【正文】 施外，大部分集中在煤炭產(chǎn)區(qū)，遠(yuǎn)離產(chǎn)品用戶，難以實(shí)現(xiàn)煤炭資源的綜合利用。焦化生產(chǎn)環(huán)境污染和資源浪費(fèi)嚴(yán)重。焦炭生產(chǎn)排放出廢水、廢氣、苯并芘等大量有害污染物，是污染最為嚴(yán)重的行業(yè)之一?，F(xiàn)已建成的獨(dú)立焦炭生產(chǎn)企業(yè)中，只有少數(shù)大型機(jī)焦?fàn)t和城市供氣機(jī)焦?fàn)t的煤氣得到了全部或部分利用。據(jù)估計(jì)，獨(dú)立焦化企業(yè)每年放散的煤氣約200億立方米以上。焦化生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的余熱、煤氣、焦油不能有效回收，綜合利用水平低，資源、能源浪費(fèi)嚴(yán)重，污水處理、脫硫等設(shè)施達(dá)不到環(huán)境要求。生產(chǎn)集中度低，技術(shù)和管理水平總體落后，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在焦化行業(yè)中，中小獨(dú)立焦化企業(yè)數(shù)量在80%以上，產(chǎn)能約占35%。企業(yè)規(guī)模小、布局分散，生產(chǎn)工藝、技術(shù)和裝備落后，管理水平較低，產(chǎn)業(yè)鏈短，成本和能源消耗高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。第二節(jié) 煤焦油 我國(guó)焦油加工現(xiàn)狀 一是技術(shù)落后。我國(guó)20世紀(jì)50年代從前蘇聯(lián)引進(jìn)的鞍鋼、本鋼、武鋼、包鋼焦油加工裝置，形成了5萬(wàn)噸/年和10萬(wàn)噸/年焦油系列，至今還在發(fā)揮作用。60～70年代，鞍山自行設(shè)計(jì)了年處理量3萬(wàn)、5萬(wàn)、形成了我國(guó)焦油加工系列，焦油加工技術(shù)有所進(jìn)展。但從70年代至上世紀(jì)末，除寶鋼引進(jìn)日本焦油加工技術(shù)外，我國(guó)焦油加工技術(shù)基本處于停滯不前狀態(tài)。由于技術(shù)存在問(wèn)題，熱能回收利用不合理，我國(guó)除寶鋼、唐鋼考伯斯、山西宏特和上海梅山冶金公司等采用換熱流程外，其他廠家在整個(gè)焦油加工工藝過(guò)程中沒(méi)有余熱回收利用手段，冷物料的加熱都是用蒸汽或煤氣作為熱源來(lái)實(shí)現(xiàn)，熱物料冷卻均采用冷卻水，熱能利用不合理，能耗高。 二是裝置規(guī)模小。一般認(rèn)為焦油加工經(jīng)濟(jì)規(guī)模應(yīng)該在20萬(wàn)噸/年以上，世界上焦油加工技術(shù)比較先進(jìn)、規(guī)模比較大的德國(guó)、日本，最大規(guī)模已達(dá)75萬(wàn)噸/年。國(guó)內(nèi)單套裝置加工能力最大的是山西宏特煤化工有限公司，年加工量可達(dá)18萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)年加工量大的企業(yè)有寶鋼、鞍鋼和上海梅山冶金公司，都有2套10萬(wàn)噸/年焦油加工裝置，年加工量均可達(dá)25萬(wàn)噸。目前10萬(wàn)噸/年及其以下焦油加工裝置有70余套，分布在全國(guó)各地，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比裝置規(guī)模差距很大。 三是產(chǎn)品種類少。德國(guó)呂特格公司1983年就可從煤焦油中提取153種產(chǎn)品，2002年己經(jīng)可以從煤焦油中提取220多種產(chǎn)品，而我國(guó)目前只能從煤焦油中提取40多種產(chǎn)品。 從發(fā)達(dá)國(guó)家煤焦油加工發(fā)展經(jīng)驗(yàn)看，一是可依托裝置大型化，進(jìn)行煤焦油集中加工；二是由各大型煤焦油加工裝置分離出來(lái)的主要餾分，再進(jìn)行二次集中加工；三是投入大量人力、物力、財(cái)力研發(fā)精細(xì)化工產(chǎn)品，進(jìn)一步綜合利用資源。 最近幾年，一些省份開(kāi)始建設(shè)大型煤焦油集中加工裝置，技術(shù)突破了近幾十年最大設(shè)計(jì)能力僅為10萬(wàn)噸/年的局面。山東、河南、江西、山西、遼寧等地正在籌建15萬(wàn)～30萬(wàn)噸/年規(guī)模的焦油加工裝置；唐鋼考伯斯15萬(wàn)噸/年焦油加工裝置正在運(yùn)行；年焦油加工量在10萬(wàn)噸的企業(yè)還有北京焦化、上海焦化、萊鋼焦化、武鋼焦化等；在建10萬(wàn)噸/年焦油加工項(xiàng)目有濟(jì)鋼焦化、山東濟(jì)寧碳素廠、天津鐵中煤化工廠等。山西宏特煤化工有限公司利用國(guó)內(nèi)技術(shù)建成了15萬(wàn)噸/年焦油加工裝置，經(jīng)過(guò)一年多運(yùn)行，現(xiàn)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)要求，成為我國(guó)單套能力最大的焦油加工裝置。該公司通過(guò)進(jìn)一步對(duì)裝置處理能力進(jìn)行標(biāo)定，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)建設(shè)了第2套裝置，年底將實(shí)現(xiàn)2套裝置同時(shí)運(yùn)行。山西焦化引進(jìn)法國(guó)30萬(wàn)噸/年焦油加工技術(shù)，于2006年投產(chǎn)。我國(guó)焦油加工行業(yè)將形成激烈競(jìng)爭(zhēng)局面。焦油加工行業(yè)最終將進(jìn)行一次整合，規(guī)模小的企業(yè)將被淘汰，我國(guó)將真正實(shí)現(xiàn)煤焦油集中加工。一方面形成強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)力；一方面可以在行業(yè)內(nèi)實(shí)行分工合作，將煤焦油加工的主要餾分進(jìn)行二次集中加工，以獲取更多的焦化產(chǎn)品，并形成產(chǎn)業(yè)鏈；三是避免重復(fù)建設(shè)、重復(fù)投資；四是形成集團(tuán)化產(chǎn)業(yè)聯(lián)合體，建立煤焦油深加工研發(fā)技術(shù)中心。、我國(guó)煤焦油加工轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)突破由中科院工程熱物理研究所開(kāi)發(fā)、山西襄汾星原集團(tuán)建設(shè)的國(guó)內(nèi)第一套煤焦油生產(chǎn)清潔燃油項(xiàng)目通過(guò)檢測(cè)，我國(guó)煤焦油加工轉(zhuǎn)化又多了一條新途徑。這一技術(shù)以煤焦油為原料，生產(chǎn)高性能清潔汽油、柴油添加劑和清潔燃料油。項(xiàng)目中試驗(yàn)階段生產(chǎn)出來(lái)的清潔燃油各項(xiàng)指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，油品質(zhì)量完全可以和石油產(chǎn)品相媲美，個(gè)別指標(biāo)甚至優(yōu)于石油產(chǎn)品。目前，煤焦油生產(chǎn)清潔燃油正進(jìn)行國(guó)家檢測(cè)與認(rèn)證。由于山西焦化行業(yè)長(zhǎng)期處于“只焦不化”的低層次生產(chǎn)水平，在焦炭生產(chǎn)的同時(shí)，不重視化工產(chǎn)品的回收，導(dǎo)致焦煤資源極大浪費(fèi)和環(huán)境嚴(yán)重污染。根據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，山西省2003年、2004年每年損失的煤焦油就超過(guò)250萬(wàn)噸。煤焦油加工轉(zhuǎn)化的技術(shù)進(jìn)步，可以促進(jìn)這種局面的改善。不但為減少焦炭行業(yè)污染、發(fā)展煤化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供了技術(shù)支撐，而且在應(yīng)對(duì)“油荒”方面又多了一項(xiàng)技術(shù)保障。、煤焦油加工新技術(shù)、焦油蒸餾技術(shù)國(guó)內(nèi)多采用常壓、一塔式、切取兩混或三混餾分的蒸餾工藝。引進(jìn)的煤焦油蒸餾裝置有如下特點(diǎn)：采用連續(xù)脫水—脫輕油，餾分塔為減壓操作，塔頂采出酚油、塔底為軟化點(diǎn)為65℃的軟瀝青；采用方箱管式爐，出口焦油溫度為330℃；余熱利用好，其中，軟瀝青與焦油換熱；餾分塔塔頂?shù)挠推捎每諝饫淠鋮s器，并為減壓操作，可節(jié)能約15%～50%；減壓抽出的尾氣與分離酚水，均送往管式爐焚燒；餾分塔材質(zhì)選用抗腐蝕低碳合金鋼。、工業(yè)萘蒸餾技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)焦化廠生產(chǎn)的是不酸洗95%工業(yè)萘，只有回收喹啉類的廠家才生產(chǎn)稀酸洗95%工業(yè)萘。另外，生產(chǎn)95%工業(yè)萘的原料也有不同：窄餾分（即萘油餾分）、四混餾分（輕、酚、萘、洗）、三混餾分（酚、萘、洗）、兩混餾分（萘、洗）等?！　」I(yè)萘蒸餾工藝可分為常壓間歇釜式精餾、減壓間歇釜式精餾、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、常加壓?jiǎn)螤t雙塔連續(xù)精餾等。從精餾塔的實(shí)際塔板數(shù)來(lái)看，開(kāi)始為50層、后增加到63層、64層、70層。其精餾塔的塔型有填料塔（瓷環(huán)、鮑爾環(huán)、波紋板等）、圓泡罩塔、條形泡罩塔、斜孔板塔、浮閥塔等。目前，多數(shù)大型焦化廠采用70層浮閥塔，以兩混或三混餾分為原料的常壓雙爐雙塔連續(xù)精餾工藝。常壓?jiǎn)螤t、雙塔連續(xù)工藝較普遍，而寶鋼的常、加壓?jiǎn)螤t雙塔連續(xù)工藝的能耗最低。隨著微機(jī)的應(yīng)用，單爐、單塔連續(xù)精餾工藝有發(fā)展前途。（1）雙釜、雙塔常壓連續(xù)精餾工藝 這是國(guó)內(nèi)中小型焦化廠最為普遍采用的95N生產(chǎn)工藝，特點(diǎn)是操作穩(wěn)定、控制容易。工藝過(guò)程見(jiàn)圖。圖31：雙釜、雙塔常壓連續(xù)精餾工藝流程（2）雙爐、雙塔常壓連續(xù)精餾工藝 工藝過(guò)程見(jiàn)圖32。該工藝的特點(diǎn)是：初餾與精餾塔的塔底供熱均靠各自的專用管式爐提供，以控制塔底的溫度；兩個(gè)塔的塔頂溫度均靠調(diào)節(jié)其回流量來(lái)控制，有各自獨(dú)立的溫度制度，故操作方便，易控制。圖32：雙爐、雙塔常壓連續(xù)精餾工藝流程（3）單爐、雙塔常壓連續(xù)精餾工藝 工藝過(guò)程見(jiàn)圖33。該工藝的特點(diǎn)是：一個(gè)管式爐向兩個(gè)塔的塔底提供熱量，管式爐的面積分配尤為重要；兩個(gè)塔頂?shù)臏囟热钥扛髯缘幕亓髁縼?lái)控制；兩個(gè)塔底的溫度控制則靠調(diào)節(jié)管式爐（如：煤氣量、空氣量、二次空氣量、煙道翻板等）來(lái)實(shí)現(xiàn)。若是兩個(gè)塔底溫度無(wú)法調(diào)整到所需要的數(shù)值，則表明管式爐的面積分配設(shè)計(jì)不合理，必須加以調(diào)整。圖33：?jiǎn)螤t、雙塔常壓連續(xù)精餾工藝（4）單爐、單塔常壓連續(xù)精餾工藝 見(jiàn)圖34。圖34：?jiǎn)螤t、單塔常壓連續(xù)精餾工藝流程 （5）寶鋼單爐、雙塔（精餾塔加壓）連續(xù)精餾工藝 工藝過(guò)程見(jiàn)圖35。特點(diǎn)是：精餾塔采用加壓操作，原料萘油與精餾塔底油進(jìn)行換熱，溫度達(dá)到120～125℃，再與回流槽來(lái)的95N汽進(jìn)行換熱，溫度達(dá)到180～200℃后進(jìn)入初餾塔。初餾塔底油一部分泵送精餾塔、另一部分去重沸器，以精餾塔頂95N汽為供熱源，溫度升至235～245℃再返回初餾塔底。精餾塔塔底油一部分與原料萘油換熱后外排，其余靠管式爐加熱到319℃返回精餾塔內(nèi)，以提供塔底熱源。塔底為甲基萘油，含萘1%以下。初餾塔塔底的供熱不靠管式爐，這是萘精餾塔采用加壓操作的根本目的。各餾分的余熱均通過(guò)蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生低壓蒸汽。圖35：寶鋼單爐、雙塔連續(xù)精餾工藝流程焦油蒸餾所獲餾分的洗滌技術(shù)　　這里指的是堿洗脫酚或酸洗脫喹啉裝置，可分別獲得酚鹽與硫酸喹啉。一般是先脫酚、后脫喹啉。也可只脫酚、不脫喹啉。原料則根據(jù)焦油蒸餾切取餾分不同而異，有窄餾分、寬餾分之分。洗滌工藝可間歇或連續(xù)操作。洗滌設(shè)備有空氣攪拌、機(jī)械攪拌、泵混合、靜態(tài)混合器、噴射混合器等型式。后兩種洗滌器較先進(jìn)，洗滌效果好，便于連續(xù)操作與自動(dòng)控制。堿洗脫酚的主要控制因素有：用堿濃度、洗滌溫度、分離時(shí)間、洗滌的級(jí)數(shù)等。%。　　寶鋼引進(jìn)的是全連續(xù)堿洗脫酚工藝，堿液濃度較低，為8%～10%；輕油、酚油均為一段脫酚，脫酚效率分別為38%和88%。其輕油脫酚對(duì)酚鈉鹽起到凈化的作用。萘油則采用三段脫酚，脫酚效率為79%；脫酚設(shè)備采用靜態(tài)混合器。另外，只對(duì)脫酚酚油與甲基萘油分別進(jìn)行連續(xù)酸洗脫喹啉，加酸濃度為30%～39%，%、%。設(shè)備也采用靜態(tài)混合器。粗蒽制取技術(shù)　　國(guó)內(nèi)各廠均采用間歇操作工藝，設(shè)備為轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機(jī)。為了提高粗蒽的收得率，開(kāi)發(fā)了兩段結(jié)晶法。寶鋼引進(jìn)的工藝采用全連續(xù)程序控制操作，包括：Ⅰ蒽油裝入→冷卻結(jié)晶→放料→離心等工序，計(jì)44h。后改進(jìn)為自然與強(qiáng)制冷卻相結(jié)合，縮至35h，結(jié)晶顆粒大；設(shè)備采用立式冷卻結(jié)晶機(jī)，有利于實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作；所得粗蒽的含蒽高達(dá)38%，而含油很低。酚鈉鹽分解技術(shù)　　國(guó)內(nèi)大多采用硫酸分解法，缺點(diǎn)是有濃酚水產(chǎn)生，較難處理。20世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā)了煙道廢氣分解法，仍有二次污染問(wèn)題。寶鋼引進(jìn)工藝采用高爐煤氣分解法，按兩級(jí)分解操作，其分解率為98%；并配備有苛化裝置，可獲得濃度為8%～10%的苛性堿液，苛化率為77%；無(wú)二次污染問(wèn)題。精萘制取技術(shù)　　國(guó)內(nèi)原一直采用濃硫酸精制法，缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量廢酸很難處理，能耗高、收得率低。20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)了間歇操作的分步結(jié)晶法，并得到普遍應(yīng)用。寶鋼曾引進(jìn)區(qū)域熔融法，特點(diǎn)是連續(xù)操作，但精萘產(chǎn)率低，只有56%。近年改為采用“Praobd”工藝技術(shù)，為箱式分步結(jié)晶，精萘產(chǎn)率為90%；并全部按程序自動(dòng)控制、連續(xù)操作。粗酚精制技術(shù)　　國(guó)內(nèi)多采用常壓脫水—減壓脫渣、精餾的工藝，獲得的酚類產(chǎn)品質(zhì)量較差。引進(jìn)的采用5塔連續(xù)操作脫水脫渣精餾、第6個(gè)塔為間歇操作的工藝流程。各塔均為減壓操作，苯酚的回收率高達(dá)42%，比國(guó)內(nèi)要高10%左右；產(chǎn)品質(zhì)量特別好，有特號(hào)苯酚（結(jié)晶點(diǎn)40℃以上），鄰位甲酚（結(jié)晶點(diǎn)29℃以上），間、對(duì)甲酚，二甲酚等。粗吡啶與粗喹啉精制技術(shù)　　國(guó)內(nèi)均采用燒堿液來(lái)中和分解硫酸喹啉，而國(guó)外多采用液氨來(lái)中和分解。粗吡啶與粗喹啉的精制都是采用間歇操作、共沸脫水、減壓精餾的工藝流程。與國(guó)內(nèi)不同的是引進(jìn)裝置采用6塔間歇脫水、真空精餾操作；并采用了空冷器，可節(jié)約冷卻用水。精蒽、精咔唑與蒽醌生產(chǎn)技術(shù)　　國(guó)內(nèi)都采用以粗蒽為原料，經(jīng)溶劑—精餾法處理獲得精蒽，再催化氧化制取蒽醌。寶鋼引進(jìn)“Praobd”技術(shù)，即以Ⅰ蒽油為原料，先加入溶劑進(jìn)行分步結(jié)晶（簡(jiǎn)稱溶劑結(jié)晶法）、再進(jìn)行減壓蒸餾，獲得精蒽（含蒽達(dá)95%以上）與精咔唑（純度為90%以上）。蒽醌生產(chǎn)工藝是瑞士Ciba Geigy公司的技術(shù)，經(jīng)多段固定床催化氧化、多段冷卻，獲得純度為99%以上的蒽醌，與國(guó)內(nèi)相比，工藝與設(shè)備方面的水平也差不多。特點(diǎn)是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的廢液很少，可以送往活性污泥裝置處理；產(chǎn)生的廢氣量較大，但它可以經(jīng)回收、過(guò)濾，再經(jīng)廢氣燃燒裝置破壞后放散，故不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)危害；還采用了美國(guó)Foxboro公司的DCS控制系統(tǒng)。瀝青的利用與改質(zhì)技術(shù)　　目前，煤焦油瀝青主要用于生產(chǎn)瀝青焦、電極與陽(yáng)極糊的粘結(jié)劑（改質(zhì)瀝青）、型煤粘結(jié)劑、筑路瀝青、各種瀝青防腐漆等。國(guó)外現(xiàn)已開(kāi)發(fā)成功“煤瀝青制造超高功率電極用針狀焦及航空、宇宙飛船用碳素纖維”的生產(chǎn)技術(shù)，這是煤瀝青今后的利用方向。（1）瀝青延遲焦生產(chǎn)技術(shù) 石油瀝青生產(chǎn)延遲焦的技術(shù)在石化行業(yè)早已應(yīng)用，而煤瀝青生產(chǎn)延遲焦—瀝青焦的技術(shù)在20世紀(jì)80年代才首次引進(jìn)。瀝青焦通常采用室式焦?fàn)t法和延遲焦化法生產(chǎn)，最近德國(guó)又開(kāi)發(fā)了回轉(zhuǎn)爐法，但未工業(yè)化。室式焦?fàn)t法污染嚴(yán)重，故國(guó)內(nèi)已淘汰，寶鋼為延遲焦化法。（2）粒狀瀝青生產(chǎn)技術(shù) 20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)自行研制成功粒狀瀝青生產(chǎn)工藝，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。其生產(chǎn)原理是，用泵通過(guò)霧化噴嘴將瀝青霧化成細(xì)小液滴，再在冷氣流中冷卻成型，靠瀝青自身的表面張力成為粒狀瀝青。（3）筑路瀝青生產(chǎn)技術(shù) 過(guò)去的筑路瀝青是以煤系中溫瀝青60%～80%和蒽油40%～20%的配比，進(jìn)行熔融、混勻配制而成。目前德國(guó)研制成功了焦油—石油混合瀝青，即30%煤瀝青和70%石油瀝青混合，共溶性好，粘結(jié)劑組分的分布均勻，可制作瀝青混凝土，用于高速公路的路面。采用這類瀝青鋪路，具有施工時(shí)凝固快、路面在夏天不易變形等石油瀝青的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)也具有與石塊的粘結(jié)力強(qiáng)，抗油侵蝕，易加工使用和路面堅(jiān)固等焦油瀝青的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，又開(kāi)發(fā)成功添加橡膠、廢橡膠、廢塑料等改性的煤系筑路瀝青，降低了筑路瀝青的成本。 （4）瀝青碳纖維生產(chǎn)技術(shù) 從煤瀝青制備碳纖維的流程為：（焦油瀝青）→熱處理→（調(diào)制瀝青）→熔融紡絲→（瀝青纖維）→不熔化處理→炭化（惰性氣體條件下加熱）→碳纖維。該過(guò)程中最重要的工序是：預(yù)處理，通過(guò)調(diào)制使原料瀝青具有充分的紡絲性；不溶化處理，使瀝青纖維表面具備不熔性?！　?預(yù)處理一般采用在惰性氣流中干餾或減壓干餾的方法，以除去原料瀝青中的低分子組分，提高原料的分子量。也可以采用萃取的方法，除去原料中的游離碳和高分子不溶物。在高于瀝青軟化點(diǎn)約100℃的溫度下直接壓濾，可以除去某些降低纖維質(zhì)量的喹啉不溶物或礦物組分。 　 熔融紡絲所得到的纖維軟化點(diǎn)低于其分解溫度，會(huì)導(dǎo)致瀝青纖維進(jìn)一步熱處理存在困難，只有通過(guò)不熔化處理才能克服。不熔化處理是氧化過(guò)程，其作用是在熱反應(yīng)性差的芳香族化合物中引入熱反應(yīng)性高的含氧官能團(tuán)，生成氧橋鍵，使縮合環(huán)相互交聯(lián)結(jié)合，在表面形成不熔的皮膜?！　∮捎诿簽r青具有含碳率很高、易經(jīng)受不熔化處理等優(yōu)點(diǎn)，煤瀝青和吹過(guò)空氣的石油瀝青的混合物可以作為制備熔融熱解瀝青碳纖維的原料，所得產(chǎn)品質(zhì)量符合一般碳纖維的要求。其制備過(guò)程如下：上述兩種物質(zhì)的混