[发明专利]煤焦油预处理工艺及成套设备

说明书

技术领域

本发明涉及对煤焦油资源的深加工利用领域，提供了一种对煤焦油进行规模化集中预处理的工艺方法及成套设备，以使处理后的煤焦油满足后续深加工工艺要求。

背景技术

煤焦油是焦化工业的重要产品之一，其组成极为复杂。煤焦油中的有机化合物估计有一万种以上，已被鉴定的约有五百多种，是一种十分复杂的混合物。

2004～2007年，中国煤焦油产量平均年增长17.5％。2007年中国焦油消费量为860万吨，其中，520万吨的焦油用于深加工，占焦油总消费量的60.5％。到2010年，预计中国煤焦油的产量约为1070万吨。随着煤焦油深加工技术的发展，不断提取出高附加值产品的影响，用于深加工的煤焦油量也越来越大。为发挥规模经济效应，现代焦油加工向着集中化、大型化、高质量、高效率、多品种和低消耗的方向发展。

煤焦油在进行深加工前必须进行预处理，主要为脱水、脱盐、脱除(机械)杂质等。

煤焦油脱水：传统工艺中，煤焦油脱水的步骤可分为初步脱水和最终脱水。初步脱水一般采用加热静置脱水法，即焦油在贮槽内用蛇管加热保温在70～80℃，静置36h以上，焦油与水因密度不同而分离。静置脱水可使焦油中水分初步脱至4％以下。此外，焦油初步脱水还有离心脱水法和加压加热脱水法等。初步脱水是很重要的操作，可使溶于水中的大部分盐类(主要是铵盐)随水分一齐排出，有利于以后的焦油加工操作。

焦油最终脱水，依生产规模不同，主要有如下几种方式：

1)间歇釜脱水。间歇蒸馏系统中，专设此釜进行焦油最终脱水。釜内焦油温度加热至100℃以上，使水蒸发脱除。脱水釜容积与蒸发釜相同，一釜脱水焦油供一釜蒸馏用。

2)管式炉脱水。连续焦油蒸馏系统及大型间歇系统(如在年处理12000t的焦油工段)多数是应用管式炉脱水。经初步脱水的焦油送入管式炉连续加热到130℃，然后送入蒸发器，脱去部分轻油和水。此时焦油含水降至0.3％～0.5％。在连续式管炉焦油蒸馏系统中，焦油最终脱水在管式炉内的对流段进行，也可以使焦油脱水至含水0.3％～0.5％以下。

煤焦油脱盐：焦油所含水分中溶有氯化铵、硫氰化铵、硫酸铵等，其中主要是氯化铵。这部分盐类在焦油最后脱水阶段仍留在焦油中，当加热到220～250℃的温度时，固定铵盐会分解成游离酸和铵。例如：NH₄Cl→HCl+NH₃

产生的盐酸存在于焦油中，会引起管道和设备严重腐蚀。同时，铵盐还会使焦油馏分与水起乳化作用，对萘油馏分的脱酚操作十分不利。因此，焦油必须在蒸馏前进行脱盐处理。

传统焦油脱盐主要方法有：

1)在回收鼓风冷凝工段采取循环氨水和冷凝氨水混合的工艺流程，降低固定铵盐的浓度。

2)采用焦油洗萘流程的粗苯工段，由于焦油中大量铵盐进入终冷循环水中，可降低焦油中的含盐浓度；

3)焦油在进入管式炉前加入碳酸钠，使固定铵盐转化为不易分解的钠盐。

例如：NH₄CL+Na₂CO₃→NaCL+NH₃+CO₂+H₂O

2NH₄CL+Na₂CO₃→(NH₄)₂CO₃+2NaCL

脱盐后的焦油，固定氨含量应小于0.01g/kg焦油，才能保证管式炉的操作正常。焦油脱盐处理后生成的钠盐留在焦油中，最后残留在沥青内成为沥青灰分，因而会影响沥青的质量，特别是炼制沥青焦时影响沥青焦质量。

由于煤焦油的粘度大，存在一定量的固体机械杂质及油水两相，而且水相比油相轻，所以传统工艺对除杂没有好的办法。目前，三相离心分离设备技术已逐步成熟，在煤焦油预处理阶段应用是完全可行的。

关于煤焦油的预处理方面，中国专利CN200510047366.5公开了一种煤焦油中水分的脱除方法，采用空气鼓泡加热脱水。中国专利CN200610105277.6还公开了一种采用电场净化煤焦油的方法。中国专利CN200710034412.7公开了一种煤焦油的预处理方法，采用溶剂萃取对煤焦油中杂质进行分离。中国专利2007201826090公布了一种采用交直流复合电场进行煤焦油的脱盐脱水的撬装式装置。