煤焦油蒸馏工艺的选择

1、高温煤焦油是炼焦过程产生的副产物,占炼焦干煤的4%左右。高温煤焦油主要是由芳香烃组成的复杂混合物,其中很多化合物是塑料、合成纤维、染料、合成橡胶、农药、医药、耐高温材料以及国防工业的重要原料。煤焦油加工的龙头是焦油蒸馏,原有的焦油蒸馏工艺流程很难满足大型化、节能减排等要求。本文重点介绍了国内外已投产的焦油蒸馏工艺的流程和优、缺点,介绍了中冶焦耐工程技术有限公司开发的新焦油蒸馏工艺。1现有焦油蒸馏工艺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。1.1常压蒸馏工艺常压蒸馏是近年来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

2、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、萘油和煤焦油蒸馏工艺的选择肖瑾姜秋叶煌(中冶焦耐工程技术有限公司,鞍山114002摘要:论述了国内外焦油蒸馏工艺的流程和特点,对新开发的焦油蒸馏工艺流程和特点进行了说明。通过比较,显示了新工艺的优越性,单套焦油处理能力可以达到50万t/a,实现了大型化和节能降耗,具有推广价值。关键词:煤焦油蒸馏新工艺中图分类号

3、:TQ522.63文献标识码:A文章编号:1001-3709(201102-0050-04Selection of coal tar distillation processXiao Jin Jiang Qiu Ye Huang(ACRE Coking&Refractory Engineering Consulting Corporation,MCC,Anshan114002,ChinaAbstract:The process flow and features of tar distillation processes in China and foreign countries a

4、re dis-cussed.The process flow and features of the newly developed tar distillation are described.Through com-parison,the superiority of the new process is showed.The tar processing capacity of one set of plant can be up to500000t/a,and the macro-scale operations technology,energy-saving and energy

5、consumption re-duction are realized.The new process has the value of popularization.Key words:Coal tar Distillation New process收稿日期:2010-11-05作者简介:肖瑾(1970-,女,高级工程 师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: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;对设备要求低于减压流程和常减压流程;基建投资低,设备维护量较少

6、。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。1.2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、济钢焦化厂、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

7、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:煤气消耗量少;由于蒸馏是负压操作,降低了蒸馏温度,减少了管式炉结焦;减压操作可改善操作环境,有利于环境保护。缺点是: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;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;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

8、馏所需热量也由1台管式炉提供,单套装置处理无水焦油1020万t/a。1.3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,其余部分采出进入下一单元。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

9、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。预蒸馏塔顶采出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,一部分作为回流,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

10、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,然后一部分进入加热炉加热后,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:焦油蒸馏采用常压蒸馏与减压蒸馏相结合,可降低高沸点馏分蒸馏温度;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;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: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;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。2新开发的焦油

11、蒸馏工艺2.1工艺形成的背景随着焦化工业的发展,焦油加工越来越趋于集中化、大规模化、精细分离和深加工方向发展。但目前国内已建成投产的焦油加工项目多为20万t/a 以下规模的常压或常减压工艺,尚没有30万t/a以上规模焦油蒸馏工艺生产经验,尤其是减压蒸馏或常减压蒸馏工艺流程。新建工程一般都采用国外引进基本技术和国内联合设计,因此价格昂贵。我公司基于市场需求,近年来着重研究了国内外各种焦油蒸馏工艺路线的原理、特点、产品构成、设备选择和热能利用等方面的资料,开发了较为经济实用的大规模焦油蒸馏工艺流程,并与高校合作,运用计算机仿真计算,模拟蒸馏单元操作,得到主要设备的设计和操作参数。该工艺的开发初衷是

12、:1高沸点馏分采用真空蒸馏操作,既能降低操作温度、节省能源,又能有效减轻泄漏,减少环境污染。2尽可能切取窄馏分,以减少后续深加工的能耗,简化深加工操作。3强化分离操作,提高一次分离效率。4充分利用各种馏分热能换热,节能降耗。5引入导热油系统,有效利用一些无法直接换热的热能,节约蒸汽用量。6引入温水系统,用于一些易结晶物料的冷却,可有效避免结晶堵塞管道。2.2工艺流程工艺采用两塔式常减压蒸馏,包括脱水、1#蒸馏、2#蒸馏等主要系统及真空、导热油、温水、排气洗净、贮槽等辅助系统。工艺流程见图4。原料焦油与馏分换热后进焦油预热器,由导热油加热后进入预脱水塔。预脱水塔顶部脱出部分水和轻油,轻油作为脱水

13、塔回流,分离水自流到氨水槽。预脱水塔底的焦油自流入脱水塔。脱水塔顶馏出的轻油馏分和水经冷凝冷却、油水分离后,一部分轻油作为回流,其余作为产品送至轻油槽,分离水自流到氨水槽。脱水焦油在脱水塔底用泵抽出,与1#蒸馏塔底循环油混合后进1#管式加热炉。脱水塔以导热油为热源,塔底焦油经重沸器循环加热后返回塔底,以提供脱水蒸馏所需热量。1#蒸馏塔为常压操作,塔顶的酚油气在分缩器内冷凝,一部分作为回流,另一部分作为产品采出,冷却后进入酚油槽。1#蒸馏塔侧线切取萘油馏分,与原料焦油换热,再用温水冷却后送至萘油槽。塔底混合油一部分与脱水塔底无水焦油混合后进1#管式加热炉,加热到一定温度后返回塔底,提供蒸馏所需热

14、量;另一部分从1#蒸馏塔底抽出与2#蒸馏塔底循环沥青混合后进2#管式加热炉。2#蒸馏塔为减压操作,塔顶的洗油气在分缩器内冷凝,一部分作为回流;另一部分作为产品采短路和粉尘爆炸。对系统分析研究发现,除尘气流最先进入1#、2#仓,最后从提升阀打开的8#、9#仓布袋流出,通过除尘风机后经烟囱排入大气,大量粉尘沉积在1#、2#仓中引发堵塞。对此,在这2个仓的螺旋机罩壳上左右错开斜向安装DN15喷吹管9个,当螺旋机发生堵转后关闭被堵仓室的脉冲喷吹,然后打开加装的压缩空气喷吹管阀门,将仓内沉积的焦粉吹起,随气流进入其他仓室或吸附在布袋上,最后启动螺旋机将余灰排出。采取上述措施后,在不停除尘风机的情况下,只

15、需2名操作工1h 左右就能恢复正常。在1#、2#仓改造成功的基础上,又对空气喷吹管路进行了延伸,9台螺旋机全部完成改造,现运行正常。张国富编辑出,与原料焦油换热并用温水冷却后进洗油槽。2#蒸馏塔侧线分别切取一蒽油和二蒽油馏分。一蒽油馏分与原料焦油换热并冷却后送一蒽油槽。二蒽油馏分用温水冷却后送二蒽油槽。塔底沥青一部分用2#蒸馏塔底循环泵抽出,与1#蒸馏塔底油混合后进2#管式加热炉,在此加热到一定温度后返回塔底,提供蒸馏所需热量;另一部分由2#蒸馏塔底抽出,与导热油换热后送至后续生产装置。2.3工艺特点1常减压蒸馏相结合,温度、压力分配合理,减压蒸馏降低了操作温度,减少燃料消耗量,又可改善操作环境,有利于环境保护。2各蒸馏塔底采用油循环加热的供热方式,便于操作和调节,能有效地防止结焦的产生。3蒸馏过程不需通入直接蒸汽,不产生含酚废水。4馏分分割较细,减少后续加工馏分的