煤焦油深加工是指将煤经过高温干馏过程得到的复杂组成煤焦油,通过化学及物理加工,分离成化工、能源等产品的过程。煤焦油深加工过程是现代煤化工的重要组成部分,也是煤综合利用的有效途径之一。
煤焦油的概念
煤焦油是煤炭在焦化过程中产生的,煤焦油含有上万种成分,其中很多有机物是生产塑料、合成纤维、染料、橡胶、医药、耐高温材料等的重要原料,因此煤焦化工业以其不可替代性在21世纪煤化工中占有举足轻重的地位。中温煤焦油还可以生产柴油。
我国是煤炭生产大国,也是冶金焦炭生产大国,煤焦油产量在1000万吨/年以上,因此煤焦油深加工在我国工业中占有重要地位。煤焦油是一种深褐色粘稠液体,主要是各种芳烃为主的混合物,有1万多钟不同的化学组成,其中含量较多的有用组分约200多种。因此其分离、提纯过程是一复杂涉及诸多技术的系统工程。
根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年中国煤焦油深加工行业市场深度调研及投资策略预测报告》显示:
煤焦油深加工是指将煤经过高温干馏过程得到的复杂组成煤焦油,通过化学及物理加工,分离成化工、能源等产品的过程。煤焦油深加工过程是现代煤化工的重要组成部分,也是煤综合利用的有效途径之一。煤焦油深加工装置是与煤高温干馏炼焦,生产冶金焦炭装置配套装置。
煤焦油深加工过程得到的化学品都是合成塑料、合成纤维、农药、染料、医药、涂料、助剂及精细化工产品的基础原料。其中许多产品是石油化工中得不到的,因此,煤焦油深加工可促进这些行业的发展,提高资源利用率,有利于环境保护,发展循环经济。
煤焦油是煤干馏而得到的油状混合物,按生产工艺不同可分为高温焦油、低温焦油和气化焦油。煤焦油组成中包括了如苯,苯酚等低的分子质量的简单物质,直到甚至在真空下也不易发的,相对分子量达数千的非常复杂物质,因此是一种十分复杂的混合物.煤焦油中有机化合物估计有一万种以上,已被鉴定的约有五百多种。
根据数据显示,在产能方面,我国煤焦油产能整体呈增长状态,其中高温煤焦油产能占比最高,在2014年来保持在2600万吨左右,中温煤焦油产能次之,2019年中国煤焦油产业实现产能约达3600万吨,高温煤焦油产能为2600万吨,中温煤焦油产能为1000万吨,同比增长5.26%。2020年中国煤焦油产业实现产能约达3677万吨,高温煤焦油产能为2627万吨,与上年基本持平;中温煤焦油产能为1050万吨。2021年我国煤焦油产量为2650万吨,同比增长1.9%。
从产能结构分布来看,2020年我国煤焦油产能中,高温煤焦油产能约为2627万吨/年,与上年基本保持持平,占总产能等71.4%,其它煤焦油产能占比为28.6%。
煤焦油深加工的模式分析
煤焦油深加工过程包括蒸馏前的预处理脱盐、脱水;初步蒸馏和进一步蒸馏等过程。根据煤焦油组成、产品种类及纯度要求不同有多种分离方案及流程。典型的国外煤焦油加工有3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,向着精细化工、染料、医方面延伸的深加工产品;三是重点加工沥青类产品。
第一种模式的代表是德国吕特格公司。从焦油中分离、配制的产品有220多种,萘有4个级别,树脂有5个级别,蒽有7个级别,沥青粘结剂及浸渍料有20个级别。可以根据市场要求,在同一装置上,改变操作参数,生产不同级别的产品,达到装置的多功能性。第二种模式的代表是日本的住金化学,仅对煤焦油中纯化合物进行提纯或延伸,试制和生产的产品有180种,如酚类衍生物有21种,喹啉及衍生物有32种,萘衍生物有60种。第三种模式的代表有日本三菱株式会社、美国的RiUy公司、澳大利亚Koppem公司,都在煤焦油沥青加工上有特色的产品。这些公司对煤焦油蒸馏的其它馏分均不进行加工,以混合油的形式出售,仅对蒸馏产生的沥青进行加工。因为煤焦油加工过程中,沥青产率在50%以上,做好沥青加工,提高沥青的附加值,就能够保证焦油加工项目的整体效益。国内煤焦油加工产品主要是酚类、萘、洗油、粗蒽、沥青等。
煤焦油是一个组分上万种的复杂混合物,目前已从中分离并认定的单种化合物约500余种,约占煤焦油总量的55%,其中包括苯、二甲苯、萘等174种中性组分;酚、甲酚等63种酸性组分和113种碱性组分。这些产品广泛应用于树脂、工程塑料、染料、油漆、农药、涂料及医药等方面,其中很多化合物是国防工业的贵重原料,也有一部分多环烃化合物是石油化工所不能生产和替代的。随着技术进步和下游产业发展,拓宽了煤焦油深加工产业的发展空间。
据介绍,煤焦油包括高温、中温、低温煤焦油,高温干馏(即焦化)得到的焦油称为高温煤焦油,低温干馏得到的焦油称为低温煤焦。其中,以高温煤焦油深加工产品的附加值最高,深加工出的工业萘、酚油、蒽油、菲、咔唑、沥青等产品除国内消费外,出口也不断增长。
随着近几年高温煤焦油加工技术的不断完善改进,我国高温煤焦油加工技术水平已进入国际深加工行业的先进行列。另外,中低温煤焦油原来被简单地加工成燃料油、粗柴油、粗汽油,尽管该工艺技术因环保、成本等因素正在面临淘汰,如河北、山东、山西等地已开始限制生产,被国家列入限制发展行列。但通过加氢技术的发展,利用中低温煤焦油生产优质燃料油、柴油、汽油的工艺已经开始被广泛采用,将逐步改善我国富煤少油的现状。深加工技术的完善和进步,为我国煤焦油产业发展提供了技术保障,推进产品向高端市场进军。
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