專利名稱：低中溫煤焦油冷切割分離方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低中溫煤焦油輕質焦油和重質餾分的分離方法，具體涉及一種輕質焦油收率高的低中溫煤焦油低溫冷切割分離方法。
背景技術：
煤焦油是煤隔絕空氣加熱干餾所得，在高溫下制得的煤焦油叫高溫煤焦油，低溫下制得的煤焦油叫低溫煤焦油，兩者溫度之間制得的煤焦油叫中溫煤焦油，通常在低中溫情況下干餾所得的煤焦油產(chǎn)率較高。低中溫煤焦油的制備溫度在700°C以下，可進一步的加氫處理得到需要的產(chǎn)品，但是其組成極為復雜，分離、提純比較困難。在現(xiàn)有工藝中，一般是將煤焦油通過加熱分餾即熱切割的形式分成輕質餾分和重質餾分兩種，然后再進一步的加氫改性得到所需的產(chǎn)品。但是熱切割溫度較高，一般在300°C以上，能耗太大，加熱溫度過高還會造成煤焦油的二次裂解，產(chǎn)生氣體(干氣)造成污染，而且現(xiàn)今生產(chǎn)的煤焦油分子量大、粘度大、密度大，在熱分割時輕質焦油(輕質餾分)的產(chǎn)率極低，僅為25-30%，密度為 0.97-1.0 g/cm3。從上述描述可以看出，現(xiàn)有從煤焦油分離輕質焦油的技術存在很大的不足，對輕質焦油的提純、應用具有很大的劣勢，不利于煤焦油的充分利用，也阻礙了工業(yè)化大生產(chǎn)， 因此尋找一種能從煤焦油中充分分離輕質焦油的方法具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有煤焦油熱切割分離技術存在的不足，提供了一種低中溫煤焦油冷切割分離方法，本方法在較低溫度下即可對煤焦油進行分離，且所得輕質焦油收率高、質量好，利于工業(yè)化應用。發(fā)明人經(jīng)過了大量的理論研究和實際驗證性實驗，得到了對現(xiàn)有熱切割技術進行改進的方法，其只要改進點有兩個，一是在煤焦油生產(chǎn)過程中加入絡合劑對煤焦油進行處理，為后續(xù)煤焦油分離提供基礎，第二個改進點是在對煤焦油進行切割分離時加入混合萃取劑促進煤焦油餾分的充分分離。本發(fā)明所得的方法工藝簡單、能耗低、輕質焦油的收率可高達80%，效果非常好，這些有益效果已經(jīng)通過實驗得到了驗證。本發(fā)明的技術方案如下
一種低中溫煤焦油冷切割分離方法，其特征是包括以下步驟
(1)將煤加入干餾爐中生產(chǎn)低中溫煤焦油，同時向干餾爐預熱區(qū)350-400°C區(qū)域噴加絡合劑，絡合劑與產(chǎn)生的煤焦油氣體進行反應對煤焦油氣體進行改性，然后將改性后的煤焦油氣體進行后處理得到液態(tài)煤焦油；
(2)向上述得到的液態(tài)煤焦油中加入萃取劑，在40-50°C下攪拌均勻后保溫靜置；
(3)靜置后，煤焦油和萃取劑的混合液分為三層，將各層成分分別分離，得到輕質焦油、 重質焦油和萃取劑。上述方法中，所述絡合劑為水或水蒸氣，所述萃取劑為磷酸、硫酸和水的混合液，按照98wt%的磷酸98wt%的硫酸水的質量比為1:3:1. 5-6配制而成。當比值為 1 3 1. 5-4時，靜置后分為三層，上層為輕質焦油，中部為重質焦油，下部為萃取劑，輕質焦油產(chǎn)率高，此種情況下輕質焦油中完全不含萃取劑，萃取劑也幾乎能全部回收，不會污染重質餾分；如果比值為1:3:4-6，分層后萃取劑就會成為中間層，重質餾分進入下層，萃取劑回收不利，且輕質成分收率也會降低，對油質也會產(chǎn)生小量污染；如果水的用量再增加的話，污染會更加嚴重，不利于工業(yè)化應用。優(yōu)選的，萃取劑中98wt%的磷酸98wt%的硫酸水的質量比為1:3:1. 5_2。輕質焦油中不含萃取劑，且萃取劑回收率高。上述方法中，所述絡合劑的加入量為氣體煤焦油質量的5_10%。煤焦油的產(chǎn)量可以根據(jù)所用的干餾爐及所用的煤質推定出來，一定的干餾爐、一定的煤質，在生產(chǎn)是所產(chǎn)生的煤焦油的量是已知的。本發(fā)明的方法對煤的類型沒有特別的要求，選擇能夠產(chǎn)生煤焦油的煤即可，煤品質的不同僅會影響所產(chǎn)的煤焦油的量，并不會對整個工藝產(chǎn)生影響。上述方法中，所述萃取劑的加入量為液態(tài)煤焦油質量的3-10 %。在用萃取劑進行分離煤焦油時，萃取劑中水的加入量與萃取劑的總體用量之間存在的很大關系，兩者之間需要密切配合才能達到較高的收率，大體趨勢是水的用量增加萃取劑總體用量也要增加， 否則分離效果會降低，且萃取劑的回收率也會降低。 萃取劑的配制方法為先將98wt%的磷酸和98wt%的硫酸按比例混合均勻，再將硫酸和磷酸的混合液加入水中攪拌均勻即得萃取劑。上述方法中，所得液態(tài)煤焦油含水量小于3wt%。上述方法中，步驟(3 )所得萃取劑進入步驟(2 )循環(huán)使用。煤是自然形成的混合高聚物，通過熱裂解形成混合單體。煤通過干餾形成煤焦油， 干餾所用的設備一般為直立式干餾爐，國內(nèi)現(xiàn)在陜西地區(qū)進行煤干餾的企業(yè)較多。現(xiàn)以圖 1所示的直立式干餾爐的示意圖為例對低中溫煤焦油的形成過程進行簡單的介紹?，F(xiàn)有低中溫煤焦油的干餾溫度在450-700°C之間，在實際煤干餾生產(chǎn)中，將煤進行粉碎連續(xù)的從干餾爐的頂部加入爐內(nèi)，煤先經(jīng)過煤的預熱區(qū)，然后進入裂解區(qū)，隨著下移的過程溫度不斷升高，并逐漸產(chǎn)生煤焦油氣體，產(chǎn)生的焦油氣經(jīng)驟冷定型就得到現(xiàn)在市場上銷售的低中溫煤焦油。根據(jù)煤質的不同，干餾形成的焦油成分是酸性·中性 堿性物質，因為酸堿聚合反應使煤焦油的分子量加大。以陜西地區(qū)產(chǎn)的煤為例，其焦油的堿性物質成分帶有含氮·氧的官能團，焦油帶有很強的負電性，而裂解產(chǎn)生的殘?zhí)款愇镔|大多為酸性物質，所以它們很容易再聚形成更大的有機化合物，從而造成焦油的分子量大，導致焦油的密度大，特別是粘度大，并且其性質不穩(wěn)定，這正是現(xiàn)今焦油不易分離輕質成分的原因。本發(fā)明在現(xiàn)有工藝的基礎上加入絡合劑，因絡合劑在此條件下介電常數(shù)與丙酮相似，根據(jù)相似相容原理，絡合劑與氣態(tài)焦油可混合反應，又因絡合劑擁有酸堿雙重性，所以絡合劑與焦油中的酸性、堿性物質形成了新的有機化合物包裹體，即輕質焦油和絡合劑對焦油浙青形成了 “籠子”，同時抑制了焦油酸和焦油堿的聚合反應，從而降低了焦油的分子量，形成了低中溫煤焦油輕質化的內(nèi)因，為下一步焦油分離奠定了基礎。本發(fā)明生產(chǎn)低中溫煤焦油的過程是在現(xiàn)有工藝的技術上進行的，除了在干餾爐預熱區(qū)350-40(TC區(qū)域加入絡合劑對氣體煤焦油進行改性外，煤的加熱溫度、加入方式、氣態(tài)煤焦油驟冷等后處理過程均為現(xiàn)有工藝，所用的干餾爐也為現(xiàn)有的生產(chǎn)設備，不需要進行
4贅述。上面所說的氣態(tài)煤焦油的后處理是指將煤焦油氣變?yōu)榭墒垡簯B(tài)煤焦油的過程，其一種常用的方法是將改性的煤焦油氣體加水進行驟冷，使其變?yōu)橐簯B(tài)，然后通過分液將水除去，再經(jīng)過進一步的除水滿足一般液態(tài)煤焦油要求，其含水量一般在3wt%—下。所用的絡合劑可以為水或水蒸氣，但是考慮到絡合劑的加入部位溫度高于100°C，加入后水也會變?yōu)樗魵?，因此，在實際應用中一般加入水，降低成本。第二步對煤焦油輕質和重質餾分進行分餾時主要是加入了本發(fā)明自制的混合萃取劑，在低溫下即可使焦油中的輕質餾分和重質餾分進行充分分離。萃取劑的加入將焦油酸分離出來，使焦油沒有酸聚的環(huán)境，同時改變了原焦油分子之間的范德華力，降低了焦油的密度，提高了焦油的穩(wěn)定性，分離所得的輕質焦油產(chǎn)率可達80%或以上，密度在0.95 g/ cm3左右，輕質焦油中不含萃取劑。此外，在上述陳述中記載，萃取在40-50°C下進行，而作為本領域人員應該知道，市售的或者生產(chǎn)的煤焦油為了保持流動性要求一般需要保溫在50°C 左右，因此，本發(fā)明在此溫度下進行萃取可以說不用再進行加熱即可將第一步制得的成品煤焦油進行進一步的萃取分離，減少了能耗。同時，低溫下萃取煤焦油不會發(fā)生進一步的裂解，也不會產(chǎn)生裂解干氣，避免了二次污染。本發(fā)明工藝簡單，加入的絡合劑和萃取劑廉價易得，加入絡合劑對煤焦油進行了改進，使其中的輕質成分提高，在分離時采用低溫冷切割技術，輕質焦油和重質餾分(主要為焦油浙青)分離完全，所得輕質焦油比重小、密度小、產(chǎn)率高。此外，焦油分離時耗能低，沒有二次污染，萃取劑能循環(huán)使用，大大降低了成本。


圖1為直立式干餾爐的簡單結構示意圖。圖中，1、預熱區(qū)，2、裂解區(qū)，3、氣態(tài)煤焦油出口。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明進行進一步的闡述，應該明白的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內(nèi)容進行限定?，F(xiàn)今生產(chǎn)煤焦油的企業(yè)多在陜西地區(qū)，下列實施例就以陜西企業(yè)常用的生產(chǎn)煤焦油的直立式干餾爐為例來對本發(fā)明進行說明，其示意圖見圖1。這并不是說其他的干餾用爐不能用于本發(fā)明，本領域技術人員應該理解為現(xiàn)有的、可以生產(chǎn)煤焦油的所有爐子都可以用于本發(fā)明，實施例并非是對本發(fā)明的限定。下述實施例中，所述絡合劑為水，所述萃取劑中的A為98wt%磷酸，B為98襯％硫酸，C為水。實施例1
選取陜西神木府谷地區(qū)煙煤為生產(chǎn)用煤，將其粉碎，然后加入干餾爐中生產(chǎn)煤焦油，煤先進入預熱區(qū)再進入裂解區(qū)，隨著溫度的升高不斷產(chǎn)生煤焦油，在爐內(nèi)的焦油為氣態(tài)，在投入煤的同時在爐內(nèi)預熱區(qū)350-400°C區(qū)域內(nèi)噴入絡合劑，絡合劑的加入量是氣態(tài)煤焦油質量的10%，產(chǎn)生的氣態(tài)煤焦油在爐內(nèi)與絡合劑進行反應，對其進行改性，防止煤焦油分子的深度聚合。反應后，氣態(tài)焦油加入冷卻水進行冷卻，成為液態(tài)煤焦油，再將煤焦油中水分除至3%以下，即得煤焦油成品。
將萃取劑A、B、C按1 :3 :1. 5的質量比稱取，先將A和B按比例混合攪拌均勻，再將A與B的混合液加入C中拌勻即得混合萃取劑，備用。將上述制得的煤焦油成品通入分餾塔中，按5wt%的加入量加入混合萃取劑，混合攪拌均勻，然后在40-50°C左右靜置1- 進行分層，最后混合液分為三層，上層為輕質焦油(產(chǎn)率60-80wt%，密度在0. 95g/cm3左右)，中部為重質焦油，下部為混合萃取劑(產(chǎn)率95-99wt%)，輕質焦油中不含萃取劑，將各層分別分離即得所需成分。所得輕質焦油和重質焦油(焦油浙青)既可以直接銷售，又可以進一步的進行加氫改性得到所需的成分。實施例2
選取煙煤為生產(chǎn)用煤制備煤焦油，方法與實施例1相同，區(qū)別在于所用的絡合劑的量為氣態(tài)煤焦油質量的10%。將制得的煤焦油成品加入分餾塔，按8wt%的加入量加入質量比為1:3:5的A、B、C混合萃取劑，混合攪拌均勻，然后在40-50°C左右靜置1_池進行分層，最后混合液分為三層，上層為輕質焦油(產(chǎn)率60-80wt%，密度在0. 95g/cm3左右)，中部為混合萃取劑(產(chǎn)率95-99wt%)，下部為重質焦油，將各層分別分離即得所需成分。所得輕質焦油和重質焦油(焦油浙青)既可以直接銷售，又可以進一步的進行加氫改性得到所需的成分。實施例3
選取陜西神木府谷地區(qū)泥煤為生產(chǎn)用煤制備煤焦油，方法與實施例1相同，區(qū)別在于 所用的絡合劑的量為氣態(tài)煤焦油質量的6%。將制得的煤焦油成品加入分餾塔，按6wt%的加入量加入質量比為1:3:1. 7的A、B、C混合萃取劑，混合攪拌均勻，然后在40-50°C左右靜置 l-2h進行分層，最后混合液分為三層，上層為輕質焦油(產(chǎn)率60-80wt%，密度在0. 95g/cm3 左右)，中部為重質焦油，下部為混合萃取劑(產(chǎn)率95-99wt%)，輕質焦油中不含萃取劑，將各層分別分離即得所需成分。所得輕質焦油和重質焦油(焦油浙青)既可以直接銷售，又可以進一步的進行加氫改性得到所需的成分。實施例4
按照實施例2的方法制備煤焦油并將其進行分離，得到輕質焦油和重質焦油。不同的是，所用的萃取劑的量為10wt%，萃取劑中A、B、C的質量比分別為1:3 :6，最終輕質焦油的產(chǎn)率為60-80%。 實施例5
按照實施例2的方法制備煤焦油并將其進行分離，得到輕質焦油和重質焦油。不同的是，所用的絡合劑的量分別為5%和8%，最終輕質焦油的產(chǎn)率分別為40-55%和50-70%。實施例6
按照實施例1的方法制備煤焦油并將其進行分離，得到輕質焦油和重質焦油。不同的是，混合萃取劑的加入量分別為3%和10%，最終輕質焦油的產(chǎn)率分別為40-50%和45-55%。實施例7
按照實施例3的方法制備煤焦油并將其進行分離，得到輕質焦油和重質焦油。不同的是，混合萃取劑中A、B、C的質量比分別為1:3 :1. 5，1:3:2，1:3:4，1:3:6，最終輕質焦油的產(chǎn)率分別為40-50%、40-60%、40-55%和40_50%。由此可以看出，在萃取劑含量確定時，必需調(diào)解合適的水用量才能使收率達到最佳值，相反的，在確定了水的用量的情況下，也要調(diào)解合適的萃取劑用量才能達到最佳效果。
對比例
選取陜西神木府谷地區(qū)煙煤為生產(chǎn)用煤，將其粉碎，然后加入干餾爐中生產(chǎn)煤焦油，煤先進入預熱區(qū)再進入裂解區(qū)，隨著溫度的升高不斷產(chǎn)生煤焦油，在爐內(nèi)的焦油為氣態(tài)，產(chǎn)生的氣態(tài)煤焦油加入冷卻水進行冷卻，成為液態(tài)煤焦油，再將煤焦油中水分除至3%以下，即得煤焦油成品。將上述制得的煤焦油成品通過管式爐燃氣加熱到330-360°C進入分餾塔分離，所得輕質焦油產(chǎn)率為25-30%，密度為0. 97-1. Og/cm3。通過上述實施例和對比例可以看出，本發(fā)明方法簡單，只對現(xiàn)有工藝進行簡單改進就能大大增加輕質焦油的產(chǎn)率，而且從實施例中可以看出，絡合劑、萃取劑用量不同，及混合萃取劑中成分的比例不同對輕質焦油的產(chǎn)率都有很大影響，但無論如何，從總體上看， 本發(fā)明分離的輕質焦油產(chǎn)率遠高于現(xiàn)有技術，并且無需熱切割，降低了能耗，減少了污染。
權利要求
1.一種低中溫煤焦油冷切割分離方法，其特征是包括以下步驟(1)將煤加入干餾爐中生產(chǎn)低中溫煤焦油，同時向干餾爐預熱區(qū)350-400°C區(qū)域噴加絡合劑，絡合劑與產(chǎn)生的煤焦油氣體進行反應對煤焦油氣體進行改性，然后將改性后的煤焦油氣體進行后處理得到液態(tài)煤焦油；(2)向上述得到的液態(tài)煤焦油中加入萃取劑，在40-50°C下攪拌均勻后保溫靜置；(3)靜置后，煤焦油和萃取劑的混合液分為三層，將各層成分分別分離，得到輕質焦油、 重質焦油和萃取劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是所述絡合劑為水或水蒸氣。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是所述萃取劑為磷酸、硫酸和水的混合液，按照98wt%的磷酸98wt%的硫酸水的質量比為1:3:1. 5-6配制而成。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征是萃取劑中98wt%的磷酸98%的硫酸水的質量比為1 3 1. 5-2。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是所述絡合劑的加入量為氣體煤焦油質量的 5-10%ο
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是所述萃取劑的加入量為液態(tài)煤焦油質量的 3-10 %。
7.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征是萃取劑的配制方法為先將98襯％的磷酸和 98wt%的硫酸按比例混合均勻，再將磷酸和硫酸的混合液加入水中攪拌均勻即得萃取劑。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是所得液態(tài)煤焦油含水量小于3wt%。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是步驟(3)所得萃取劑進入步驟(2)循環(huán)使
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低中溫煤焦油冷切割分離方法，步驟為在生產(chǎn)低中溫煤焦油過程中向干餾爐預熱區(qū)350-400℃區(qū)域噴加絡合劑，對煤焦油氣體進行改性，然后將改性后的煤焦油氣體進行后處理得到液態(tài)煤焦油；向液態(tài)煤焦油中加入萃取劑，在40-50℃下攪拌均勻后保溫靜置；靜置后，煤焦油和萃取劑的混合液分為三層，將各層成分分別分離，得到輕質焦油、重質焦油和萃取劑。本發(fā)明工藝簡單，加入的絡合劑和萃取劑廉價易得，輕質焦油和重質餾分分離完全，所得輕質焦油比重小、密度小、產(chǎn)率高，此外，焦油分離時采用冷切割技術，耗能低，沒有二次污染，大大降低了成本。
文檔編號C10C1/18GK102304378SQ20111023936
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權日2011年8月19日
發(fā)明者孫成忠, 李燕波 申請人:孫成忠, 李燕波