焦化轉(zhuǎn)型升級三路出擊

　　當(dāng)前，國內(nèi)焦化產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，價(jià)格大幅下滑，裝置減產(chǎn)限產(chǎn)，企業(yè)面臨優(yōu)化結(jié)構(gòu)、化解過剩、節(jié)能減排等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。最近，記者在調(diào)研采訪中了解到，焦化企業(yè)要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，可以通過三條路徑。

　　進(jìn)行系統(tǒng)過程優(yōu)化

　　焦化是能源轉(zhuǎn)化加工行業(yè)，是將煉焦煤通過干餾轉(zhuǎn)化成焦炭、焦?fàn)t煤氣、煤焦油、苯類等產(chǎn)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(zhuǎn)化率最高、成本最低、關(guān)聯(lián)產(chǎn)品最豐富的一種模式。但是，由于歷史、技術(shù)、管理、機(jī)制等方面的原因，我國焦化行業(yè)仍處在高污染、高能耗、粗放的狀態(tài)，且在焦炭價(jià)格下降的同時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，面臨的成本壓力、環(huán)境壓力、市場壓力越來越大。因此，如何發(fā)揮流程產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢、破解制約瓶頸，追求系統(tǒng)能效、工藝能質(zhì)轉(zhuǎn)換的綜合價(jià)值，培育企業(yè)新的競爭力，己成為中國焦化行業(yè)面臨的新問題。

　　對此，中國煉焦行業(yè)協(xié)會(huì)專家委員會(huì)主任溫燕明認(rèn)為，長期以來，焦化行業(yè)一直關(guān)注產(chǎn)品形成的技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品主流程的資源保證及管理，而較忽視產(chǎn)品形成過程中能質(zhì)轉(zhuǎn)換的技術(shù)開發(fā)和管理，忽視能質(zhì)轉(zhuǎn)換及傳遞過程的耦合匹配。其實(shí)，恰恰是這些能質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)，直接涉及資源、能源的高效利用和高效轉(zhuǎn)化，會(huì)造成過程能耗高、能質(zhì)不匹配，系統(tǒng)能效低，運(yùn)行成本高；過程余熱、余能、粉塵、廢水、毒素排放量大，污染重；產(chǎn)品鏈短，附加值低，產(chǎn)品單一，競爭力差；過程價(jià)值未能高效集成，勞動(dòng)生產(chǎn)率低。因此，溫燕明表示，焦化流程物能不匹配、系統(tǒng)能效低是焦化工序系統(tǒng)價(jià)值潛力所在。

　　據(jù)中國煉焦行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長石巖峰介紹，目前，焦化行業(yè)需要運(yùn)用系統(tǒng)過程優(yōu)化方法，提高焦化企業(yè)的運(yùn)營質(zhì)量。據(jù)了解，系統(tǒng)過程優(yōu)化已在石化等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，通過物料流―能源流―信息流―資金流的過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制、運(yùn)行和組織管理，達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)化。他表示，通過引入系統(tǒng)過程優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)焦化前流程的系統(tǒng)過程優(yōu)化，可使企業(yè)盈利能力逐步達(dá)到最優(yōu)化。

　　石巖峰認(rèn)為，實(shí)施系統(tǒng)過程優(yōu)化，首先要優(yōu)化焦化原料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。目前，焦炭以全焦價(jià)格計(jì)算，是冶金焦、小粒度、焦粉的加權(quán)平均價(jià)。小粒度和焦粉的產(chǎn)率對全焦價(jià)格影響較大，有的企業(yè)忽略了，需要引起足夠重視；焦?fàn)t煤氣有不同的利用方式，需要折算成凈化后的煤氣價(jià)格，便于比較；生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量對焦化生產(chǎn)影響較大，各個(gè)企業(yè)廢水產(chǎn)生量也不一樣，也要將其列入作為參考指標(biāo)。石巖峰指出，焦化原料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化是系統(tǒng)過程優(yōu)化的主要部分，通過對全焦、凈煤氣、煤焦油、粗苯、硫銨產(chǎn)率、市場價(jià)格、利潤、利用各種煤的產(chǎn)量，以及產(chǎn)生廢水量的計(jì)算比較，才能真正知道各個(gè)產(chǎn)品的盈利情況，這是管理者首先應(yīng)該清楚的問題。

　　據(jù)了解，整個(gè)焦化生產(chǎn)系統(tǒng)由配煤、焦?fàn)t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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)過程優(yōu)化，必須做到各單元操作參數(shù)和各子系統(tǒng)的優(yōu)化控制。例如洗脫苯的單元操作優(yōu)化，目標(biāo)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(yōu)化思路就是綜合計(jì)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(huán)水以及廢水產(chǎn)生量，計(jì)算出綜合效益最好的操作參數(shù)，單純控制粗苯耗洗油和塔后含苯是不經(jīng)濟(jì)的。

　　石巖峰認(rèn)為，目前，焦化生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)很難靠某一項(xiàng)技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)大幅度盈利和減虧，實(shí)施系統(tǒng)過程優(yōu)化才是企業(yè)提升管理水平和運(yùn)行質(zhì)量的有效途徑。系統(tǒng)過程優(yōu)化是從多維度對整個(gè)焦化工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，目前，大部分焦化企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了配煤、焦?fàn)t操作、煤氣凈化、污水處理、煤氣利用以及公用工程的計(jì)算機(jī)控制，但是還缺乏對這些自控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的研究分析。借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對焦化工藝流程相關(guān)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，是未來現(xiàn)代化焦化行業(yè)的發(fā)展趨勢。

　　石巖峰預(yù)計(jì)，在沒有大量投資的前提下，焦化企業(yè)實(shí)施過程優(yōu)化，可以降低噸焦成本20～50元。

　　提高氣體轉(zhuǎn)換價(jià)值

　　溫燕明認(rèn)為,焦炭及粗苯、煤焦油、焦?fàn)t煤氣的生產(chǎn)，是焦化生產(chǎn)經(jīng)營的主體產(chǎn)品。其中，焦炭、焦?fàn)t煤氣作為鋼鐵冶煉和軋鋼的燃料和還原劑是其傳統(tǒng)價(jià)值。在焦化行業(yè)產(chǎn)能過剩、節(jié)能減排壓力增大、轉(zhuǎn)型升級要求迫切的形勢下，必須認(rèn)識到煤氣能源的轉(zhuǎn)換價(jià)值，以價(jià)值創(chuàng)新重塑工藝過程，提高資源效率、能源效率，提高企業(yè)的綜合競爭力。

　　據(jù)了解，焦?fàn)t煤氣含有近60％的氫氣和25％的甲烷，還有約10％的CO和CO2，而轉(zhuǎn)爐煤氣含有約60％的CO和16％的CO2。鋼鐵企業(yè)附屬的焦化廠在滿足焦?fàn)t用燃?xì)夂蛙堜撚萌細(xì)獾幕A(chǔ)上，把剩余的焦?fàn)t煤氣與轉(zhuǎn)爐煤氣混合利用，通過凈化和轉(zhuǎn)化來生產(chǎn)甲醇、LNG（液化天然氣）、天然氣、油品等。年產(chǎn)1000萬噸規(guī)模的鋼鐵企業(yè)利用焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、制氧廠氮?dú)?、石灰窯二氧化碳等作為優(yōu)質(zhì)合成氣，可生產(chǎn)甲醇63.47萬噸/年、氫氣1萬立方米/小時(shí)、乙二醇20萬噸/年、醋酸產(chǎn)品20萬噸/年等。某300萬噸/年鋼廠以焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣生產(chǎn)10萬噸/年的甲醇，2012年產(chǎn)量為9.54萬噸，僅產(chǎn)品利潤就實(shí)現(xiàn)4282萬元；利用轉(zhuǎn)爐煤氣1.033億立方米，使鋼廠的能源結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，減排CO213.1萬噸。

　　獨(dú)立焦化廠在提高氣體轉(zhuǎn)換價(jià)值上仍然有可為。對于獨(dú)立焦化企業(yè)而言，焦?fàn)t煤氣和煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是大幅提高資源利用效率的一個(gè)途徑，通過多聯(lián)產(chǎn)可重構(gòu)產(chǎn)品新價(jià)值。溫燕明表示，獨(dú)立焦化企業(yè)可用水煤漿氣化爐制氣替代焦?fàn)t氣，用于焦?fàn)t加熱。焦?fàn)t氣的氫氣、甲烷含量比煤制合成氣價(jià)值高，如果替代焦?fàn)t氣用于合成甲醇等化工產(chǎn)品，水煤漿氣化爐制4萬立方米/小時(shí)合成氣就可消化25噸/小時(shí)的含酚廢水，這樣可以解決焦化廢水的問題。

　　山東洪業(yè)集團(tuán)原總工程師楊復(fù)興完全認(rèn)同溫燕明的觀點(diǎn)。他認(rèn)為，焦?fàn)t氣含氫多、熱值低，用于燃料不合算，做化工原料最合算。一個(gè)獨(dú)立的100萬噸/年焦化企業(yè)，根據(jù)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?fàn)t煤氣屬可用資源。利用這部分焦?fàn)t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?fàn)t氣。

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

　　業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，一個(gè)獨(dú)立的100萬噸/年焦化企業(yè)，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(chǎn)的全部焦?fàn)t氣全部生產(chǎn)費(fèi)托合成油，油品產(chǎn)量可達(dá)到接近30萬噸。

　　楊復(fù)興指出，獨(dú)立焦化企業(yè)配置水煤漿氣化爐，用合成氣替代焦?fàn)t氣用于焦?fàn)t加熱，還需要具體做深入量化的工作。目前，焦?fàn)t加熱室、耐火磚傳熱面積、傳熱系數(shù)都是按照低熱值的焦?fàn)t煤氣計(jì)算設(shè)計(jì)的，換成高熱值的合成氣，焦?fàn)t能否適應(yīng)？如果原來的設(shè)計(jì)不動(dòng)，傳熱面積不變，可通過加快氣體流動(dòng)速度，彌補(bǔ)傳熱面積受限的問題。

　　溫燕明表示，焦化企業(yè)圍繞焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣開發(fā)苯乙烯、聚碳酸酯、乙二醇、炭素制品等產(chǎn)品，是鋼鐵、焦化流程的功能價(jià)值再開發(fā)，更是鋼鐵企業(yè)和焦化企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、企業(yè)價(jià)值結(jié)構(gòu)重構(gòu)的新途徑。他向記者強(qiáng)調(diào)，對于焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣利用率這個(gè)概念要正確認(rèn)識，只有利用價(jià)值高才是利用率真正的高，焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣發(fā)電相比合成上述產(chǎn)品，利用價(jià)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(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，鋼鐵需求出現(xiàn)下降趨勢，而在去年10月，國務(wù)院出臺《化解產(chǎn)能過剩政策的指導(dǎo)意見》，鋼鐵業(yè)作為產(chǎn)能過剩的大戶，將在未來5年壓縮8000萬噸總產(chǎn)能。工信部根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平測算，“十二五”期間鋼鐵業(yè)需求將為7.1億～8億噸，將進(jìn)入峰值弧頂區(qū)并達(dá)到最高點(diǎn)。而中國煉焦行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，去年中國焦炭產(chǎn)量達(dá)4.76億噸，表觀消費(fèi)量為4.71億噸；而國內(nèi)焦炭總產(chǎn)能卻有6.2億噸左右，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，行業(yè)平均產(chǎn)能利用率約74%。

　　對此，中國煉焦行業(yè)協(xié)會(huì)專家委員會(huì)首席專家楊文彪認(rèn)為，焦化行業(yè)一方面為鋼鐵高爐提供優(yōu)質(zhì)焦炭，另一方面在冶金焦需求下降時(shí)，可利用焦?fàn)t高溫?zé)峤馓匦裕ㄟ^技術(shù)改造，多生產(chǎn)氣化焦，為煤化工提供氣化原料，走煉焦―焦炭氣化之路。據(jù)楊文彪介紹，去年我國新投產(chǎn)焦?fàn)t43座，均為炭化室高≥5.5米、搗固≥6米的焦?fàn)t，目前我國僅已投產(chǎn)的搗固焦?fàn)t就有近400座?，F(xiàn)有焦?fàn)t一般壽命30年，建成的那么多焦?fàn)t一旦因市場需求停下，也會(huì)造成資源浪費(fèi)?！皻饣褂糜诿夯ぷ鳛闅饣?，上世紀(jì)90年代曾占到16%。隨著焦炭價(jià)格下降，無煙煤價(jià)格上升，多生產(chǎn)氣化焦有發(fā)展空間，也有發(fā)展的必要。發(fā)展氣化焦，是行業(yè)在鋼鐵生產(chǎn)對焦炭的需求下降后的又一新探索和新出路?！睏钗谋胫赋觥?/p>

　　山東焦化集團(tuán)董事長王清濤認(rèn)為，焦化行業(yè)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(lì)鋼鐵廠配焦化廠，獨(dú)立焦化廠的空間越來越小，不轉(zhuǎn)型就沒有出路。目前有很多企業(yè)嘗試了一些課題，如煤氣生產(chǎn)甲醇等，但只能治標(biāo)不能治本，因?yàn)榻固空颊麄€(gè)主產(chǎn)品的70%，30%才是化工產(chǎn)品，這70%的焦炭一旦賣不出去，就要停產(chǎn)減負(fù)荷，煤化工項(xiàng)目也就不復(fù)存在。他認(rèn)為，綜合焦化、氣化、氣體分離三項(xiàng)技術(shù)，將焦炭氣化，再將氣體通過技術(shù)分離出氫、甲烷、一氧化碳，將焦化廠轉(zhuǎn)型為氣體能源廠，才能實(shí)現(xiàn)焦化廠的治標(biāo)又治本。（本報(bào)記者張興剛）

來源：中國化工報(bào)

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