褐煤氣化粗酚精制工藝介紹

岳廣祥，張新月，趙正權(quán)

（赤峰博元科技有限公司， 內(nèi)蒙古 赤峰 025350）

褐煤是煤化程度最低的礦產(chǎn)煤［1］，我國褐煤資源總儲量約有1 303多億t，其中以內(nèi)蒙古東部靠近東北三省地區(qū)儲存量最多［2］。但褐煤燃燒對空氣污染嚴(yán)重，為此開發(fā)褐煤綜合利用將是我國走可持續(xù)發(fā)展道路的必然選擇。而今在褐煤氣化副產(chǎn)物中提煉酚類等下游產(chǎn)品將是提高褐煤綜合利用的有效途徑之一［3,4］。

粗酚精制傳統(tǒng)工藝采用間歇精餾，經(jīng)脫水、脫渣、精制等幾個過程［5］。赤峰博元科技有限公司利用魯奇爐褐煤氣化粗酚為原料的20 kt/a連續(xù)精制工藝裝置已順利投產(chǎn)，該工藝適用于較大規(guī)模的酚產(chǎn)品生產(chǎn)，符合酚類產(chǎn)品的市場需求。

1 工藝原理

粗酚是由多種酚類組成的混合物，利用各種酚沸點的不同，將混合酚加熱至沸騰令其部分汽化，沸點低的酚在氣相中的濃度比在液相中的濃度高，而沸點較高的酚在液相中的濃度比在氣相中高，將汽化蒸汽部分冷凝，得到的冷凝液中輕組分的酚濃度就會提高，經(jīng)過多次進(jìn)行部分汽化或部分冷凝，最終可以在氣相中得到較純的低沸點酚產(chǎn)品，從而達(dá)到粗酚分離精制的目的。整個工藝過程在負(fù)壓下操作。

2 工藝流程

2.1 工藝流程圖(圖1)

圖1 褐煤氣化粗酚精制工藝流程示意圖Fig.1 Refining process flow of crude phenol from lignite gasification

2.2 原料預(yù)處理單元

粗酚原料從原料罐區(qū)經(jīng)原料泵進(jìn)入原料緩沖罐，再利用刮蒸進(jìn)料泵送入刮蒸預(yù)熱器加熱至 150℃后進(jìn)入刮膜蒸發(fā)器，刮膜蒸發(fā)器底部排出重組分至重組分罐，然后由重組分泵打入重組分回收罐，收集后排往界區(qū)外集中處理。刮膜蒸發(fā)器頂部排出的氣相粗酚經(jīng)刮蒸冷凝器冷凝后進(jìn)入刮蒸緩沖罐，然后由脫渣塔進(jìn)料泵送入精制預(yù)處理單元。

2.3 精制預(yù)處理單元

由原料預(yù)處理單元送來的粗酚進(jìn)入脫渣塔的中下部。脫渣塔塔頂氣相組分即混合酚（包括水、苯酚、甲酚）氣化去塔頂，經(jīng)脫渣塔冷凝器冷凝后進(jìn)入脫渣塔回流罐，冷凝液經(jīng)脫渣塔回流泵一部分送至塔頂回流，另一部分脫渣后的粗酚送入緩沖罐。塔底加熱系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)式再沸器，為塔底原料提供熱動力，一方面塔底料液經(jīng)脫渣塔再沸器循環(huán)泵送至脫渣塔再沸器，另一方面將根據(jù)渣油是否合格的情況，由脫渣塔再沸器循環(huán)泵送入重組分回收罐或其它不合格餾分罐。

脫渣塔頂部混合酚經(jīng)泵送入脫水塔進(jìn)行脫水，塔頂氣相組分即含少量苯酚的廢水汽化去塔頂，經(jīng)脫水塔冷凝器冷卻至 44 ℃后進(jìn)入脫水塔回流罐，冷凝液經(jīng)脫水塔回流泵一部分送至塔頂回流，另一部分廢水送至界區(qū)外。塔底加熱系統(tǒng)采用虹吸式再沸器，為塔原料提供熱動力。塔底脫水混酚由脫水塔釜液泵送至精制處理單元。

2.4 精制處理單元

由精制預(yù)處理單元送來的脫水混酚送入苯酚塔中部。塔頂氣相組分即苯酚，經(jīng)苯酚塔冷凝器冷卻至 50 ℃后進(jìn)入苯酚塔回流罐，冷凝后的苯酚經(jīng)苯酚塔回流泵一部分打回流一部分采出至苯酚產(chǎn)品緩沖罐。塔底加熱系統(tǒng)采用虹吸式再沸器，為塔原料提供熱動力。塔底由苯酚塔釜液泵采出含有鄰甲酚、間對甲酚、二甲酚的混酚進(jìn)入鄰甲酚塔中部。塔頂氣相組分即鄰甲酚，經(jīng)鄰甲酚塔冷凝器冷卻至50 ℃后進(jìn)入鄰甲酚塔回流罐，冷凝后的鄰甲酚經(jīng)鄰甲酚塔回流泵一部分打回流一部分采出進(jìn)入鄰甲酚產(chǎn)品緩沖罐。塔底加熱系統(tǒng)同樣采用虹吸式再沸器，為塔內(nèi)原料提供熱動力。塔底由鄰甲酚塔釜液泵采出含有間對甲酚、二甲酚的混酚進(jìn)入間對甲酚塔中部。塔頂氣相組分即間對甲酚，經(jīng)間對甲酚塔冷凝器冷卻至50 ℃后進(jìn)入間對甲酚塔回流罐，冷凝后的間對甲酚經(jīng)間對甲酚塔回流泵同樣一部分打回流一部分采出進(jìn)入間對甲酚產(chǎn)品罐。塔底加熱系統(tǒng)采用虹吸式再沸器，為塔原料提供熱動力。塔底由間對甲酚塔釜液泵采出粗二甲酚，送入粗二甲酚緩沖罐。

粗二甲酚由二甲酚進(jìn)料泵送入二甲酚塔再沸器，裝料一次性投入5～8 m3。間歇操作，塔頂氣相組分即二甲酚，經(jīng)二甲酚塔冷凝器冷卻至 60 ℃后進(jìn)入二甲酚塔回流罐，冷凝液經(jīng)二甲酚塔回流泵一部分送至塔頂回流，另一部分二甲酚經(jīng)二甲酚產(chǎn)品緩沖罐送入二甲酚產(chǎn)品罐。

塔釜溫度由再沸器蒸汽管線流量調(diào)節(jié)和降膜蒸發(fā)器蒸汽管線流量調(diào)節(jié)共同控制，塔釜采用降膜蒸發(fā)器型式為塔釜物料提供熱動力，塔釜的物料經(jīng)再沸器由二甲酚塔釜液泵輸送至二甲酚塔降膜蒸發(fā)器至塔釜，將塔釜物料汽化成氣相為精餾塔提供氣相動力，蒸餾結(jié)束后，脫除重組分由二甲酚塔釜液泵送至界外。

2.5 真空單元

真空單元主要由八臺真空泵四個真空系統(tǒng)組成。整個系統(tǒng)的操作為減壓操作，分為10.0 kPa和15.0 kPa兩個等級的真空度。為了保持塔頂真空度，以塔頂壓力與真空管線上的調(diào)節(jié)閥構(gòu)成壓力控制回路。考慮到系統(tǒng)的真空狀態(tài)，本系統(tǒng)采用液環(huán)式真空泵，真空泵為一開一備狀態(tài)。

3 工藝特點

該生產(chǎn)過程為連續(xù)化操作（二甲酚塔除外），具有操作簡便、自動化程度高、產(chǎn)量與產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，從而使生產(chǎn)過程極具經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。除以上優(yōu)點外，本裝置還具有以下特點：

（1）設(shè)備和管道均采用不銹鋼材質(zhì)，降低了酚產(chǎn)品的氧化及變色速率［6］。使產(chǎn)品在顏色、氣味、純度上更具有市場競爭力。

（2）塔內(nèi)件采用絲網(wǎng)填料，是目前世界各國應(yīng)用較為廣泛的一種高效填料。其優(yōu)點主要為理論塔板數(shù)高，通量大，壓力降低；低負(fù)荷性能好，理論板數(shù)隨氣體負(fù)荷的降低而增加，幾乎沒有低負(fù)荷極限；操作彈性大；放大效應(yīng)不明易；能夠滿足精密、大型、高真空精餾裝置的要求。為難分離物系、熱敏性物系及高純度產(chǎn)品的精餾分離提供了有利的條件。

（3）預(yù)處理部分博元公司采用新型的蒸餾換熱設(shè)備——刮膜蒸發(fā)器。該蒸發(fā)器在蒸餾、濃縮、脫氣、脫色、脫臭、干燥和反應(yīng)領(lǐng)域里解決不同的工藝問題得到了廣泛的應(yīng)用。具有操作彈性大、連續(xù)操作、處理熱敏感、高蒸發(fā)性能、損失量小、真空壓降小等特點。

4 結(jié)束語

博元公司一期20 kt/a粗酚精制項目于2014年10月投入試車階段，在解決試運行期間刮蒸系統(tǒng)切割溫度不明確及20 kPa真空時泵內(nèi)汽蝕噪音等問題后實現(xiàn)平穩(wěn)運行，進(jìn)而轉(zhuǎn)入正式投產(chǎn)階段。

經(jīng)多次優(yōu)化操作工藝，裝置運行平穩(wěn)可靠，產(chǎn)品收率及質(zhì)量得到很大提高的同時，有效降低了能耗，從而使生產(chǎn)具有更好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

［1］ 虞繼舜. 煤化學(xué)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社, 2005-05.

［2］杜敬文, 殷甲楠, 樊麗華, 梁英華. 褐煤利用技術(shù)現(xiàn)狀[J]. 潔凈煤技術(shù), 2015, 21(1): 73-76.

［3］王利波, 翟志剛. 淺析煤焦油中酚的加工及應(yīng)用[J]. 技術(shù)與應(yīng)用,2014(05): 7-8.

［4］賈永忠, 賈麗. 煤焦油中酚的提取利用 [J]. 當(dāng)代化工, 2008 (02).

［5］李南生，李洪升，丁德義．淺埋集輸油管線擬穩(wěn)態(tài)溫度場及熱工計算[J].冰川凍土，1997，19(1)：66-72．

［6］劉慶偉, 粗酚精制工序的改造技術(shù)[J]. 科技信息, 2011 (08): 14.