焦化轉型升級三路出擊

　　當前，國內焦化產能嚴重過剩，價格大幅下滑，裝置減產限產，企業面臨優化結構、化解過剩、節能減排等嚴峻挑戰。最近，記者在調研采訪中了解到，焦化企業要實現轉型升級，可以通過三條路徑。

　　進行系統過程優化

　　焦化是能源轉化加工行業，是將煉焦煤通過干餾轉化成焦炭、焦爐煤氣、煤焦油、苯類等產品的過程。與煤制油、煤氣化等煤炭深加工形式相比，煤焦化模式是煤炭深加工形式中工藝最簡單、能源轉化率最高、成本最低、關聯產品最豐富的一種模式。但是，由于歷史、技術、管理、機制等方面的原因，我國焦化行業仍處在高污染、高能耗、粗放的狀態，且在焦炭價格下降的同時，產品質量要求越來越高，面臨的成本壓力、環境壓力、市場壓力越來越大。因此，如何發揮流程產業優勢、破解制約瓶頸，追求系統能效、工藝能質轉換的綜合價值，培育企業新的競爭力，己成為中國焦化行業面臨的新問題。

　　對此，中國煉焦行業協會專家委員會主任溫燕明認為，長期以來，焦化行業一直關注產品形成的技術開發和產品主流程的資源保證及管理，而較忽視產品形成過程中能質轉換的技術開發和管理，忽視能質轉換及傳遞過程的耦合匹配。其實，恰恰是這些能質轉換技術，直接涉及資源、能源的高效利用和高效轉化，會造成過程能耗高、能質不匹配，系統能效低，運行成本高；過程余熱、余能、粉塵、廢水、毒素排放量大，污染重；產品鏈短，附加值低，產品單一，競爭力差；過程價值未能高效集成，勞動生產率低。因此，溫燕明表示，焦化流程物能不匹配、系統能效低是焦化工序系統價值潛力所在。

　　據中國煉焦行業協會秘書長石巖峰介紹，目前，焦化行業需要運用系統過程優化方法，提高焦化企業的運營質量。據了解，系統過程優化已在石化等行業得到廣泛應用，通過物料流―能源流―信息流―資金流的過程系統設計、控制、運行和組織管理，達到系統最優化。他表示，通過引入系統過程優化，實現焦化前流程的系統過程優化，可使企業盈利能力逐步達到最優化。

　　石巖峰認為，實施系統過程優化，首先要優化焦化原料和產品結構。目前，焦炭以全焦價格計算，是冶金焦、小粒度、焦粉的加權平均價。小粒度和焦粉的產率對全焦價格影響較大，有的企業忽略了，需要引起足夠重視；焦爐煤氣有不同的利用方式，需要折算成凈化后的煤氣價格，便于比較；生產廢水產生量對焦化生產影響較大，各個企業廢水產生量也不一樣，也要將其列入作為參考指標。石巖峰指出，焦化原料和產品結構優化是系統過程優化的主要部分，通過對全焦、凈煤氣、煤焦油、粗苯、硫銨產率、市場價格、利潤、利用各種煤的產量，以及產生廢水量的計算比較，才能真正知道各個產品的盈利情況，這是管理者首先應該清楚的問題。

　　據了解，整個焦化生產系統由配煤、焦爐操作、鼓冷、電捕、脫氨、洗脫苯、脫硫、煤氣利用、污水處理以及公用工程等單元組成。要實現生產系統過程優化，必須做到各單元操作參數和各子系統的優化控制。例如洗脫苯的單元操作優化，目標值是在完成塔后煤氣含萘的條件下，以最低成本回收煤氣中最多苯。優化思路就是綜合計算此單元操作能源和物料消耗，包括蒸汽、電力、煤氣、洗油、再生渣、循環水以及廢水產生量，計算出綜合效益最好的操作參數，單純控制粗苯耗洗油和塔后含苯是不經濟的。

　　石巖峰認為，目前，焦化生產企業已經很難靠某一項技術就可以實現大幅度盈利和減虧，實施系統過程優化才是企業提升管理水平和運行質量的有效途徑。系統過程優化是從多維度對整個焦化工藝流程進行優化，目前，大部分焦化企業已經實現了配煤、焦爐操作、煤氣凈化、污水處理、煤氣利用以及公用工程的計算機控制，但是還缺乏對這些自控系統數據的研究分析。借助計算機系統對焦化工藝流程相關指標參數進行計算分析，是未來現代化焦化行業的發展趨勢。

　　石巖峰預計，在沒有大量投資的前提下，焦化企業實施過程優化，可以降低噸焦成本20～50元。

　　提高氣體轉換價值

　　溫燕明認為,焦炭及粗苯、煤焦油、焦爐煤氣的生產，是焦化生產經營的主體產品。其中，焦炭、焦爐煤氣作為鋼鐵冶煉和軋鋼的燃料和還原劑是其傳統價值。在焦化行業產能過剩、節能減排壓力增大、轉型升級要求迫切的形勢下，必須認識到煤氣能源的轉換價值，以價值創新重塑工藝過程，提高資源效率、能源效率，提高企業的綜合競爭力。

　　據了解，焦爐煤氣含有近60％的氫氣和25％的甲烷，還有約10％的CO和CO2，而轉爐煤氣含有約60％的CO和16％的CO2。鋼鐵企業附屬的焦化廠在滿足焦爐用燃氣和軋鋼用燃氣的基礎上，把剩余的焦爐煤氣與轉爐煤氣混合利用，通過凈化和轉化來生產甲醇、LNG（液化天然氣）、天然氣、油品等。年產1000萬噸規模的鋼鐵企業利用焦爐煤氣、轉爐煤氣、制氧廠氮氣、石灰窯二氧化碳等作為優質合成氣，可生產甲醇63.47萬噸/年、氫氣1萬立方米/小時、乙二醇20萬噸/年、醋酸產品20萬噸/年等。某300萬噸/年鋼廠以焦爐煤氣和轉爐煤氣生產10萬噸/年的甲醇，2012年產量為9.54萬噸，僅產品利潤就實現4282萬元；利用轉爐煤氣1.033億立方米，使鋼廠的能源結構得到優化，減排CO213.1萬噸。

　　獨立焦化廠在提高氣體轉換價值上仍然有可為。對于獨立焦化企業而言，焦爐煤氣和煤氣化多聯產系統是大幅提高資源利用效率的一個途徑，通過多聯產可重構產品新價值。溫燕明表示，獨立焦化企業可用水煤漿氣化爐制氣替代焦爐氣，用于焦爐加熱。焦爐氣的氫氣、甲烷含量比煤制合成氣價值高，如果替代焦爐氣用于合成甲醇等化工產品，水煤漿氣化爐制4萬立方米/小時合成氣就可消化25噸/小時的含酚廢水，這樣可以解決焦化廢水的問題。

　　山東洪業集團原總工程師楊復興完全認同溫燕明的觀點。他認為，焦爐氣含氫多、熱值低，用于燃料不合算，做化工原料最合算。一個獨立的100萬噸/年焦化企業，根據配煤不同，除用于自身加熱外，一般還剩余大約50%，約4億立方米/年焦爐煤氣屬可用資源。利用這部分焦爐氣，或者配置一臺日投煤700～800噸的水煤漿氣化爐，可置換出另一半焦爐氣。

　　費托合成油也是焦爐煤氣利用的一個新途徑。煤制油專家、兗礦上海能源研發中心有限公司總經理孫啟文進一步向記者介紹，從氣量上來說，4億立方米焦爐煤氣通過補碳，配置日投煤500噸的水煤漿氣化爐，優化后，可以合成13萬噸包括柴油和高純石蠟在內的油品。焦爐氣費托合成柴油為主的油品，在銷售上盡管受到石化企業的限制，但其柴油十六烷值高，在民用調油市場用途依舊很廣，且投資不大，企業必定能盈利。

　　業內人士認為，一個獨立的100萬噸/年焦化企業，如果配置一臺日投煤1800噸的水煤漿氣化爐，不僅能消耗掉焦化廢水，而且如果所產的全部焦爐氣全部生產費托合成油，油品產量可達到接近30萬噸。

　　楊復興指出，獨立焦化企業配置水煤漿氣化爐，用合成氣替代焦爐氣用于焦爐加熱，還需要具體做深入量化的工作。目前，焦爐加熱室、耐火磚傳熱面積、傳熱系數都是按照低熱值的焦爐煤氣計算設計的，換成高熱值的合成氣，焦爐能否適應？如果原來的設計不動，傳熱面積不變，可通過加快氣體流動速度，彌補傳熱面積受限的問題。

　　溫燕明表示，焦化企業圍繞焦爐煤氣和轉爐煤氣開發苯乙烯、聚碳酸酯、乙二醇、炭素制品等產品，是鋼鐵、焦化流程的功能價值再開發，更是鋼鐵企業和焦化企業產品結構、企業價值結構重構的新途徑。他向記者強調，對于焦爐煤氣、轉爐煤氣利用率這個概念要正確認識，只有利用價值高才是利用率真正的高，焦爐煤氣、轉爐煤氣發電相比合成上述產品，利用價值低，利用率也低。

　　探尋焦炭氣化之路

　　焦炭90%用于鋼鐵、冶金。隨著我國經濟結構調整，鋼鐵需求出現下降趨勢，而在去年10月，國務院出臺《化解產能過剩政策的指導意見》，鋼鐵業作為產能過剩的大戶，將在未來5年壓縮8000萬噸總產能。工信部根據國民經濟發展水平測算，“十二五”期間鋼鐵業需求將為7.1億～8億噸，將進入峰值弧頂區并達到最高點。而中國煉焦行業協會數據顯示，去年中國焦炭產量達4.76億噸，表觀消費量為4.71億噸；而國內焦炭總產能卻有6.2億噸左右，產能嚴重過剩，行業平均產能利用率約74%。

　　對此，中國煉焦行業協會專家委員會首席專家楊文彪認為，焦化行業一方面為鋼鐵高爐提供優質焦炭，另一方面在冶金焦需求下降時，可利用焦爐高溫熱解特性，通過技術改造，多生產氣化焦，為煤化工提供氣化原料，走煉焦―焦炭氣化之路。據楊文彪介紹，去年我國新投產焦爐43座，均為炭化室高≥5.5米、搗固≥6米的焦爐，目前我國僅已投產的搗固焦爐就有近400座。現有焦爐一般壽命30年，建成的那么多焦爐一旦因市場需求停下，也會造成資源浪費。“氣化焦用于煤化工作為氣化原料，上世紀90年代曾占到16%。隨著焦炭價格下降，無煙煤價格上升，多生產氣化焦有發展空間，也有發展的必要。發展氣化焦，是行業在鋼鐵生產對焦炭的需求下降后的又一新探索和新出路。”楊文彪指出。

　　山東焦化集團董事長王清濤認為，焦化行業上有鋼鐵廠擠壓，下有煤礦擠壓，利潤越來越低，再加上國家鼓勵鋼鐵廠配焦化廠，獨立焦化廠的空間越來越小，不轉型就沒有出路。目前有很多企業嘗試了一些課題，如煤氣生產甲醇等，但只能治標不能治本，因為焦炭占整個主產品的70%，30%才是化工產品，這70%的焦炭一旦賣不出去，就要停產減負荷，煤化工項目也就不復存在。他認為，綜合焦化、氣化、氣體分離三項技術，將焦炭氣化，再將氣體通過技術分離出氫、甲烷、一氧化碳，將焦化廠轉型為氣體能源廠，才能實現焦化廠的治標又治本。（本報記者張興剛）

來源：中國化工報

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