一种焦油蒸馏方法及系统与流程

1.本发明涉及焦油蒸馏技术领域，特别是涉及一种焦油蒸馏方法及系统。


背景技术：

2.煤焦油是煤炭干馏时生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠状液体，简称焦油。煤焦油按干馏温度可分为低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油，在焦炭生产中得到的煤焦油属于高温煤焦油。它是粗煤气冷却过程中冷凝、分离出来的焦炉煤气净化产品之一。煤焦油一般作为加工精制的原料以制取各种化工产品，也可直接利用，如作为工业型煤、型焦和煤质活性炭用的粘结剂的配料组分，还可用作燃料油、高炉喷吹燃料以及木材防腐油和烧炭黑的原料。目前，煤焦油主要是通过蒸馏来生产软沥青。
3.煤焦油蒸馏(coaltardistillation)是指根据煤焦油中各组分的不同沸点将各组分初步分割为几个富集某种或某几种化合物的馏分的煤焦油加工工序；一般分割为轻油、酚油、焦油、洗油、蒽油和沥青六个馏分，它包括脱渣、质量均匀化、脱水、脱盐和蒸馏等步骤。
4.在焦油蒸馏前，需经过脱水。脱水焦油经蒸馏分离为焦油轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油等馏分及软沥青。主要设备有脱水塔、主塔(即馏分塔)、加热炉及热交换器等，其蒸馏过程由单塔完成，蒸馏塔塔底主要生产软沥青。八十年代初期宝钢引进此流程，由于软沥青是后续工段中生产针状焦(或沥青焦)的原料，所以焦油蒸馏过程中均生产软沥青。在焦油蒸馏的时候，需要消耗大量的能源为蒸馏提供热量，成本高，能源利用率低。
5.现有技术公开了一种在线连续生产炭黑油的方法，包括：(1)将煤焦油经过脱水塔蒸馏脱水分离成无水焦油和轻油馏分；(2)将步骤(1)中无水焦油经管式炉对流段加热后送入馏分塔，经减压蒸馏得到软沥青和酚油，萘油，洗油这三种混油馏分；(3)通过控制管式炉辐射段软沥青出口温度及循环量来控制步骤(2)三种混油馏分中洗油馏分的含量，保证洗油能与塔底软沥青充分混合，得到炭黑油馏分；其中，步骤(1)中所述蒸馏为常压蒸馏，无水焦油温度约为240～260℃；所述步骤(1)煤焦油脱水分两步，初步脱水和最终脱水，煤焦油初步脱水在80℃静置36h以上，焦油中水分初步脱至4％以下；最终脱水采用三相超级离心机离心，将煤焦油水分脱至2％以下；步骤(1)脱水塔顶温度：98～105℃；所述步骤(2)中采用的是减压蒸馏，压力为-35～-45kp，经管式炉对流段加热后的无水焦油温度275～280℃；所述步骤(2)馏分塔回流量控制为3～5t/h，馏分塔顶气相压力为-35～-40kp，温度为210～220℃；塔底气相压力为-30kpa，馏分塔底部温度为285℃～290℃；所述步骤(3)中管式炉辐射段出口温度390
±
1℃，软沥青循环量180～200t/h。另外，该专利还公开了一种在线连续生产炭黑油的装置，所述装置包括：换热装置、脱水塔、冷凝冷却器、油水分离器、无水焦油/炭黑油换热器、管式炉、馏分塔、两混油冷凝器、三混油冷却器、洗涤器、不凝气冷却器、炭黑油/焦油换热器、炭黑油冷却器，所述装置之间采用泵连接；所述脱水塔上第一自动调节阀；所述馏分塔上设有第二自动调节阀。该专利在蒸馏的时候，需要消耗大量能源，成本高。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种降低成本的焦油蒸馏方法及系统。
7.为了实现上述目的，本发明提供了一种焦油蒸馏方法，包括如下步骤：
8.s1、对原料焦油进行预处理；
9.s2、将预处理后的原料焦油输入蒸馏主塔，进行蒸馏，直至产出轻组分油馏分；
10.s3、待轻组分油馏分产出稳定后，侧线将部分的轻组分油馏分采出；
11.s4、待蒸馏主塔塔底的物料升温到一定温度，减少燃料；
12.s5、将蒸馏主塔塔底的物料部分抽出，蒸馏主塔塔底剩余部分的物料，且将蒸馏主塔塔底剩余的部分物料与新输入蒸馏主塔塔底的原料焦油混合；
13.s6、将蒸馏主塔塔底抽出的物料与采出的轻组分油馏分进行混合。
14.作为优选方案，在步骤s1中，对原料焦油进行的预处理包括脱水和预热。
15.作为优选方案，将原料焦油输入脱水塔进行脱水和预热，同时，在脱水塔侧线采出轻组分油馏分。
16.作为优选方案，在步骤s2中，蒸馏主塔内进行减压蒸馏。
17.作为优选方案，在步骤s2中，当预处理的原料焦油进入蒸馏主塔后，先进行常压蒸馏，待蒸馏主塔塔底的物料升温至一定温度，对蒸馏主塔的塔内抽真空，使蒸馏主塔的塔内为负压。
18.作为优选方案，在步骤s3中，蒸馏主塔侧线采出的轻组分油馏分为洗油。
19.本发明还提供一种焦油蒸馏系统，包括预处理装置、蒸馏主塔、轻组分油馏分采出装置、塔底物料抽出装置和混合装置，所述预处理装置、所述轻组分油馏分采出装置和塔底物料抽出装置分别与所述蒸馏主塔连通，所述轻组分油馏分采出装置和所述塔底物料抽出装置与所述混合装置连通。
20.作为优选方案，还包括原料焦油输入管路，所述预处理装置包括脱水塔和换热装置，所述脱水塔设有原料焦油入口和脱水焦油出口，所述蒸馏主塔设有脱水焦油入口和软沥青出口，所述换热装置具有第一入口、第二入口、第一出口和第二出口，所述原料焦油输入管路与所述换热装置的第一入口连通，所述软沥青出口通过所述塔底物料抽出装置与所述换热装置的第二入口连通，所述换热装置的第一出口与所述原料焦油入口连通，所述换热装置的第二出口与所述混合装置连通，所述脱水焦油出口与所述脱水焦油入口连通。
21.作为优选方案，所述轻组分油馏分采出装置包括侧采出管线、采出阀和若干塔盘，若干所述塔盘沿所述蒸馏主塔的高度方向由下至上依次间隔设置，所述蒸馏主塔设有与所述塔盘连通的采出口，所述侧采出管线的一端连接在所述采出口，所述侧采出管线的另一端与所述混合装置连接，所述采出阀设于所述采出口处。
22.作为优选方案，所述混合装置包括混合釜和加热装置，所述混合釜中设有搅拌装置，所述加热装置设于所述混合釜上以对所述混合釜中的物料进行加热。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
24.本发明在焦油蒸馏的过程中，侧线采出轻组分油馏分，使留在蒸馏主塔塔底的物料的软化点降低，进而使留在蒸馏主塔塔底的物料吸热效率高，在燃烧等量的能源的情况下，软化点低的物料升温更快，可达到更高的温度，因此，抽出部分轻组分油馏分后，可减少用于燃烧供给热量的能源，同时也不影响蒸馏主塔塔底的物料的升温，并且，在抽出蒸馏主
塔塔底的物料时是部分抽出，蒸馏主塔塔底仍留存有部分高温的物料，在与新输入的物料进行混合后，新旧物料之间进行热传递，可使新输入的物料升温更快，达到高温，此时也不必因为新物料的进入而增加燃烧的能源，因此，可减少能源的使用，降低成本；另外，经过蒸馏，蒸馏主塔塔底抽出的物料为产出的软沥青，抽出部分轻组分油馏分后，产出的软沥青中的轻组分减少，导致产出的软沥青的质量降低，因此，本发明将抽出的轻组分油馏分与产出的软沥青进行混合以保证软沥青的质量，并且，可根据需要调整轻组分油馏分与软沥青的混合比例，满足不同的需求。
附图说明
25.图1是本发明实施例的焦油蒸馏方法的流程图。
26.图2是本发明实施例的焦油蒸馏系统的结构示意图。
27.图中，1-蒸馏主塔；2-塔底物料抽出装置；3-混合装置；4-原料焦油输入管路；5-脱水塔；6-换热装置；7-侧采出管线；8-采出阀；9-塔盘；10-放空管；11-馏分储存装置；12-控制阀。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
32.实施例一
33.如图1所示，本发明优选实施例的一种焦油蒸馏方法，包括如下步骤：
34.s1、对原料焦油进行预处理；
35.s2、将预处理后的原料焦油输入蒸馏主塔，进行蒸馏，直至产出轻组分油馏分；
36.s3、待轻组分油馏分产出稳定后，侧线将部分的轻组分油馏分采出；
37.s4、待蒸馏主塔塔底的物料升温到一定温度，减少燃料；
38.s5、将蒸馏主塔塔底的物料部分抽出，蒸馏主塔塔底剩余部分的物料，且将蒸馏主塔塔底剩余的部分物料与新输入蒸馏主塔塔底的原料焦油混合；
39.s6、将蒸馏主塔塔底抽出的物料与采出的轻组分油馏分进行混合。
40.本实施例在焦油蒸馏的过程中，侧线采出轻组分油馏分，使留在蒸馏主塔塔底的物料的软化点降低，进而使留在蒸馏主塔塔底的物料吸热效率高，在燃烧等量的能源的情况下，软化点低的物料升温更快，可达到更高的温度，因此，抽出部分轻组分油馏分后，可减少用于燃烧供给热量的能源，同时也不影响蒸馏主塔塔底的物料的升温，并且，在抽出蒸馏主塔塔底的物料时是部分抽出，蒸馏主塔塔底仍留存有部分高温的物料，在与新输入的物料进行混合后，新旧物料之间进行热传递，可使新输入的物料升温更快，达到高温，此时也不必因为新物料的进入而增加燃烧的能源，因此，可减少能源的使用，降低成本；另外，经过蒸馏，蒸馏主塔塔底抽出的物料为产出的软沥青，抽出部分轻组分油馏分后，产出的软沥青中的轻组分减少，导致产出的软沥青的质量降低，因此，本实施例将抽出的轻组分油馏分与产出的软沥青进行混合以保证软沥青的质量，并且，可根据需要调整轻组分油馏分与软沥青的混合比例，满足不同的需求。
41.实施例二
42.本实施例与实施例一的区别在于，在实施例一的基础上，本实施例对步骤s1作进一步的说明。
43.本实施例在步骤s1中，对原料焦油进行的预处理包括脱水和预热。若焦油含水多，将延长脱水时间而降低设备生产能力，增加耗热量，直接蒸馏耗费的燃料能源更多，增加了成本。并且，水能在焦油中形成稳定的乳浊液，受热时，形成乳浊液小水滴，开始不能立即蒸发而过热，当温度继续升高时，水滴急剧蒸发，造成突然沸腾而发生冲油的事故。
44.在本实施例中，将原料焦油输入脱水塔进行脱水和预热，同时，在脱水塔侧线采出轻组分油馏分。在脱水塔中，原料焦油通过热静置进行初步脱出，再通过加热进行最终脱水。在最终脱水过程中，温度达到130℃左右，有轻组分油馏分析出，此时将部分轻组分油馏分采出，同样可减少物料的轻组分，降低物料的软化点，使物料升温更快，吸热效率高，能减少燃料能源的使用，减低成本。
45.本实施例的其他步骤与实施例一相同，此处不再赘述。
46.实施例三
47.本实施例与实施例二的区别在于，在实施例二的基础上，本实施例对步骤s2作进一步的说明。
48.本实施例在步骤s2中，蒸馏主塔内进行减压蒸馏。减压蒸馏的煤气消耗量少，可减少燃料能源的使用，减低成本。并且，由于蒸馏是负压操作，降低了蒸馏温度，减少了管式炉结焦；而且减压操作可改善操作环境，有利于环境保护。
49.具体地，本实施例在步骤s2中，当预处理的原料焦油进入蒸馏主塔后，先进行常压蒸馏，待蒸馏主塔塔底的物料升温至一定温度，对蒸馏主塔的塔内抽真空，使蒸馏主塔的塔内为负压。
50.本实施例的其他步骤与实施例二相同，此处不赘述。
51.实施例四
52.本实施例与实施例三的区别在于，在实施例三的基础上，本实施例对步骤s3作进一步的说明。
53.本实施例在步骤s3中，蒸馏主塔侧线采出的轻组分油馏分为洗油。首先，在焦油蒸馏的过程中，若要采出轻油馏分，则侧线由上至下依次切取酚油、萘油、洗油和蒽油，因此，
若采出酚油馏分，侧线采出装置设置在蒸馏主塔的较高位置，不方便安装和监控，若采出蒽油馏分，侧线采出装置设置在蒸馏主塔的较低位置，此处馏分和物料混杂，采出的馏分是混合物，在最后的采出馏分与抽出的塔底物料混合的步骤中不容易掌控达到满足质量要求的比例，所以，本实施例选择采出洗油馏分，使侧线采出装置设置在蒸馏主塔的中部，安装加装采出装置且利于监控、检修，另外，由于与塔底具有一定距离，采出的洗油馏分成分较为简单，易于控制采出的馏分与抽出的塔底物料混合的比例来达到质量的要求。另外，析出洗油馏分的温度比析出酚油和萘油的温度要低，可减少燃料的使用。此外，在目前的焦油蒸馏中，主要是产出炭黑油，炭黑油的市场需求更大，炭黑油是由塔底的软沥青与塔中的馏分混合而成的，其中，主要是软沥青与洗油混合，因此，本实施例采出洗油后再与塔底抽出的物料进行混合，可严格控制混合比例，获得满足不同需求的炭黑油。
54.应当指出的是，步骤s3中的蒸馏主塔侧线采出的轻组分油馏分也可为酚油、萘油或蒽油，本实施例的洗油是较佳的选择。
55.本实施例的其他步骤与实施例三相同，此处不再赘述。
56.实施例五
57.如图2所示，本实施例提供一种焦油蒸馏系统，包括预处理装置、蒸馏主塔1、轻组分油馏分采出装置、塔底物料抽出装置2和混合装置3，预处理装置、轻组分油馏分采出装置和塔底物料抽出装置2分别与蒸馏主塔1连通，轻组分油馏分采出装置和塔底物料抽出装置2与混合装置3连通。本实施例通过轻组分油馏分采出装置从蒸馏主塔1中采出轻组分油馏分，使物料的轻组分减少，进而降低物料的软化点，可提高物料的吸热效率，升温更快，可减少燃料能源的使用。再通过混合装置3将轻组分油馏分采出装置采出的轻组分油馏分和塔底物料抽出装置2抽出的部分塔底物料混合，得到满足质量要求的软沥青或炭黑油。在本实施例中，蒸馏主塔1设有温度传感器，温度传感器用于监控塔底物料的温度。并且，本实施例的焦油蒸馏系统还包括负压装置，负压装置与蒸馏主塔1连接，负压装置用于对蒸馏主塔1的塔内抽真空，用于进行减压蒸馏，蒸馏主塔1内设有压力传感器，压力传感器用于监控蒸馏主塔1内的压力。
58.进一步地，本实施例的焦油蒸馏系统还包括原料焦油输入管路4，预处理装置包括脱水塔5和换热装置6，脱水塔5设有原料焦油入口和脱水焦油出口，蒸馏主塔1设有脱水焦油入口和软沥青出口，换热装置6具有第一入口、第二入口、第一出口和第二出口，原料焦油输入管路4与换热装置6的第一入口连通，软沥青出口通过塔底物料抽出装置2与换热装置6的第二入口连通，换热装置6的第一出口与原料焦油入口连通，换热装置6的第二出口与混合装置3连通，脱水焦油出口与脱水焦油入口连通。塔底物料抽出装置2从蒸馏主塔1的塔底抽出的物料具有较高温度，可用于原料焦油的预热，提高能源利用率，降低燃料能源的使用，降低成本。
59.另外，轻组分油馏分采出装置包括侧采出管线7、采出阀8和若干塔盘9，若干塔盘9沿蒸馏主塔1的高度方向由下至上依次间隔设置，蒸馏主塔1设有与塔盘9连通的采出口，侧采出管线7的一端连接在采出口，侧采出管线7的另一端与混合装置3连接，采出阀8设于采出口处。在蒸馏时，馏分不断往塔顶走，在轻组分油馏分分馏出的温度段设置塔盘9，可收集固定的轻组分油馏分，塔盘9上设有通孔，可让更高温度段的轻组分油馏分通过。通过采出阀8，可控制轻组分油馏分采出的时间。侧采出管线7连接有放空管10，可从此处获取采出的
轻组分油馏分进行检验，并且可将采出不合格的轻组分油馏分排出，避免进入混合装置3。此外，轻组分油馏分采出装置还包括馏分储存装置11，侧采出管线7与馏分储存装置11连接，馏分储存装置11通过控制阀12与混合装置3连接，可控制流入混合装置3中的轻组分油馏分的量，以便控制轻组分油馏分和抽出的塔底物料的混合比例。
60.此外，混合装置3包括混合釜和加热装置，混合釜中设有搅拌装置，加热装置设于混合釜上以对混合釜中的物料进行加热，采出的轻组分油馏分和抽出的塔底物料通过搅拌进行混合，若周围环境温度过低，可通过加热装置使抽出的塔底物料升温，使采出的轻组分油馏分和抽出的塔底物料融合得更充分。在本实施例中，混合釜上设有检测孔，可通过检测孔采出混合釜的物料进行检测，用于判断和调整采出的轻组分油馏分和抽出的塔底物料的比例。
61.综上，本发明实施例提供一种焦油蒸馏方法，其在焦油蒸馏的过程中，侧线采出轻组分油馏分，使留在蒸馏主塔塔底的物料的软化点降低，进而使留在蒸馏主塔塔底的物料吸热效率高，在燃烧等量的能源的情况下，软化点低的物料升温更快，可达到更高的温度，因此，抽出部分轻组分油馏分后，可减少用于燃烧供给热量的能源，同时也不影响蒸馏主塔塔底的物料的升温，并且，在抽出蒸馏主塔塔底的物料时是部分抽出，蒸馏主塔塔底仍留存有部分高温的物料，在与新输入的物料进行混合后，新旧物料之间进行热传递，可使新输入的物料升温更快，达到高温，此时也不必因为新物料的进入而增加燃烧的能源，因此，可减少能源的使用，降低成本；另外，经过蒸馏，蒸馏主塔塔底抽出的物料为产出的软沥青，抽出部分轻组分油馏分后，产出的软沥青中的轻组分减少，导致产出的软沥青的质量降低，因此，本实施例将抽出的轻组分油馏分与产出的软沥青进行混合以保证软沥青的质量，并且，可根据需要调整轻组分油馏分与软沥青的混合比例，满足不同的需求。并且，本发明实施例还提供一种实现上述焦油蒸馏方法的焦油蒸馏系统。
62.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。