1、煤焦化的行业概述

全球煤焦化行业发展历程

全球煤焦化行业发展起源于17世纪，工业革命发展的初期让焦炭出现在加热及食品加工的环节上充当燃料。到了18世纪，人们发现焦炭除了是良好的燃料以外，还是在炼铁生产中极好的还原剂，此时焦炭的主要作用变成为炼铁生产中的重要的原材料。到了19世纪，该技术以及逐步扩散至全球范围，全球各个工业化生产的国家都开始利用焦炭进行钢铁冶炼。20世纪煤焦化行业进入现代化发展，人们不仅追求焦炭制造钢铁，更关注焦炭生产的优化，以及生产焦炭时候所生产的副产品的回收利用。进入2021世纪，煤焦化行业逐渐往低碳化、绿色化、智能化发展。

全球煤焦化行业代表企业

从全球各地的代表性企业角度来看，全球煤焦化行业的供给相对充足，欧洲、北美洲、亚洲均有不少大型煤焦化企业。其中美过的煤焦化行业代表性企业有SunCoke Energy、ABC COKE，印度煤焦化行业代表性企业有Gujarat NRE Coke、Haldia Coke等。

全球煤焦化行业产物供给维持稳定水平

根据美国能源信息署公布的数据，2015-2021年全球焦炭产量呈现波动上涨趋势，2021年全年全球焦炭产量为7059千克吨，同比增长3.06%。

焦炉煤气热值高、燃烧快、火焰短、生成废弃比重小，主要成分为甲烷、氢和一氧化碳等。1吨炼焦煤可以生产750千克焦炭，300-350立方米焦炉煤气。即年产1万吨焦炭的煤焦化厂，每年约副产焦炉煤气400万m3，以此为依据来测算，2021年全球焦炭产量为7059亿千克，测得焦炉煤气产量约为2824亿m3。

全球煤焦化行业需求分析

煤焦化过程生成的三种类型的产物有不同的用途，适用于不同领域，其中焦炭主要应用于钢铁锻造行业，为钢铁锻造提供还原剂;煤焦油主要是应用于塑料工业制造，可以生成多种类型的塑料及树脂类有机化合物，进而用于塑料制品，并广泛用于包装、轻工业、消费品、涂料等;焦炉煤气可以用于指制造化肥、天然气及氢气。

2022年全球煤焦化行业市场规模约为1980亿美元

煤焦化过程有三种产物，分别为焦炭、煤焦油和焦炉煤气，焦炭产品是钢铁行业的重要产品，煤焦油是用以精细化工产业的重要工业副产品，这两种产品均充分市场化，各自形成细分市场。而焦炉煤气过去大部分是经无害化处理后排放，近年来由于行业内逐步推进焦炉煤气的回收利用，焦炉煤气目前可以用以制氢气、天然气等，总体而言焦炉煤气并没有完全市场化，无法量化其市场规模。前瞻通过对煤焦化中焦炭和煤焦油的市场规模进行加总，求得2022年全球煤焦化行业市场规模约为1980亿美元。

全球煤焦化市场规模=全球焦炭市场规模+全球煤焦油市场规模

2027年全球煤焦化行业市场规模预计超过2230亿美元

全球范围内尽管多国开展钢铁去产能计划，但多国仍然处于基础设施建设发展劫夺，对钢铁需求巨大，钢铁行业仍然在平稳增长，这将逐步扩大对焦炭的需求。而伴随着全球焦炭需求逐步上升，煤焦油加工产业扩大，焦炉煤气回收利用规模增大，全球煤焦化行业市场规模将逐步扩大，预计到2027年全球煤焦化行业市场前景约为2238亿美元，年均复合增长率为3%。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国煤焦化行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》

2、煤焦化工

第一节 炼焦化学产品概述

一、炼焦化学

炼焦化学是研究以煤为原料，经高温干馏获得焦炭和荒煤气，并用经济合理的方法将荒煤气分离和精制成化学产品的技术和工艺原理的学科。以煤为原料，经过高温干馏生产焦炭，同时获得煤气、煤焦油、并回收其他化工产品的工业是炼焦化学工业。

二、炼焦化学产品

煤是一种结构复杂的由很多苯环缩合起来的多环结构物质，煤中的价键以碳原子结合为主，氢、氧、氮、硫等原子镶嵌在苯环之间。

在加热时能黏结成块的煤种，通常称之为炼焦煤。炼焦煤于炼焦炉内在隔绝空气高温加热条件下，煤质发生一系列的变化，除生成固态焦炭外，还裂解生成挥发性产物简称为荒煤气。荒煤气中含有许多各种化合物，包括常温下的气态物质如氢、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等；C1～C 6直链烃类和氢等裂解成焦炉煤气的主要成分。

第二节 炼焦化学产品的生成与组成和产率

一、炼焦化学产品的生成

煤料在焦炉炭化室内进行高温干馏时，煤质发生了一系列的物理化学变化。

装入煤在200℃以下蒸出表面水分，同时析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等气体；随温度升高至250~300℃，煤的大分子端部含氧化合物开始分解，生成二氧化碳、水和酚类，这些酚主要是高级酚；至约500℃时，煤的大分子芳香族稠环化合物侧链断裂和分解，产生气体和液体，煤质软化熔融，形成气、固、液三相共存黏稠状的胶质体、并生成脂肪烃，同时释放出氢。

在600℃前从胶质层析出的和部分从半焦中析出的蒸汽和气体称为初次分解产物主要含有甲烷，二氧化碳、—氧化碳、化合水及初焦油，氢含量很低。

通过赤热焦炭和沿炭化室炉墙向上流动的气体和蒸汽，因受高温而发生环烷烃和烷烃的芳构化过程(生成芳香烃)并析出氢气，从而生成二次热裂解产物。

当发生二次热裂解时，碳氢化合物分子结构会发生以下几种变化：

(a)C-C键断裂引起结构缩小反应。

(b)C-H键裂解引起脱氢反应。

(c)按异构化进行的重排反应。

(d) 聚合、歧化、缩合引起的结构增大反应。

通过上述许多复杂反应和其他反应，煤气中的甲烷和重烃(主要为乙烯)的含量降低，氢的含量增高，煤气的密度变小，并形成一定量的氨，苯族烃、萘和蒽等，在炭化室顶部空间最终形成一定组成的焦炉煤气。

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二、炼焦化学产品的组成

炼焦配煤在炭化室内经过一系列的物理变化和化学变化最终形成焦炭，排放出一定组成的荒煤气。

荒煤气中除净焦炉煤气外的主要组成（g/m3）：

经回收化学产品和净化后的煤气，称为净焦炉煤气，也称回炉煤气。

三、炼焦化学产品的产率

炼焦化学产品的数量和组成随炼焦温度和原料煤质量的不同而波动。在工业生产条件下，煤料高温干馏时各种产物的产率，% (对干煤的质量)：

四、影响化学产品产率和组成的因素

炼焦化学产品的产率取决于炼焦配煤的性质和炼焦过程的技术操作条件。

1．配煤性质和组成的影响

2．焦炉操作条件的影响

炼焦温度、操作压力、挥发物在炉顶空间停留时间、焦炉内生成的石墨、焦炭或焦炭灰分中某些成分的催化作用都影响炼焦化学产品的产率及组成，最主要的影响因素是炉墙温度(与结焦时间相关)和炭化室顶部空间温度（也称炉顶空间温度）。

第三节 回收与加工化学产品的方法及典型流程

从焦炉炭化室生成的荒煤气需在化产回收车间进行冷却、输送，回收焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品，同时净化煤气。这一方面是为得到有用的化学产品，另一方面是为了便于煤气顺利地输送、储存和用户的使用。

焦化厂一般采用冷却、冷凝的方法除去煤气中的焦油和水；利用鼓风机抽吸和加压输送煤气；用电捕方法除少量的焦油雾；煤气中其他成分的脱除大多采用吸收法；对于净化程度要求高的场合，可采用吸附法或冷冻法。

一、在正压下操作的焦炉煤气处理系统

1.正压操作系统

焦炉煤气净化精制处理系统中鼓风机设在初冷器的后面。

2 . 半负压操作系统

焦炉煤气净化精制处理系统中鼓风机设在电捕焦油器的后面。

二、在负压下操作的焦炉煤气处理系统

在采用水洗氨的系统中，因洗氨塔操作温度尽可能低些（22～25℃）为宜，故鼓风机可设在煤气净化系统的最后面，这就是全负压工艺流程。

三、粗苯加工生产流程系统

粗苯工段生产的粗苯，经两苯塔分馏为轻苯和重苯。苯、甲苯、二甲苯的绝大部分和硫化物的大部分及50%的不饱和化合物聚集与轻苯中，苯乙烯、古马隆和茚等高沸点不饱和化合物聚集于重苯中。轻苯和重苯分别加工。

四、焦油加工生产流程系统

冷凝工段生产的煤焦油是具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的黏稠状液体，其中含有上万种的物质，须经过予处理蒸馏切取组分集中的各种馏分，再对各种馏分用酸碱洗涤、蒸馏、聚合、结晶等方法进行处理提取纯产品。

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3、煤焦化的产物及利用？

煤焦化的主要产物包括焦炭、煤气、煤焦油等。这些产物都有广泛的应用价值。

焦炭是冶金、化工等行业的重要原料，可用于制造钢铁、碳素材料等；

煤气是一种重要的能源，可用于城市燃气、化工原料等；

煤焦油则可以提取出许多有用的化工产品，如苯、酚、溶剂油等。

同时，煤焦化还可以利用工业余热，提高能源利用效率。

4、煤焦油的主要用途是什么？

通常，煤焦油用作加工和精炼的原料以制备各种化学产品，并且它还可以直接用作例如工业型煤、型焦和煤活性炭的粘合剂的成分，并且它还可以用作燃料油、高炉喷吹燃料、木材防腐油和燃烧炭黑的原料。煤焦油是生产塑料、合成纤维、染料、橡胶、医药、耐高温材料等的重要原料。可用于合成农药、糖精、染料、医药等工业产品。

煤炭化时产生的黑色或黑褐色粘稠液体，有刺激性气味。简称焦油。根据干馏温度，煤焦油可分为低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油，焦炭生产中得到的煤焦油属于高温煤焦油。它是焦炉煤气在粗煤气冷却过程中冷凝分离出来的净化产品之一。

中低温煤焦油中的酚类化合物主要是低级酚，可以用化学萃取法提取，作为化工原料。提取低级酚后的馏分是加氢生产高十六烷值柴油的优良原料。

中低温煤焦油可以加氢生产燃料油和车用发动机化学品，如柴油和汽油。

高温煤焦油加氢制燃料油比中低温煤焦油加氢更困难。按照传统的加工工艺，高温煤焦油馏分经过进一步加工可以分离出各种化工产品。

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