煤焦油加工技术进展和发展对策

随着经济和技术的发展， 煤焦油加工业再度引起 人 们 的 重 视 ， 不 仅 传 统 的 焦 油 加 工 产 品 如 萘 、蒽 、苊 、 芴 、酚 类 及 沥 青 开 发 出 了 新 的 用 途 ， 而 且 应 用 新 技 术 提取或进一步加工出的煤焦油产品更具市场竞争力。 如蒽氧化制得高档染料中间体， 市场前景很好； 咔唑 除 了 作 重 要 的 染 料 中 间 体 ， 还 可 用 于 合 成 导 光 、导 电 材料， 合成活性物质； 吲哚除了用作香料工业中不可 缺少的香味保持剂， 还用作植物生长激素； 由苊开发 出 的 红 色 染 料 具 耐 热 、耐 晒 特 点 ， 备 受 人 们 关 注 ； α－ 甲 基 萘 、β－ 甲 基 萘 用 于 印 染 助 剂 ； 洗 油 可 以 取 代 工 业萘制取高效减水剂； 煤焦油加工的大宗产品沥青， 随着世界电炉钢产量的增加及信息产业的发展， 经其 加工制得的改质沥青、针状焦、碳素纤维等具有更好 的 市 场 ； 利 用 沥 青 改 性 生 产 燃 料 油 、乳 化 燃 料 油 、替 代 肥 煤 黏 结 剂 、气 化 沥 青 等 具 有 广 阔 的 市 场 及 开 发 前 景 。
收 稿 日 期 ： ２００５－１１－１０ 作 者 简 介 ： 杨 怀 旺 （ １９６２— ） ， 男 ， １９８２ 年 毕 业 于 西 安 科 技 大学， 在读博士生， 高级工程师， 现主要从事焦化生产管理 工作。
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山西省利用自身优质齐全的煤源， 大力淘汰土焦 发展大机焦， 为我公司煤焦油深加工项目提供了丰富 的 焦 油 资 源 。２００３ 年 公 司 决 策 建 设 ３３ 万 ｔ／ａ 焦 油 加 工 装 置 ， Ⅰ期 １６．５ 万 ｔ／ａ 焦 油 加 工 项 目 已 于 ２００５ 年 中期顺利投产。
１ 高温煤焦油的组成
１．１ 化学组成特点 常温下高温焦油是黑褐色黏稠液体， 具有酚和萘
的 特 殊 气 味 。悬 浮 在 煤 焦 油 中 一 定 数 量 的 类 似 于 炭 黑 的物质和同分子树脂是焦油带有深暗颜色的主要原 因， 其含量高低一般用苯或甲苯不溶物表示。煤焦油 的化学组成大致有以下几个特点：
煤 焦 油 中 所 含 物 质 上 万 种 ， 已 查 明 的 有 ５００ 多 种 ， 能 够 提 取 或 配 制 的 产 品 ， 目 前 为 止 大 约 ２００ 多 种 。
国内外煤焦油加工企业的生产有三种模式： 一是 全方位多品种， 提纯和配制各种规格和等级的产品； 二 是 在 煤 焦 油 加 工 产 品 的 基 础 上 ， 向 精 细 化 工 、染 料 、
２００６年 ２ 月
杨怀旺等： 煤焦油加工技术进展和发展对策
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煤化工
２００６年 第 １ 期
西 交 城 宏 特 公 司 已 形 成 两 条 加 工 能 力 总 计 ４０ 万 ｔ／ａ 的 生 产 线 ， 山 焦 建 设 单 机 加 工 能 力 ３０ 万 ｔ／ａ 焦 油 加 工 装 置 ， 孝 义 等 地 已 批 准 建 设 １５ 万 ｔ／ａ 焦 油 加 工 装 置 ， 周 边 如 河 南 济 源 、陕 西 韩 城 等 也 有 １０ 万 ｔ／ａ 以 上 焦油加工装置在建和拟建。面对未来的市场竞争， 应 主动积极思考我公司焦油加工进一步发展的问题， 如 何形成有自我特色， 极具核心竞争力的优势企业是摆 在我们面前的首要任务， 笔者仅提出个人的一些意见 对策， 供大家参考。 ３．１ 走煤焦油大型化集中加工的道路， 形成规模优势
摘 要 介绍了高温煤焦油的组成特点， 对比了 ４ 种国内外常见的焦油蒸馏工艺流程， 就山西金尧焦化 有 限 公 司 发 展 煤 焦 油 加 工 提 出 了 一 些 对 策 ： 煤 焦 油 大 型 集 中 加 工 、产 学 研 相 结 合 、提 高 加 工 深 度 、开 发 新 品 种 。
关键词 煤焦油 组成 加工 发展 对策
国 内 外 焦 油 蒸 馏 的 工 艺 大 同 小 异 ， 都 是 脱 水 、分 馏 ， 但 国 外 的 工 艺 比 国 内 要 多 样 化 。图 １￣图 ４ 列 出 了 ４ 种 国 内 外 常 见 的 蒸 馏 工 艺 流 程 。国 内 多 采 用 第Ⅰ种 工 艺 ， 只 有 宝 钢 １、２ 期 采 用 的 是 第Ⅲ 种 工 艺 。４ 种 工 艺的对比结果：
表 １ 焦油馏分的产率和主要化合物分布
馏分 沸点范围 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ率
名称
／℃
／％
烃类
含氧化合物
酸性
中性
含氮化合物
碱性
中性
含硫化合物 酸性 中性
不饱和 化合物
轻 油 ＜１７０ ０．５ 酚 油 １７０￣２１０ １．５
苯 、甲 苯 、 二甲苯等
多甲基苯
苯 酚 、甲 酚 、 二甲酚
氧茚
轻吡啶 重吡啶
吡咯 苯硫酚 噻吩类 双环戊二烯
苯甲腈 苯硫酚
茚 、氧 茚 、 苯乙烯
萘油 洗油
２１０￣２３０ ２３０￣３００
１０．０ ８．０
萘 、甲 基 萘
二甲基萘、 联 苯 、苊 、芴
三甲酚 萘酚
氧茚同系物 喹啉等
氧芴
喹 啉 、异 喹 啉 、甲 基 喹 啉
吲哚
萘硫酚
硫茚 硫茚 同系物
茚和氧茚 的同系物
Ⅰ蒽 油 ３００￣３３０ １３．５
Ⅱ蒽 油 ３３０￣３６０ ８．５ 沥 青 ＞３６０ ５７．０
根据实践经验， 煤焦油加工项目规模的确定应遵 循以下几个原则： （ １） 根据所能获得原料资源， 并且能 够 保 证 供 应 的 原 料 量 ； （ ２） 达 到 高 起 点 、高 水 准 、高 附 加 值 、深 加 工 所 必 须 的 规 模 ； （ ３） 综 合 利 用 ， 降 低 消 耗 ， 提高环保水平所需的规模装置水平； （ ４） 具有一定的 抗风险能力和适应市场变化所能达到的最小经济规 模。 ２．２ 产品方案及模式
医药方面延伸的深加工产品； 三是重点加工沥青类高 附加值产品。
国 内 煤 焦 油 加 工 的 产 品 主 要 是 酚 类 、萘 、洗 油 、粗 蒽 、沥 青 等 。各 厂 的 产 品 质 量 和 数 量 都 基 本 类 似 ， 导 致 焦油加工的效益平平， 与国外差距较大。其主要原因 有以下几方面： 各焦油加工装置的规模普遍偏小； 高 质 量 、高 附 加 值 产 品 较 少 ； 生 产 企 业 适 应 市 场 能 力 较 差； 焦油深加工产品的市场有待开发， 特别是新产品 推向市场时， 其难度较大。
大型化集中加工不仅是科学发展观的具体体现， 而 且 是 二 次 及 深 加 工 、精 细 加 工 的 原 料 来 源 ， 具 体 体 现为： 一是可以最大限度地合理利用煤焦油资源， 保 护环境； 二是将低组分（ ＜１％） 馏分聚合成为二次深加 工 、多 次 深 加 工 的 原 料 ， 提 纯 市 场 急 需 、附 加 值 高 的 精 细化学品； 三是可以采用先进的科技成果， 实现装置 现代化， 达到节能环保降耗， 提高产品质量， 生产装置 长期稳定运行。着眼现有技术装备与新开发技术装 备， 结合自身实际量体裁衣， 用新老工艺相结合的办 法 ， 加 强 自 身 新 技 术 、新 产 品 的 开 发 和 推 行 ， 形 成 具 有 自 我 特 色 、自 主 知 识 产 权 的 核 心 竞 争 力 ， 积 极 参 与 市 场竞争， 达到较好的经济效果。 ３．２ 产学研结合， 筹建自己的研发中心， 加快生产高附
文 章 编 号 ： １００５－９５９８（２００６）－０１－００１１－０４ 中 图 分 类 号 ： ＴＱ５２ 文 献 标 识 码 ： Ａ
中 国 目 前 煤 焦 油 总 产 量 ６００ 万 ｔ￣８００ 万 ｔ， 约 占 全 世 界 焦 油 产 量 的 １／３。 尽 管 近 ３０ 年 来 受 石 油 化 工 激烈竞争的影响，煤焦油加工得到的稠环芳烃与杂环 芳 烃 仍 具 发 展 潜 力 ， 特 别 在 医 药 、农 药 、染 料 、合 成 纤 维 、耐 高 温 材 料 等 领 域 有 一 定 的 不 可 替 代 性 。 全 世 界 萘 的 需 求 量 约 １００ 万 ｔ 以 上 ， 目 前 ９０％以 上 仍 来 自 煤 焦油，作为染料原料的精蒽年需求量 ３ 万 ｔ 以上，生 产 碳 素 电 极 的 电 极 沥 青 年 消 耗 ２５０ 万 ｔ 以 上 ， 两 环 以 上 的 杂 环 芳 烃 ， 如 咔 唑 、喹 啉 、噻 吩 ， 几 乎 全 部 来 自 煤焦油。
（ １） 主要是芳香族化合物， 而且大多是两个环以 上 的 稠 环 芳 香 族 化 合 物 ， 烷 烃 、烯 烃 和 环 烷 烃 化 合 物 很少。
（ ２） 含氧化合物主要是呈弱酸性的酚类， 还有一 些中性含氧化合物， 如氧茚和氧芴等。
（ ３） 含氮化合物主要是具弱碱性的吡啶和喹啉类 化合物， 还有吡咯类化合物如吲哚和咔唑等， 还有少 量胺类和腈类。
蒽 、菲 芘 、荧 蒽
萘 酚 、联 苯 酚 、菲 酚
菲 酚 、蒽 酚
苯并氧芴 苯并氧芴
吖 啶 、萘 胺 吖啶
咔唑 咔唑 同系物
硫芴 苯并硫芴
２ 煤焦油加工的生产规模、产品方案及工艺模式
２．１ 生产规模 日 本 、德 国 、法 国 、俄 罗 斯 等 国 家 的 单 套 焦 油 蒸 馏
装 置 的 能 力 都 在 １０ 万 ｔ／ａ￣５０ 万 ｔ／ａ。 从 理 论 上 讲 ， 能力越大， 规模效益越好。但总会出现大小不一的规 模， 主要由以下几个因素造成： 一是各焦油加工厂本 身所具有的焦油资源不同； 二是各焦油加工厂主导产 品不同； 三是单体装置过大， 制造和运输困难加大， 投 资 与 产 出 比 不 合 适 。在 资 源 有 限 的 情 况 下 ， 选 择 １０ 万 ｔ／ａ 以 上 的 加 工 装 置 能 最 大 限 度 发 挥 产 品 的 加 工 价 值 。 只 有 焦 油 收 集 量 足 够 多 的 时 候 ， 才 能 建 设 ５０ 万 ｔ／ａ 焦 油 加 工 装 置 。