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我国焦炭及炼焦副产品深加工生产应用现状

来源:李岩(石油和化学工业规划院,北京 100013) 浏览次数: 日期:2013-06-04 18:33:10

  要:分析了我国焦炭及炼焦副产焦炉气、煤焦油和粗苯在“十一五”期间的生产应用情况,指出“十二五”期间,要进一步提高焦炉气、煤焦油和粗苯的加工深度,推动其下游精细化快速发展。

关键词:焦炭;焦炉气;煤焦油;粗苯

文章编号:1673-964720125-0007-04    中图分类号:TQ52    文献标识码:A

焦炭

随着我国经济持续发展,对焦炭的需求量日益增大。2011年,我国焦炭产能从2006年的3.6亿t/a增至接近5亿t/a,而产量也较2006年增长了51.1%,增至4.27亿t(如表1所示)。随着“十二五”粗钢增速下降、焦煤成本上升和焦化企业亏损增加,预计2011—2015年间焦炭年产量将保持在4.5亿t水平。2011年我国焦炭产量统计如表2所示。可以看出山西、河北、内蒙古等均是焦炭储量较高的省份,焦化企业也较多。

从表3所示的我国焦炭消费结构分行业统计数据来看,国内焦炭主要消费于冶金工业,其次是化学工业。从出口量来看,由于国家对焦炭出口实施多项限制性政策,近年来焦炭出口量已明显减少。

    炼焦过程中除了生产出焦炭以外,还会生成大量的气体和液体副产物。主要为焦炉气、煤焦油、重质焦油(煤沥青)、粗苯等。

焦炉气

焦炉煤气的主要成分及组成如表4所示。焦炉气可用于生产甲醇、合成氨、液化天然气,制油、直接还原铁等。焦炉气产生量大,比较稳定,可转化成高附加值的化工产品,经济效益十分可观。按照2011年我国的焦炭的总产量估计,约有4.40×1010m3以上的焦炉气未被有效利用。随着规模化炼焦成为炼焦行业发展的主流趋势,将为焦炉气收集提供便利。

 表4  焦炭煤氣主要成分

 

主要組分

體積分數

H2

55~60

CH4

23~27

CO

5~8

CO2

1.5~3

C2以上不飽和烴

2~4

N2

3~7

O2

0.3~0.8

 

2.1  甲醇

    生产甲醇是当前我国焦炉气资源最主要的利用途径。2011年,全国焦化行业先后投产焦炉煤气制甲醇装置18套、产能244万t/a。至2011年底,我国主要焦炉气制甲醇产能已经突破900万t/a,是“十一五”初期总规模的45倍。焦炉气用来制甲醇是工业化、市场化最快的路径,成本相对较低,具备很好的发展潜力。“十一五”期间,我国焦炉气制甲醇综合利用得到迅猛发展,20万t/a和30万t/a规模的装置已经成为我国焦炉气制甲醇装置的主流,达到了规模化和集约化。在新的5年中,焦炉气制甲醇仍得到国家的鼓励。以焦炉气为原料的甲醇产能发展速度将高于以无烟煤和天然气为原料的甲醇产能。随着我国炼焦业的发展,有些企业采取焦炉气和煤造气“二气合一”的形式生产甲醇,以有效提高甲醇的产能和降低碳排放量。

2.2  合成氨

    2006—2011年间,我国合成氨产量年均增长率约为2.16%,合计产量为5068.97万t。目前,我国焦炉气制合成氨生产企业不超过10家,产能为87万t/a。国内稳定运行的企业是山西焦化集团有限公司和辽宁北方煤化工有限公司等。山西焦化集团有限公司计划关停合成氨装置,改扩建焦炉气制甲醇装置,进而发展甲醇制烯烃。2011年我国焦炉气制合成氨的产量为56万t。

    焦炉煤气用于生产合成氨和尿素,氨、碳基本平衡,只需建设煤气炉来进行配气,后续工艺与传统的氨合成及尿素工艺相同。而依托大型炼焦企业或多家炼焦企业合成氨项目,拥有充足的焦炉气来源,其规模通常可达到大中型合成氨的生产能力(大于30万t/a),合成氨下游产品深加工可以配套大型的尿素项目,同时发展硝铵、复合肥等多种产品。

    对于小型的焦炉煤气制合成氨项目,以及甲醇联产合成氨的小量合成氨,其下游产品发展思路可参考小型合成氨企业的下游产品结构,选择投资较小、工艺简单的产品生产方案。

2.3  合成天然气

    焦炉煤气制天然气已成为焦炉煤气综合利用的热点技术之一,在技术性和经济性方面具有较强的竞争力。初步统计,我国在建和拟建的利用焦炉煤气制天然气的项目达20个以上。合成天然气作为清洁能源越来越受到青睐,近年来全球LNG生产和贸易日趋活跃,成为世界油气工业的新热点。利用焦炉煤气来生产LNG,对于解决尾气排放和能源有效利用都大有裨益,且具有可观的经济效益和社会效益。

    甲烷化是焦炉煤气制天然气的一个关键技术,目前国内技术尚无成熟的工业化实例。目前国内已有大连凯特利催化剂工程技术有限公司(原大连普瑞特化工科技有限公司)、西南化工研究设计院、新奥科技发展有限公司等进行了较大量的工业试验,取得了大量可贵数据和经验。甲烷化催化剂是该工艺技术的关键,其稳定性和可靠性等需要进一步验证。

2.4  焦炉气综合利用的发展趋势

    (1)百万吨规模以上的焦炭企业利用焦炉气生产甲醇。焦炉气制备甲醇具有成本优势,但装置投资大,原料气量要求比较高,在中小型炼焦企业选用此方案经济优势不明显。

    (2)百万吨规模以下的中小型炼焦企业利用焦炉气低温生产LNG联产氢气。该项目,一方面投资低于焦炉煤气生产甲醇;另一方面低温生产LNG联产氢气综合利用率较高,经济效益好。氢气既可为厂区提供动力,也可以用于合成氨等。

煤焦油

    煤焦油产量约占装炉煤的3%~4%,是煤化工重要的原料,可以用来生产塑料、合成纤维、燃料、橡胶、医药和耐高温材料,也可以用来合成杀虫剂、糖精、燃料、药品和炸药等工业品。煤焦油也是炭黑的生产原料。也有部分地区将煤焦油作为石油基燃料油的替代品,用于烧制玻璃、陶瓷,或生产其他燃料。

近年来,煤焦油加工业并没有因为石油化工业的竞争而失去其地位,因为从煤焦油分离获得的某些产品是不能或很难从石油化工原料中获取的。因此,煤基油产品在世界化工原料需求中有极其重要的地位。例如,煤焦油中分离出的蒽、芘、萘、菲、沥青、炭黑油等均是十分重要的化工原材料或炭素加工用材料,用其加工生产的树脂、有机颜料、分散剂、炭黑、碳素制品等在塑料、油墨、染料、农药、电解铝、筑路及炼钢工业等都有着重要的用途,在国民经济建设中起着非常重要的作用,有着较好的发展前景。

表5列出了2006—2011年我国煤焦油产量及其年增长率。从表5可以看出,自2006年以来.煤焦油的产量除2008年因为金融危机原因略有下降外,产量逐年上升。而年增长率自2008年以来,在逐年增加。

据统计,2011年我国煤焦油深加工926.9万t左右。截至2011年底,我国约有煤焦油加工企业100家,总加工能力1700万t/a。我国煤焦油加工装置分布在全国21个省市,山西、河北、山东、内蒙古、河南、辽宁、江苏七省的加工能力合计达78.3%。   

    总体来看,我国煤焦油深加工产业正面临产业升级,为了从煤焦油中提取量少价高的产品,发展趋势向集中化、装置大型化、精细化方向发展。未来煤焦油的发展将继续加大对洗油、蒽油、萘油和酚油中有价值组分的工业化提取,加大对沥青的开发利用,降低生产成本,提高煤焦油的附加值,同时降低焦油加工过程中的能源消耗。

粗苯

粗苯是各焦化企业回收的主要对象。随着原油价格的不断增长,各焦化企业对焦炉煤气中苯的回收更加重视,粗苯的销售已成为一些企业重要的经济来源。我国是世界上粗苯产量最大的国家,约占世界总产量的60%。近几年,世界粗苯产量一直保持增长态势,但增速有所下降。随着粗苯生产规模的扩大和回收技术的不断改进,粗苯在炼焦过程中的回收率逐年提高,目前已达到1.3%左右。

表6给出了2006—2011年全国粗苯产量和年增长率。可以看出,“十一五”期间,粗苯产量在逐年增加,但年增长率有减少的趋势。截至2011年底,我国焦化粗苯精制加工能力合计约330万t/a左右,焦化纯苯的产能约为230万t/a,占我国纯苯总生产能力的29%,主要集中在山西、山东、河北、黑龙江等焦化产业比较发达的省区。

    目前,由于国际石油价格的大幅度上扬,石油苯类产品价格也大幅增长,与焦化粗苯加氢精制相比在价格上已无明显优势,给焦化苯精制带来了更大利润空间。此外,焦化粗苯加氢所得焦化苯的质量已完全能够替代石油苯,大型企业都已把粗苯加氢精制纳入到焦化企业的战略规划中。如何合理选择焦化粗苯加氢工艺成为当前的首要问题。2011年,我国全年投产粗苯加氢精制产能36万t/a,粗苯产量增产9.7%。

粗苯精制产品按照预处理方法不同,可分为酸洗法焦化苯、酸洗法精制苯(无硫苯)和低温加氢苯。酸洗法焦化苯生产工艺落后,规模小,布点多,能耗高,污染较重,质量低,故国内目前重点推广粗苯加氢工艺,且以低温(320~380℃)加氢工艺为主。而酸洗法精制苯(无硫苯)自2004年出现于我国,将非加氢法粗苯精制的应用领域拓展到硝基苯、环己烷、环己酮、苯胺、苯酚、苯乙烯的生产中,替代石油苯和加氢苯。   

国内煤基苯市场需求主要集中在加氢苯与焦化苯。2011年,加氢苯新增产能陆续释放;而焦化苯因为原料粗苯价格不断走高,且下游的顺酐市场需求萎靡,厂家开工率很低。这一形势决定了在今后的几年中,苯加氢必然成为粗苯加工的主流发展方向,其拟、在建项目正逐年上升。

结束语

目前,我国焦化企业正向规模化、大型化发展,技术在不断进步,装备的国产化趋势也比较明显,产业布局更趋合理。在“十二五”期间,国内焦化企业要延伸拓展有特色的炼焦副产品加工产业,提高焦炉气、煤焦油、粗苯的加工深度,提高产品品种、数量,积极发展苯酐、高档炭黑、染料中间体、咔唑、精蒽、蒽醌、针状焦、超高功率电极、己内酰胺、苯胺、己二酸、顺酐法1,4—丁二醇、二苯基甲烷二异氰酸酯、二异氰酸甲苯酯等高端深加工产品,实现下游精细化工快速发展。

 

Production Status and Prediction of Coke,Coking Byproduct and Deep Processing Products in China

LI Yan

(China National Petroleum and Chemical Planning Institute,Beijing 100013,China)

AbstractThis paper analyzes the production and application status consumption,recycling and further processing of the coke,coking byproduct-coke oven gas,coal tar and crude benzol-in the Eleventh Five-Year Plan period. To present the work of enhancing the added value of the products.

Key wordscoke;coke oven gas;coal tar;crude benzene

所属类别: 行业新闻

该资讯的关键词为:焦炭;焦炉气;煤焦油;粗苯 

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