中、低溫煤焦油微負(fù)壓蒸餾工藝方案

張萬順，姜澤標(biāo)，許玉峰

中、低溫煤焦油微負(fù)壓蒸餾工藝方案

張萬順，姜澤標(biāo)，許玉峰

（昆明蘭德設(shè)計有限公司，云南 昆明 650000）

中、低溫煤焦油在微負(fù)壓下切取110～330 ℃、300～350℃餾段，回收率以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計：輕油回收率為35％，重油回收率為33.3％，煤瀝青收率為2.5％，不凝油氣收率為6.7％。中、低溫煤焦油負(fù)壓蒸餾工藝給發(fā)生爐煤氣站廢水池中的沉積物處置找到一條可推行的路徑，形成發(fā)生爐煤氣站廢水池中的沉積物處置專業(yè)化、規(guī)?；肪€。

煤焦油；微負(fù)壓蒸餾；危險廢物處置

本文以發(fā)生爐煤氣站廢水池中的沉積物（低、中溫煤焦油、渣）為原料油，經(jīng)過沉降脫水，除臭，微負(fù)壓蒸餾加熱處理的工藝路線，在蒸餾罐分餾冷卻，分離出多種產(chǎn)品。

發(fā)生爐煤氣站廢水池中的沉積物隨意丟棄或簡單處理均對環(huán)境造成巨大的破壞性和影響。

將廢水池中的沉積物中的油品（低、中溫煤焦油）回收，可避免因廢棄原料油的不當(dāng)處理造成的土壤、地表水、地下水等的環(huán)境污染；加工成為燃油使其成為燃料，使廢棄資源得到重新利用，避免造成資源浪費(fèi)。

本項目生產(chǎn)的副產(chǎn)品煤瀝青是較好的燃料，在資源缺乏的時代，珍惜、保護(hù)不可再生的資源是主體，同時合理利用廢棄物也是不變的主旋律。

1 原料油的組成分析

中、低溫煤焦油是十分復(fù)雜的混合物，其組成隨煤種及干餾條件的不同及采用的工藝技術(shù)方案而有所差異，多數(shù)情況下是由煤焦油工業(yè)專門進(jìn)行分離、提純后加以利用[1-2]。

中、低溫煤焦油的基本性質(zhì)如表1所示，中、低溫煤焦油中各組分的分析結(jié)果如表2所示。

表1 中、低溫煤焦油的基本性質(zhì)

本項目在生產(chǎn)過程中使用的原料油為煤氣站廢水池中的沉積危廢物（低溫焦油、中溫焦油和煤粉），產(chǎn)品為爐灶煤焦燃料油（輕質(zhì)焦油與重質(zhì)焦油的混合油）、副產(chǎn)品為煤瀝青。

表2 中、低溫煤焦油中各組分的分析結(jié)果[1]

2 微負(fù)壓蒸餾工藝方案

中、低溫煤焦油是十分復(fù)雜的混合物，其組成隨煤種及干餾條件的不同及采用的工藝技術(shù)方案而有所差異，多數(shù)情況下是由煤焦油工業(yè)專門進(jìn)行分離、提純后加以利用。本文以原料油中添加防沸劑控制沸點一般在110～350 ℃之間，基本上可以通過蒸餾法進(jìn)行分餾。該方案采用干式微負(fù)壓蒸餾，根據(jù)原料油中各組分沸點的不同，低、中溫煤焦油從原料油中蒸出，油蒸氣經(jīng)過冷凝回收后得到產(chǎn)品。

本文采用的減壓蒸餾裝置是一個工藝較成熟的裝置，技術(shù)進(jìn)展大多是在工藝加工流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)及優(yōu)化操作等方面，從而在滿足生產(chǎn)方案、產(chǎn)品質(zhì)量的前提下獲得高拔出率、低能耗的效果。低溫煤焦油餾分沸程如表3所示。

表3 低溫煤焦油餾分沸程[3]

干式微負(fù)壓蒸餾工藝是國外21世紀(jì)70年代逐漸發(fā)展起來的，其特點是在蒸餾罐內(nèi)通過蒸餾罐頂采用的冷凝冷卻系統(tǒng)，使減壓出口獲得較高的真空度，在較低的操作溫度下完成相同的減壓拔出率。蒸餾罐采用了處理能力高、壓力降小的內(nèi)件，有利于提高微負(fù)壓餾分油的收率并降低了裝置能耗[4]。

采用干式微負(fù)蒸餾工藝的主要作用在于簡化裝置流程，同時可以降低裝置的加工能耗，進(jìn)罐的原料油被加熱到110~350 ℃，有利于低、中溫煤焦油餾出。整個系統(tǒng)所需熱源均由燃燒爐提供（燃煤瀝青及不凝氣體的燃燒在燃燒室內(nèi)進(jìn)行，燃燒后的熱能將蓄熱硅板加熱，蓄熱硅板又將熱能間接傳遞給蒸餾罐），各設(shè)備均為密封。

3 微負(fù)壓蒸餾工藝

微負(fù)壓蒸餾工藝如圖1所示。原料油用強(qiáng)力渣漿泵打入蒸餾罐，蒸餾罐內(nèi)溫度升高至110～230 ℃（為第2餾段）時，原料油中的輕油、酚油、萘油在蒸餾過程中逐步揮發(fā)，油蒸氣通過循環(huán)冷凝系統(tǒng)后，油品冷凝至的中間槽后，自流到的燃料油緩沖罐暫存（該段冷凝的油品統(tǒng)稱為輕質(zhì)焦油）；當(dāng)蒸餾罐內(nèi)溫度升高至230～300 ℃時（為第3餾段），洗油（230～270 ℃）、蒽油（270～300 ℃）逐步蒸餾出來（該餾段的油品統(tǒng)稱為重質(zhì)焦油），油蒸氣通過循環(huán)冷凝系統(tǒng)后，油品冷凝至的中間槽后，自流到燃料油緩沖罐與2餾段的油品混合暫存。

當(dāng)?shù)娜剂嫌途彌_罐的混和油品收集到80%后，用成品油泵打入成品油罐儲存。蒸餾罐內(nèi)溫度升高至300 ℃時，當(dāng)冷卻管出油口無油品餾出時，停止對蒸餾罐加熱，經(jīng)過4天的蒸餾，蒸餾罐內(nèi)剩余物為煤瀝青。

蒸餾罐除渣臥式燃燒爐停火后，蒸餾罐經(jīng)過2天自然冷卻至常溫，打開蒸餾罐封口用扇風(fēng)機(jī)向罐內(nèi)注入新鮮空氣，然后由作業(yè)人員進(jìn)入蒸餾罐中清除煤瀝青，煤瀝青儲存于煤瀝青棚，供燃燒爐作為燃料使用。清除煤瀝青到下一輪的原料油裝罐作業(yè)共需要一天。

圖1 微負(fù)壓蒸餾工藝

4 生產(chǎn)運(yùn)行

1）煤焦油、渣處理企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模為：處理煤氣發(fā)生爐廢棄的焦油渣6 000 t·a-1（原料油），產(chǎn)脫水煤焦油4 100 t·a-1，其中產(chǎn)輕質(zhì)油2 100 t·a-1，重質(zhì)油2 000 t·a-1，產(chǎn)煤瀝青1 500 t·a-1。采用煤氣發(fā)生爐廢水池中的危廢沉積物作原料油，沉積物質(zhì)量良莠不齊，含油、水、渣量波動大，含水率高達(dá)為20％左右。

2）為了提高成品油回收率，生產(chǎn)企業(yè)收購原料油，集中處置。生產(chǎn)企業(yè)收購的原料油質(zhì)量已達(dá)到中、低溫煤焦油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。外購煤焦油質(zhì)量水分、灰分大幅度降低，質(zhì)量指標(biāo)見表4。

表4 原料油質(zhì)量指標(biāo)

3）原料油水分降低后，原料油無須預(yù)處理，蒸餾工藝沒有改變，僅是原料油在分餾過程的中輕質(zhì)餾段、重質(zhì)餾段的分餾時間縮短。原料油中含有的固體顆粒，是成品油灰分的主要來源，原料油中的含塵量降低后，成品油的回收量也就增加。

蒸餾時間：在原料油為焦油渣時，蒸餾罐內(nèi)溫度升高至300 ℃時，當(dāng)冷卻管出油口無油品餾出時，停止對蒸餾罐加熱，經(jīng)過3天的蒸餾，蒸餾罐內(nèi)剩余物為煤瀝青。

蒸餾罐除渣時間：臥式燃燒爐停火后，蒸餾罐經(jīng)過1天自然冷卻至常溫，清除煤瀝青，每一次生產(chǎn)循環(huán)周期為4天。因此，在原料油含水率、灰分降低、含油率質(zhì)量提高的條件下，現(xiàn)有工藝設(shè)備的蒸餾周期由96 h縮短至30 h操作是可行的，成品油產(chǎn)量大幅度提高符合生產(chǎn)工藝的要求。

5 結(jié) 論

1）經(jīng)過分析原料油組分中、低溫煤焦油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為68.33%，煤瀝青約為25%，其他（不凝氣體及水分）約為6.67％。由此采用發(fā)生爐煤氣站廢水池中的沉積物為主要原料的工藝技術(shù)，該技術(shù)成功地運(yùn)用于國內(nèi)多套生產(chǎn)裝置，屬于國內(nèi)同類型產(chǎn)品中的先進(jìn)工藝，業(yè)內(nèi)對比具有消耗低、能耗少、低污染、產(chǎn)品質(zhì)量高、成熟可靠等突出優(yōu)點，符合當(dāng)前廢物綜合利用技術(shù)發(fā)展的總方向。

2）整個系統(tǒng)所需熱源均由燃燒爐提供（燃煤瀝青及不凝氣體的燃燒在燃燒室內(nèi)進(jìn)行，燃燒后的熱能將蓄熱硅板加熱，蓄熱硅板又將熱能間接傳遞給蒸餾罐），各設(shè)備均為密封。蒸餾罐、脫水池、分離器、緩沖罐等設(shè)備頂端有事故自動排氣閥，用于管路堵塞事故狀態(tài)下的臨時泄壓。

3）整個工藝過程為微負(fù)壓、常壓生產(chǎn)。根據(jù)項目工藝要求和生產(chǎn)操作特點，所用自控方案為就地儀表控制，主要有溫度計、壓力表、液位計，以能滿足工藝要求為原則，確保質(zhì)量目標(biāo)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。各設(shè)備密閉生產(chǎn)，減少人工操作。

4）生產(chǎn)工藝采用微負(fù)壓蒸餾，結(jié)合了傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，整個過程無高溫、無高壓，分解溫度低于350 ℃，原材料自身能產(chǎn)生熱量分解，少量廢氣引至蒸餾罐底燃燒促進(jìn)分解，不需要另外提供熱源，同時避免直接排放對空氣造成污染。

［1］ 張軍民，劉弓，低溫煤焦油的綜合利用[J]，煤炭轉(zhuǎn)換，2010，33 （3）：92-96.

［2］孫鵬，孫國權(quán)，張鵬飛，等.新疆中低溫煤焦油的綜合利用[J].當(dāng)代化工，2018，47（12）：2580-2583.

［3］劉亞軍，陳小龍，王一凡，等.哈德原油減壓餾分加工方案分析[J].云南化工，2013（4）：22-25.

［4］孫會青，曲思建，王立斌.低溫煤焦油生產(chǎn)加工利用現(xiàn)狀[J].潔凈煤技術(shù)，2008，14（5）：34-37.

Micro Negative Pressure Distillation Process of Medium and low temperature Coal Tar

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（Kunming Rand Design Co., Ltd., Kunming Yunnan 650000, China）

The medium and low temperature coal tar distillates were cut into110~330℃and 300~350℃ fractions under slight negative pressure. The light oil recovery rate was 35%, the heavy oil recovery rate was 33.3%, the coal asphalt was 2.5%, the non-condensable oil and gas was 6.7%.The medium and low temperature coal tar negative pressure distillation process provides a feasible path to dispose the sediments in the waste water pool of the occurrence furnace gas station,forming a specialized and large-scale route for the disposal of sediments in the wastewater pool of the occurrence furnace gas station.

Coal tar; Micronegative pressure distillation; Hazardous waste disposal

2020-10-23

張萬順（1990-），男，云南省昭通市人，助理工程師，2015年畢業(yè)于昆明學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：化工工藝。

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1004-0935（2021）03-0349-03