【正文】 施外，大部分集中在煤炭產(chǎn)區(qū)，遠離產(chǎn)品用戶，難以實現(xiàn)煤炭資源的綜合利用。焦化生產(chǎn)環(huán)境污染和資源浪費嚴重。焦炭生產(chǎn)排放出廢水、廢氣、苯并芘等大量有害污染物，是污染最為嚴重的行業(yè)之一?，F(xiàn)已建成的獨立焦炭生產(chǎn)企業(yè)中，只有少數(shù)大型機焦爐和城市供氣機焦爐的煤氣得到了全部或部分利用。據(jù)估計，獨立焦化企業(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、能源浪費嚴重，污水處理、脫硫等設(shè)施達不到環(huán)境要求。生產(chǎn)集中度低，技術(shù)和管理水平總體落后，缺乏市場競爭力。在焦化行業(yè)中，中小獨立焦化企業(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，缺乏市場競爭力。第二節(jié) 煤焦油 我國焦油加工現(xiàn)狀 一是技術(shù)落后。我國20世紀50年代從前蘇聯(lián)引進的鞍鋼、本鋼、武鋼、包鋼焦油加工裝置，形成了5萬噸/年和10萬噸/年焦油系列，至今還在發(fā)揮作用。60～70年代，鞍山自行設(shè)計了年處理量3萬、5萬、形成了我國焦油加工系列，焦油加工技術(shù)有所進展。但從70年代至上世紀末，除寶鋼引進日本焦油加工技術(shù)外，我國焦油加工技術(shù)基本處于停滯不前狀態(tài)。由于技術(shù)存在問題，熱能回收利用不合理，我國除寶鋼、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，其他廠家在整個焦油加工工藝過程中沒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實現(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。一般認為焦油加工經(jīng)濟規(guī)模應(yīng)該在20萬噸/年以上，世界上焦油加工技術(shù)比較先進、規(guī)模比較大的德國、日本，最大規(guī)模已達75萬噸/年。國內(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18萬噸。國內(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10萬噸/年焦油加工裝置，年加工量均可達25萬噸。目前10萬噸/年及其以下焦油加工裝置有70余套，分布在全國各地，與發(fā)達國家相比裝置規(guī)模差距很大。 三是產(chǎn)品種類少。德國呂特格公司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，而我國目前只能從煤焦油中提取40多種產(chǎn)品。 從發(fā)達國家煤焦油加工發(fā)展經(jīng)驗看，一是可依托裝置大型化，進行煤焦油集中加工；二是由各大型煤焦油加工裝置分離出來的主要餾分，再進行二次集中加工；三是投入大量人力、物力、財力研發(fā)精細化工產(chǎn)品，進一步綜合利用資源。 最近幾年，一些省份開始建設(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)計能力僅為10萬噸/年的局面。山東、河南、江西、山西、遼寧等地正在籌建15萬～30萬噸/年規(guī)模的焦油加工裝置；唐鋼考伯斯15萬噸/年焦油加工裝置正在運行；年焦油加工量在10萬噸的企業(yè)還有北京焦化、上海焦化、萊鋼焦化、武鋼焦化等；在建10萬噸/年焦油加工項目有濟鋼焦化、山東濟寧碳素廠、天津鐵中煤化工廠等。山西宏特煤化工有限公司利用國內(nèi)技術(shù)建成了15萬噸/年焦油加工裝置，經(jīng)過一年多運行，現(xiàn)各項經(jīng)濟技術(shù)指標均達到或超過設(shè)計要求，成為我國單套能力最大的焦油加工裝置。該公司通過進一步對裝置處理能力進行標定，總結(jié)經(jīng)驗建設(shè)了第2套裝置，年底將實現(xiàn)2套裝置同時運行。山西焦化引進法國30萬噸/年焦油加工技術(shù)，于2006年投產(chǎn)。我國焦油加工行業(yè)將形成激烈競爭局面。焦油加工行業(yè)最終將進行一次整合，規(guī)模小的企業(yè)將被淘汰，我國將真正實現(xiàn)煤焦油集中加工。一方面形成強有力的競爭力；一方面可以在行業(yè)內(nèi)實行分工合作，將煤焦油加工的主要餾分進行二次集中加工，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。、我國煤焦油加工轉(zhuǎn)化實現(xiàn)突破由中科院工程熱物理研究所開發(fā)、山西襄汾星原集團建設(shè)的國內(nèi)第一套煤焦油生產(chǎn)清潔燃油項目通過檢測，我國煤焦油加工轉(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。項目中試驗階段生產(chǎn)出來的清潔燃油各項指標完全達到設(shè)計要求，油品質(zhì)量完全可以和石油產(chǎn)品相媲美，個別指標甚至優(yōu)于石油產(chǎn)品。目前，煤焦油生產(chǎn)清潔燃油正進行國家檢測與認證。由于山西焦化行業(yè)長期處于“只焦不化”的低層次生產(chǎn)水平，在焦炭生產(chǎn)的同時，不重視化工產(chǎn)品的回收，導(dǎo)致焦煤資源極大浪費和環(huán)境嚴重污染。根據(jù)初步統(tǒng)計，山西省2003年、2004年每年損失的煤焦油就超過250萬噸。煤焦油加工轉(zhuǎn)化的技術(shù)進步，可以促進這種局面的改善。不但為減少焦炭行業(yè)污染、發(fā)展煤化工循環(huán)經(jīng)濟提供了技術(shù)支撐，而且在應(yīng)對“油荒”方面又多了一項技術(shù)保障。、煤焦油加工新技術(shù)、焦油蒸餾技術(shù)國內(nèi)多采用常壓、一塔式、切取兩混或三混餾分的蒸餾工藝。引進的煤焦油蒸餾裝置有如下特點：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、常壓單爐雙塔連續(xù)精餾、常壓單爐單塔連續(xù)精餾、常加壓單爐雙塔連續(xù)精餾等。從精餾塔的實際塔板數(shù)來看，開始為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。常壓單爐、雙塔連續(xù)工藝較普遍，而寶鋼的常、加壓單爐雙塔連續(xù)工藝的能耗最低。隨著微機的應(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 這是國內(nèi)中小型焦化廠最為普遍采用的95N生產(chǎn)工藝，特點是操作穩(wěn)定、控制容易。工藝過程見圖。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 工藝過程見圖32。該工藝的特點是：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；兩個塔的塔頂溫度均靠調(diào)節(jié)其回流量來控制，有各自獨立的溫度制度，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 工藝過程見圖33。該工藝的特點是：一個管式爐向兩個塔的塔底提供熱量，管式爐的面積分配尤為重要；兩個塔頂?shù)臏囟热钥扛髯缘幕亓髁縼砜刂?；兩個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）來實現(xiàn)。若是兩個塔底溫度無法調(diào)整到所需要的數(shù)值，則表明管式爐的面積分配設(shè)計不合理，必須加以調(diào)整。圖33：單爐、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 見圖34。圖34：單爐、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 工藝過程見圖35。特點是：精餾塔采用加壓操作，原料萘油與精餾塔底油進行換熱，溫度達到120～125℃，再與回流槽來的95N汽進行換熱，溫度達到180～200℃后進入初餾塔。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，洗滌效果好，便于連續(xù)操作與自動控制。堿洗脫酚的主要控制因素有：用堿濃度、洗滌溫度、分離時間、洗滌的級數(shù)等。%?！　氫撘M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，只對脫酚酚油與甲基萘油分別進行連續(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)　　國內(nèi)各廠均采用間歇操作工藝，設(shè)備為轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機。為了提高粗蒽的收得率，開發(fā)了兩段結(jié)晶法。寶鋼引進的工藝采用全連續(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44h。后改進為自然與強制冷卻相結(jié)合，縮至35h，結(jié)晶顆粒大；設(shè)備采用立式冷卻結(jié)晶機，有利于實現(xiàn)連續(xù)操作；所得粗蒽的含蒽高達38%，而含油很低。酚鈉鹽分解技術(shù)　　國內(nèi)大多采用硫酸分解法，缺點是有濃酚水產(chǎn)生，較難處理。20世紀70年代開發(fā)了煙道廢氣分解法，仍有二次污染問題。寶鋼引進工藝采用高爐煤氣分解法，按兩級分解操作，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%；無二次污染問題。精萘制取技術(shù)　　國內(nèi)原一直采用濃硫酸精制法，缺點是產(chǎn)生大量廢酸很難處理，能耗高、收得率低。20世紀80年代開發(fā)了間歇操作的分步結(jié)晶法，并得到普遍應(yīng)用。寶鋼曾引進區(qū)域熔融法，特點是連續(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%；并全部按程序自動控制、連續(xù)操作。粗酚精制技術(shù)　　國內(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。引進的采用5塔連續(xù)操作脫水脫渣精餾、第6個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42%，比國內(nèi)要高10%左右；產(chǎn)品質(zhì)量特別好，有特號苯酚（結(jié)晶點40℃以上），鄰位甲酚（結(jié)晶點29℃以上），間、對甲酚，二甲酚等。粗吡啶與粗喹啉精制技術(shù)　　國內(nèi)均采用燒堿液來中和分解硫酸喹啉，而國外多采用液氨來中和分解。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。與國內(nèi)不同的是引進裝置采用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“Praobd”技術(shù)，即以Ⅰ蒽油為原料，先加入溶劑進行分步結(jié)晶（簡稱溶劑結(jié)晶法）、再進行減壓蒸餾，獲得精蒽（含蒽達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，與國內(nèi)相比，工藝與設(shè)備方面的水平也差不多。特點是整個生產(chǎn)過程所產(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、過濾，再經(jīng)廢氣燃燒裝置破壞后放散，故不會給環(huán)境帶來危害；還采用了美國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。國外現(xiàn)已開發(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80年代才首次引進。瀝青焦通常采用室式焦爐法和延遲焦化法生產(chǎn)，最近德國又開發(fā)了回轉(zhuǎn)爐法，但未工業(yè)化。室式焦爐法污染嚴重，故國內(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80年代，國內(nèi)自行研制成功粒狀瀝青生產(chǎn)工藝，并實現(xiàn)了工業(yè)化。其生產(chǎn)原理是，用泵通過霧化噴嘴將瀝青霧化成細小液滴，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，進行熔融、混勻配制而成。目前德國研制成功了焦油—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，具有施工時凝固快、路面在夏天不易變形等石油瀝青的優(yōu)點；同時也具有與石塊的粘結(jié)力強，抗油侵蝕，易加工使用和路面堅固等焦油瀝青的優(yōu)點。近年來，又開發(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。該過程中最重要的工序是：預(yù)處理，通過調(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低于其分解溫度，會導(dǎo)致瀝青纖維進一步熱處理存在困難，只有通過不熔化處理才能克服。不熔化處理是氧化過程，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，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，煤瀝青和吹過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。其制備過程如下：上述兩種物質(zhì)的混