焦化产业是山西传统支柱行业之一，焦炭产量和外调量占全国之首。年供应省外钢企焦炭6000 万t以上，出口量占国内总出口量50%以上，焦炭收入占全省规模以上工业销售收入比例为11%～15%。2015年全国钢铁行业已进入峰值弧顶区，目前钢铁行业正处于去库存降成本的关键时期，再加上“2+26”城市环保新规的执行与国家环保巡视组巡视工作的常态化，使得焦化产业转型升级更为迫切。
山西省大力推进转型综改试验区建设，抓住争当全国能源革命排头兵的战略机遇，布局了山西焦化产业链创新项目，旨在推动山西焦化产业转型创新发展，着力化解焦化产能过剩、盘活焦化产业存量资产；开拓焦炭（气化焦、民用固硫型焦—绿煤）应用新领域，延伸焦化产业链；通过焦化产业链的技术创新、协同创新、管理创新使焦化产业的发展迈出新步伐。
1煤焦化产业发展的背景
我国是最大的焦炭生产国。2017年全国焦炭产量4.31亿吨，山西焦炭产量0.83亿吨，占全国总产量的约20%，是我国最重要的焦炭生产基地。图1.1为2017年中国各主要产地省焦炭产量。
图1 2017年中国各主要产地省焦炭产量
2 焦化行业发展面临的突出问题
焦化行业发展面临的突出问题有以下三点：
2.1资源和环境约束条件增强
《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-2012）要求执行更加严格的水污染和大气污染排放限值，我国绝大部分焦化企业尚不能全面满足；
《焦炭单位产品能源消耗限额》（GB21342-2013）提高了焦炭单位产品对能耗的要求；
2017年11月“2+26”城市环保新规的执行，对焦化行业排放标准的门槛有了明确的提高。
2.2 产能过剩严重，利用率降低
受上游钢铁行业去产能的影响，独立焦化企业经营效益出现分化，焦化企业的亏损大幅好转。近年来我国焦炭平均产能利用率为65%～70%，总体开工率呈不足状态。
2.3 自主创新能力不强，各类人才匮乏
一是多年来，我们引进了部分国外先进的技术和装备，某些核心技术仍尚未完全掌握；
二是精细化工制备技术、焦化污水深度处理回用技术和焦炉烟气脱硫脱硝技术的成熟性、经济性还有待进一步提高；
三是整体研发投入不足，自主创新和集成创新能力还急需加强；
四是前瞻性技术储备、创新性人才队伍建设和创新激励机制等方面亟待改进。
3煤焦化产业链概况
依托丰富的煤焦资源，我省认真重视炼焦化学产品的利用和深加工，特别是“稳焦兴化、焦化并举，上下联产、以化领焦”发展思路提出以来，炼焦化产品深加工产业的规模进一步扩大，加工深度不断延伸。
以低阶煤为原料，利用我省过剩的焦化产能，生产气化焦和民用清洁焦，化解我省焦炭产能过剩问题，同时降低传统固定床气化成本；积极推动用焦炉煤气和煤气化（或气化焦气化）双气头生产清洁燃料、精细化学品及合成材料项目；推进焦油、粗苯等炼焦化产品加工的大型化、规模化，在市场引导下，提高加工精细化程度，全面提升炼焦化产品加工层次。焦化产业初级产品链如图3.1。
3.1炼焦过程物质流
从工序角度分析，炼焦过程中的物质流主要是洗精煤在粉碎、成型、装料、倒运、炭化室结焦、熄焦等过程的转换与耗散。煤在炼焦时除有75%左右变成焦炭外，还有约25%生产各种化学品及煤气。炼焦过程物质流见图3.2，炼焦过程产品收率见表3.1。
3.2炼焦过程能量流
焦化过程的能量流主要是加热焦炉用煤气（单一或混合焦炉煤气、高炉煤气）对炭化室内洗精煤进行间接加热的过程，加热煤气的热量转化为焦炭、焦炉煤气、化产以及废气的显热，并产生一定的热损失。炼焦过程能量流见图3.3。
3.3焦炉装备概况
截至目前，山西省共有240余座焦炉；在建炭化室高度5.5 米的焦炉13座，占总产能9.4%。主要装备概况如表3.2。
3.4焦炉煤气产业链
我省焦炉气基本实现有效利用。目前运行的有焦炉气制甲醇项目13个，产能205万吨；焦炉气经合成氨制化肥项目6个，其中尿素项目5个，产能110万吨，复合肥项目1个，产能60万吨；焦炉气制天然气项目11个，产能14亿立方米；焦炉气制合成油蜡项目1个，产能12万吨（一期6万吨）。我省焦炉气另一个主要用途为作为城市燃气或工业燃料使用。
3.5粗苯加工产业链
我省现有粗苯深加工项目8个，加工能力116万吨。我省粗苯加工技术优势较为明显，产苯胺、顺酐、1，4-丁二醇、己二酸、噻吩等精细化学品；太化集团、兰花集团、潞宝集团的粗苯深加工生产己内酰胺项目已建成或部分建成；三维集团通过粗苯加氢生产1，4-丁二醇等产品；侨友集团通过萃取、氧化等工艺，生产顺酐，并提取噻吩等产品；天脊集团利用硝酸的原料优势，生产苯胺等产品。焦化粗苯利用产业链见图3.4。
3.6煤焦油加工产业链
煤焦油深加工方面：我省现有焦油加工项目11个，加工能力277.5万吨/年。从加工深度和产品来看，山西焦化用先进的多塔常减压连续精馏和镏份深加工工艺，可生产工业萘、粗蒽、洗油、改质沥青、炭黑等16种产品；宏特集团可生产高附加值的针状焦、超高功率电极等产品；永东集团可生产高分散性低电阻率导电炭黑，均具有较强的市场竞争能力。煤焦油加工产业链详见图3.5。
3.7乙炔化工产业链
我省一般多采用电热法生产电石，即生石灰和含碳原料（焦炭、无烟煤或石油焦）在电石炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石。
CaO+3C→CaC2+CO。
电石（CaC?）遇水即可产生乙炔。
CaC?+2H2O→Ca（OH）?+C2H2
山西省电石生产企业20多家，产能约130万吨左右；2012年6月阳煤集团40万吨/年电石生产装置投产。电石乙炔法下游化工产业石灰氮、聚乙烯醇、氯丁橡聚、1，4-丁二醇及氯乙烯。
3.8总结
从焦化产业的物质流分析，焦炭产率约75%，产品增值空间小，发展方向是以化为主，以焦为辅；化学品及焦炉气产率约25%，产品增值空间大，方向发展是深加工，延长产业链，提升产品的附加值。
从焦化产业的能量流分析，钢铁焦化企业还有约30%显热损失需要回收利用，独立焦化企业有80%显热损失需要回收利用。尽管有多种热回收技术出现，目前还未走向成熟。
以技术创新为动力，优化焦化产业新技术，通过流程再造，使“资源-产品-污染物排放”单向流动模式发展为“资源-产品-再生资源”循环利用模式，提高资源能源利用效率，最终实现生产高效化、产品洁净化和环境无害化目标。
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