煤焦油加工技术现状及深加工发展方向

Key words： coal tar； processing process； deep processing； development direction
煤焦油是煤在高温干馏和气化过程中副产的具有刺激性臭 味、黑色或黑褐色、黏稠状液体产品，产率大约占炼焦干煤的 3% ～ 4% ，组分上万种，已从中分离并认定的单种化合物约 500 种， 约占煤焦油总量 55% ，是很多稠环化合物和含 O、N、S 的杂环化 合物的主要来 源［1］。煤 焦 油 是 炼 焦 中 煤 炭 化 的 副 产 品，所 以 煤 焦油产量也随焦 炭 产 量 的 增 加 而 增 加。受 国 内 外 市 场 影 响，近 几年我国 焦 炭 产 量 迅 速 增 涨。我 国 是 世 界 焦 炭 生 产 大 国，从 1993 年起，焦产量连续居世界第一位。
3． 3 沥青的应用
煤焦油沥青是焦油蒸馏的残渣，产率约占焦油的 56% 。由 三环以上含氧、氮、硫杂原子的芳香族化合物及少量高分子碳素 物质组成。根据沥青软化点不同，可分为软质沥青，软化点为 40 ～ 55 ℃ ； 中温沥青，软化点为 65 ～ 90 ℃ ； 硬质沥青，软化点高于 90 ℃ 。用于生产低灰沥青焦的沥青，软化点为 130 ～ 150 ℃ 。铸 钢模用漆采用超硬沥青，软化点高于 200 ℃ 。随着土木行业的 大规模发展，对 沥 青 的 需 求 不 断 增 加，对 沥 青 的 要 求 也 不 断 提 高。改质沥青成了未来沥青发展的一个重要方向［6］。
4． 2 产品结构单一的问题
我国煤焦油加 工 工 业 深 加 工 和 综 合 能 力 较 差 。 目 前，在 煤 焦油加工中，除冶 金 化 工 系 统 中 大 型 煤 焦 化 企 业 仅 生 产 萘 、酚、 沥青、炭黑和少量吡啶、蒽、咔唑外，其大量的杂环和稠环化合物 均未回收利用，资源浪费。国外能从煤焦油中提取 230 种产品， 而我国目前只能从煤焦油中提取 40 多种产品。要解决这一问 题，国家必须在大型煤焦化基地建立大型煤焦油加工装置，引进 国外先进技术，提高加工产品的品种和质量。
煤焦油产品在世界化工原料需求中有极其重要地位。发展 焦油化工是许多 国 家 十 分 关 注 的 重 要 课 题 之 一 ，各 国 都 在 积 极 开发研究煤焦油 深 度 的精细化工新产品［2］。
1 国外煤焦油加工业现状
煤焦油化学至今已有 100 多年的历史。1822 年在英国建立
近年来，煤焦油加工日趋集中化、现代化和合理化。煤焦油 加工装置大机组生产能力已提高到 70 万 t / a，如日本的新日铁 化学公司的户钿 厂，德 国 卡 斯 特 鲁 普 厂 和 杜 伊 斯 堡 厂 的 加 工 能 力都达到 70 万 t / a。随着精细化工的发展，煤焦油的新分离工 艺，产品深加工及应用在许多公司中取得较大的进展。
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～ 100
随着多环芳 香 族 化 合 物 在 合 成 医 药、农 药、染 料、涂 料 及 工 程塑料等领域的 广 泛 应 用，各 国 都 在 积 极 开 发 研 究 煤 焦 油 深 度
加工和分离的新 技 术。近 十 几 年 来，德 国 和 日 本 等 许 多 发 达 国 家已将煤焦油的分离和利用的重点由高含量组分转向低含量组
3． 2 医药、染料中间体的合成
煤焦油下游产品在医药、染料方面有着广泛的应用。2 － 甲 基萘用亚硫酸氢钠等氧化制得的亚硫酸氢钠甲萘醌（ 别名维生 素 K3） ，可作为合成维生素 K1 和维生素 K2 的原料和饲料添加 剂。1，8 － 萘二甲酐是染料中间体，可生产荧光染料、荧光增白 剂和其他荧光物 质。类 似 含 有 芳 环 的 医 药、染 料 中 间 体 很 多 都 可以由煤焦油提取物来合成。随着医药、染料工业的不断发展， 煤焦油分离组分的需求量越来越大，医药、染料中间体的合成必 然成为煤焦油深加工的一个重要发展方向
2 我国煤焦油加工业现状
20 世纪 50 年代我国从苏联引进了焦油加工装置，形成了 5 万t / a 和 10 万 t / a 年焦油系列，至今还在发挥作用。20 世纪 60 ～ 70 年代，鞍山焦耐院自行设计开发了焦油加工系列，并自行开 发了圆筒管式炉、焦油切取混合馏份和连续工业萘蒸馏技术，使 焦油加工技术有所发展。但从 20 世纪的后 30 年中，除宝钢引进 日本焦油加工技 术 外，我 国 焦 油 加 工 技 术 基 本 处 于 停 滞 不 前 的 状态，没什么大的进展［5］。2005 年山西宏特煤化工有限公司已形 成了 40 万 t / a 焦油加工能力，成为当时我国工厂规模最大的煤焦 油加工企业。之后，国 内 的 煤 焦 油 加 工 业 有 了 长 足 的 发 展。到 2010 年，我国煤焦油市场总产能约为 1665． 9 万 t，较 2009 年国内 焦油产能增长 42 万 t 左右，其中 2010 年新增产能约为 145． 4 万 t， 淘汰产能为 103． 5 万 t，而根据焦化厂开工情况（ 实际产量 = 产能 × 开工率） ，2010 年全国煤焦油实际产量约为 1 366． 9 万 t（ 图 1） 。
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煤焦油加工技术现状及深加工发展方向
杜明明
（ 兖矿国宏化工有限责任公司，山东 邹城 273500）
摘 要：概述了国内外煤焦油生产，利用，加工工艺的现状以及深加工的发展方向，论述了煤焦油产品在世界化工原料需求中
的重要地位和煤焦油加工的重要意义，指出了国内煤焦油加工业存在的一些问题，并对此提出了一些合理的建议，以期对国内煤焦油 加工产业的发展有一定的指导。
日本的焦化工业发展较快，现有煤焦油加工能力已达 18 万 t /a。煤焦油加工工艺大多是考伯斯二次气化工艺的改进型。近 十多年来，在住友 金 属 化 学、新 日 铁 化 学、神 户 制 钢 和 川 崎 制 铁 等多家公司的共 同 努 力 下，日 本 的 煤 焦 油 加 工 业 已 形 成 了 集 中 化、大型化和现 代 化 的 产 业 体 系。日 本 十 分 重 视 煤 焦 油 加 工 方 面新技术的研究 与 开 发，在 煤 焦 油 的 精 密 分 离 和 焦 化 产 品 的 深 度加工利用等方面取得了令人瞩目的成就。前苏联的煤焦油加 工能力一直很强，单机年处理煤焦油的能力高达 60 万 t，采用的 多是一次汽化单或双塔流程，精制的焦油产品约有 90 种，其煤 焦油分离效率仅次于德国［4］。
起世界上第一个煤焦油蒸馏工厂，直到 20 世纪 50 年代石油大发 展时期以前的 100 多年间，芳烃化学原料、枕木防腐油、道路建 筑用沥青、型煤粘结剂等原料只能从煤焦油中获得。19 世纪后 半期，英国和德国 相 继 开 发 了 以 从 煤 焦 油 中 得 到 的 芳 烃 为 主 要 原料合成有机染 料 的 工 艺，由 此 奠 定 了 现 代 有 机 化 学 工 业 的 基 础。近年来，每年世界煤焦油产量都在 2000 万 t 以上，实际进行 加工的煤焦油量只有 80% 左右，从中可获得 500 多万 t 各类化工 产品。据统计，煤焦油中含有上万种有机化合物，目前可以鉴定 出的仅有 500 余种，其中中性组分有 174 种 （ 如苯、甲苯、二甲 苯、萘、苊、蒽、芴和芘等） ，酸性组分有 63 种（ 如酚、甲酚和二甲 酚等） ，碱性组分有 113 种（ 如吡啶、吲哚、喹啉和异喹啉等） ，还 含有其它稠环和含氧、含硫等杂环化合物，其中有些产品是不可 能或者不能经济 地 从 石 油 化 工 原 料 中 取 得 。 因 此，煤 焦 油 产 品 在世界化工原料需求中占有极其重要地位 （ 表 1） ［3］。
作者简介：杜明明，女，助理工程师，现在兖矿国宏化工有限责任公司从事于煤转化工作。通讯作者： 袁洪波，男，助理讲师，现在山东理工职业学院从事 煤化工教学工作。
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分，以从中获取合成精细化学品所需的高附加值成分，并且成功 地开发出一系列先进的煤焦油加工新工艺。德国是最早利用煤 焦油的国家。世界闻名的一些工艺流程几乎都是德国斯蒂尔公 司和考伯斯公司设计的，它们投入相当大的力量，积极开发与完 善加工新技术，扩 大 产 品 品 种，提 高 产 品 的 质 量 等 级。 目 前，吕 特格公司（ RutgersWerke AG） 的焦油加工能力为 150 万 t / a，他们 已能生产 500 多种芳烃产品，煤焦油的化工利用率接近 60% ，位 居世界之首。
Abstract： The present state of coal tar output，utilization，processing technology and its deep processing development direction were summarized，the importance of coal tar products to the demands of chemical raw materials and the significance of coal tar processing were discussed，some reasonable suggestions of some problems in domestic coal tar processing industry were put forward to guide the development of production and process of coal － tar industry in our country．
表 1 煤焦油产品占一些重要化工原料比重（% ） Table 1 The ratio of Coal tar products to some important Chemicals（ % ）
苯
萘
蒽
芘
苊
喹啉
咔唑
苯酚
其它酚类
炭黑 木材防腐剂 工业碳素制品
15
85
＞ 96
＞ 90
＞ 90
100
100