煤焦油加工工艺

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关键字:当前陕北地区煤焦油加工的主要工艺有哪些

煤焦油加工工艺

煤焦油是煤在干馏过程中得到的液态产物。根据干馏温度的不同,可以将煤焦油分成以下几类:

低温焦油,干馏温度在450~600℃

中温焦油,干馏温度在700~900℃

高温焦油,干馏温度在1000℃

炼焦过程中产生的焦油称为高温焦油。目前,我国煤焦油产量已达1300万吨,占世界总产量70%以上。高温煤焦油是一种主要由芳烃组成的复杂混合物,大约含有1万多种化合物,目前已查明的约500种,可提取的约200种,其中有许多产品是石油化工难以得到的。发展煤焦深油加工不仅可提高资源利用率和经济效益,还有利于环境保护。

煤焦油各馏分产率及切取温度范围

组分

水分

轻油

酚油

萘油

洗油

一蒽油

二蒽油

沥青

含量/%

4

0.6

2

11.5

5.5

20

6

54.4

切取温度/℃

 

<170

170-210

210-230

230-300

300-330

330-360

>360

 

1.煤焦油的初步蒸馏

1.1贮存及质量均和

有本厂生产的粗焦油及外厂来油均送入焦油油库,进行质量均和、初步脱水及脱渣。焦油油库通常至少设三个贮槽,一个接收焦油,一个静置脱水,一个向管式炉送油,三槽轮换使用,焦油贮槽为钢板焊制的立式柜。

1.2焦油脱水

焦油含水量多,会使焦油蒸馏系统的压力显著提高,能耗增加,设备的生产能力降低,而且伴随水分带入的腐蚀性介质,还会引起设备和管道的腐蚀。

焦油脱水可分为初步脱水和最终脱水。

焦油的初步脱水是在焦油贮槽内加热静置脱水,焦油温度维持在70~80℃,静置36h以上,水和焦油因密度不同而分离。静置脱水可使焦油中水分初步脱至2%~3%。

目前广泛采用的焦油最终脱水方法是在管式炉的对流段及一次蒸发器内进行。当焦油在管式炉对流段被加热到120~130℃,然后在—次蒸发器内闪蒸脱水,使油水分可脱至0.5%以下。

1.3焦油脱盐

焦油中所含的挥发性铵盐在最终脱水阶段即被除去,而绝大部分的固定铵盐仍留在脱水焦油中,固定铵盐中氯化铵占80%,其余为硫酸铵、硫氰化铵、亚硫酸铵及硫代硫酸铵等。当加热到220~250℃时,固定铵盐分解为氨和游离酸。

产生的酸存在于焦油中,会严重腐蚀管道和设备,因此焦油在送入管式炉加热前,必须脱盐。

焦油脱盐是在焦油进入管式炉最终脱水前加入碳酸钠溶液,使固定铵盐转化为稳定的钠盐。

2.焦油蒸馏工艺

根据生产规模的不同,可采用间歇式或连续式焦油蒸馏装置。后者分离效果好,各种馏分产率高,酚和萘可高度集中在一定的馏分中,故生产规模较大的焦油车间均采用管式炉连续式装置进行焦油蒸馏。

       焦油蒸馏的目的是将焦油中沸点接近的化合物集中到相应的馏分中,以便进一步加工分离出单体产品。

3.焦油蒸馏的主要设备

管式加热炉:主要由燃烧室、对流式和烟囱组成。

一段蒸发器:一段蒸发器快速蒸出煤焦油中所含水分和部分轻油的蒸馏设备。

二段蒸发器:二段蒸发器是将400~410℃的过热无水焦油闪蒸并使其馏分与沥青分离的蒸馏设备。

在两塔式流程中所用的二段蒸发器不带精馏段,构造比较简单。在一塔式流程中用的二段蒸发器带有精馏段。

馏分塔:馏分塔是焦油蒸馏工艺中切取各种馏分的设备,可分为精馏段和提馏段,内设塔板。

4.煤焦油馏分的加工

4.1轻油馏分的加工

轻油是煤焦油蒸馏切取的馏程为170℃前的馏出物,产率为无水焦油的0.4%~0.8%。常规的焦油连续蒸馏工艺,轻油馏分来源有两处,一是一段蒸发器焦油脱水的同时得到的轻油馏分,简称一段轻油;二是馏分塔顶得到的轻油馏分,简称二段轻油。

轻油馏分一般并入吸苯后的洗油,或并入粗苯中进一步加工,分离出来苯类产品、溶剂油及古马隆等。

4.2焦油馏分中酚类化合物的提取与精制

酚类化合物是煤热分解的产物,其组成和产量与煤料所含的总氧量、配煤质量及炼焦温度有关,一般高温炼焦酚类化合物的含量约占焦油的1%~2.5%。酚类化合物主要存在于酚油、萘油和洗油馏分中。酚油馏分主要含有苯酚和甲酚,萘油馏分主要含有甲酚和二甲酚,洗油馏分中高沸点酚占一半以上,一蒽油中主要是高沸点酚。根据馏分产率和低沸点酚含量,采取从酚油、萘油和洗油馏分中提取酚类化合物。

焦油馏分中酚类含量

馏分名称

产率/%(占无水焦油)

含酚量/%

占馏分

占焦油

占焦油中的酚

轻油

0.422

2.5

0.0106

0.85

酚油

1.84

23.7

0.436

35.1

萘油

16.23

2.95

0.479

38.6

洗油

6.7

2.4

0.161

13.0

一蒽油

22.0

0.64

0.141

11.3

二蒽油

3.23

0.40

0.0129

1.04

总计

 

 

1.24

100

从焦油馏分中提取酚类化合物的工艺包括馏分碱洗脱酚、粗酚钠的净化和净酚钠的分解等工序。

粗酚的精制是利用酚化合物的沸点差异,采用精馏方法加工以获得酚产品的工艺。粗酚精制的主要产品有苯酚,工业酚,邻甲酚,工业邻甲酚,间对混合甲酚,三混甲酚和二甲酚等。粗酚精制的工艺流程有减压间歇精馏和减压连续精馏。

4.3焦油馏分中萘的提取与精制

萘在煤焦油中的含量与炼焦温度、煤热解产物在焦炉炭化室顶部空间的停留时间和温度条件有关,一般高温炼焦萘在焦油中的含量约为10%。

从萘油馏分中提取萘普遍采用精馏法制取工业萘。所采用的工艺有双炉双塔连续精馏,单炉单塔连续精馏和单炉双塔加压连续精馏等工艺。

4.4洗油馏分

洗油馏分是煤焦油蒸馏切取的馏程为230~300℃的馏出物。产率一般为无水焦油的4.5%~6.5%。洗油馏分主要用于洗涤吸收煤气中的苯族烃和从中提取喹啉类化合物、酚类化合物、甲基萘、二甲基萘、萘、吲哚、联苯、苊、氧芴和芴等产品。

洗油馏分分别用酸和碱洗涤,提取喹啉类化合物和酚类化合物后,在塔板数60~70的三个浮阀塔内切取窄馏分。其中,萘油馏分是生产工业萘的原料,脱萘残油和重质洗油是提取氧芴和芴的原料,甲基萘馏分是提取α-甲基萘和β-甲基萘的原料,轻质残油和脱苊残油可混入低萘洗油中提取工业苊,中质洗油可作为回收苯族烃的吸收剂。

4.5蒽油馏分

4.5.1 粗蒽的制取

蒽油馏分是焦油蒸馏切取的馏程为300~360℃的馏分,一蒽油是焦油蒸馏切取的馏程为300~330℃的馏分,二蒽油是焦油蒸馏切取的馏程为330~360℃的馏分。

粗蒽的制取

粗蒽是一蒽油馏分经冷却、结晶和离心分离后得到的一种黄绿色结晶物,其质量指标见表。

制取粗蒽的工艺有两种,即蒽油馏分一段冷却结晶法和二段冷却结晶法。

级别

一级

二级

三级

蒽的质量分数

≥36

≥32

≥25

油的质量分数

≤8

≤15

 

水分

≤3

≤5

≤3

4.5.2 粗蒽精制

由一蒽油制取的粗蒽,经过精制得到精蒽、菲、咔唑等重要的化工原料。粗蒽精制的方法有:溶剂萃取法,溶剂萃取-精馏法,共沸精馏法,吸附法等。

4.6煤焦油沥青

沥青是煤焦油蒸馏提取馏分后的残余物,常温下为黑色固体、无固定熔点,呈玻璃相,按照软化点的高低可分为低温、中温和高温沥青。

低温沥青用于建筑、铺路、电极碳素材料和炉衬黏结剂,也可用于制炭黑和做燃料用。中温沥青用于生产油毡、高级沥青漆等产品,也是沥青延迟焦化和改质沥青的原料。沥青经过处理还可以用于制取针状焦和沥青炭纤维等新型炭材料。

 


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