半焦是以褐煤

半焦是以褐煤、長(zhǎng)焰煤、不粘煤和弱粘煤為原料，采用煤干餾工藝生產(chǎn)的高固定碳含量的固體物質(zhì)，作為新型的碳素材料，以其固定碳、比電阻、化學(xué)活性高及灰分、鋁、硫、磷低等優(yōu)異特性和較低的市場(chǎng)價(jià)格而廣泛用于電石、鐵合金、硅鐵、碳化硅等生產(chǎn)領(lǐng)域。在生產(chǎn)半焦的同時(shí)副產(chǎn)低溫煤焦油和十餾爐煤氣。煤焦油密度為0.95?1.1g/cm3,其中酚類占35%,有機(jī)堿1%?2%,烷烴2%?10%,烯烴3%?5%，環(huán)烷烴10%，芳烴15%?25%，中性氧化物20%?25%，中性含氮化合物2%?3%，瀝青10%,可用作生產(chǎn)油氈紙、炭黑等，同時(shí)也可通過(guò)加氫改質(zhì)制取清潔燃料油。干餾爐煤氣中的可燃?xì)怏w的組分為：Hz12%?17%,CO7.0%?10%,CH412%?17%，熱值7.14?8.40MJ/m3，可用于發(fā)電、冶金等行業(yè)，同時(shí)也可作為合成氨、甲醇、苯等化工產(chǎn)品的原料以及工業(yè)爐窯用的熱源。1半焦的發(fā)展現(xiàn)狀目前，我國(guó)已探明的煤炭?jī)?chǔ)量為724.lGt，其中焦煤儲(chǔ)量為60.11Gt，占煤炭總儲(chǔ)量的8.30%,主要分布在華北及西南的川黔一帶，資源相對(duì)匱乏且分布不均衡。而作為半焦生產(chǎn)原料的褐煤、長(zhǎng)焰煤、不粘煤和弱粘煤的儲(chǔ)量為347.57Gt，占煤炭總儲(chǔ)量的48%，資源相對(duì)豐富，且分布廣泛均衡。近10年來(lái)受市場(chǎng)需求的推動(dòng)，我國(guó)晉、陜、蒙、寧等省區(qū)建設(shè)了大批煤炭低溫干餾工廠，截至2007年，全國(guó)半焦總產(chǎn)能已達(dá)3500萬(wàn)噸，其中僅陜西榆林地區(qū)的年產(chǎn)量就達(dá)1200萬(wàn)噸。利用半焦的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)上述地區(qū)已形成了電石、鐵合金、化肥、清潔燃料油、金屬鎂等半焦下游產(chǎn)業(yè)集群。以陜西榆林地區(qū)為例，目前已形成原煤-半焦-電石、原煤-半焦-鐵合金、原煤-半焦-煤焦油-清潔燃料油、原煤-半焦-十餾爐煤氣-金屬鎂、原煤-半焦-干餾爐煤氣-發(fā)電等循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。半焦的產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)了當(dāng)?shù)孛禾?、電石、鐵合金、金屬鎂、型焦、煤焦油加工、聚氯乙烯、電力等行業(yè)的快速發(fā)展，減緩了原煤外運(yùn)的交通壓力。2半焦市場(chǎng)需求發(fā)展的預(yù)測(cè)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，焦炭的需求量在逐年增加，加之焦煤儲(chǔ)量少、地域分布不均。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)焦炭?jī)r(jià)格漲幅較大，以西北地區(qū)為例，2006年焦炭的平均市場(chǎng)價(jià)格為1050元/t，到2007年則上升至1472元/t，預(yù)計(jì)今后還會(huì)進(jìn)一步上升。價(jià)格的上漲致使焦炭下游產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)成本直線上升。選用長(zhǎng)焰煤、不粘煤、弱粘煤及褐煤等生產(chǎn)的半焦替代部分焦炭是否可行，其性能如何？我們就

此以陜北長(zhǎng)焰煤通過(guò)低溫干餾生產(chǎn)的半焦與鐵合金專用焦的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1。表1半焦與鐵合金專用焦的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比技術(shù)指標(biāo)鐵合金專用焦標(biāo)準(zhǔn)(YB/T034—92)半焦優(yōu)級(jí)一級(jí)二級(jí)固定炭，％285838082灰分，％<10.013.016.06.02氧化鋁，％<2.03.05.02.0磷，％<0.0250.0350.0450.008電阻率*>2200200011003100硫，％<0.80.91.30.4水分，％<8.08.08.010.0揮發(fā)分，％4.04.04.06.0*950°C,6?10Qm。由表1可看出，半焦的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)并不亞于鐵合金專用焦，甚至在灰分、氧化鋁、磷、硫的含量及電阻率等指標(biāo)上優(yōu)于鐵合金專用焦，其熱值在28.56MJ/kg以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年，國(guó)內(nèi)半焦的市場(chǎng)平均價(jià)格為600元/t，而焦炭的市場(chǎng)平均價(jià)格為1050元/t。2007年，半焦的市場(chǎng)平均價(jià)格為800元/t，而焦炭的市場(chǎng)平均價(jià)格則為1472元/t，半焦的市場(chǎng)價(jià)格僅相當(dāng)于焦炭?jī)r(jià)格的一半左右。由于半焦具有較高的性價(jià)比，目前半焦已成為生產(chǎn)鐵合金、電石的優(yōu)質(zhì)還原劑，同時(shí)國(guó)內(nèi)一些原本用冶金焦生產(chǎn)化肥的廠家也開(kāi)始選用半焦作為化肥生產(chǎn)的原料。首鋼用陜西榆林半焦代替山西無(wú)煙煤在高爐噴粉的試驗(yàn)取得了成功，包鋼也已將半焦用于高爐噴吹。此外，半焦作為民用清潔燃料，正逐步在中小城市推廣應(yīng)用。2006年全國(guó)半焦總產(chǎn)能2000萬(wàn)t/a,實(shí)際產(chǎn)量1260萬(wàn)t。到2007年，總產(chǎn)能已達(dá)3500萬(wàn)t/a,實(shí)際產(chǎn)量2205萬(wàn)t。據(jù)預(yù)測(cè)，2010年國(guó)內(nèi)半焦市場(chǎng)需求將超過(guò)5000萬(wàn)t(表2),2015年將突破8000萬(wàn)t。表2 2010年國(guó)內(nèi)半焦市場(chǎng)預(yù)測(cè)行業(yè)用途市場(chǎng)預(yù)測(cè)，萬(wàn)t/a行業(yè)用途市場(chǎng)預(yù)測(cè)，萬(wàn)t/a鐵合金還原劑1000電石還原劑750冶金高爐噴吹2000化肥造氣1000民用清潔燃料200電廠摻燒燃料50炭質(zhì)吸附劑活性焦20合計(jì)5020

3半焦的綜合效益分析以每加工轉(zhuǎn)化1萬(wàn)噸原煤為基數(shù)，測(cè)算了半焦、煤制甲醇、煤制油、煤制化肥以及煤電一體化5個(gè)不同行業(yè)之間的產(chǎn)量、消耗、投資等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，見(jiàn)表3。表3原煤轉(zhuǎn)化裝置經(jīng)濟(jì)技術(shù)指彳示要產(chǎn)品半焦甲醇燃料油尿素發(fā)電量產(chǎn)量，t半焦6060焦油6064800238087702140萬(wàn)kWh耗水量，萬(wàn)m30.308.602.829.601.21耗電量，萬(wàn)kWh21.211168.70229211投資，萬(wàn)元160.592.1183.3323.8881630產(chǎn)值，萬(wàn)元612120084816661070占地，萬(wàn)m31.330.290.450.430.16定員，人153281注：①半焦以單爐10萬(wàn)t/a裝置、煤制甲醇以60萬(wàn)t/a裝置、煤制油以100萬(wàn)t/a煤間接液化、煤制化肥以52萬(wàn)t/a尿素（配套30萬(wàn)t/a合成氨）、煤電一體化以2x600MW/a電廠為樣本測(cè)算；②測(cè)算產(chǎn)值時(shí)的價(jià)格均以2007年底國(guó)內(nèi)平均價(jià)格為準(zhǔn)：半焦800元/t，焦油2100元/t，甲醇2500元/t，燃料油3560元山尿素1900元/t，電0.5元/kWh;③表中數(shù)據(jù)主要來(lái)自實(shí)際生產(chǎn)和項(xiàng)目可研報(bào)告、環(huán)評(píng)報(bào)告。從表3對(duì)比分析可看出，半焦相對(duì)于其他的煤化工項(xiàng)目，具有以下特點(diǎn)：1） 投資少。每轉(zhuǎn)化1萬(wàn)噸原煤，半焦投資僅需160.59萬(wàn)元，萬(wàn)元投資產(chǎn)值3.81萬(wàn)元。而甲醇為0?56萬(wàn)元，煤制油為0.25萬(wàn)元，煤制化肥為0?43萬(wàn)元，煤電一體化為0?67萬(wàn)元，煤制半焦的萬(wàn)元投資產(chǎn)值最大。2） 耗水少。每轉(zhuǎn)化1萬(wàn)噸原煤，半焦耗水僅需0?3萬(wàn)m3。而甲醇為8.6萬(wàn)m3，煤制油為2.82萬(wàn)m3,煤制化肥為9.60萬(wàn)m3,煤電一體化為1.21萬(wàn)m3,在目前水資源日益短缺的背景下，半焦的生產(chǎn)具有獨(dú)特的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。3） 定員多。每轉(zhuǎn)化1萬(wàn)噸原煤，半焦定員15人。而甲醇僅為3人，煤制油為2人，煤制化肥為8人，煤電一體化為1人。在目前就業(yè)壓力大的情況下，半焦生產(chǎn)對(duì)發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)增加就業(yè)貢獻(xiàn)突出。在現(xiàn)今的高油價(jià)時(shí)代，半焦生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品煤焦油可作為燃料油的替代品，其燃料性能與柴油、煤油不相上下，而價(jià)格只有柴油的70%。日前，陜西神木錦界天元化工有限公司50萬(wàn)噸中溫煤焦油輕質(zhì)化項(xiàng)目以中溫煤焦油為原

料，采用煤干餾和“二次加氫，尾油裂化”技術(shù)，通過(guò)煤干餾產(chǎn)出半焦、焦油和煤氣，對(duì)煤氣進(jìn)行加工轉(zhuǎn)化提取高純度氫氣，再將氫氣與煤焦油在催化劑的作用下進(jìn)行加氫反應(yīng)，生產(chǎn)燃料油、石腦油及液化氣，現(xiàn)已取得成功。該工藝與間接法煤液化生產(chǎn)的燃料油相比，具有投資少、耗能低、成本低、效益好等優(yōu)勢(shì)（表4）。表4生產(chǎn)半焦副產(chǎn)的煤焦油與間接法煤制油技術(shù)的比較（按1噸油計(jì)）項(xiàng)目煤焦油加氫間接法煤制油項(xiàng)目煤焦油加氫間接法煤制油總能耗（標(biāo)煤），kg1903.104194投資，萬(wàn)元/噸289113536耗水量，t3.2411.86耗電量，kWh18836.70成本，元2956.23761.9熱能利用率，％87.935.1另外，在半焦生產(chǎn)過(guò)程中，副產(chǎn)的干餾爐煤氣的熱值可達(dá)8?4MJ/m3,將其用于發(fā)電、生產(chǎn)化工產(chǎn)品或工業(yè)燃料、民用清潔燃料，其使用成本僅相當(dāng)于天然氣的1/10,經(jīng)濟(jì)效益顯著。綜上所述，采用煤干餾及相關(guān)工藝，既可生產(chǎn)半焦，又能利用焦油加氫制取清潔燃料油，干餾爐煤氣還能制取化工產(chǎn)品或作燃料，經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益相當(dāng)顯著。4結(jié)束語(yǔ)1） 半焦作為不同于冶金焦的一種新產(chǎn)品，已納入《焦化行業(yè)準(zhǔn)入條件》，但無(wú)相應(yīng)的國(guó)家級(jí)行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，建議進(jìn)一步開(kāi)展煤干餾工藝的調(diào)研，盡快組織制定半焦行