胡利民(中化連云港產業(yè)園管理有限公司,江蘇 連云港222000)
我國“富煤、貧油、少氣”的能源結構特點,促使國內以“煤代油”為目標的新型煤化工產業(yè)得以迅速發(fā)展,煤炭在我國能源消費中將長期占主導地位。其中由于煤種的限制或目標產品的特點等,碎煤加壓氣化成為很多煤化工項目,特別是煤制天然氣項目(簡稱“煤制氣”)的首選方案。但因碎煤加壓氣化技術的工藝特點,生產過程中產生大量的粗酚等副產品。對于大量粗酚副產品的處理,煤化工企業(yè)主要有兩種方案選擇,一是直接外售,但由于粗酚中含有硫、氮等多種非酚類有機雜質,致使粗酚產品品質較差,市場銷路受限;二是采用粗酚精制工藝技術,對粗酚進行精制處理,粗酚經過預處理、連續(xù)脫渣、精餾等工藝過程后生產苯酚、鄰甲酚、間對混甲酚和混二甲酚[1]。
工業(yè)上粗酚精制工藝主要分為間歇精制和連續(xù)精制,無論是間歇精制還是連續(xù)精制,均需要在負壓下操作。近年來新上的規(guī)?;址泳蒲b置以連續(xù)精制及其改進技術連續(xù)+間歇精制為主。
粗酚連續(xù)精制技術是規(guī)模化粗酚精制的主流技術[2,3],但其產品與間歇精制相比純度較低,產品價格偏低。針對連續(xù)精制和間歇精制各自的優(yōu)缺點,在粗酚連續(xù)精制基礎上進行技術改進,將兩種技術結合,開發(fā)出連續(xù)+間歇精制技術,克服了連續(xù)精制技術雜質去除率不高、水分殘留、殘渣堵塞設備管道及酚回收率不高等不足[4]。
粗酚連續(xù)精制典型工藝流程圖如圖1所示。
粗酚連續(xù)精制產品規(guī)格如下:苯酚(滿足GB6705-2008 標準,純度>80%)、鄰甲酚(滿足GB2279-89 標準,純度>95%)、間對混甲酚(滿足GB2280-89標準,甲酚總含量>95%,間甲酚>45%)和混二甲酚(滿足GB/T 2600-1997標準)。
粗酚連續(xù)精制技術改進的總體思想是在產品精制環(huán)節(jié)引入間歇精餾的工藝,以生產高質量的酚產品。粗酚連續(xù)+間歇精制的典型工藝流程圖如圖2所示。
與連續(xù)精制相比,連續(xù)+間歇精制提高產品規(guī)格如下:苯酚產品純度不低于99.5%、鄰甲酚產品純度不低于99.5%,間對甲酚產品純度不低于99%。
圖1 粗酚連續(xù)精制典型工藝流程圖
圖2 粗酚連續(xù)+間歇精制典型工藝流程圖
以2.0 萬噸/年規(guī)模粗酚精制為例,對連續(xù)精制及其技術改進連續(xù)+間歇精制進行技術經濟分析。
文章以碎煤加壓氣化典型的粗酚組成為基礎計算投入、產出。計算基準粗酚組成如表1所示,主要含苯酚、鄰甲酚、間/對甲酚、二甲酚及其他雜酚。
表1 粗酚典型組成
對于2.0萬噸/年粗酚處理規(guī)模,計算連續(xù)精制和連續(xù)+間歇精制產品方案和原料/公用工程消耗統(tǒng)計見表2。受產品純度和分離深度影響,對于相同處理規(guī)模,產品質量和數(shù)量及公用工程消耗有所差別。
表2 連續(xù)精制和連續(xù)+間歇精制產品方案和公用工程消耗對比
目前雜酚的利用有兩個方面:一方面萃取粗酚精制后的雜酚因不含鈉鹽,可考慮與煤焦油一起進行加氫處理生產清潔的燃料油品,但會加大氫耗量;另一方面根據(jù)市場需要將雜酚進行進一步高級酚精細化產品(比如三甲酚、乙基酚、苯二酚等)的提取,每種產品的提取工藝也不盡相同,并在不斷研究完善中[5]。
從粗酚精制市場價格行情看,受當前化工行業(yè)總體環(huán)境影響,原料和產品價格均處于低位[4]。原料粗酚的價格與產品價格水平相關,維持在0.2~0.4萬元/噸;經精制后所得的低純度苯酚、鄰甲酚、間對甲酚、二甲酚平均價格在0.5~0.6萬元/每噸;技術改進后得到的高純度苯酚、鄰甲酚和二甲酚產品平均價格在0.6~0.9萬元/噸,間對甲酚產品價格稍高,平均在0.7~1.0萬元/噸;副產殘油價格低廉,平均在0.15萬元/噸以下。從投資水平來講,連續(xù)+間歇技術由于引入了產品間歇精制流程,總體投資比連續(xù)精制提高約30%~50%。
以2.0 萬噸/年粗酚處理規(guī)模為基準,結合市場調研價格和投資水平,計算粗酚連續(xù)精制及其技術改進連續(xù)+間歇精制兩種工藝重要技術經濟指標如表3所示。與連續(xù)精制相比,相同規(guī)模連續(xù)+間歇精制裝置投資相對較高,主要因產品分離精度要求較高,流程較長,同時分離設備投資增加??偝杀咎岣咧饕w現(xiàn)在公用工程消耗上,增加約7%。稅后凈利潤與原料/產品價格水平、投資規(guī)模、成本費用等系列因素有關,按近期不同規(guī)格酚類市場行情計算,生產高純度產品的利潤要遠高于生產低純度產品的利潤。從投資財務內部收益率和投資回收期兩個重要技術經濟指標來看,連續(xù)精制所得稅后的投資財務內部收益率僅有11.34%,略高于行業(yè)基準收益率(10%,不同企業(yè)和不用行業(yè)基準略有差別),投資回收期9.1年;而連續(xù)+間歇精制的內部收益率要高得多,同時投資回收期也大大縮短。雖然近年來,粗酚及其精制產品價格波動范圍較大,但兩種技術經濟指標對比的總體趨勢一致。綜上,從技術經濟計算角度來講,采用改進的粗酚連續(xù)+間歇精制技術生產高純度酚類產品的財務競爭力要強于傳統(tǒng)的連續(xù)精制技術。
表3 連續(xù)精制和連續(xù)+間歇精制重要技術經濟指標對比
與傳統(tǒng)的粗酚連續(xù)精制相比,其改進技術連續(xù)+間歇精制,通過對連續(xù)精制環(huán)節(jié)產出的低純度產品進行深加工,可得到多種高純度酚類產品,進一步提高了產品附加值,具有更強的財務競爭優(yōu)勢。