中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司 内蒙古鄂尔多斯市 017209
摘要：2011年以来，神华鄂尔多斯煤炭直接液化（年产108万吨油品）示范装置实现了平稳长周期运行，煤制油化工作为神华产业的重要意义取得了突破性进展。神华煤制油从无到有，正朝着从有到强的方向发展，煤制油产品也从简单向多元化方向发展，煤制油要在较低油价条件下能独立生存，在正常油价条件下取得较好的经济效益，必须优化煤液化工艺，延长煤液化产品链。煤液化油渣萃取制取沥青工艺技术的开发到实现产业化是煤液化工艺优化和产品链延伸的一个重要环节。
关键词：油渣；沥青；沥青应用
一、煤直接液化残渣开发
煤液化油渣是一种高灰、高硫和高热值的物质，室温下呈固体沥青状。主要由无机物和有机物两部分组成。无机物包括煤中矿物质和外加的铁系催化剂；有机物包括重质油和沥青以及未转化的煤。通常油渣中无机物占20%左右，有机物占80%左右。有机物中能被四氢呋喃溶解的物质称为沥青类物质，煤液化油渣中沥青类物质约占50%。
按煤液化油渣溶剂萃取特性，能被溶剂萃取部分称为沥青相，不能被溶剂萃取部分称为固相。将油渣与溶剂在一定温度下混合，沥青溶解在溶剂中，随后采用固液分离设备分级分离，得到固含量不同的分离液，分离液经减压蒸馏后，得到灰分含量不同的煤液化沥青，沥青经冷却成型后包装后作为商品出售。
萃取分离清液中的沥青与溶剂的沸程相差较大，采用减压闪蒸实现溶剂回收，得到沥青产品。
二、煤直接液化残渣开发产品的利用
煤液化油渣萃取工艺的主要产品是煤液化沥青，沥青是广泛用于道路、冶金、建材、航天航空和碳素材料等领域的一种基础原料。现在市场上沥青的来源主要是煤焦油沥青和石油沥青，2014年我国煤沥青的产量在1000万吨左右，石油沥青产量在2300万吨左右。
近期，国家发展改革委员会发布了《关于当前更好发挥交通运输支撑引领经济社会发展作用的意见》（以下简称《意见》），提出要围绕解决薄弱环节和“瓶颈”制约，推进前期工作，加快实施一批重大交通项目。市场对此反应相当积极，部分投资者操作积极性明显好转，炼厂心态出现转机。
《意见》指出，要积极推进三大战略重大项目：“一带一路”交通走廊、京津冀发展交通一体化以及长江经济带综合立体交通走廊。只要发展道路设施，就离不开道路沥青的投入，三大战略项目的开展，将会对我国沥青市场带来巨大的需求。虽然我国道路沥青的供应和需求基本趋于平衡，但生产高端沥青如改性沥青依旧是我国炼厂的短板。我国炼厂要扩大市场竞争力，还应当制定生产以高端沥青为主、普通道路沥青为辅的目标。
从行业本身而言，高端改性沥青在发展中国家的普及程度不高，如俄罗斯、中亚等国家仍使用普通沥青，其多数路面状况等同于国内上世纪90年代末期，因此改性沥青未来存在较大的市场需求。因此，目前做海外拓展，除企业自身能承揽业务外，伴随着国内高铁、基建等央企大批量地走出国门，企业获得相关配套工程的机会也大大提升。
沥青行业整体上保持了快速增长，除了2008年受金融危机影响外，行业平均增长超过13%。2015年国内沥青产能合计高达3800万吨左右，比2014年表观消费量多出近1700万吨。随着东部和中部地区公路建设逐步开始饱和，国家政策开始调整，“一带一路”以及西部交通建设的提速，沥青行业发展保持了比较平稳的增速，总体处于供需平衡状态。
高端沥青是发展方向，但需提升研发动力。目前，沥青的产品应用已经逐渐推广到建筑、农业、电力等领域。建筑领域主要用于修建房屋时做防水层，建筑防腐、防锈、防漏等；在农业领域，将沥青和肥料混合后喷洒在土壤表面，起到保温、减少水分蒸发、防止肥料流失的作用；在电气工业方面，可用沥青做绝缘材料和电缆保护层。普通道路石油沥青生产厂家众多，而由于高端专业沥青行业的进入壁垒较高，因此，高端专业沥青生产厂家相对较少。
虽然现阶段沥青行业中，国内沥青产量能够满足市场需求，但基本为低端沥青；仍有一部分沥青需要依赖进口，尤其是高端沥青，比如改性沥青、稀释沥青等，从国外进口的数量依旧较大。
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从技术角度来说，沥青的各品种我国都可以实现自主生产，进口依赖度不高，性能指标也与国外主要沥青品牌相差不大。在硬质沥青、特种沥青等高端沥青上，国内炼厂和沥青贸易商及加工企业的生产技术也基本能生产出特殊路段和特殊要求的沥青。但是，目前我国沥青行业存在主要问题在于绝大部分产能为道路沥青等，供给结构不合理，国内沥青产能仍然主要集中在中低端产品，在改性沥青等高端沥青市场的供应对于进口依赖性极强。国内出现此问题的一个重要因素在于国内沥青市场的价格和销量都比较稳定，沥青生产企业没有过大的市场压力，企业利润也比较稳定，在现有情况下产品研发动力明显不足。
我国沥青进口品牌主要有SK、加德士、双龙以及壳牌等，进口沥青的种类主要有：重交沥青、改性沥青、乳化沥青及彩色沥青等。其中韩国SK沥青约占进口量的45%左右，为中国进口沥青的最大供应商。
煤沥青主要用于：
1）粘接剂沥青：我国每年大约有2780万吨电解铝产量，年消耗沥青约250万吨。
铝电解生产中所需的阳极糊，是以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为粘结剂制成的碳素糊料。用于连续自焙铝电解槽作为阳极材料，因其粘结剂的含量高（超过24%），在电解槽上部被烧结以前成糊状，故称阳极糊。粘结剂沥青质量好坏直接影响铝厂阳极糊的质量。随着我国炼铝工业的快速发展，对碳素制品的要求也越来越高。普通中温沥青由于存在电极导电性、耗电能、抗氧化性和热稳定行的差异，已越来越不能满足冶炼行业的需求。国外早已根据发展需求对普通中温煤沥青进行了改质，生产出了高品质的改质沥青，以取代中温煤沥青作粘结剂。用改质煤沥青生产的碳素制品性能极其优越，已广泛应用于炼铝和钢铁行业。
2）炭黑：我国炭黑年产量大约392万吨，炭黑油600余万吨，消耗沥青约160万吨左右。
炭黑是目前市场上用途很广泛的一种工业原料，炭黑的主要作用有补强、耐磨以及填充等，在轮胎、橡胶、塑料等行业都发挥着不可替代的作用。炭黑原料油（又称炭黑油）基本上是由烷烃、芳烃和沥青等组成，其性质在很大程度上影响炭黑的质量和收率。而煤沥青是生产炭黑油的重要原料，煤沥青所含的芳烃、游离碳对炭黑油的质量有重要的影响。
3）针状焦：我国针状焦的产量大约10万吨，年消耗沥青大约16万吨。
针装焦是经延迟焦化、煅烧而制得的异性焦炭，具有而膨胀系数低、杂质含量低、导电率高及易石墨化等一系列优点，是生产大规格超高功率石墨电极的主要原料。以煤沥青及其馏分为原料生产的针装焦为煤系针装焦。近年来，国内煤系针装焦的工业化生产已经非常成熟，达到了批量生产针装焦的能力，缩短了我们煤焦油深加工技术与世界先进水平的差距，彻底打破了我国多年来针装焦完全依赖进口的局面。
自2007年以来山西宏特煤化工有限公司、辽宁鞍山沿海化工厂、山东兖矿科蓝煤焦化有限公司、辽宁锦州石化公司、安徽安庆石化公司相继投产了针装焦生产项目。
出口：我国年沥青出口大约50万吨；沥青制品，如铝用阳极出口大约115万吨，相当于沥青20万吨。
其它：包括石墨、碳纤维、炭微球、防腐和防水涂料等，消耗沥青量不大。
石墨如果以沥青作为粘合剂，溶合后再经过工业制备、配料、混捏、压片、粉碎、再混捏、成型、多次焙烧、多次侵渍、纯化及石墨化、机加工后可以得到高密热解石墨，这种材料纯度高、耐高温、性质稳定、不易离析，一般用于航天工业用途。
碳纤维是由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成。主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其强度、比模量综合指标在现有结构材料中是最高的。
环氧煤沥青涂料是由环氧树脂、煤焦油沥青、防锈颜料、助剂、改性胺配制而成，它综合了环氧树脂的机械强度高、粘结力大、耐化学介质浸渍以及耐水、抗微生物、抗植物根系的特点，是一种高性能的防腐绝缘涂料，产品有良好的耐化学药品性和耐水性。目前，环氧煤沥青主要用于埋地或水下的输油、输气、疏水、热力管道的外壁防腐。此外，还用于各类钢结构、码头、船舶、水闸、煤气储罐、炼油化工厂设备防腐及污水池、楼顶防水层、地下室混凝土层的防渗。
煤液化油渣制取的沥青性状更加接近煤焦油沥青，其低QI（低喹啉不溶物含量，即低游离炭含量）性质是煤焦油沥青所不具备的，也可以说是一种性能更加优异的类似煤焦油的沥青。有些厂家通过深加工煤焦油沥青制备低QI沥青。
低QI沥青更易生成中间相沥青，是制备高端炭材料如针状焦、碳纤维、浸渍沥青、炭微球、高比表面活性炭和超级电容器等的原料，随着新型炭材料的开发和应用的发展，低QI沥青的需求量正在快速增长，市场价格也比普通沥青价格高，约在3000元/吨以上。
综上所述，我国低端沥青市场随着经济形势的发展，将有较长时间的共需两旺状态，同时国内沥青产能完全能够满足国内基础建设的沥青需求量，因此低端沥青将会长时间市场平稳，不会有较大的市场缺口出现，价格也不会出现大的波动；而煤液化油渣制取的沥青具备很好的应用性能，在产品质量及应用领域上具备很强的竞争力。
论文作者:周志岩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/11
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