煤焦油渣處置技術(shù)現(xiàn)狀與研究展望

李雪萍，達(dá)彥斐

（河北中煤旭陽(yáng)能源有限公司，河北邢臺(tái) 054000）

1 煤焦油渣處置技術(shù)

1.1 遙控控制技術(shù)

將裝載機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)傳送到遠(yuǎn)程控制室的視頻傳輸系統(tǒng)可以提供可見的反饋。遙控裝置現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于放礦點(diǎn)操作人員的視線范圍。該系統(tǒng)在完成控制操作后，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。當(dāng)從裝載機(jī)移動(dòng)到卡紙時(shí)，很容易對(duì)各種操作循環(huán)進(jìn)行編程。滿足不同礦井特殊需要的系統(tǒng)。

1.2 地下開采工藝

雖然地下開采的比重很小，但是西方國(guó)家有很多地下礦山，它們大多是小而有效的地雷。盡管如此，許多地下礦山是巨大的大型，配備非常先進(jìn)的設(shè)備和高度自動(dòng)化。由于傳統(tǒng)的采礦工藝已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)今社會(huì)的生產(chǎn)需求。因此，對(duì)主要的礦工采礦方法進(jìn)行改進(jìn)是采礦技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 煤焦油渣處置技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)分析可以得出，我國(guó)為了對(duì)成品油進(jìn)行改善的同時(shí)對(duì)化工產(chǎn)品的供應(yīng)也在發(fā)生著變化。煤焦油渣處置技術(shù)已然被應(yīng)用到工業(yè)等領(lǐng)域上，并取得了顯著的效果，結(jié)果十分樂觀。就目前來(lái)看，煤焦油渣處置技術(shù)是把煤礦轉(zhuǎn)變?yōu)槭偷淖罴逊椒?。是工業(yè)發(fā)展中重要的工藝技術(shù)。以此分析，煤焦油渣處置技術(shù)將會(huì)在未來(lái)的發(fā)展仕途中將會(huì)發(fā)揮著不可代替的作用。

2.1 工藝技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)與優(yōu)化

煤的液化可分為直接和間接惡化。而直接液化石油將會(huì)產(chǎn)生芳烴碳?xì)浠衔铩⒉裼褪榈葰怏w。芳烴碳?xì)浠衔锏暮肯鄬?duì)較高、柴油十六烷的含量相對(duì)較低。而間接液化油中正構(gòu)烷烴含量較高，柴油十六烷值也很高?？偟膩?lái)說(shuō)，不論是直接液化還是間接液化都能夠?yàn)槭袌?chǎng)帶來(lái)核心競(jìng)爭(zhēng)力，從而提高煤制油產(chǎn)品的質(zhì)量。在我國(guó)，神華集團(tuán)鄂爾多斯百萬(wàn)噸直接液化煤制油示范工程于2008年開業(yè)。神華集團(tuán)且正在研發(fā)了解液化的配置。其目的在于將直接液化和間接液化的產(chǎn)品相互轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)混合，從而提高產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化升級(jí)。

2.2 節(jié)能環(huán)保成為發(fā)展主題

在年前，煤焦油渣處置的相關(guān)產(chǎn)業(yè)把可持續(xù)發(fā)展作業(yè)企業(yè)的戰(zhàn)略方針，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)作為企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。因此，明確出，首先需要構(gòu)建與生態(tài)環(huán)境相匹配的經(jīng)濟(jì)方針，堅(jiān)持與城市形象相呼應(yīng)的發(fā)展原則，達(dá)到實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排且優(yōu)化環(huán)境的目的。除此之外。為了提高工作員工節(jié)能減排的工作意識(shí)，有關(guān)企業(yè)需要圍繞環(huán)保減排的教育這一主要環(huán)節(jié)。從最開始的政策頒布，到形勢(shì)和任務(wù)全面公開；從最初的政策解讀，向形勢(shì)和任務(wù)公開；只有企業(yè)和工作員工有強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感，把生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益相結(jié)合，才能推動(dòng)企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。才能激發(fā)節(jié)能減排的工作意識(shí)，最終轉(zhuǎn)為行動(dòng)。

2.3 堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展

作為實(shí)體經(jīng)濟(jì)和化工制造企業(yè)，實(shí)現(xiàn)煤焦油渣處置企業(yè)搶占創(chuàng)新制高點(diǎn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵是堅(jiān)持高端發(fā)展、循環(huán)發(fā)展和一體化發(fā)展以煤為主的多代化工新材料精細(xì)化工和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為升級(jí)“跳板”推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)。與此同時(shí)，需要在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈等加大投資資金，從而實(shí)現(xiàn)全國(guó)統(tǒng)一制造業(yè)向多個(gè)制造基地的轉(zhuǎn)入。使產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)灌裝連接線。從單一的國(guó)民產(chǎn)業(yè)調(diào)整為實(shí)現(xiàn)一體化的趨勢(shì)。最終實(shí)現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢(shì)。

3 煤焦油渣處置技術(shù)研究

3.1 煤焦油渣處置技術(shù)的背景

煤是煤焦油渣處置技術(shù)的主要原料。生產(chǎn)石油產(chǎn)品是一種化學(xué)加工技術(shù)。煤焦油渣處置技術(shù)起源于20世紀(jì)初。伯吉烏斯是煤液化成油的創(chuàng)始人，他是第一個(gè)煤的高溫高壓加氫完成了對(duì)石油生產(chǎn)工藝的研究。但是，伯吉烏斯為了迎接挑戰(zhàn)，對(duì)煤制油技術(shù)的燃料進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。特別是在八十年代，兩次石油危機(jī)讓我們意識(shí)到開發(fā)新能源的重要性。讓世界各地意識(shí)到石油作為生產(chǎn)的主要原料是否合理。于是，煤焦油渣處置技術(shù)的研究和開發(fā)便越來(lái)越受到各國(guó)的重視。一些新型的能源也隨之被開采出來(lái)。但是一般來(lái)說(shuō)，煤焦油渣處置技術(shù)分為直接煤液化和間接煤液化兩種途徑。煤直接液化指的是煤在高溫高壓下與氫氣反應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)降解和加氫。而煤的連接液化指的是先將煤進(jìn)行氣化以合成氣為原料，通過(guò)費(fèi)托反應(yīng)將合成氣轉(zhuǎn)化為液體燃料。

3.2 煤焦油渣處置技術(shù)的基本原理

煤焦油渣處置技術(shù)是指通過(guò)脫碳和加氫從煤中生產(chǎn)汽油、柴油和液化油石油氣等液體燃料。而煤液化技術(shù)有直接液化和間接液化的技術(shù)。前者對(duì)煤質(zhì)的要求比后者高，但液化路線相對(duì)簡(jiǎn)單，熱效率高，液體產(chǎn)品的收率也很高。這兩種液化技術(shù)都有成熟的例子，其中大部分在中國(guó)已經(jīng)有了幾項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

3.3 直接液化技術(shù)

煤的直接液化又稱為煤的水解液化。指的是煤通過(guò)加氫后的復(fù)雜有機(jī)物中高分子結(jié)構(gòu)直接就轉(zhuǎn)化為低分子液體燃料。在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，先將煤磨成煤粉，然后將液化重油（循環(huán)溶劑）在高溫（500℃）和高壓在20～30MPa下直接加氫將煤轉(zhuǎn)化為汽油、柴油和其他石油產(chǎn)品。在液化方面，直接液化能夠有效提高煤焦油渣處置技術(shù)的生產(chǎn)效益。在直接液化過(guò)程中，煤炭的生產(chǎn)效率可達(dá)到1t優(yōu)質(zhì)煤可生產(chǎn)出0.6～0.65t油。如果要生產(chǎn)成品油，產(chǎn)量比為3～4t優(yōu)質(zhì)煤制氫，產(chǎn)量比為1t成品油。由此可得出，煤粉直接液化是煤焦油渣處置技術(shù)的一種有效途徑，具有較高的生產(chǎn)效益，從而為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)收入。實(shí)現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化升級(jí)。通過(guò)對(duì)煤直接液化工藝流程的分析，可以知道該工藝流程主要的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效益高，燃料的利用率較高。缺點(diǎn)：煤漿加氫工藝整體運(yùn)行條件比較苛刻。

3.4 煤制油間接液化技術(shù)

煤間接液化工藝主要包括煤氣化、煤氣凈化、合成、產(chǎn)品分離和煤氣化投資占總投資高選擇性合成催化劑及其配套反應(yīng)器的應(yīng)用對(duì)提高工藝熱效率，提高目標(biāo)產(chǎn)品收率，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。

煤焦油渣處置技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

①利用一氧化碳和氫氣，可以利用任何廉價(jià)的碳資源來(lái)源（如高硫、高灰分、劣質(zhì)煤，或鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐、電爐排放氣體等），例如，南非Sasol-Ⅱ和Sasol-Ⅲ電廠所用煤的灰分含量高達(dá)27%～31%。②根據(jù)石油市場(chǎng)需要調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)靈活性強(qiáng)；③自主解決特定區(qū)域（無(wú)煉油區(qū)）各種油品（輕質(zhì)燃料油、潤(rùn)滑油等）要求如費(fèi)托合成油廠。④工藝中的各裝置與煉油工業(yè)相似豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可供參考。

4 高溫煤焦油產(chǎn)品深加工發(fā)展方向

4.1 高溫煤焦油蒸餾分離技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)部分煤焦油加工企業(yè)有以下煤焦油蒸餾分離新技術(shù)

①在常壓、單塔、兩級(jí)或三級(jí)混餾工藝的基礎(chǔ)上，采用了連續(xù)脫水脫酚新工藝。酚油在塔頂減壓蒸餾，塔底采用軟化點(diǎn)65℃的軟瀝青；加熱爐由方形箱體倒圓，高低溫物料多次換熱，充分利用余熱，降低能耗，降低建設(shè)成本。②工業(yè)萘生產(chǎn)工藝：采用95 %工業(yè)萘代替壓萘，萘收率提高10%；精餾工藝包括常壓間歇精餾、減壓間歇精餾、常壓雙釜雙塔連續(xù)精餾、常壓雙爐雙塔連續(xù)精餾、常壓?jiǎn)螤t雙塔連續(xù)精餾、常壓?jiǎn)螤t單塔連續(xù)精餾蒸餾、常壓?jiǎn)螤t單塔連續(xù)蒸餾、常壓?jiǎn)螤t雙塔連續(xù)蒸餾等。③焦油餾分堿洗或喹啉酸洗制備酚鹽和硫酸喹啉。苯酚是一種酸性物質(zhì)，遇堿中和成鹽，溶于水。油水分離后，經(jīng)濃縮結(jié)晶制得苯酚鹽，如苯酚鈉；喹啉呈堿性，被酸中和成鹽，溶于水。油水分離后，經(jīng)濃縮結(jié)晶得喹啉鹽。但是，這種方法生產(chǎn)的苯酚和喹啉是混合物，可以進(jìn)一步分離、加工和合成以獲得更有價(jià)值的化工產(chǎn)品。這是未來(lái)煤焦油深加工的發(fā)展方向。

4.2 Bricc煤焦油清潔燃料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)

中國(guó)煤炭科學(xué)院金磚煤焦油清潔燃料工業(yè)成套技術(shù)，通過(guò)對(duì)煤焦油原料進(jìn)行預(yù)處理和精餾分離，得到370℃以上的酚油、柴油和重油三個(gè)餾分。傳統(tǒng)的煤焦油脫酚方法是將酚油餾分脫酚得到脫酚油和粗苯酚，然后進(jìn)一步加工得到酚類化合物。懸浮床加氫是以370℃以上的重油為原料進(jìn)行的。最后，所有輕餾分都經(jīng)過(guò)加氫處理。輕油與反應(yīng)產(chǎn)物分離后，大部分含催化劑的尾油直接回收至懸浮床反應(yīng)器，少部分尾油除去催化劑后回收至懸浮床反應(yīng)器，重油被全部或最大限度地回收。中低溫煤焦油脂肪烴含量高，芳香烴含量低。可以先提取富含煤焦油的高附加值化學(xué)品，然后加氫處理，生產(chǎn)清潔燃料油。

5 結(jié)語(yǔ)

煤焦油渣的合理處置應(yīng)清潔、經(jīng)濟(jì)、方便?，F(xiàn)有處置技術(shù)的脫毒主要依靠燃燒或熱解，而氣化作為另一種重要的碳資源利用轉(zhuǎn)化工藝，在焦油渣處置領(lǐng)域應(yīng)用較少。結(jié)合焦油渣的特點(diǎn)，筆者認(rèn)為高溫氣化將是焦油渣處理技術(shù)的首選研發(fā)方向。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：①溫度高于礦物熔點(diǎn)的高溫氣化將化學(xué)轉(zhuǎn)化與礦物熔融相結(jié)合，有機(jī)物被完全分解。釋放出的S、N、鹵素、重金屬等有害物質(zhì)被爐渣完全吸收，“熔融玻璃化”轉(zhuǎn)化穩(wěn)定無(wú)害。②氣化合成氣是煤化工生產(chǎn)的重要原料，氣化裝置容易與所有焦油渣相互作用。生產(chǎn)企業(yè)的主要生產(chǎn)過(guò)程耦合。③在企業(yè)過(guò)程中使用該處理裝置可以避免焦油渣的長(zhǎng)途運(yùn)輸問題，節(jié)省原材料和產(chǎn)品的運(yùn)輸成本，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。焦油渣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值主要來(lái)自有機(jī)成分。焦油渣的熱值屬性或原料屬性能否利用好，是決定處置方式經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。如今，低碳發(fā)展已成為世界能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。各種新能源技術(shù)方興未艾，傳統(tǒng)化石能源逐漸被取代。因此，針對(duì)焦油渣原料的性質(zhì)開發(fā)加工技術(shù)具有更大的經(jīng)濟(jì)前景。