煤焦油加氢潮起

沈小波 2019-05-27 版权声明 举报文章

煤炭液化技术研究所位于煤科总院主楼的斜后方,因上世纪承担国家战略煤直接液化的重任,原煤炭部特别拨款修建一栋独立的三层小楼,在煤科院煤化工分院下属各研究所中显得卓尔不凡。但自神华集团推进直接液化项目,从液化所陆续聘走十数位关键人才后,煤炭直接液化的名头逐渐被神华集团占得,液化所反倒显得声名不彰。

8月初的一天,在客人拜访之前,液化所三层会议室办公桌上,已经摆上了六个装满液体的小瓶,瓶上贴着标识。黑色的是煤焦油,透明的是石脑油,黄澄色是柴油,还有同样黑色的粗酚和灰黑色的残渣,最后一个则是粉状黄褐色的高效催化剂。在接下来的三个小时内,液化所所长张晓静和副所长王勇,将向十数位金融机构人士,讲解液化所沿直接液化技术路线开发出的煤焦油加氢工艺。小瓶装的是试验实品,煤焦油经加氢处理,辅之以催化剂,最终生产出如石脑油、柴油等合格油品,以及粗酚等化学品。

煤焦油加氢在国内最早可追溯至上世纪90年代。至2009年之后,陆续有企业看中煤焦油加氢处理这一块市场。近年来,随着焦炭、兰炭等产品严重过剩,煤焦油加氢日渐受到企业关注,陆续有项目不断开工建设。此外随着煤化工兴起,采用固定床气化路线,亦产生有相应煤焦油。而煤炭行业逐渐兴起的煤炭分支利用理念,也将产生大量煤焦油。由于煤焦油加氢处理后,生产高质量油品,经济价值大幅提升,愈来愈多企业将目光转向了煤焦油加氢领域。

但在现实操作中,煤焦油原料供应是一大问题。单纯煤焦油加氢利润空间相当可观,但辅之以前端煤炭热解或气化项目,整体项目经济性估算则相应复杂许多,经济性前景亦存在争议。此外,随煤焦油加氢逐渐受到关注,愈来愈多的新工艺,便成为业主选择技术路线时的困扰。

利润新大陆

大约在五六年前,煤焦油还只是兰炭、焦炭的副产品,普遍不受重视。彼时煤焦油多作为低端燃料油售卖,出售给船舶、窑炉等用户使用。在榆林等兰炭生产密集区,一些小型的兰炭生产商甚至将煤焦油随地抛弃,污染环境。时移势迁,随着焦炭、兰炭产能过剩,价格下跌严重。煤焦油等副产品益发受到关注。

来自中国炼焦行业协会数据显示,2013年,我国焦炭产量为4.76亿吨,比上年增产3582万吨,增长率达8.13%。全行业实现利润约79.22亿元,利润率远低于全国工业平均值,而且企业亏损面为38.87%,亏损额达117.7亿元。

目前煤焦油每吨价格普遍在3000元以下,而加氢处理后生成石脑油、柴油,每吨价格则在7000元以上,增值效益颇大。一位业内专家指出,由于焦炉煤气利用、煤焦油回收、深加工做的较好,一些独立焦化企业2013年利润较好。该专家认为,焦炭行业的低盈利状况将推动煤焦油加氢产业的发展。

神木天元化工有限公司是一个典型例子。神木天元位于陕西省榆林市神木县锦界工业园区。四年前,神木天元所属的50万吨煤焦油加氢项目正式投产。项目投产以来,神木天元一直是陕煤化集团下属效益较好的企业。据了解,神木天元50万吨煤焦油处理量中,10万吨来自自身所有的兰炭生产线,其余则由当地外购获得。煤焦油经加氢处理后,生产出主产品轻质煤焦油一号和轻质煤焦油二号。

神木天元一位不愿具名高管介绍说,配套兰炭生产线主要目的在于获取煤炭挥发分中的氢气,以为后续煤焦油加氢线所用,“榆林这里煤炭热解后产生的煤气中,20%都是氢气。”神木天元煤焦油加氢项目投产后,一直处于盈利状态。去年盈利接近3亿元人民币,较往年有所降低。

“现在外购煤焦油大概在2600元一吨,生产出的轻质煤焦油每吨在6000多元。”神木天元内部人士透露,近年来,由于兰炭价下跌了一半多,轻质煤焦油价格也有所下跌。“利润不断在下滑,高峰期我们的利润可以达到6亿元。”

煤科总院煤炭液化所亦看好煤焦油加氢的市场前景。目前在液化所内部,沿第一代直接液化路线,开发出“二代煤炭直接液化”、“煤油共加工”、“煤焦油全馏分分质分级加氢”三种技术。“这其中的工艺难度是逐渐降低的,煤焦油加氢是难度最低的。”张晓静说。

按照液化所自有的煤焦油加氢工艺经济性概算,按煤焦油每吨2700元计算,最终生产合格的石脑油和柴油。一个50万吨煤焦油加氢项目总投资7-8亿元,获得的年度净利润在2亿多元。“只需要4年就可以收回投资成本。”张晓静说。

技术之争

煤焦油加氢较好的经济性,以及密集上马的煤焦油加氢项目,催生了一批煤焦油加氢技术提供方。围绕煤焦油加氢原料利用率、最终油收率、装置运行周期、能耗等,技术提供方正围绕项目业主展开争夺。

“我们的技术和现有固定床加氢不一样。”张晓静说,液化所煤焦油加氢工艺采用非均相悬浮床。据了解,液化所悬浮床加氢工艺开发开端于2006年,陆续完成了实验室、小试及中试,至2011年完成了整个工艺开发和工艺包设计。此后进入商业化推广阶段。液化所煤焦油加氢工艺适用于高温煤焦油和中低温煤焦油、石油系渣油等各类含固或不含固重质油或劣质油,根据所加工的原料性质及业主要求不同,最终产品为柴油、石脑油和航空煤油、特种溶剂油、芳烃等油品,也可副产酚类化学品。

据了解,液化所煤焦油加氢工艺属于全馏分加氢,与一般煤焦油加氢蒸馏后获得轻质煤焦油再固定床加氢不同,液化所煤焦油加氢工艺可以额外处理目前固定床加氢技术无法处理的煤焦油中的重油成分,因此油收率较高。“中低温煤焦油油收率一般在87%以上,最高可到93%,高温煤焦油油收率78%-82%之间。张晓静说。

目前煤科院已经与中石化洛阳工程有限公司签署协议,共同推广液化所煤焦油加氢技术。在与液化所合作的多家企业中,内蒙庆华50万吨煤焦油加氢项目推进最快。“这个项目去年5月份签署了技术许可合同,今年8月底能完成基础设计,按计划到明年年底能实现投产。”张晓静说。

神木天元煤焦油加氢工艺吸收了炼油行业的技术,采用延迟焦化-加氢联合工艺。尽管有业内人士认为该工艺使部分煤焦油转化为了焦炭和气体,降低了油收率。但据神木天元人士透露,神木天元50万吨煤焦油加氢项目油收率超过80%。不过该人士亦承认,如此之高的油收率,一个重要原因在于榆林当地煤焦油以中温煤焦油为主,相对高温煤焦油品质更高。

神木天元煤焦油加氢工艺具有独特的优势。即其已有工业化项目平稳运行多年。这在诸多业主看来颇具说服力。公开资料显示,有多家业主看中神木天元煤焦油加氢工艺,拟引进技术投资相应项目。但有业内专家认为,神木天元技术违背能源转换效率,尚无外部业主确定采用其技术。

与神木天元同属陕陕煤化集团的神木富油能源科技公司,同样开发有自有的煤焦油加氢工艺。公开资料显示神木富油开发煤焦油加氢工艺属全馏分加氢工艺,油收率可达98.1%。借助旗下两家煤焦油加氢技术公司,陕煤化在煤炭分质利用上投资有3000万吨煤炭转化项目,其中的重要环节即为煤焦油加氢,预计可生产300万吨合格油品。

目前煤焦油加氢领域已吸引到国外技术公司入华淘金。其中的典型即为美国KBR公司,该公司亦拥有自主的悬浮床煤焦油加氢工艺,2011年,KBR与延长石油成立合资公司,共同开发煤焦油加氢等工艺。

原料难题

因盈利前景而备受关注的煤焦油加氢,随相关项目相继投产,新项目持续上马,未来对煤焦油的争夺亦将益发激烈。煤焦油加氢的发展前景,将不得不遭受原料的制约。

内蒙庆华煤焦油加氢项目原料来自于庆华原先所拥有的焦炭生产项目。煤焦油加氢属于附属生产线。在张晓静看来,前段煤热解生产煤焦油对后端的煤焦油加氢至关重要,因为如果采用外购煤焦油形式,随煤焦油加氢项目逐渐投产,煤焦油将逐渐供不应求。

神木天元一位高管亦承认,其所属煤焦油加氢项目有40万吨煤焦油通过外购获得,这一规模占当地煤焦油产量相当规模。近年来煤焦油供应业亦发紧张。

煤焦油来源有三个途径。一是传统的焦炭、兰炭产业会副产一部分煤焦油;二是目前兴起的分质利用,多数采用中低温干馏,亦会产生相应煤焦油。三是今年来的煤化工热潮,如采用固定床气化路线,由于附带干馏功能,亦会产生相应煤焦油。

但由于煤焦油加氢的经济性,煤焦油加氢项目扎堆上马。原料供应已成为迫切的问题。统计数据显示,2013年,我国煤焦油产能约2350万吨,煤焦油加工(氢)能力超过2600万吨。2014年,随着新增产能的释放,我国煤焦油产能将突破2500万吨,煤焦油加工能力将超过2800万吨。

正因如此,在张晓静看来,煤焦油加氢必须确保煤焦油来源。她较为推崇煤焦油配套上下游一体项目。如焦炭生产线配套煤焦油加氢项目。但目前煤焦油加氢的经济性已有共识。如通过前端煤炭热解、气化产生焦油再加氢经济性则受上游牵制复杂许多。

目前煤炭分质利用项目由于前段多采用粉煤,而粉煤热解当下并不成熟。神木天元一位工程师承认,目前粉煤热解一大问题,在于热解后产生的煤焦油含粉量较高,不利于后端加氢利用。而国内煤制气项目多采用碎煤加压气化路线,均会副产相应煤焦油。如目前获取路条煤制气项目全部投产,副产煤焦油将以千万吨计算。届时煤焦油供应量亦会大大增加。

张晓静认为,如果以煤焦油加氢为目的,再配套建设兰炭、焦炭项目并不划算。“现在兰炭、焦炭产能过剩,市场销售有问题。”张晓静说,煤焦油加氢一是适合目前大规模兰炭、焦炭生产企业或者园区,在已有煤焦油原料保障基础上进行集中加氢处理,或新上兰炭、焦炭厂、煤制气项目前期即规划好配套煤焦油加氢项目。

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