中、低温煤焦油微负压蒸馏工艺方案

张万顺，姜泽标，许玉峰

中、低温煤焦油微负压蒸馏工艺方案

张万顺，姜泽标，许玉峰

（昆明兰德设计有限公司，云南 昆明 650000）

中、低温煤焦油在微负压下切取110～330 ℃、300～350℃馏段，回收率以质量分数计：轻油回收率为35％，重油回收率为33.3％，煤沥青收率为2.5％，不凝油气收率为6.7％。中、低温煤焦油负压蒸馏工艺给发生炉煤气站废水池中的沉积物处置找到一条可推行的路径，形成发生炉煤气站废水池中的沉积物处置专业化、规模化路线。

煤焦油；微负压蒸馏；危险废物处置

本文以发生炉煤气站废水池中的沉积物（低、中温煤焦油、渣）为原料油，经过沉降脱水，除臭，微负压蒸馏加热处理的工艺路线，在蒸馏罐分馏冷却，分离出多种产品。

发生炉煤气站废水池中的沉积物随意丢弃或简单处理均对环境造成巨大的破坏性和影响。

将废水池中的沉积物中的油品（低、中温煤焦油）回收，可避免因废弃原料油的不当处理造成的土壤、地表水、地下水等的环境污染；加工成为燃油使其成为燃料，使废弃资源得到重新利用，避免造成资源浪费。

本项目生产的副产品煤沥青是较好的燃料，在资源缺乏的时代，珍惜、保护不可再生的资源是主体，同时合理利用废弃物也是不变的主旋律。

1 原料油的组成分析

中、低温煤焦油是十分复杂的混合物，其组成随煤种及干馏条件的不同及采用的工艺技术方案而有所差异，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用[1-2]。

中、低温煤焦油的基本性质如表1所示，中、低温煤焦油中各组分的分析结果如表2所示。

表1 中、低温煤焦油的基本性质

本项目在生产过程中使用的原料油为煤气站废水池中的沉积危废物（低温焦油、中温焦油和煤粉），产品为炉灶煤焦燃料油（轻质焦油与重质焦油的混合油）、副产品为煤沥青。

表2 中、低温煤焦油中各组分的分析结果[1]

2 微负压蒸馏工艺方案

中、低温煤焦油是十分复杂的混合物，其组成随煤种及干馏条件的不同及采用的工艺技术方案而有所差异，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用。本文以原料油中添加防沸剂控制沸点一般在110～350 ℃之间，基本上可以通过蒸馏法进行分馏。该方案采用干式微负压蒸馏，根据原料油中各组分沸点的不同，低、中温煤焦油从原料油中蒸出，油蒸气经过冷凝回收后得到产品。

本文采用的减压蒸馏装置是一个工艺较成熟的装置，技术进展大多是在工艺加工流程、设备结构及优化操作等方面，从而在满足生产方案、产品质量的前提下获得高拔出率、低能耗的效果。低温煤焦油馏分沸程如表3所示。

表3 低温煤焦油馏分沸程[3]

干式微负压蒸馏工艺是国外21世纪70年代逐渐发展起来的，其特点是在蒸馏罐内通过蒸馏罐顶采用的冷凝冷却系统，使减压出口获得较高的真空度，在较低的操作温度下完成相同的减压拔出率。蒸馏罐采用了处理能力高、压力降小的内件，有利于提高微负压馏分油的收率并降低了装置能耗[4]。

采用干式微负蒸馏工艺的主要作用在于简化装置流程，同时可以降低装置的加工能耗，进罐的原料油被加热到110~350 ℃，有利于低、中温煤焦油馏出。整个系统所需热源均由燃烧炉提供（燃煤沥青及不凝气体的燃烧在燃烧室内进行，燃烧后的热能将蓄热硅板加热，蓄热硅板又将热能间接传递给蒸馏罐），各设备均为密封。

3 微负压蒸馏工艺

微负压蒸馏工艺如图1所示。原料油用强力渣浆泵打入蒸馏罐，蒸馏罐内温度升高至110～230 ℃（为第2馏段）时，原料油中的轻油、酚油、萘油在蒸馏过程中逐步挥发，油蒸气通过循环冷凝系统后，油品冷凝至的中间槽后，自流到的燃料油缓冲罐暂存（该段冷凝的油品统称为轻质焦油）；当蒸馏罐内温度升高至230～300 ℃时（为第3馏段），洗油（230～270 ℃）、蒽油（270～300 ℃）逐步蒸馏出来（该馏段的油品统称为重质焦油），油蒸气通过循环冷凝系统后，油品冷凝至的中间槽后，自流到燃料油缓冲罐与2馏段的油品混合暂存。

当的燃料油缓冲罐的混和油品收集到80%后，用成品油泵打入成品油罐储存。蒸馏罐内温度升高至300 ℃时，当冷却管出油口无油品馏出时，停止对蒸馏罐加热，经过4天的蒸馏，蒸馏罐内剩余物为煤沥青。

蒸馏罐除渣卧式燃烧炉停火后，蒸馏罐经过2天自然冷却至常温，打开蒸馏罐封口用扇风机向罐内注入新鲜空气，然后由作业人员进入蒸馏罐中清除煤沥青，煤沥青储存于煤沥青棚，供燃烧炉作为燃料使用。清除煤沥青到下一轮的原料油装罐作业共需要一天。

图1 微负压蒸馏工艺

4 生产运行

1）煤焦油、渣处理企业生产规模为：处理煤气发生炉废弃的焦油渣6 000 t·a-1（原料油），产脱水煤焦油4 100 t·a-1，其中产轻质油2 100 t·a-1，重质油2 000 t·a-1，产煤沥青1 500 t·a-1。采用煤气发生炉废水池中的危废沉积物作原料油，沉积物质量良莠不齐，含油、水、渣量波动大，含水率高达为20％左右。

2）为了提高成品油回收率，生产企业收购原料油，集中处置。生产企业收购的原料油质量已达到中、低温煤焦油的质量标准。外购煤焦油质量水分、灰分大幅度降低，质量指标见表4。

表4 原料油质量指标

3）原料油水分降低后，原料油无须预处理，蒸馏工艺没有改变，仅是原料油在分馏过程的中轻质馏段、重质馏段的分馏时间缩短。原料油中含有的固体颗粒，是成品油灰分的主要来源，原料油中的含尘量降低后，成品油的回收量也就增加。

蒸馏时间：在原料油为焦油渣时，蒸馏罐内温度升高至300 ℃时，当冷却管出油口无油品馏出时，停止对蒸馏罐加热，经过3天的蒸馏，蒸馏罐内剩余物为煤沥青。

蒸馏罐除渣时间：卧式燃烧炉停火后，蒸馏罐经过1天自然冷却至常温，清除煤沥青，每一次生产循环周期为4天。因此，在原料油含水率、灰分降低、含油率质量提高的条件下，现有工艺设备的蒸馏周期由96 h缩短至30 h操作是可行的，成品油产量大幅度提高符合生产工艺的要求。

5 结 论

1）经过分析原料油组分中、低温煤焦油的质量分数约为68.33%，煤沥青约为25%，其他（不凝气体及水分）约为6.67％。由此采用发生炉煤气站废水池中的沉积物为主要原料的工艺技术，该技术成功地运用于国内多套生产装置，属于国内同类型产品中的先进工艺，业内对比具有消耗低、能耗少、低污染、产品质量高、成熟可靠等突出优点，符合当前废物综合利用技术发展的总方向。

2）整个系统所需热源均由燃烧炉提供（燃煤沥青及不凝气体的燃烧在燃烧室内进行，燃烧后的热能将蓄热硅板加热，蓄热硅板又将热能间接传递给蒸馏罐），各设备均为密封。蒸馏罐、脱水池、分离器、缓冲罐等设备顶端有事故自动排气阀，用于管路堵塞事故状态下的临时泄压。

3）整个工艺过程为微负压、常压生产。根据项目工艺要求和生产操作特点，所用自控方案为就地仪表控制，主要有温度计、压力表、液位计，以能满足工艺要求为原则，确保质量目标，提高生产效率和产品质量。各设备密闭生产，减少人工操作。

4）生产工艺采用微负压蒸馏，结合了传统蒸馏技术及现代科学技术，整个过程无高温、无高压，分解温度低于350 ℃，原材料自身能产生热量分解，少量废气引至蒸馏罐底燃烧促进分解，不需要另外提供热源，同时避免直接排放对空气造成污染。

［1］ 张军民，刘弓，低温煤焦油的综合利用[J]，煤炭转换，2010，33 （3）：92-96.

［2］孙鹏，孙国权，张鹏飞，等.新疆中低温煤焦油的综合利用[J].当代化工，2018，47（12）：2580-2583.

［3］刘亚军，陈小龙，王一凡，等.哈德原油减压馏分加工方案分析[J].云南化工，2013（4）：22-25.

［4］孙会青，曲思建，王立斌.低温煤焦油生产加工利用现状[J].洁净煤技术，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

张万顺（1990-），男，云南省昭通市人，助理工程师，2015年毕业于昆明学院化学工程与工艺专业，研究方向：化工工艺。

TQ519

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1004-0935（2021）03-0349-03