國內(nèi)煤焦油深加工工藝概述

施玉山，郭小杰

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037001)

0 引言

煤焦油按煤炭干餾溫度分為低溫煤焦油、中溫煤焦油和高溫煤焦油. 在煉焦過程中產(chǎn)生粗煤氣經(jīng)冷凝、分離出來的產(chǎn)品為高溫煤焦油.

煤焦油(以下均指高溫煤焦油)中約含有上萬種化合物，已經(jīng)鑒定出的僅有500 余種，其中中性組分有174 種(如苯、甲苯、二甲苯、萘、苊、蒽、芴和芘等)，酸性組分有63種(如酚、甲酚和二甲酚等)，堿性組分有113 種(如吡啶、吲哚、喹啉和異喹啉等)，還含有其它稠環(huán)和含氧、含硫等雜環(huán)化合物，其中有些產(chǎn)品是不可能或者不能經(jīng)濟(jì)地從石油化工原料中取得.因此，煤焦油產(chǎn)品在世界化工原料需求中占有極其重要地位.

煤焦油的分離已由高含量組分轉(zhuǎn)向低含量組分，以從中獲取精細(xì)化學(xué)工業(yè)所需的高附加值組分，并且成功地開發(fā)出一系列先進(jìn)的煤焦油深加工工藝［1］.

1 煤焦油的深加工工藝

焦油蒸餾流程分為兩個(gè)類型，即間歇焦油蒸餾和連續(xù)式焦油蒸餾. 間歇焦油蒸餾適用于小型焦化廠的焦油加工.我國大型焦化廠廣泛使用管式爐連續(xù)蒸餾的工藝流程. 管式爐連續(xù)蒸餾按蒸餾系統(tǒng)采用的塔數(shù)及餾分切取方式不同，又分為兩塔式流程、單塔式流程和切取混合餾分的焦油蒸餾流程.

經(jīng)分析，國內(nèi)外煤焦油深加工需要解決的主要難題是提高焦油中各單組分的分離效率，提高所得產(chǎn)品的純度，改善配套的生產(chǎn)工藝和操作條件以及降低產(chǎn)品成本. 國內(nèi)外典型的煤焦油加工工藝大同小異. 通常是六種基本化工操作的有機(jī)組合，即蒸餾、結(jié)晶、萃取、催化聚合、熱縮聚和焦化.

圖1 到圖4 為工藝流程示意圖.

煤焦油先經(jīng)脫水、過濾脫渣、脫鹽處理，加堿防設(shè)備腐蝕，負(fù)壓脫水脫輕油(150℃～180℃)，焦油在管式爐中很快加熱到某一溫度，在此溫度下，由于加熱設(shè)備內(nèi)壓力增高，低沸點(diǎn)組分不能完全蒸發(fā)，處于過熱狀態(tài)，然后將此焦油引入蒸發(fā)器內(nèi)，由于蒸發(fā)空間突然擴(kuò)大、壓力急劇降低，焦油中沸點(diǎn)較低的組分閃急蒸發(fā)，即一次蒸發(fā)而分成氣液平衡的兩相，液相由底部排出，氣相進(jìn)入餾分塔，按煤焦油組分沸點(diǎn)分，分成輕油餾分、酚油餾分、萘油餾分、洗油餾分、Ⅰ－蒽油餾分和Ⅱ－蒽油餾分，蒸餾殘?jiān)鼮槊航褂蜑r青. 煤焦油蒸餾的各段餾分再用物理和化學(xué)方法處理，可提取各種化工產(chǎn)品.第Ⅰ種工藝能完全適用于各種規(guī)模;第Ⅱ種工藝可適用于各種規(guī)模;第Ⅲ種工藝僅適用于大規(guī)模的焦油加工;第Ⅳ種工藝僅適用于小規(guī)模的焦油加工. 國內(nèi)的焦油蒸餾工藝與國外工藝相比較，差距并不大［2］.

2 煤焦油餾分加工

2.1 輕油加工

輕油餾分加工主要是粗苯加工，即粗苯精制成純苯、甲苯、二甲苯等產(chǎn)品. 國內(nèi)粗苯精制的方法主要有兩類:酸洗法和加氫法.酸洗法工藝產(chǎn)出的純苯指標(biāo)差，不滿足后序加工的要求.而逐漸被先進(jìn)的粗苯加氫精制工藝取代.目前，較先進(jìn)的粗苯加氫的工藝主要有是Litol 法和低溫加氫溶劑法.加氫法具有產(chǎn)品質(zhì)量高、收率高、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)競爭力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn).

2.2酚油加工

酚類化合物以低級酚為主，主要集中在170 －210℃、210 －230℃的兩種餾分中，大約占焦油總量的13.7 % ，一般采用三釜二塔間歇式減壓精餾對粗酚進(jìn)行提取、精餾，得到苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚和二甲酚等產(chǎn)品.

2.3 萘油加工

焦油蒸餾得到的萘油餾分(或混合餾分)是生產(chǎn)工業(yè)萘的原料［3］. 一般加工步驟是:含萘餾分→堿洗→酸洗→堿洗→精餾→工業(yè)萘.堿洗去除酚類，酸洗脫吡啶堿類，最后堿洗去除游離酸和其它雜質(zhì).

現(xiàn)有采用二甘醇進(jìn)行共沸蒸餾分離甲基萘的方法，產(chǎn)品純度高，生產(chǎn)成本低. 對于萘、硫茚等物系的分離，先后出現(xiàn)了酸洗法、溶劑法、加氫法、結(jié)晶法等，與其他方法相比，結(jié)晶法收率高、純度高、無污染、無腐蝕、投資省.

另外將萘和甲基萘的烷基化，為制取2 ，6 －萘二甲酸提供原料，2，6 －萘二甲酸是一種新的高分子單體，用途廣泛，目前主要用于生產(chǎn)比對苯二甲酸乙二醇酯(PET)性能更好的2，6 －萘二甲酸乙二醇酯(PEN)

2.4 洗油加工

洗油中集中了許多重要化合物:甲基萘、苊、芴和氧芴(其數(shù)量在煤焦油中占1%以上)，另外還有喹啉、異喹啉、吲哚和聯(lián)苯等，但由于洗油主要用于焦?fàn)t煤氣吸苯，所以對洗油的化學(xué)利用程度低.

2.5 蒽油加工

Ⅰ－蒽油、Ⅱ－蒽油除生產(chǎn)粗蒽外，主要用做炭黑原料油、燃料油和瀝青調(diào)合油.

2.6瀝青深加工

瀝青是煤焦油蒸餾中的殘?jiān)?，蒸餾條件不同，其產(chǎn)率為50% －60%.瀝青是十分復(fù)雜的多相體系，約含碳92% －94%，含氫僅為4% －5%，所以它是制取各種炭素材料主要原料.煤焦油瀝青的主要用途:生產(chǎn)各種炭素電極的粘結(jié)劑和浸漬劑，即電極瀝青;針狀焦和碳纖維等高技術(shù)產(chǎn)品;其他如防水防腐涂料和筑路材料等［3］.

3 目前煤焦油加工中存在的問題與建議

3.1 存在問題

我國在煤焦油加工方面與發(fā)達(dá)國家相比，仍然存在現(xiàn)有裝置規(guī)模小，工藝落后，裝備水平差，加工深度不夠，環(huán)境污染嚴(yán)重等問題.原因主要有(1)過多考慮項(xiàng)目投資;耐腐蝕材質(zhì)、高溫運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備、高溫高粘度介質(zhì)的檢測儀表等國內(nèi)生產(chǎn)廠少;即使是進(jìn)口國外設(shè)備，國內(nèi)難以維修.(2)焦油加工是高能耗過程. 國內(nèi)煤焦油深加工在水、蒸汽、煤氣消耗方面比國外同等規(guī)模企業(yè)大.(3)國內(nèi)只有少數(shù)焦油加工裝置對放散氣進(jìn)行集中收集處理，大部分企業(yè)裝置都自由放散.

3.2 改進(jìn)建議

3.2.1 切忌盲目建設(shè)煤焦油加工項(xiàng)目

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2005 年底，全國已有煤焦油加工能力540 萬t/a.在建或擴(kuò)建的煤焦油加工能力425 萬t/a，規(guī)劃中擬建的煤焦油加工能力377 萬t/a，投產(chǎn)后合計(jì)加工能力約1 340 萬t/a.如果在建、擬建的項(xiàng)目全部建成投產(chǎn)，煤焦油加工能力將嚴(yán)重過剩.

3.2.2 建設(shè)煤焦油加工項(xiàng)目必須考慮規(guī)模效益

今后的煤焦油加工裝置單套加工能力應(yīng)該最小在30 萬t/a 以上，并向、60 萬t/a、100 萬t/a 加工裝置方向邁進(jìn).同時(shí)要考慮建設(shè)配套的煤焦油下游精細(xì)產(chǎn)品加工項(xiàng)目，逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)模化，多樣化和經(jīng)濟(jì)合理化.

3.2.3 建設(shè)煤焦油加工項(xiàng)目前期做好市場調(diào)研、選擇合理工藝方案、重投資收益比.

首先要對原料、產(chǎn)品進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，一定要保證原料來源，產(chǎn)品市場前景看好;二是要選用先進(jìn)、成熟的技術(shù)方案，確定經(jīng)濟(jì)合理的生產(chǎn)規(guī)模;三是投資收益率要高.

3.2.4 建全環(huán)保和安全設(shè)施

煤焦油加工屬于重污染項(xiàng)目，首先配套的環(huán)保設(shè)施和安全設(shè)施，否則將對企業(yè)的效益及生存和發(fā)展有極大影響.另外，可配套建設(shè)鐵路專運(yùn)線保證運(yùn)輸安全.

4 結(jié)論

煤焦油加工應(yīng)重點(diǎn)開展提高產(chǎn)品純度的研究，提高資源利用率，延伸產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步加快引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，提高環(huán)保、節(jié)能及自動化的裝備水平;此外，焦油加工裝置的單套處理能力應(yīng)在30t/a 以上并確保原料充足.開發(fā)更多更好的新產(chǎn)品，才能使我國煤焦油加工得到全面發(fā)展，資源得到合理利用

［1］何扣寶.我國煤焦油行業(yè)的發(fā)展方向［J］.上?；?，2007，32(6):22 －25.

［2］潘孔洲，葉煌. 國內(nèi)外煤焦油加工工藝的比較［J］.燃料與化工，2002，5(33):249 －252.

［3］SchobertHH，Song C.Chemicals andmaterials from coalin the 21st century［J］.Fuel，2005(8):15 －32.