煤化工产品深加工工艺现状及发展方向

【摘要】以高效率、低能耗为目的，焦化行业由传统黑色产业向现代绿色煤化工产业转型，打造高技术、高附加值的精细化工产品，并以焦化产品―再生资源―循环利用为路径，构建煤化工产品协调发展新格局。

【关键词】深加工 趋势 焦油

一、 概述

煤在焦炉内隔绝空气加热析出荒煤气，荒煤气经净化回收后可得到氨、焦油、粗（轻）苯、硫化氢及焦炉煤气。氨深加工的方向一是加酸后制取硫酸铵；二是用水或浓硫酸做吸收剂，进行水洗氨和无水氨的生产。分离H2S的意义更多的在于保证焦炉煤气的纯净度。本文将围绕焦油深加工及粗（轻）苯深加工的重点对象，探讨化工产品深加工的发展方向。

二、 主要工艺现状

2.1 焦油加工工艺

工业生产上煤焦油的加工包括煤焦油的粗制分离和馏分的精加工。

2.1.1 焦油粗制分离

焦油蒸馏是在工业条件下分割焦油的最基本方法，分为间歇焦油蒸馏和连续式焦油蒸馏。间歇蒸馏设备比较简单、投资少，但存在各馏分质量不易控制、能耗高、难以进行自动调节等缺点，已很少采用。目前广泛使用连续蒸馏的工艺流程。连续蒸馏分为常压蒸馏、减压蒸馏、常-减压蒸馏三类流程。

常压蒸馏――优点：投资小，操作简单。缺点：产品品质较低；萘油萘集中度较低，蒸馏塔消耗的煤气量高。

减压蒸馏――优点：煤气耗量低，萘集中度较高，负压操作可以有利于环保。缺点：对设备的要求较为严格，装置的投资高。

常-减压蒸馏――优点：节省能源；萘集中度较高；馏分分割较细，利于后续深加工产品的分离。缺点：投资大；负压操作对设备要求较高。

2.1.2 馏分的深加工

焦油馏分深加工是用物理化学方法处理煤焦油蒸馏所分离的各个馏分。

馏分脱酚有间接和连续两种工艺流程。对于产量较大的馏分一般采用连续脱酚，而产量较小的馏分则采用间歇脱酚工艺。间歇方式具有劳动强度大、污染环境、操作周期较长等缺点；连续操作自动化水平，操作环境均优于间歇操作。

制取工业萘有三种工艺。双炉双塔――工艺萘的收率高，易于控制但投资大。单炉双塔――由1台加热炉控制2台塔的温度，控制难度较大。常压单炉单塔――工艺设备简单，萘成分含量较高情况下采用此工艺。

液-液萃取是国内传统蒽油加工工艺。蒽油先经结晶生产粗蒽，然后以粗蒽为原料用溶剂洗涤法提取精蒽和咔唑，该法能得到精蒽产品但存在着溶剂萃取过程中的环境污染问题。

2.2 粗（轻）苯深加工工艺

2.2.1 工艺比较

国内外采用的方法有酸洗精制法、加氢精制法和萃取精制法。酸洗法具有投资少、设备简单、操作方便等特点。但由于该法净化效果差，并且工艺过程中产生的酸焦油等严重污染环境，已逐步淘汰。

加氢精制法具有产品质量好、无废物排放等优点，已经成为粗苯精制的主要工艺。但是加氢精制工艺装置的投资较高，较大的规模才比较经济，一般认为年处理粗苯至少在5万吨以上，最好为10万吨以上。

粗苯萃取精制法是我国自主开发的粗苯精制新工艺，它弥补了酸洗法和加氢工艺的不足之处，降低了加氢工艺设备的高投资，且无废物排放，提高了经济效益和社会效益。

2.2.2 加氢精制工艺

粗（轻）苯催化加氢精制工艺包括两部分：（1）催化加氢――在一定温度、压力和催化剂作用下，除去粗（轻）苯中硫、氧、氮等杂质，饱和其中的不饱和化合物；（2）精馏得到苯类产品。根据反应温度的不同，催化加氢细分为高温加氢、中温加氢和低温加氢。高温加氢脱烷基反应彻底，只能生产纯苯；中温加氢裂解和脱烷基反应减弱，苯产率低。低温加氢裂解和脱烷基反应微乎其微，加氢油中含有较多的饱和烃，需要采取萃取精馏等方法才能获得高纯度芳烃产品。

2.2.3 粗苯萃取精制工艺

2008年，山西省化工设计院通过对其他粗苯精制方法的分析与研究，综合各种方法的优点，设计出了粗苯萃取精制工艺。

该工艺具有以下特点：

（1）可以在较低的温度和常压下生产三类苯产品，节能降耗；

（2）工艺流程短、操作简单，设备制造容易；

（3）能够回收纯度为99.9%的高附加值产品噻吩，具有巨大的经济效益。

2.3 导热油技术在蒸馏上的应用

近20年来，日益成熟的导热油加热技术，因其具备较低压力下可获得高温的优异特性而被越来越多地应用于焦油蒸馏加工、苯精制等装置中。

与蒸汽相比导热油加热具有以下优点：

（1）替代由大量蒸汽管道、冷凝水排放、闪蒸罐及压力调节器等组成的蒸汽供给系统，工程造价低；

（2）系统没有水垢结垢堵塞、锈蚀等故障，维护费用低；

（3）没有水质处理系统，没有蒸汽冷凝水排放损失和排污处理，降低了日常操作费用；

（4）既可以供给热量，又可以拿走余热；热量传递均匀，滞后现象小，操作可靠。

三、 发展趋势讨论

综合几十年来煤化工产品加工技术的发展可以看到，国内外在粗苯、煤焦油加工方面主要的研究方向都是扩大产品生产规模、拓宽产品生产品种、提高产品质量等级和发展高效低耗生产模式。

3.1 产品加工集中化、装置大型化

企业大型化有利于提高规模效益，降低设备投资，提高自动化水平。伴随着产业政策的调整和焦炉的大型化，煤焦油及粗苯加工装置规模得到了同步高速发展。

目前，我国单套煤焦油加工装置≥30万t/a规模的近20套；在建的曹妃甸煤焦油深加工项目，预计将形成年加工能力60万吨煤焦油初加工装置、100万吨级煤焦油深加工装置，可以生产50种以上的煤化工产品的生产基地。

3.2 提高加工过程中的科技含量，进一步探索新型高效的加工方法

在整体技术装备大型化的同时，加大新技术、新材料的推广利用力度。

以苯加氢、苯萃取为代表的清洁苯加工技术发展迅猛，替代了严重污染的酸洗法工艺。2008年，我国苯加氢装置才13套，总处理粗苯能力120万吨。“十一五”期间我国相继建设了近40套粗苯加氢精制装置，单套规模由5万吨增加到15万吨，总加工能力达437万吨。

采用结晶分离法代替传统的蒸馏―洗涤工艺来分离煤焦油中的蒽―菲―咔唑，可以提高产品纯度及收率。

3.3 强化能源的综合利用，发展绿色环保循环经济

推广先进高效的换热设备及塔器，减少能源消耗。与蒸汽、循环水换热相比，导热油换热具有很大的优势，不仅经济效益显著，而且节能环保。

在环境保护问题上，应尽可能地采用负压或微负压操作，以避免污染物在空气中随意排放。

3.4 对传统产品进行深加工，以提高产品附加值或性能

摒弃只“焦”不“化”，立足于“焦”的基础，充分挖掘“化”的潜能。

在煤焦油加工中，除冶金、化工系统大型煤焦化企业生产萘、酚、沥青、碳黑及少量蒽、吡啶、咔唑外，其大量的杂环和稠环化合物均未回收和综合利用，资源浪费现象严重。今后的发展方向是如何提高资源利用率、扩大品种、搞产品结构延伸、致力于新产品开发。

参考文献

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