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煤焦化技术
时间:2022-11-25 来源: 现代煤化工

一、煤焦化主要产品

煤的焦化产品—焦炭、焦炉煤气和煤焦油都是重要的化工原料。焦炭是气化和电石生产的原料,主要用于钢铁与其他金属的冶炼和铸造。焦炉煤气中主要含有H2、CO、CH4。不仅是重要的燃料气,而且可以作为合成气生产甲醇、合成氨等化工产品。

煤焦油是一种成分十分复杂的混合物,主要组分是芳香烃化合物和杂环化合物,有几千种之多。从中分离出来并经鉴定的有370多种,主要有苯、酚、萘、蒽、醌、香豆酮树脂、吡啶、喹啉及其同系物等。

二、焦炭产量

2015年中国焦炭需求量约为4.35亿吨,中国焦炭出口量985万吨,是世界最大的焦炭出口国。焦化用原料煤约4.85亿吨洗精煤、占全国原煤产量的14.8%。2016年中国焦炭产量为4.49亿吨,占世界总产量的68.6%,居世界第一位。

2014年以前中国冶金焦产能和产量严重过剩,以大量出口来平衡生产,国家提出淘汰落后产能,以新技术改造原有大型焦炉,推行干法熄焦技术、自动密闭加煤和出焦技术、余热发电技术、焦炉气利用新技术、焦油深加工技术、焦炉大型化技术及污染物排放治理技术等。在国际上6m焦炉属中型焦炉,德国鲁尔煤业公司建成的现代化大容积焦炉,其炭化室高7.63m,宽0.6lm,长18m,孔数60,两座焦炉焦炭产量为204万吨,干熄焦能力为250t/h,是世界大型现代化焦炉。2006年以来,兖矿、太钢、马钢等先后建成投产了7.63m超大型焦炉,使我国焦炭生产技术达到国际先进水平。国家规定新建焦炉单座炉产能必须达到100万吨以上。焦炉大型化有利于降低吨焦的煤耗和能耗有利于提高劳动生产率和提高焦炭质量降低生产成本和减少环境污染。焦炉大型化是我国焦化企业实现可持续发展的必由之路。

我国大型捣固焦炉技术开发取得了成功,唐山佳华煤化工公司建成国内第一座6.25m大型捣固焦炉,其规格与目前世界最大的捣固焦炉相同,但炭化室宽度增加了20mm。国家要求“十一五”期间淘汰4.3m以下小焦炉,淘汰落后产能8000万吨。加快了焦化产业调整结构、节能减排、产业升级的步伐。“十二五”我国焦化生产技术和装备水平有很大提高。

三、技术进展

国际上在发展现代化大容积室式焦炉的同时,20世纪80年代初德国鲁尔煤业公司和矿山研究所开发了单室式巨型炼焦反应器,已完成试验工作,尚未进行大规模生产。美国开发了无回收焦炉,由于取消了煤气回收,不产生焦油和污水等污染物,改善了环境,具有焦炉结构简单、建设费用低等优点,缺点是焦炉顶部空间大,上部焦炭结构疏松,部分煤焦烧损、全焦率低。该技术在美国、加拿大、澳大利亚发展较好。

日本在型焦工艺技术方面做了大量工作。连续炼焦新工艺处于工业试验阶段,距大型工业化生产还有一定距离。

四、煤热解干馏技术

煤的热解也称煤干馏或热分解,是指煤在隔绝空气下进行加热分解的技术。主要是低阶煤中低温热分解技术。

1. 低变质煤热解产能建设

煤热解是以低变质煤(褐煤、长焰煤、不黏煤和弱黏煤)为原料,通过干馏热解,生产半焦(兰炭)、煤焦油和煤气三种初级产品,是对低变质煤进行综合利用的有效方法,其热能利用效率可达85%以上。中国半焦产业发展较快,2016年全国总生产能力约(6800~7000)万吨,陕西省榆林地区占71.4%,其次为内蒙古、山西、宁夏、新疆等省(区)也有相当规模的半焦生产。2016年上述省(区)半焦产量约(3300~3500)万吨,其中榆林地区产量2888.7万吨,占全国82.5%。半焦在低变质煤资源丰富地区具有较好的发展前景。在我国缺油的情况下,把煤通过热解,先提取焦油,半焦再用作气化原料或燃料,既可提高煤利用的经济效益,又可对我国石油短缺起一定的补充作用,是低变质煤加工的较好途径之一。

2. 低变质煤热解技术及炉型

低变质煤干馏技术已实现工业化的炉型有10多种。

①内热式固定床干馏炉(三江),以块煤为原料,单炉产半焦(7~10)万吨/a,焦油产率7%~8%

②外热式固定床干馏炉,以块煤为原料,单炉产半焦(5~15)万吨/a

③固体热载体移动床干馏炉,以碎粉煤为原料,单炉处理原煤量(10~15)万吨/a

④气体、固体热载体流化床干馏炉,以碎粉煤为原料,单系统处理煤量60×10万吨/a,焦油产率10%~20%

⑤神雾蓄热式旋转床煤热解炉(神雾),中试炉3×10万吨/a,放大设计100万吨/a

⑥气流床双循环粉煤快速热解炉(胜邦),中试炉3万吨/a,示范炉设计120万吨/a 

⑦回转炉两段式热解炉,30万吨/a,示范炉设计120万吨/a

⑧煤干燥干馏多段式(国富)热解炉,单炉进煤量(50~60)万吨/a 

煤热解气化一体化流化床热解炉,中试进煤15t/d

⑩真空微波煤热解炉,试验炉2万吨/a,工业炉设计20万吨/a ①带式煤热解炉,内蒙古褐煤干燥提质工业示范炉60万吨/a⑫固体热载体循环流化床复合式煤热解炉,工业试验炉10万吨/a。

五、中低温煤焦油加工

1.煤焦油性质及组分

煤热解生产的焦油因热解温度和热解工艺不同,其性质也不相同。焦油催化加氢可以生产石脑油和柴油馏分,两者的总收率可达80%~90%左右。

2.中低温煤焦油加氢及产品

煤热解产出的中低温焦油,可以通过催化加氢生产轻油和燃料油;从热解副产的煤气中提取氢气作为氢源;提取氢以后的煤气含有甲烧和一氧化碳等可燃气体,可以作热解装置的供热热源。所产石随油可作为光油调和油,也可作为重整原料生产芳烃。

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来源:现代煤化工技术手册

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