中国炼焦行业协会

应更为关注炼焦煤气的资源性开发 提升行业竞争力

  • [中焦协网] 2010年12月14日 14:24
  • 10-12-17 14:08:25
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    内容提要:
     一.2009年中国焦化行业基本情况回顾
     二.2010年焦化行业发展趋势与特点
     三.炼焦煤气开发情况综述
    
    一.中国焦化行业基本情况
    在我国钢铁工业的持续高速发展拉动下,中国炼焦行业实现了高效,快速的跨越式发展。已经形成了以常规机焦炉生产高炉冶炼等需用的冶金焦、热回收焦炉生产铸造等特种焦炭和立式炉为主的半焦炉生产铁合金、电石等需要的半焦(兰炭)的具有中国煤资源应用特色的世界上最为完整的炼焦生产体系。成为国民经济中的重要基础产业之一。
    
    1.2009年中国焦炭产量占世界焦炭产量66%
    

    中国率先突破金融?;挠跋?,经济保持高增长势头,钢铁生产一路高歌,
    拉动了中国焦炭持续增长,2009年总产量3.53亿吨,增长率8.6%。
    
    1-1. 中国焦炭产量再创新高
    2009年世界43国家焦炭总产量5.25亿吨(5.35亿吨)-3.89%;
    中印两国增长。中国一马当先,净增8.46% 占世界总焦炭产量66%
    

    
    2. 2009年主要区焦炭产量均有增长
    单位:万吨
    

    
    2-1.2009年中国焦炭产量前十位地区情况
    

    省区焦炭产量与世界主要焦炭生产国家的对比:日本3259万吨-山东、
    俄罗斯2587万吨-介于山东与河南、印度1851万吨+0.52%--辽宁、乌克兰1640万吨—内蒙、美国1114万吨---四川、韩国958万吨---黑龙江、巴西747万吨安徽 、波兰695万吨—上海
    
    3.中国炼焦行业贡献增大
    2009年主要产品产量生产焦炭达到3.5亿吨;生产焦炉煤气1350—1400亿立方米(按生产每吨焦炭副产焦炉煤气400立方米计算);同时生产煤焦油1300万吨;焦化苯270万吨;并拥有360余万吨炼焦煤气生产甲醇的能力。为社会创造出巨大的效益。
    
    4.2009年企业集中度增加焦炭产量超过200万吨的重要企业
    

    
    5.我国焦炭消费再创历史新高
    2009年中国焦炭产量3.5亿吨、增涨8.4%;出口焦炭54万吨,减少1160万吨。表观消费量为34448万吨、增加4500万吨 增长15%;支撑了2009年中国钢铁工业的持续高增长,粗钢生产56784万吨(增产6753万吨)、生铁生产54375万吨(增产7446万吨);
    
    5.抓住机遇,加大炼焦煤进口
     2009年从分利用区域优势和经济发展大调整焦煤市场萧条的机遇,加大进口炼焦煤, 全年进口3449万吨均价128.32美元/吨。有力地缓解了优质炼焦煤的不足,并对平抑过快上涨的煤价起到积极作用。
    

    
    6.行业准入工作的开展,进一步推进了产业结构调整的步伐
    又一批(76家)焦化企业,按《焦化行业准入条件》经过专家审核,已被工业和信息化部列入《准入》公示—公告(2010.9.14)。
     自2005年1月1日《准入条件》贯彻实施以来,截至2009年底,我国先后有5批共256家焦化企业获得公告或公示,总计产能2.4亿,(包括准入企业公告后新扩建产能)达到2.94亿吨。其中常规机焦炉企业234家,产能约占我国常规机焦炉总产能的70%;热回收焦炉企业22家,产能约占我国热回收焦炉总产能的45%?!蹲既胩跫芬殉晌诮够笠底跃踝袷氐幕拘形荚?。
     大大加快了行业结构调整前进的步伐。
    
    7.环保治理和节能减排力度加大产业结构优化升级
    截至2009年底,又新投产干熄焦装置>20套,小时处理能力>2800t/h;至此,在我国近40家焦化企业(集团)中,建成投产的干熄焦小时处理能力已>1万吨;大中型钢铁联合企业焦炭生产干熄焦配套已达到70%以上;宝钢、武钢、沙钢、济钢、京唐钢、本钢、迁安等近20家企业实现全干熄焦生产;宝泰隆、唐山中润、临涣焦化等一批独立焦化企业也加快投产了干熄焦装置;重点统计焦化企业炼焦工序能耗同比下降6.69kg标煤/t焦。
    
    二. 2010年焦化行业发展趋势与特点
    2010年,是我们继续应对国际金融?;?、确保国内生产总值增长8%、加快转变经济发展方式的关键年,是全面实现“十一五”规划目标、为“十二五”发展打好基础的重要年,我国焦化行业必将继续面临较大的市场机遇。但同时我们又仍将继续面临着极为复杂的各种风险和严峻挑战,我们必须增强忧患意识,审时度势,积极把握资源和产品市场的主动权,积极应对各种挑战。
     预计2010年焦炭产量将突破3.8亿吨,再创新高;炼焦煤化工产量也将有新的突破;技术进步节能环保等都有新进展;行业联合重组-延伸产业链等有新的发展。
    
    1.国民经济平稳较快发展,焦化产品市场机遇好
     今年前三季度,国民经济增长高达10.6%。大量铁(路)、公(路)、机(?。┑然∩枋┙ㄉ?,全社会固定资产投资同比增长仍高达24%;规模以上工业增加值同比增长16.3%,预计全年增速将在13%以上。今年前三季度,国民经济增长高达10.6%。大量铁(路)、公(路)、机(?。┑然∩枋┙ㄉ?,全社会固定资产投资同比增长仍高达24%;规模以上工业增加值同比增长16.3%,预计全年增速将在13%以上。按1~10月钢铁生产水平,全年粗钢、生铁产量将可超过6亿吨,全年焦炭产量将超过3.8亿吨。
     炼焦行业应紧密观察此轮的淘汰落实情况:除小焦化192家---2586万吨、还有小钢铁、煤矿的淘汰情况。炼铁175户—3525万吨、炼钢28家--876万吨、铁合金143家—172万吨、电石39户—79万吨、电解铝17家-37万吨。小煤矿1539户—12167万吨.
     注意炼焦产能过剩将严重困扰一些企业,独立炼焦企业更为艰难!
    
    2.世界总体钢铁回升
    扣除中国增长25.5%焦炭需求强劲.煤化工产品市场趋好
    

    欧盟+32.8%、独联体+11.7%、北美+46.3%、日本+34.56%、中国大陆12.7%
    
    2-1.2010年1-9月世界生铁增长19%
     (扣除中国为32.4%)对焦炭需求增大
    

    生铁增长超过50%的国家与地区是:非洲92.8%、德国65.6%、美国57.4%、北美和大洋洲为50.1%,中国大陆10.8%--44517万吨。
    
    2-2.世界钢铁生产增长也拉动了中国焦炭出口的回升
    

    1-9月份焦炭累计出口242万吨,较上年同比增加206万吨,为同期的6.65倍;但应看到,7月为出口高峰56万吨、而8月降至21万吨、9月维持在22万吨;国家持续对价炭等‘两高一资’产品继续维持高关税的限制措施。
    
    3.2010年10月与焦炭密切相关的中国钢铁行业生产状态良好
    

    焦炭日产103万吨、预计2010年经验产量将达到3.8亿吨以上,继续高攀;粗钢产量6.2亿吨、生铁产量将突破6亿吨.
    
    3-1钢铁高产推动下 10月焦炭产量仍居高水平
    

    已有9个省区焦炭产量超过1000万吨,合计焦炭产量为17586万吨、占全国68.61%.
    
    监测体系看行业发展
    

    从中可见骨干企业吨焦:煤焦油产率3.66%、粗轻苯产率1.02%、煤气发生量383m3。
    
    4.2010年又有38座投产
    新增产能2235万吨、达到新标准—92%
    首钢京唐钢铁的炭化室高7.63米、宝钢梅山炭化室高7米和重钢、泰钢、华能、中鸿、纵横等一批炭化室高6米,以及佳华炭化室高6.25米和宝丰、乌海、旭阳、华安等炭化室高5.5米捣固焦炉等38座、新增产能约2235万吨,而新增焦炉产能中有34座焦炉、产能达2060万吨的炭化室高为6米及以上的顶装焦炉和炭化室高5.5米及以上的捣固焦炉,占新增产能的92%。
    
    5. 大力淘汰落后产能、产业集中度提高
     据有关部门统计,2005~2009年,我国累计取缔土焦(改良焦)、淘汰落后小(老)机焦、小半焦(兰炭)焦炉产能总计达1.46亿吨;同期,新建炭化室高4.3米及以上大中型焦炉产能1.8亿吨,基本实现了先进产能对落后产能的置换,提高了焦化行业工艺技术装备水平。特别是土焦(改良焦)基本被取缔,极大地改善了社会环境质量。我国规模以上焦化企业数量从2004年的1406家减少到2009年的842家,下降约40%;企业平均焦炭产量则从2004年的14.66万吨提高到2009年的41万吨,提高约1.8倍;年焦炭产量100万吨及以上的企业从2005年的48家发展到2009年的82家,增长70%。我国焦化企业集中度得到大幅提升,特别是鞍本钢、宝钢、武钢、河钢、山钢、首钢、旭阳等7家企业(集团)2009年焦炭产量达到500万吨以上。
    
    5-1.2010年淘汰落后又出重拳
    

    自2006年以来,国家有关部门总计下达5批关停淘汰落后生产能力,截至2009年底,前四批共关停小机焦、小半焦等落后生产能力8350余万吨,淘汰土焦改良焦6000余万吨。大大推进了炼焦行业的产业结构调整进程。炼焦行业产业结构进一步优化。
    
    6.主要焦化产品价格波动影响行业整体经济效益
    

    
    6-1炼焦煤价高涨压缩焦炭利润空间 炼焦企业经营风险加大
    

    
    6-2粗苯、煤焦油及煤沥青蒽油等大宗化工产品的价格波动影响行业的经济效益
    

    
    7.发挥区位优势炼焦煤进口持续增加
    最高为1月,进口476万吨,1-9月累计进口3353万吨,月均372万吨。与上年同比增加761万吨、+29.36%
    

    

    
    8.企业兼并重组将加快推进焦化产业集中度和竞争力增强
    我国焦化行业集中度仍然偏低,尤其相当一批独立焦化企业产业链尚未实现延伸目标,市场竞争力不强,近日,国务院已发布钢铁、焦炭等重点行业2010年加快淘汰落后兼并重组文件,明确要求2010年焦化行业关停4.3m(3.2m及以上捣固焦炉除外)以下小焦炉产能2586万吨。必将进一步加快我国焦化行业淘汰落后产能和企业的兼并重组,打造煤-焦-钢等上下游行业合作共赢的坚实产业链,促进增强焦化行业的产业集中度和市场竞争力。
     进入《十二五》将会形成资源—钢铁(化工)--延伸产业等的发展格局。钢铁联合企业等固有形态的组合模式发展更为显著,形成数个以服务钢铁为中心的产能超过千万吨级大型炼焦企业。此外构成循环发展模式的大型企业集团也将出现。而没有资源和市场依托的独立炼焦企业生存将更为艰难。
    
    9.积极引导焦化企业加快实现经济发展方式的转变
    我国焦化行业已经形成巨大生产规模和实际生产能力,而且钢铁等产业节约焦炭消费的潜力巨大,现有焦炭生产规模和实际生产能力,足可满足钢铁等巨大生产规模对焦炭的需求,我国焦化行业必须努力实现以扩大产能规模为主的发展向技术进步和技术创新、不断优化产业和产品结构、努力提高产品质量和降低生产成本、高附加值焦化产品研发深加工为主发展的转变。实现行业可持续发展、循环发展、绿色发展。
    
    10.继续坚持贯彻落实《行业准入条件》推进焦化行业科学发展
    按照工业和信息化部产业政策司要求,中国炼焦行业协会将积极配合各级地方政府焦化行业主管部门和各级焦行业协会,坚持以贯彻落实《焦化行业准入条件》为抓手,促进焦化行业积极完成行业结构调整目标,邦助还没进入《准人条件》企业,尤其是只有今年最后一次机会的4.3m焦炉和热回收焦炉企业,按照《准人条件》要求,加快完善提高环保等基础条件水平;组织技术力量邦助半焦(兰炭)焦炉攻克污水处理等关键环节,培育其达标《准人条件》、进入公告的典型企业。争取用2-3年时间使准入企业的产能达到80%以上。为进一步的产业结构与产业布局调整与优化,打下坚实基础。
    
    发展中看寻找推进炼焦行业发展的积极因素
    问题:
    1-8月份,全国规模以上工业企业实现利润26005亿元,同比增长55%。在规模以上工业企业中,国有及国有控股企业实现利润8423亿元,同比增长67.5%。集体企业实现利润471亿元,同比增长35.8%;股份制企业实现利润14056亿元,增长53.4%;外商及港澳台商投资企业实现利润7441亿元,增长54.5%。私营企业实现利润6715亿元,同比增长50.9%。在39个工业大类行业中,36个行业利润同比增长,1个行业扭亏,2个行业利润下降。其中,石油和天然气开采业利润同比增长93.2%,黑色金属矿采选业增长1.3倍,化学原料及化学制品制造业增长49.6%,化学纤维制造业增长1倍,黑色金属冶炼及压延加工业增长99.7%,有色金属冶炼及压延加工业增长1.3倍,交通运输设备制造业增长80.7%,通信设备、计算机及其他电子设备制造业增长71.3%,电力、热力的生产和供应业增长1.2倍;石油加工、炼焦及核燃料加工业下降31%。唯独石油加工炼焦及核燃料加工产业利润下降。从行业内寻找破解难题,其中对于炼焦行业在抓管理推进技术创新努力回收煤化工产品及深加工等必须注意的基本做法外,优化炼焦煤气资源的利用是更大增效。做好煤气资源化利用工作应引起全行业的高度关注。
    
    三.努力做好煤气资源化利用工作
    炼焦煤气资源化利用是未来焦化生产新的经济增长点 焦炉煤气的资源化应用
      ——开拓眼界,根据企业的实际情况,开发利用。提升炼焦煤气的价值。进一步通过成熟的应用技术,制造高附加值产品来实现。丰富的炼焦煤气资源和行业内外的不断探索,为炼焦煤气的高效利用积累了丰富的经验。
    
    1.焦炉煤气--- 煤高温干馏(炼焦)的主要产物 (1吨机焦可产生400m3焦炉煤气)
    

    
    2.焦炉煤气的组成:其中H2成分达到55-60%
    

    
    3.炼焦过程副产大量焦炉煤气资源 每吨机焦可生产出400m3焦炉煤气;
    中国目前每年将生产出近1400亿m3焦炉煤气; 中国钢铁联合企业和城市煤气企业焦炉煤气全部作为工业和民用燃气外(天然气的普及使用将会是一些作为城市煤气供应的炼焦煤气退出),每年可有近400-500亿m3焦炉煤气可作资源型开发利用!
    
    4.做好煤气资源化利用工作 炼焦煤气资源化利用是未来焦化生产新的经济增长点
    焦炉煤气的应用:焦炉煤气(COG)
    

    加热民用燃料......发电......制氢燃料电池...制甲醇-二甲醚....直接还原铁
    ...........................................合成天然气
    ...........................................合成氨—尿素
    
    
    4-0山西实证话炼焦煤气利用
    

    根据对全省120余户常规焦炉企业(产能占全省75.3%)统计,到2009年底有30个城市煤气实现了焦炉煤气供气,48个企业配套了焦炉煤气发电;建成 焦炉煤气制合成氨2套,产能26万吨/年;尿素43万吨/年,尚有30-50万吨合成氨尿素工程在建,建成的焦炉煤气生产甲醇16套,产能229万吨/年,在建甲醇项目2套,产能40万吨/年。工业燃气应用范围进一步拓展,已应用于金属镁、铝矾土烧结、玻璃、耐火材料、炭黑等领域。初步测算焦炉煤气综合利用装置,可利用焦炉煤气资源量约208亿m3。山西省焦化行业的焦炉煤气基本达到完全利用的水平。最近又提出60亿m3天然气的制造计划。
    
    4-1焦炉煤气用作民用 其他工业企业的气体燃料
    焦炉煤气的优质特性,已广泛用于民用燃气,在20世纪80年代有过一度辉煌;--基本功能。它还广泛用于其它工业企业:钢铁联合企业主要燃气的供应者;重要企业生产气体燃料的提供者;我国的瓷都——景德镇、唐山将焦炉煤气用作陶瓷厂窑炉的加热燃料,生产出优质的陶瓷制品。焦炉煤气还可用作水泥厂、玻璃厂和一切需要加热的工业企业的燃料。
    管理简捷,如价格适宜,应为首??!
    
    4-1.1 中国城市燃气使用情况
    

    
    4-2焦炉煤气用于发电
    我国许多独立焦化厂将加热本厂焦炉剩余的焦炉煤气用于发电。焦炉煤气发电有三种方式:蒸汽发电(热电联产)、燃气轮机发电和内燃机发电。
     目前这几种发电方式在国内均有应用,技术成熟,如企业与高电耗生产匹配、或与发供电企业联营,上网电价适中,应为可优先选择的技术路线之一。
     运行与管理简单,生产作业时间长,企业收益稳定。
    
    4-2.1蒸汽发电:热电联产供热与发电兼用是用锅炉—凝汽式气轮机—发电机组成。
     它以焦炉煤气作为热源烧锅炉,生成高压蒸汽,用以带动汽轮机、发电机而发电。蒸汽发电技术过关、成熟可靠。在我国焦化行业应用较广泛。但其系统复杂、占地多、启动时间长。
    
    4-2.2焦炉煤气用于燃气轮机发电
     燃气轮机发电是用焦炉煤气直接燃烧,驱动燃气轮机以带动发电机发电。燃气轮机发电机组设备紧凑、占地少、效率高、效益好、启动迅速。但燃气轮机运行一段时间后必须远距离运回制造厂检修,因此需要较多的备品。此外要求工人有较高的技术素质。
    
    典型企业:
     1.2003年,石家庄焦化厂建设3×2000KW燃用焦炉煤气热电联产电站,主要配置有三系QDR20燃气轮机发电机组。每立方米煤气可发电1.11度,并副产1.0MPa饱和蒸汽4.33公斤。(黑龙江七台河龙洋焦电);
     2. 采用燃气轮机热电联产技术,山东金能煤炭气化有限公司,主要设备采用美国索拉透平公司的1台金牛-60双燃料(柴油/焦炉煤气)燃气轮机发电机组、1台余热锅炉、2台焦炉煤气压缩机。燃气轮机(ISO条件)出力5.67MW,发电效率为30.12%,年运行小时数超过8200小时。系统提供1.25MPa、13.0t/h的饱和工艺蒸汽。该项目于2006年4月正式投入使用;美国GE公司在河南利源焦化的25MW发电机组已在试运行之中。
    3.燃气-蒸汽联合循环发电技术(CCPP),其基本原理:就是将剩余的焦炉煤气和回收的高炉煤气经净化、混合、加压后送往燃气轮机燃烧、膨胀做功,带动燃气轮发电机组发电。同时燃气轮机排放的高温烟气加热余热锅炉,产生蒸汽,带动蒸汽轮发电机组,形成联合循环发电。 燃气-蒸汽联合发电是热能资源的高效梯级综合利用,其发电效率高达45%以上,走出了钢电联产的清洁能源之路。济钢2套46.6兆瓦燃气轮发电机组、2套余热锅炉和2套18兆瓦蒸汽轮发电机组。2004年11月17日该发电机组发电总量已突破1亿千瓦时。该工程每年可实现利润3.8亿元,年利用煤气折合24.45万吨标煤,年减少煤气放散量124亿立方米。目前我国推广应用CCPP的还有宝钢、太钢、沙钢、通钢(56MW)、鞍钢(300MW)、马钢、邯钢、安钢、涟钢等。
    4.此外还有内燃机发电,是用煤气机带动发电机进行发电。我国山东、山西、宁夏、安徽、河北、新疆、内蒙古、云南、江苏等地的某些焦化厂已陆续采用内燃机发电??晒┭≡竦慕孤浩谌蓟⒌缁橛?00KW、500KW、1200KW和2000KW。但目前大多采用的是500KW焦炉煤气内燃机发电机组。微机自动调节,供电稳定,现已使用一年多,运行可靠、效益可观?!鞍唇孤浩戎担ǖ腿戎担?6720KJ/m3计算,1m3焦炉煤气可发电1.3KWh。
    发电或热电联产,因势而定。追求长期可靠次求效益最大化。
    
    ---煤气—蒸汽联合循环技术(CCPP)
     全燃低热值煤气燃气轮机技术;煤气—蒸汽联合循环技术(CCPP)宝钢、济钢、通化和唐钢等在应用发展。
    

    

    

    
    4-3焦炉煤气制氢
    氢气是最清洁的能源,人类社会的发展目标是实现以氢能为主要能源。
    当前用焦炉煤气制氢的主要方法是采用变压吸附技术从冷焦炉煤气中分离氢气
    据统计,整个日本钢铁行业每年将能提供约40亿Nm3的氢气,供应给燃料电池作为燃料使用,通过改进工艺其供应量将会增加;所产生的其余氢气在炼钢工序中作为能源被使用。由于大多数日本钢厂位于大城市的中心附近,所以将来的大部分清洁能源可能由钢厂负责供应?;谖夜鞘澜绲谝淮蠼固可?,焦炉煤气供应充裕,用焦炉煤气制氢有可能成为我国开发氢能源的新途径。--上海焦化厂正在参与利用焦炉煤气提取氢气为氢燃料电池汽车提供燃料的研究工作!
    此法生产氢气纯度为99.99%。从上世纪80年代开始,我国就在宝钢、鞍钢、武钢、本钢、包钢等建有多套100 m3/h至5000 m3/h 、纯度为99.999%的焦炉煤气变压吸附制氢装置,其中投产运行时间最长的一套已达20多年。我国有数家钢铁公司采用PSA从焦炉煤气分离氢气,用作轧钢厂?;ば云?。石家庄焦化厂和河南天宏焦化厂用同样方法生产商品氢气,外售。利用 PSA技术从焦炉煤气分离氢气已广发用于行业的苯加氢和煤焦油加氢工艺中。注意提请后煤气热质的变化:入PSA装置的焦炉煤气热值为16100KJ/ m3/h (3845kcal/ m3/h ),出PSA装置的煤气热值提高为19860 KJ/ m3/h (4744kcal/ m3/h )。
    
    4-4焦炉煤气用于生产直接还原铁
    传统的炼铁工业完全依靠碳为还原剂,随着炼焦煤和焦炭资源的日益短缺,人们正在开发资源节约、环境友好的氢冶金。用焦炉煤气直接还原铁是氢冶金重要的应用技术之一。由于氢的还原潜能是CO的14倍,大力开发焦炉煤气直接还原铁,就能大大降低炼铁过程对炼焦煤和焦炭的消耗。直接还原铁生产技术的关键是还原性气体(70% H2和30%CO)的制备,而焦炉煤气中H2和甲烷含量分别在50%和20%以上,只需将焦炉煤气中甲烷进行热裂解即可获得74%的H2和25%的CO,以此作为直接还原生产海绵铁的还原性气体是非常廉价的,也是非常理想的。
     用焦炉煤气生产直接还原铁的研究是以HYL-ZR(自重整)希尔工艺技术为基础的,其通过在自身还原段中生成还原气体而实现最佳的还原效率,因此,无需使用外部重整炉设备或者其它的还原气体生成系统。其工艺流程如图 所示。
    铁矿石装入反应炉,炉内在高压(4~6巴,绝对值)下运行,从而使反应炉的产量达到约10t/h.m2,且使通过炉顶的气体所携带的粉尘损失降低至最小。这将降低铁矿石消耗量,从而也降低工厂的运营成本。采用HYL-ZR(自重整)希尔工艺用焦炉煤气生产直接还原铁其生产成本低于国际上用其它方法生产的直接还原铁或热压铁块的成本,其所需的热量为9.5GJ/t铁,直接还原铁的金属率为94%、含碳量为4%。在HYL—ZR(希尔)工艺(自重整)中,同样可以采用未净化、未经处理的焦炉煤气进行直接还原铁的生产。
    
    4--4焦炉煤气制造直接还原铁(DRI)
    

    传统收集方式主系统
    
    4-5焦炉煤气用于高炉喷吹炼铁
    高炉喷吹含氢介质强化氢还原已成为当今研究的热点。首先,无论从热力学还是从动力学条件上,高温下,氢作铁氧化物还原剂比一氧化碳更具优势;其次,氢还原的气态产物是水蒸气而不是二氧化碳,故喷吹含氢介质可减少二氧化碳的产生量。煤在炼焦过程中,70%生成焦炭,30%生成焦炉煤气,经过测算,在炼铁过程中,焦炭的还原当量与焦炉煤气的还原当量之比为1:1。因为H2的还原潜能与CO的还原潜能之比为14:1。
    

    因此,将焦炉煤气通入高炉中同样可以炼铁,相当于提高了炼焦煤资源的利用率,可缓解炼焦煤资源供应紧张的状况。
    2004年,JFE东日本钢铁的京浜厂向高炉喷吹混有煤粉的城市煤气(天然气)试验成功,高炉生铁产量增加10%,同时减排二氧化碳5%。出于增产和日本政府减排二氧化碳的要求,JFE决定投资7亿日元,进行扩大规模的试验。与天然气相比,焦炉煤气的还原性能更好,向高炉喷吹焦炉煤气应该会取得更好的效果。
     法国俄罗斯等国把高炉喷吹焦炉煤气作为低二氧化碳与节能关键技术来开发,我国共研总院也开始进行此项的研究,还有尤其是钢铁联合企业的焦化厂应更为关注该技术的发展!
    
    ---- 焦炉煤气作还原剂进高炉
    

    
    4-6.焦炉煤气作为化工生产合成气开发与利用—资源化利用
    利用焦炉煤气的富氢、高甲烷的特点,进行化工合成资源化的开发已成为中国炼焦工作者最为解决的问题,丰富的焦炉煤气产量和众多的市场需求为炼焦工作者提供了展示才华的大舞台,近年来随着科技的进步与广大企业的勇于探索,相继开发了炼焦煤气制化肥、甲醇-二甲醚、提取甲烷制LNG和合成甲烷等技术,同时也在跟踪国际技术的发展,为我所用。
    
    4-6.1焦炉煤气用于生产化肥
    早在上世纪60年代,我国本溪钢铁公司第二焦化厂率先开发了焦炉煤气热裂解技术用于制纯氢,与空分氮气合成氨,进而生产尿素。因技术成熟,很快推广至“邯郸钢铁公司焦化厂”、“山西焦化集团有限公司”和“黑龙江化肥厂”。后来由于国内化肥行业的发展壮大,以及每年进口大量高质量的化肥,以焦炉煤气为原料合成氨的企业在生产成本和销售市场等方面面临较大的竞争,所以很少有类似装置再建设。
    近几年,我国独立焦化厂迅速发展,其焦炉煤气的出路成为独立焦化厂能否生存发展的关键,用焦炉煤气制合成氨也是焦炉煤气综合利用的重要途径之一。2007年4月,丰喜华瑞煤化工有限公司总投资7亿元的以焦炉煤气为原料的尿素生产线顺利建成投产。此项目被誉为山西发展煤化工产业的标志性工程,它是以山西省新绛县煤化工业区焦化企业排放的焦炉煤气为原料建设的年产36万吨合成氨、60万吨尿素煤化项目的一期工程,也是山西省重点扶持项目。该项目采用成熟、先进的富氧甲烷转化、二氧化碳气提法尿素合成等工艺技术,且装置全部实现国产化。它的建成投产为我国焦炉煤气的综合利用又重新打开了一条新路。较煤或天然气生产具有竞争优势。
    合成氨--煤气消耗1700-1800m3/吨、电耗1280kWh /吨;尿素---消耗合成氨0.57吨/吨、电耗220kWh /吨.
    
    4-6.2焦炉煤气用于生产甲醇
    甲醇是一种应用广泛的基础化工原料和优良的清洁燃料,在世界基础有机化工原料中,甲醇消费仅次于乙烯、丙烯和苯,是一种大宗有机化学品,由它可以加工成的有机化学品有100余种。
    甲醇行业发展《十二五目标》已经能够明确。总产能控制在5000万吨;一焦炉煤气为原料的甲醇生产有现在的10%--增加到15%、而现在的煤基甲醇有38.2%下降到20%、天然气甲醇有28.2%下降到15%。
     --2010.11.10中国化工报头条
    
    我们搞煤化工 不看资源看市场——上?;辏牛┕咀懿昧跹捣宸锰?br>    一说起发展煤化工,人们就会想到必须拥有煤炭资源。上?;?集团)公司(简称华谊集团) 地处国际大都市上海,并没有煤资源,但在该集团2009年五大核心业务实现的350亿元产值中,煤化工产业的权重达到25%。在一个没有1吨煤储量的地方,把煤化工列为主业并搞得风生水起,这不能不令业界思考。
    在最近的一次采访中,华谊集团总裁刘训峰把发展煤化工产业不看资源看市场的思路和做法向记者和盘托出。
    我们能把“化”的优势体现到最大
    记者:一说发展煤化工,我们肯定首先想到拥有煤资源?;昙挪⒚挥忻鹤试吹挠攀?,煤化工产业为何会成为五大核心业务之一,并且权重占到25%?
    刘训峰:对,华谊集团总部在上海,并不拥有煤资源优势。但与手上握有大量煤资源的企业不同,我们拥有“化”的能力,我们能把“化”的价值体现到最大。
    记者:华谊集团能把煤资源“化”到多大?
    刘训峰:我们生产煤化工产品大致有这么几条路径:由煤产生的合成气生产甲醇,可以做清洁燃料,也可以用于生产甲醛、醋酸、醋酸酯、醋酐;合成气可与氯碱产业链联系起来,一起去做聚碳酸酯、MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)、TDI(甲苯二异氰酸酯)等化工新材料的相关产品;甲醇还可制成乙烯和丙烯,进而生产醋酸乙烯、丙烯酸、丙烯酸酯等精细化工产品;煤还可以生产乙二醇,再向下游延伸聚酯产业链。
    目前华谊集团的煤基多联产基地主要有上海吴泾基地、漕泾基地和安徽无为基地。其中吴泾基地以煤为原料生产的主要产品甲醇、醋酸、醋酸乙酯和醋酐的生产能力分别达到80万吨、70万吨、20万吨和4万吨。
    
    甲醇作为有机化工原料主要用来生产甲醛、甲基叔丁基醚 (MTBE)、醋酸、甲酸甲酯、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯和丙烯酸甲酯等有机化工产品。也是农药(西维因、呋喃丹、杀虫剂、杀螨剂)、医药(硫酸二甲酯、甲醇钠、合霉素)的原料;另外,甲醇的酯化物(对苯二甲酸二甲酯(DMT)、甲基丙烯酸甲酯(MMA))、卤代物(氯甲烷)及甲胺类产品应用领域也非常广泛。
    甲醇是重要的新一代能源,可以加入汽油中掺烧或代替汽油作为动力燃料。甲醇汽油从掺兑15%到100%使用甲醇均可,15%以下甚至都不必加助溶剂。但是100%使用甲醇做汽车燃料时,发动机则需要改造。根据国务院的部署,甲醇汽油国家标准正在加快制定,其中高比例甲醇汽油的国家标准将于2007年底完成,低比例甲醇汽油的国家标准将于2008年底完成。
    
    4-6.2.1 --焦炉煤气生产甲醇、造“甲醇汽油”等 ,
    2004年12月世界第一个利用焦炉煤气生产甲醇的装置在云南曲靖大为炼焦制气厂投产,拉开了中国炼焦煤气制甲醇的序幕。
    2010年10月22日,神华乌海煤焦化有限公司30万吨/年焦炉煤气制甲醇项目试生产成功,生产出合格的精甲醇。
     技术发展很快,已经建成近40套焦炉煤气制甲醇装置,产能500余万吨。
    

    利用焦炉煤气,发展甲醇g二甲醚g人造汽油的资源化的流程比做燃料化流程有更大的经济性和社会效益。
     我国目前已有30多家焦化厂设计生产甲醇近400余万吨,例如云南曲靖大为焦化供气公司已投入工业化生产。
     为推进甲醇的应用—国家成立了醇醚清洁燃料专业委员会,制定一系列相关的标准与规范,国家先后出台了M15、M85等甲醇汽油标准
     若用甲醇汽油,会给发动机运行及保养带来一些问题,应及时配套解决,安全审查及价格管理都存在一系列配套解决的问题。
    
    4-6.2.2钢铁联合企业利用焦炉煤气和转炉煤气 生产甲醇是新亮点
    达钢实践:转炉煤气配加到焦炉煤气中生产甲醇技术,从2006年开始研发,2008年3月动工建设,2009年5月中旬焦炉煤气制甲醇装置投产。2009年8月转炉煤气净化单元建成,并一次性开车成功投入焦炉煤气制甲醇装置,实现了转炉煤气配加到焦炉煤气中生产甲醇装置的工业化。
     该技术的创新点:
    (1)首次采用变温吸附法净化转炉煤气,使转炉煤气满足甲醇生产的要求;
    (2)研发出转炉煤气配加到焦炉煤气中生产甲醇的配加方法;
    (3)改善单独使用焦炉煤气制甲醇的原料结构,提高原料有用成份的利用率,降低了甲醇的生产成本,增加了经济效益。
    (4)填补我国利用转炉煤气和焦炉煤气生产甲醇工业化的空白。
    
    4-6.3焦炉煤气提取或合成天然气的优势
    焦炉气组成CH4含量约25~30%, CO+CO2含量近10%,其余为氢及少量氮,因此焦炉气通过甲烷化反应,可以使绝大部分CO、CO2转化成CH4,得到主要含H2、CH4、N2的混合气体,经进一步分离提纯后可以得到甲烷体积分数90%以上的合成天然气(SNG),再经压缩得到压缩天然气(CNG)或经液化得到液化天然气(LNG)。焦炉气深度净化后经甲烷化生产天然气(SNG/CNG/LNG)的技术,具有投资小,消耗低,无污染、能量利用率高、产品市场前景好等优势,是焦化企业较佳的选择。
    
    4-6.3.1焦炉煤气提取液化天然气(LNG)联产甲醇和合成氨特点:
    焦炉煤气在2.8公斤压力下经过活性炭变温吸附去除煤气中残留萘、煤焦油等杂质。煤气增压至28公斤,经过鉄钼加氢将有机硫转化成无机硫被中温氧化锌吸收(干法脱硫);经过湿法脱碳(MDEA,吸附液主成分为甲基二乙醇胺);经过分子筛脱水;经过膜分离脱除大部分多余氢气。
    净化分离后的气体 进入深冷装置,气体在-162℃时,甲烷被液化。
    从深冷装置的两个塔顶部分别出来的富氢气和富一氧化碳气体经过两个PSA装置,得到纯度99%的氢气和纯度98%的一氧化碳气体,与净化装置来的高纯度CO2加压至23公斤进入甲醇合成工段。
    经过两个PSA后的富氮气、甲醇弛放气以及净化分离装置来的氢气和制氮机补充的氮气加压至150公斤进入合成氨联产甲醇装置。
    LNG价格2.5元/吨,热值8898大卡/Nm3,每吨LNG1400 Nm3, 价格3500元/吨。山西河津发鑫焦化5万吨/年LNG已运行,山西龙门焦化预计2011年底可以投产。
    COG提取甲烷化制LNG工艺可高效利用焦化厂的COG。其采用吸附剂脱苯、脱萘、脱焦油、水解脱硫、MDEA脱碳、等压干燥、膜分离提氢、氮气膨胀制冷等国内外先进技术,低温分离出LNG,并对过程中产生的高纯氢气综合利用。其工艺特点:
    所需全部设备国内均有成熟制造技术;投资少,效益高。
    同时生产纯度99%以上H2,可制成液氢产品,或引入锅炉为生产提供动力和热力,或配套生产其它产品;
     操作安全、无污染。除脱碳部分采用化学反应外,其余均为物理变化。除净化工艺脱除的苯、萘外,不产生任何新的化学物质。
     核心制冷工序采用的中压氮气循环制冷安全性高。
     需注意:LNG的、售价和运输;提取甲烷后煤气热值降低的安全使用问题。
    
    4-6.3.2焦炉煤气甲烷化技术
    

    
    1. 焦炉气制天然气的产品方案有三种:分别为合成天然气(SNG)、压缩天然气(CNG) 液化天然气(LNG)。
    
    3.效益比较:
    SNG -项目建设地距离国家天然气输送管网比较近,产品气可以直接入网,效益较低;
    CNG --项目建设地附近有天然气加气站,或汽车加气设施,效益一般;
    LNG--天然气需要远距离输送或销售,主要市场在沪杭、与广东等地,需配专业车辆,效益较佳。
    
    4-7焦炉煤气热裂解生产合成气
    在现实的焦化生产中,从炭化室经上升管逸出的650~700℃的荒煤气,在桥管和集气管中被大量喷洒的70~75℃循环氨水冷却至80~85℃,接着又在初冷器中被冷却水冷却到25~40℃。650~700℃的高温荒煤气所带出的显热相当于炼焦过程总热量的32%,这部分能量几乎未被利用而白白浪费了。正是为了充分利用这部分热量,上世纪90年代,德国人提出了生产两种产品——焦炭和还原性气体的焦化厂,即高温荒煤气从炭化室逸出后不冷却,直接进入热裂解炉,将焦炉煤气中的煤焦油、粗苯、氨、萘等有机物热裂解成以CO和H2为主要成分的合成气体。这种合成气体可以做生产合成氨、生产甲醇--二甲醚等的原料气、也可以去生产直接还原铁。
    2004年,日本的财团法人煤炭能源中心(简称JCOAL)贯彻日本洁净煤技术新政策,决定进行一项焦炉煤气重整技术的研发。该技术主要是在焦炉旁安装一个焦炉煤气重整装置,在1200℃~1250℃高温下对焦炉煤气进行重整。此时焦炉煤气中的焦油等有机物可高效转化成合成气。而合成气可用于生产清洁燃料如氢气、甲醇和二甲醚等。目前该项技术已完成实验室的研发工作,其特点是不使用催化剂进行焦炉煤气的重整,企业也不用对现有焦炉进行改造。使用这项技术可节省能源,减少二氧化碳的排放。2006年将在日本一座焦炉上进行现场试验。日本政府已经批给JCOAL该项目年度研发资金,JCOAL计划在3~4年内完成焦炉煤气重整技术开发。
    
    4-7.1单孔炉转化试验情况对比表
    

    转化结果苯类几乎全部转化、煤焦油转化率95%以上??陕愫铣善?。
    
    4-8炼焦煤气利用情况小结:
     焦炉煤气作为民用燃气、工业燃气是其基本功能,对其进行资源性开发是炼焦企业必须关注的效益亮点
    ●焦炉煤气热电联产循环发电;
    ●变压吸附制氢(PSA)值得关注和发展;
    ●焦炉煤气生产直接还原铁;
    ●焦炉煤气用于高炉炼铁喷吹,降低炼铁CO2排放;
    ●焦炉煤气生产甲醇=二甲醚,提取或合成LNG;
    ●注意直接转换合成气的发展!
    
    构建资源节约环境友好社会,对焦炉煤气的优化利用提出更高要求;《行业准入》规定煤气应高效利用的政策导向;市场的激烈竞争促使我们提高煤气综合利用水平与为企业带来较高的价值与效益。
    科学技术发展无限,市场需求无限大,炼焦行业为社会提供的资源与价值无限,只要我们全行业同仁不懈努力,开动脑筋,解放思想,广泛借鉴国内外一切科技成果为我所用,集中物力、财力与人力,整合炼焦研究资源,开展适应中国煤炭资源与炼焦发展需要的综合性研究,探索新的炼焦技术和煤化工与煤气资源利用途径,发展中国炼焦技术,满足国民经济发展的需要。
     中国炼焦行业协会为各行业、企业与中国炼焦企业架起合作之桥。做好服务!
     谢谢!
    
    2010年11月24日 厦门
    
    
    
    
    
    
    

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