炼焦化学产品13007.docx
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1、第七章 煤焦油加工 煤煤焦油加工工是将煤焦焦油用物理理、化学方方法予以分分离和精制制的工艺过过程。从焦焦油氨水分分离器来的的煤焦油混混匀后,先先经过脱水水、脱渣、脱脱盐处理,然然后进行蒸蒸馏,按煤煤焦油组分分沸点分割割成轻油馏馏分(170)、酚油油馏分(1170210)、萘油油酚油(2210230)、洗油油馏分(2230300)、一蒽蒽油馏分(300330)和二蒽蒽油馏分(330360),蒸馏馏残渣为煤煤焦油沥青青。煤焦油油蒸馏的各各段馏分用用物理和化化学方法处处理,可提提取各种化化工产品,如如图7-11所示。第一节 煤煤焦油蒸馏馏 煤煤焦油蒸馏馏是根据煤煤焦油中各各组分的沸沸点不同将各组组分
2、初步分分割为几个个富集某种种和某几种种化合物的的馏分的加加工过程。煤煤焦油蒸馏馏包括蒸馏馏前的准备备和蒸馏等等工序。蒸蒸馏前的准准备工作包包括脱来自自集气管的的煤焦油、脱盐(用Na2CO3溶液)、脱图7- 22煤焦油蒸蒸馏工艺流流程示意图图渣、质量均均匀化、脱脱水和脱盐盐等步骤。煤煤焦油蒸馏馏的工艺流流程如图77-2所示示。 煤煤焦油蒸馏馏工艺按操操作方式可可分为间歇歇蒸馏和连连续蒸馏两两种。连续续蒸馏按操操作压力有有常压连续续蒸馏、常常压减压连续续蒸馏和减减压连续蒸蒸馏三种工工艺流程。常常压连续蒸蒸馏工艺流流程有一塔塔式连续蒸蒸馏流程和和二塔式连连续蒸馏流流程。 一一、煤焦油油脱渣 粗粗煤气
3、中带带有较多的的煤粉、焦焦粉和炭黑黑等固体颗颗粒,它们们在煤气冷冷却过程中中进入煤焦焦油,使煤煤焦油中固固体沉淀物物含量急剧剧增加。这这不但导致致煤焦油和和沥青质量量恶化,还还会在煤焦焦油蒸馏过过程中堵塞塞设备和管管道,因此此,焦油渣渣必须预先先予以脱除除。 脱脱渣分三段段进行: (1)一段段脱渣。焦焦炉煤气与与集气管中中冷凝下来来的冷凝液液(含煤焦焦油、氨水水和焦油渣渣)在气液液分离器中中分离,冷冷凝液流入入机械化焦焦油氨水分分离器,同同焦炉煤气气初冷器冷冷凝下来的的煤焦油和和氨水汇合合,经重力力沉降分离离,上层为为氨水,中中层为煤焦焦油,下层层为焦油渣渣。氨水溢溢流入中间间槽,送回回焦炉集
4、气气管喷洒。煤煤焦油经液液面调节器器流入焦油油中间槽,焦焦油渣由刮刮板输送机机连续刮至至漏斗排出出。这一方方法可使焦焦油含渣量量降至46。 (2)二段段脱渣。一一段脱渣后后的焦油,送送入另一机机械化焦油油氨水分离离器,经两两段脱渣后后煤焦油含含渣量为22.52.7。 (3)三段脱渣。二二段脱渣分分离出的煤煤焦油送入入超级离心心机。经三三段脱渣后后的煤焦油油含渣(100以上)量量为0.33,脱渣效效率为977。 二二、煤焦油油质量均匀匀化 由由本厂回收收车间生产产的粗焦油油及外厂来来油均送入入焦油油库库贮存,并并于油库进进行质量均均匀化、初初步脱水及及脱渣。焦油油库通通常至少设设三个贮槽槽,即一
5、个个接收焦油油,一个静静置脱水,一一个向管式式炉送油,三三槽轮换使使用。焦油油贮槽多为为钢板焊制制的立式槽槽,其构造造如图7-3所示。 在在焦油贮槽槽内设有蒸蒸汽加热器器,使焦油油保持一定定温度,以以利于油水水分离。澄澄清出来的的水由带有有放水旋塞塞的溢流管管排出,沿沿放水竖管管流入收集集槽中,再再送去与氨氨水混合加加工。 在在一些大型型焦油蒸馏馏装置中,常常处理来自自几个回收收车间和外外厂的焦油油,此外还还要混入煤煤气终冷时时洗下的萘萘、萘溶剂剂油、粗苯苯精制残油油,以及开开停工时各各种不合格格的馏分等等。在上述述情况下,需需将来自各各厂或车间间的质量不不同的焦油油分置于单单独的贮槽槽中,然
6、后后用泵倒人人混合槽内内,在此槽槽中,利用用受油管的的特殊装置置仔细进行行混合,以以保证焦油油质量均匀匀化。三、煤焦油油脱水 分分离出氨水水和焦油渣渣的煤焦油油含有4%的水,这这对焦油蒸蒸馏操作非非常不利。在在间歇焦油油蒸馏操作作中,焦油油含水多,将将延长脱水水时间而降降低设备生生产能力,增增加耗热量量。特别是是由于水在在焦油图7-3焦焦油贮槽1焦油入入口;2焦油出口口;3放放水旋塞;4放水水竖管;5放散管管;6人人孔;7-液面计;8蛇管管蒸汽加热热器;9温度计中能形成稳稳定的乳浊浊液,在受受热时,乳乳浊液中的的小水滴不不能立即蒸蒸发而处于于过热状态态。当温度度继续升高高时,这些些小水滴急急剧
7、蒸发,会会造成突沸沸窜油事故故。在管式式连续蒸馏馏系统中,如如焦油含水水较多,会会使系统的的压力显著著增高,阻阻力增加,呈呈乳浊液状状而稳定存存在于焦油油中的小水水滴同样会会急剧蒸发发,因而使使整个系统统压力剧增增,打乱操操作制度。此此时必须降降低焦油处处理量,否否则会造成成高压,有有引起管道道、设备破破裂而导致致火灾的危危险。此外外、伴随水水分带入的的腐蚀性介介质,还将将引起设备备和管道腐腐蚀。因此此,煤焦油油蒸馏前必必须脱水。焦焦油脱水可可分为初步步脱水和最最终脱水。 焦焦油初步脱脱水是在油油库的焦油油贮槽内加加热静置脱脱水,焦油油温度维持持在7080,经静置置36h以以上,水和和焦油因相
8、相对密度不不同而分离离。静置脱脱水可使焦焦油中水分分初步脱至至2%3%。 焦焦油最终脱脱水,在间间歇焦油蒸蒸馏系统中中,是在专专门设置的的间歇脱水水釜内进行行的;在连连续蒸馏系系统中,是是在管式炉炉的对流段段(一段)及及一段蒸发发器内进行行的。如焦焦油含水为为2%3%,当当管式炉一一段焦油出出口温度达达到1200130时,焦油油水分可脱脱至0.33%0.5%。 此此外,还可可在专设装装置中,采采用加压脱脱水法,使使焦油在加加压(0. 5lMPaa)和加热热(1300150)条仵下下进行脱水水。此法的的优点是水水不发生汽汽化,分离离水以液态态排出,节节省了水汽汽化所需的的潜热,从从而降低了了总耗
9、热量量。 四四、煤焦油油脱盐 焦焦油中所含含的水实际际上就是氨氨水。在这这种稀氨水水中,小部部分氨以氢氢氧化铵的的形式存在在,而绝大大部分氨为为铵盐,其其中挥发铵铵盐在最终终脱水阶段段可被除去去,而固定定铵盐(氯氯化铵、硫硫酸铵、硫硫氰酸铵等等)仍留在在脱水焦油油中,当加加热到2220250温度时,固固定铵盐会会分解成游游离酸和氨氨。例如:NH4CllHCl+NH3产生的酸存存在于焦油油中,会引引起管道和和设备严重重腐蚀。此此外,铵盐盐还会使焦焦油馏分与与水起乳化化作用,对对萘油馏分分的脱酚操操作也非常常不利。因因此,焦油油必须脱盐盐。 为为了减少焦焦油中的固固定铵盐,除除在回收车车间采用混混
10、合氨水系系统外,在在焦油车间间还采取脱脱盐措施,即即在焦油进进入管式炉炉前,连续续加入碳酸酸钠溶液,与与固定铵盐盐中和,以以生成稳定定的钠盐。其其反应式为为:2NH4CC1+Naa2CO32NH3+CO2+2NaaCl+HH2O2NH4CCNS+NNa2CO32NH3+CO2+2NaaCNS+H2O(NH4) 2SO4+Na2CO32NH3+CO2+Na2SO4+H2O 生生成的各种种钠盐在焦焦油蒸馏加加热的温度度下是不会会分解的。 由由高置槽来来的8%12%的的碳酸钠溶溶液经转子子流量计加加入一段焦焦油泵的吸吸人管中,这这样可使焦焦油和碳酸酸钠溶液达达到相当充充分的混合合。 碳碳酸钠的加加入
11、量取决决于焦油中中的固定铵铵盐含量,可可根据下列列反应式计计算:2NH4CC1+Naa2CO3 (NH4) 2CO3+2NaaCl 221 77 106 1 则则焦油中每每克固定氨氨的碳酸钠钠耗量(gg)为: 考考虑到碳酸酸钠和焦油油的混合程程度不够,或或焦油中固固定铵盐含含量可能发发生变化,所所以实际加加入量要比比理论量增增加25%酌过剩量量,可得计计算公式如如下:式中 AA 碳酸酸钠溶液消消耗量,LL/h; Q 进入入管式炉一一段的焦油油量,kgg/h;C 固定定铵盐含量量,换算为为每公斤焦焦油中含氨氨克数,gg/kg;(一般约为为0. 0030.044g/kg); B 碳碳酸钠溶液液的含
12、量,%; 碳酸钠钠溶液的密密度,kgg/L。 在在实际操作作中,可据据上述计算算,用转子子流量计控控制碳酸钠钠溶液供给给量,并从从两段泵出出口取焦油油样测定ppH值加以以校核。 pH值值一般以保保持在7.58为宜。 脱脱盐后的焦焦油中,固固定氨含量量应小于00. 0llg/kg焦油油,才能保保证管式炉炉的正常操操作。五、煤焦油油间歇蒸馏馏 焦焦油间歇蒸蒸馏的装料料、加热、分分馏和排渣渣等工艺是是依次周期期性循环进进行的。其其工艺流程程如图7-4所示。脱脱水煤焦油油装入蒸馏馏釜,用煤煤气加热,缓缓慢升温,首首先蒸出残残余水分和和少量轻油油,逐渐升升高釜内油油温,根据据馏出物的的密度和结结晶情况以
13、以及蒸馏柱柱顶油气温温度,由低低至高依次次切取轻油油馏分(1170前馏出物物)、中油油馏分(1170240之间馏出出物)、洗洗油馏分(2240300之间馏出出物)、蒽蒽油馏分(3300360之间馏出出物)。釜釜底残渣为为煤焦油沥沥青(简称称沥青)。中油馏分分和洗油馏馏分蒸气自自釜顶升汽汽管进入蒸蒸馏柱,经经分凝器和和冷凝冷却却器冷却后后的液体到到真空计量量槽,由此此放入各自自的接受槽槽。在蒸出出残余水分分、轻油馏馏分和蒽油油馏分时,油油气不通过过蒸馏柱和和分凝器,自自釜顶经交交通管到冷冷凝冷却器器。釜顶升升汽管温度度达1700时开贻自自计量槽抽抽真空,逐逐渐增大真真空度,直直至蒽油馏馏分切取完
14、完毕为止。在在切取中油油馏分的后后期,即将将馏出洗油油馏分时,开开始往釜内内通入蒸汽汽。当洗油油馏分切取取完了之后后蒸馏釜停停止加热,利利用釜内余余热和增大大真空度继继续蒸馏,切切取蒽油馏馏分,直至至沥青软化化点合格后后停釜,放放出沥青。 焦焦油间歇蒸蒸馏设备简简单,投资资少,容易易操作;但但劳动条件件差,强度度大,对环环境污染严严重,蒸馏馏出的各种种馏分质量量不高,使使提取纯产产品困难。因因此,焦油油间歇蒸馏馏只适用于于年处理焦焦油为122000tt以下的小小型焦化厂厂图7-4 煤焦油油间歇蒸馏馏工艺流程程1蒸馏釜釜;2蒸馏柱柱;3分凝器器;4冷凝冷冷却器;55真空计量槽;66真空泵泵;7捕
15、集器器 六六、煤焦油油两塔式连连续蒸馏 煤煤焦油两塔塔式连续蒸蒸馏的工艺艺流程如图图7-5所所示。煤焦焦油在贮槽槽中加热静静置初步脱脱水后送往往管式炉对对流段,加加热到12201330后进入一一段蒸发器器进行最终终脱水。从从一段蒸发发器的顶部部蒸出的全全部水分、挥挥发氨和部部分轻油,经经冷凝冷却却器和油水水分离器得得到一段轻轻油和氨水水。一段蒸蒸发器底部部出来的无无水焦油经经无水焦油油槽送往管管式炉辐射射段加热到到400410后进入二二段蒸发器器进行一次次蒸发,使使馏分和与与煤焦油沥沥青分离。沥沥青自底部部排出,馏馏分蒸气自自顶部逸出出进入蒽塔塔。蒽塔顶顶部用洗油油馏分回流流,从底部部排出二葸
16、葸油馏分,侧侧线切取一一蒽油馏分分,其余馏馏分以气态态自塔顶逸逸出进入馏馏分塔。馏馏分塔顶部部用轻油回回流,轻油油蒸气自塔塔顶逸出,再再经冷凝冷却却器和油水水分离器得得到轻油和和酚水。洗洗油馏分从从馏分塔底底排出,酚酚油馏分和和萘油馏分分分别由侧侧线切取,各各馏分通过过相应的浸浸没式冷却却器流入各各自的接受受槽。 中中国有些工工厂在馏分分塔中将萘萘油馏分和和洗油馏分分合并一起起切取,叫叫做两混馏馏分,这时时的塔底油油,含苊量量大于255%,称为为苊油馏分分。这种操操作可使萘萘较多地榘榘中在两混混馏分中,以以提高工业业萘的产率率。同时,由由于洗油馏馏分中的重重组分已在在切取苊油油馏分时除除去,从
17、而而提高了洗洗油质量。图7-5 两塔式式连续蒸馏馏工艺流程程1管式炉炉;2一一段段蒸发器和和无水焦油油槽;3二段蒸发发器;4葸塔;5馏分塔;6一段轻轻油冷凝冷冷却器;77馏分塔轻轻油冷凝冷冷却器;88一段轻轻油油水分分离器;9馏分塔轻轻油油水分分离器;110萘油油冷却器;11洗洗油冷却器器;12一蒽油冷却器器;13二蒽油冷冷却器;114轻油油回流槽;15洗洗油回流槽槽;16无水焦油油满流槽;17焦焦油循环槽槽;18轻油回流流泵;l99洗油回回流泵;220一段段焦油泵;21二二段焦油泵泵 两塔式式连续蒸馏馏的主要操操作指标如如下:一段焦油出出口温度/ 120130二段焦油出出口温度/ 40004
18、10一段蒸发器器顶部温度度/ 105110二段蒸发器器顶部温度度/ 3770 3374蒽塔顶部温温度/ 250265馏分塔顶部部温度/ 95115酚油馏分侧侧线温度/ 160170萘油馏分侧侧线温度/ 198200洗油馏分(塔塔底)温度度/ 225235两混馏分侧侧线温度/ 196200一蒽油馏分分侧线温度度/ 2880295二蒽油馏分分(塔底)温温度/ 330355一段蒸发器器底部压力力(表压)/kPa 29.4二段蒸发器器底部压力力(表压)/kPa 49各塔底部压压力(表压压)/kPa 49 两两塔式连续续式蒸馏所所得各馏分分的产率(对对无水焦油油)和质量量见表7-1。表7-1 馏分产产率
19、和质量量指标馏分名称产率/%相对密度(20)酚含量/%萘含量/%苊含量/%轻油馏分0.300.60.88820.155酚油馏分1.522.50.981.02030010萘油馏分111221.011.033670800洗油馏分561.03551.0055310一蒽油馏分分192001.121.1330.41.5二蒽油馏分分461.151.1990.21.0两混馏分161771.02881.0032357622苊油馏分231.071.0991.5525一蒽油馏分分171881.121.1330.41.5二蒽油馏分分351.151.1990.21.0注:表中下下半部分,系系切取两混混馏分时馏馏分产率
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