煤焦油产品与蒸馏工艺

煤焦油产品与蒸馏工艺摘要：本文主要阐述了煤焦油馏分及质量和煤焦油的蒸馏工艺问题。关键词：煤焦油，蒸馏高温煤焦油是炼焦过程产生的副产物。高温煤焦油主要是由芳香烃组成的复杂混合物，其中很多是塑料、染料、合成橡胶、医药、耐高温材料以及国防工业的重要原料。1煤焦油产品按照干馏温度差异煤焦油可以划分为低温焦油和高温焦油。低温焦油颜色褐黑，密度较小，在组成中烷烃、烯烃及芳香烃类约占一半左右。在褐煤焦油中还有一定量的石蜡，是高温焦油，颜色黑，密度较大，在构成上和低温焦油有质的差别。现代焦化厂生产的是高温焦油。1.1煤焦油馏分及质量因其高温焦油是极其复杂的一种混合物，还没有可能直接从中提取出酚、萘等单组分产品，需要先经蒸馏切取各种馏分，使要提取的单组分产品浓缩集中到相应的馏分中去，然后用精馏、结晶、过滤及化学处理等方法加工馏分，把它提取出来。①轻油馏分。它是煤焦油蒸馏时切取的馏程为170℃以前的馏出量。主要组分为苯及其同系物，酚含量不大于5﹪，并含有少量的古马隆和茚等不饱和同分异构体化合物及微量的萘。轻油馏分通常并入吸苯后的洗油，或并入粗苯中加工制取苯类产品。②酚油馏分。它是煤焦油蒸馏时切取的馏程为170～210℃的馏出量。煤焦油中的酚40～50﹪集中在这段馏分中。酚油馏分通常先实施酸碱洗涤，提取酚和吡啶碱。洗后酚油用于制取古马隆一茚树脂。③萘油馏分。它是煤焦油蒸馏时切取的馏程为210～230℃的馏出量。煤焦油中80～85﹪的萘集中在这段馏分中。别的主要组分有甲基萘、硫茚等。萘油馏分通常先实施酸碱洗涤，提取酚和吡啶碱，再用蒸馏法生产工业萘。④洗油馏分。它是煤焦油蒸馏时切取的馏程为230～300℃的馏出量。主要组分有甲基萘、二甲基萘、联苯等。洗油馏分一般用在生产供吸收精制煤气所含的苯及同系物的洗油，也能深化精馏切取窄馏分，以提取甲基萘、联苯等产品。洗油用于洗苯时要脱除其中的酚，酚的存在可促使洗油乳化，降低吸苯效果。⑤一蕙油馏分。一蕙油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为300～330℃的馏出量。主要组分有蕙、菲、咔哇和花等。一蕙油馏分是分离制取粗蕙的原料，也可直接配制生产炭黑的原料油。⑥二蒽油馏分。它是煤焦油蒸馏时切取的馏程为330～360℃的馏出量。二蒽油馏分一般用配制生产炭黑的原料油或筑路沥青等，还能作提取化工产品的原料。⑦沥青。沥青是煤焦油蒸馏提取馏分后的残留物，在常温下为黑色固体，无固定的熔点，受热后软化，密度为1.25～1.35/cm。2煤焦油的蒸馏工艺煤焦油蒸馏是依煤焦油中各组分的不同沸点，把各组分分割为富集某几种化合物馏分的加工过程。焦油蒸馏工艺就蒸馏塔的操作压力而言，可分为常压蒸馏、减压蒸馏和常减压蒸馏3类。2.1常压蒸馏工艺常压蒸馏是国内普遍采用的焦油蒸馏工艺，工艺流程见图1。原料焦油在管式炉对流段加热后进入一段蒸发器内闪蒸，顶部脱出水和部分轻油，底部无水焦油由二段焦油泵送入管式炉辐射段加热后，进入二段蒸发器。二段蒸发器底部分离出中温沥青，侧线切取二蒽油馏分，顶部用一蒽油回流。蒸发器顶部逸出的馏分蒸汽进入馏分塔内进一步分离。馏分塔顶采出轻油馏分，侧线由上至下依次切取酚油、萘油、洗油和一蒽油馏分，酚油、萘油和洗油馏分也可作为三混油馏分一起采出。馏分塔顶部用轻油回流，以控制塔顶温度。为了降低蒸馏温度，二段蒸发器和馏分塔底部通入过热蒸汽。常压蒸馏工艺的优点是：①工艺流程短，控制简便，易于操作，在国内有很多成熟的生产经验；②对设备要求低于减压流程和常减压流程；③基建投资低，设备维护量较少。缺点是常压蒸馏煤气耗量较高。由于多个馏分的分离是在同1个塔内完成，蒸馏所需热量由管式炉提供，单套装置处理能力较低，处理无水焦油最多20万t/a。而且通入的直接蒸汽经过油水分离后变成含酚废水，增加了水污染。2.2减压蒸馏工艺蒸馏过程由脱水和馏分蒸馏组成。在常压下脱水，然后无水焦油在馏分塔内进行减压蒸馏。宝钢化工公司、梅钢焦化厂均采用此种工艺。减压蒸馏工艺流程见图2。原料焦油经蒸汽预热后进入预脱水塔，塔顶脱出大部分水和少量轻油，塔底的焦油自流入脱水塔。脱水塔顶部用轻油回流以控制轻油质量，底部由重沸器进行循环加热以提供蒸馏所需热量，重沸器以高压蒸汽为热源。脱水塔顶馏出轻油馏分和水，塔底无水焦油经过管式炉加热后进入主蒸馏塔下部。主蒸馏塔为减压操作，塔顶馏出酚油馏分，侧线自上而下分别切取萘油、洗油和蒽油馏分，塔底采出软沥青，主蒸馏塔顶用酚油馏分回流。减压蒸馏工艺优点是：①煤气消耗量少；②由于蒸馏是负压操作，降低了蒸馏温度，减少了管式炉结焦；③减压操作可改善操作环境，有利于环境保护。缺点是：①由于无水焦油需要在单塔内分离成多个馏分，各馏分之间分离不够精细，导致高附加值产品流失；②减压蒸馏增加了1套真空装置，对设备及操作要求严格，基建投资高于常压蒸馏，真空系统有腐蚀现象；③软沥青产品直接销售时，由于其软化点低，需液态运输，销路有限。如果进一步加工生产中温沥青，则需增加设备投资和运行成本。常压蒸馏所需热量也由1台管式炉提供，单套装置处理无水焦油10～20万t/a。2.3常减压蒸馏工艺蒸馏过程分为脱水、常压蒸馏和减压蒸馏3个过程。脱水在常压下进行，馏分根据沸点和产量不同进行常压和减压蒸馏。国外引进的30万t/a焦油蒸馏装置工艺流程见图3。原料焦油预热后进入脱水塔，塔顶脱出焦油中的部分水和轻油，塔底无水焦油一部分送入重沸器进行循环加热后向脱水塔底供热，另一部分由无水焦油泵抽出送至预蒸馏塔前，与沥青加热炉出口热沥青混合后进入预蒸馏塔。预蒸馏塔为常压蒸馏，塔顶油气在分缩器内全部冷凝，一部分作为回流，其余部分采用进入下一单元。预蒸馏塔侧线切取重油馏分，塔底沥青由泵送入沥青加热炉加热后，一部分循环入塔提供蒸馏所需热量，另一部分进入沥青塔，沥青塔底通入过热蒸汽，汽提调整软化点后作为产品外送。预蒸馏塔顶采用的油气被喷洒的氨水急冷后进入急冷塔，急冷塔顶的轻油油气经冷凝冷却、油水分离后，部分轻油作为回流，其余作为产品。塔底的宽馏分油经油水分离后进入洗涤塔顶部，洗涤塔带有搅拌装置，塔底通入稀碱液，与宽馏分中的铵盐发生中和反应，以脱除焦油带入的铵盐。中和后的宽馏分由泵送入馏分塔，馏分塔为减压蒸馏。塔顶油气在分缩器内全部冷凝，一部分为回流，其余部分作为酚油产品采出。馏分塔自上而下从侧线依次采出萘油、洗油和蒽油馏分。萘油和蒽油馏分直接作为产品。洗油馏分进入洗油塔，进一步蒸馏脱出其中的萘组分生产低萘洗油，洗油塔为减压操作。馏分塔底重油馏分首先进入洗油塔重沸器加热，提供洗油蒸馏的热量，然后一部分入加热炉加热后，再作为热源返回馏分塔底，另一部分作为产品采出。常减压蒸馏工艺优点是：①焦油蒸馏采用常蒸馏与减压蒸馏相结合，可降低高沸点馏分蒸馏温；②各馏分切取精细，减少后续加工馏分的重复加热，洗油馏分中含萘量较低；③沥青塔底采用油循环加热，既能有效地防止管式炉的结焦，又便于操作和调节。缺点是：①与常压蒸馏和减压蒸馏工艺相比，增加了蒸馏塔及附属的大量设备，基建投资大，操作复杂，设备运转、维护费用较高；②焦油中主要馏分在常压预蒸馏急冷后进行二次加热，进入减压蒸馏，过程中2次加热，煤气消耗量大。参考文献：肖瑞华.煤焦油化工学[M].冶金工业出版社.2006.06水恒福，张德祥，张超群.煤焦油分离与精制[M].化学工业出版社.2011.06赵亮富.煤焦油产品精制及下游产品开发的探析[J].太原科技,2005,(03)