青等七八種產(chǎn)品,各廠的產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量都基本類似,規(guī)模普遍偏小,工藝落后且過(guò)于分散,高質(zhì)量、高附加值產(chǎn)品較少,深加工產(chǎn)品的市場(chǎng)有待開發(fā),這導(dǎo)致焦油加工的效益平平。2焦油精制產(chǎn)品煤焦油加工工藝較復(fù)雜,設(shè)備也較多。主要由焦油蒸餾、焦油產(chǎn)品精制、洗油加工、瀝青加工等工序組成。焦油產(chǎn)品精制有酚精制裝置、精萘裝置、精蒽、蒽醌裝置、古馬隆裝置等。瀝青加工包括改質(zhì)瀝青和針狀焦。德國(guó)的呂特格公司是全球煤焦油集中加工和深度加工的典范,表1為德國(guó)呂特格公司煤焦油的主要加工裝置及工藝。2.1煤焦油蒸餾工藝粗焦油的蒸餾是焦油加工處理的第一階段,分為間歇式和連續(xù)式兩種蒸餾方式,現(xiàn)代焦油蒸餾均選擇連續(xù)式蒸餾。目前,已發(fā)展到連續(xù)常減壓多塔蒸餾。國(guó)內(nèi)外焦油蒸餾的工藝大同小異,都是脫水、分餾,但國(guó)外的工藝比國(guó)內(nèi)要多樣化。圖1~4列出了四種國(guó)內(nèi)外常見的蒸餾工藝流程。國(guó)內(nèi)多采用第Ⅰ種工藝,寶鋼1、2期采用的是第Ⅲ種工藝,山西焦化焦團(tuán)有限公司30萬(wàn)t/a煤焦油加工蒸餾裝置即采用常減壓多塔連續(xù)蒸餾工藝(第Ⅳ種),是目前國(guó)內(nèi)單套加工能力最大、技術(shù)先進(jìn)的煤焦油蒸餾裝置。國(guó)內(nèi)的焦油蒸餾工藝與國(guó)外工藝相比較,差距并不大,只是適用的場(chǎng)合不同。2.2煤焦油粗苯加工工藝由粗苯精致成純苯和甲苯,一般可采用分餾和酸洗式加氫相結(jié)合的辦法來(lái)完成。粗苯資源約為煤焦油的1/3,目前采用傳統(tǒng)的酸洗蒸餾加工粗苯的工藝已不適應(yīng)有機(jī)工業(yè)對(duì)苯的嚴(yán)格要求,而逐漸被先進(jìn)的粗苯加氫精致工藝取代。國(guó)內(nèi)粗苯加工由于分散,多采用硫酸精制老工藝,加氫精制只有寶鋼等少數(shù)企業(yè)采用。2.3粗酚加工和凈化粗酚提取、精餾,國(guó)內(nèi)采用三釜二塔間歇式減壓精餾對(duì)粗酚進(jìn)行處理,得到苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對(duì)甲酚和二甲酚等產(chǎn)品。俄羅斯設(shè)有5個(gè)塔的粗酚加工裝置投入生產(chǎn)。美國(guó)提出的酚脫除雜質(zhì)的凈化方法是在有水的存在下蒸餾酚。在波蘭,試驗(yàn)了篩版式脈動(dòng)萃取塔,從煤焦油酚餾分中提取酚。2.4日本的凈化裝置由于能源緊張,在萘餾分加工過(guò)程中,人們把注意力集中到結(jié)晶凈化法,主要是連續(xù)式結(jié)晶過(guò)程。日本開發(fā)了新的萘凈化裝置,該方法工序繁多、復(fù)雜,有待進(jìn)一步改進(jìn)。波蘭的一項(xiàng)技術(shù)是通過(guò)原萘在氯化鋁與二甲苯的液體加工制取蒸餾萘,最新精制萘的方法有氧化精制法。近年國(guó)外已開發(fā)成功用二甘醇進(jìn)行共沸蒸餾分離甲基萘的方法,產(chǎn)品純度高,生產(chǎn)成本低。2.5技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展亟待轉(zhuǎn)型國(guó)內(nèi),洗油深度加工尚未形成較大規(guī)模,在加工能力和技術(shù)兩方面亟待發(fā)展。國(guó)外洗油加工規(guī)模較大,深加工程度較高。如德國(guó)呂特格公司,能生產(chǎn)α-甲基萘、β-甲基萘、二甲基萘、吲哚、苊、芴等20多種產(chǎn)品。2.6高純度生產(chǎn)新工藝波蘭、美國(guó)提出方法要達(dá)到精細(xì)精餾,該方法復(fù)雜且動(dòng)力費(fèi)用大。俄羅斯開發(fā)成功高純度蒽生產(chǎn)新工藝,不產(chǎn)生三廢,生產(chǎn)操作可自動(dòng)化且消耗低。我國(guó)寶山鋼鐵集團(tuán)公司和山東濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)公司焦化廠采用從法國(guó)引進(jìn)的蒽精制技術(shù)。2.7瀝青成分分析一般把煤焦油沸點(diǎn)超過(guò)300℃的餾分稱為瀝青。粗焦油中瀝青成分約50%~55%。當(dāng)前焦油加工主要困惑之一是瀝青產(chǎn)品檔次不高,影響效益,造成焦油加工不如直售合算的反?,F(xiàn)象。德國(guó)和日本對(duì)瀝青下游產(chǎn)品開發(fā)得較好。3焦油產(chǎn)能預(yù)測(cè)根據(jù)中國(guó)煉焦協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2007年新增機(jī)焦生產(chǎn)能力2273萬(wàn)噸,我國(guó)焦炭產(chǎn)量達(dá)3.36億噸,比06年增長(zhǎng)12.75%;2008~2009在建和擬建機(jī)焦生產(chǎn)能力達(dá)5091萬(wàn)噸,2004~2007年,我國(guó)焦油產(chǎn)量由530萬(wàn)噸提高到860萬(wàn)噸,由于受到經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響,2008年我國(guó)焦油產(chǎn)量819.35萬(wàn)噸,比07年減少4.7%。預(yù)計(jì)到2010年我國(guó)煤焦油的產(chǎn)能約為1000萬(wàn)噸以上。近幾年國(guó)內(nèi)煤焦油產(chǎn)量增長(zhǎng)情況及加工情況見表2和表3。4開發(fā)新型香料,穩(wěn)定營(yíng)養(yǎng)品煤焦油加工業(yè)再度引起人們的重視是由于隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展,不僅傳統(tǒng)的焦油加工產(chǎn)品如萘、蒽、苊、芴、酚類及瀝青開發(fā)出了新的用途,而且應(yīng)用新技術(shù)提取或進(jìn)一步加工出的煤焦油產(chǎn)品更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。如蒽氧化制得高檔染料中間體,市場(chǎng)前景很好;咔唑除了作重要的染料中間體,還可以用于合成導(dǎo)光、導(dǎo)電材料,合成活性物質(zhì);吲哚除了用作香料工業(yè)中不可缺少的香味保持劑,還用作植物生長(zhǎng)激素;由苊開發(fā)出的紅色染料具耐熱、耐曬特點(diǎn),倍受人們關(guān)注;α-甲基萘,β-甲基萘用于印染助劑;洗油可以取代工業(yè)萘制取高效減水劑;煤焦油加工的大宗產(chǎn)品瀝青,隨著世界電爐鋼產(chǎn)量的增加及信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,經(jīng)其加工制得的改質(zhì)瀝青、針狀膠、碳素纖維等具有了更好的市場(chǎng)。目前我國(guó)煤焦油主要用來(lái)加工生產(chǎn)輕油、酚油、萘油及改質(zhì)瀝青等,再經(jīng)深加工后制取苯、酚、萘、蒽等多種化工原料。由于焦油中許多高附加值的產(chǎn)品含量少,小規(guī)模,低端產(chǎn)品的煤焦油加工已經(jīng)沒(méi)有利潤(rùn)空間。如何提高煤焦油中各單組分的分離效率,增加產(chǎn)品品種,提高產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí),延伸加工產(chǎn)業(yè)鏈
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