本發(fā)明涉及一種高溫煤焦油生產(chǎn)煤系燃料油的方法，屬于煤化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著化工行業(yè)和機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展，燃料油(指爐用、窯用燃料)的需求量與日俱增。眾所周知，目前市場(chǎng)上主要采用煉油廠副產(chǎn)的重油、渣油、油漿、回?zé)捰偷茸鳛槿剂嫌?，由于其硫、氮等雜質(zhì)和易揮發(fā)組分含量較高，在運(yùn)輸和使用時(shí)易污染環(huán)境；同時(shí)，由于石油資源的不斷減少，這種燃料油越來(lái)越不能滿足市場(chǎng)需求。因此，尋求燃料油的代用燃料一直是人們研究的方向。
我國(guó)是一個(gè)煤資源十分豐富的國(guó)家，利用煤化工過(guò)程副產(chǎn)的煤焦油生產(chǎn)燃料油已經(jīng)日益受到人們的重視。煤焦油含有近60％的瀝青組分，含有近25％的蒽油組分，煤焦油加工的產(chǎn)品銷(xiāo)路主要受瀝青系列產(chǎn)品銷(xiāo)路的制約，而煤系燃料油有較大的銷(xiāo)售市場(chǎng)，在爐用、窯用燃料和玻璃行業(yè)中有很大的需求。煤焦油中含有的輕油、酚油和工業(yè)萘等輕質(zhì)組分，附加值較高，該組分沸點(diǎn)相對(duì)低，熱值相對(duì)較低，直接作為燃料，造成極大的浪費(fèi)，不利于提高綜合效益，且在較高的溫度下儲(chǔ)存和運(yùn)輸，易造成環(huán)境污染。煤焦油直接作為燃料，由于含有一定的水分，且水分中存在較多的銨鹽，燃燒不穩(wěn)定，且銨鹽中存在的硫、氮等雜質(zhì)直接燃燒污染環(huán)境。
最初人們直接將煤焦油經(jīng)過(guò)酸洗、堿洗后用作燃料油，雖然工藝方法簡(jiǎn)單，但產(chǎn)生的酸渣、堿渣難于處理，燃料油也不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)燃料油含水分波動(dòng)大，質(zhì)量不穩(wěn)定。
傳統(tǒng)煤焦油加工企業(yè)，生產(chǎn)燃料油的方法為：將高溫煤焦油脫水后進(jìn)行蒸餾，分離出輕油、酚油、工業(yè)萘、洗油、蒽油后得到中溫瀝青，再將中溫瀝青與粘度較小的蒽油攪拌混勻，配制得到煤系燃料油。該方法流程長(zhǎng)，工藝相對(duì)較復(fù)雜，兩種介質(zhì)的油混合易造成組分不均勻，質(zhì)量有一定波動(dòng)，且蒽油需要增加一些儲(chǔ)槽儲(chǔ)存，在加工過(guò)程中重復(fù)降溫加溫，能量利用率不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種煤系燃料油的生產(chǎn)方法，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保，綜合效益好，以高溫煤焦油為原料提取出輕油、酚油和萘油等附加值高的組分，剩下組分全部作為煤系燃料油，產(chǎn)品質(zhì)量均一穩(wěn)定。
本發(fā)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：
一種煤系燃料油的生產(chǎn)方法，以高溫煤焦油作為原料，脫水后，蒸餾精制分離出相對(duì)低沸點(diǎn)和低熱值的輕油、酚油和萘油，剩下組分即為質(zhì)量均勻的煤系燃料油產(chǎn)品。
同時(shí)，本發(fā)明所述煤系燃料油的生產(chǎn)方法，其步驟還可以如下：
1)選取高溫煤焦油作為原料，加入碳酸鈉溶液；
2)將步驟1)所得液體經(jīng)脫水脫鹽(此處的脫鹽指的是脫銨鹽)后，蒸餾精制分離出相對(duì)低沸點(diǎn)和低熱值的輕油、酚油和萘油，剩下組分即為質(zhì)量均勻的煤系燃料油產(chǎn)品。
根據(jù)實(shí)際情況加入碳酸鈉水溶液，其質(zhì)量濃度優(yōu)選5％～10％wt，碳酸鈉溶液用來(lái)中和高溫煤焦油中的銨鹽，以脫除部分氮和硫雜質(zhì)。煤焦油處理量為50t/h時(shí)，濃度為5％～10％wt碳酸鈉溶液加入量為100～150L/h。
按上述方案，本發(fā)明所得煤系燃料油的質(zhì)量指標(biāo)為：密度≤1.25kg/cm3，熱值≥36.5MJ/kg，粘度C1050在10～35S(粘度C1050是指規(guī)定溫度50℃下，通過(guò)規(guī)定流孔直徑10mm，流出50ml煤系燃料油流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)所需時(shí)間(s))，水分≤0.5％(質(zhì)量百分比)，硫分≤1％(質(zhì)量百分比)。
按上述方案，所述高溫煤焦油的溫度在75～95℃，含水量低于6％(質(zhì)量百分比)。
按上述方案，所述輕油的相對(duì)較低沸點(diǎn)指的是常壓下沸點(diǎn)在230℃以下，相對(duì)低熱值是熱值在35MJ/kg以下。
本發(fā)明提供一種更為具體的煤系燃料油的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：
(1)由油庫(kù)焦油槽來(lái)的原料高溫煤焦油由焦油原料泵加5％～10％wt的Na2CO3溶液，進(jìn)入焦油預(yù)熱器加熱后進(jìn)入預(yù)脫水塔；
(2)在預(yù)脫水塔的塔頂逸出輕油餾份和水，塔底的焦油自流入脫水塔，在脫水塔塔頂餾出輕油餾份和水；塔底焦油用脫水塔底循環(huán)泵抽出，經(jīng)脫水塔重沸器進(jìn)行加熱，得到脫水焦油；
(3)脫水焦油經(jīng)脫水塔底抽出泵抽出，送至蒸餾塔；蒸餾塔塔底循環(huán)泵將塔底的混合油(這里的混合油指的是步驟2)所得脫水焦油分離出酚油和萘油的混合組分)送至管式加熱爐加熱后再次進(jìn)入蒸餾塔，自蒸餾塔塔頂餾出的酚油一部分作為塔內(nèi)回流，一部分作為產(chǎn)品采出，塔的側(cè)線采出萘油，塔底的另一部分油即為煤系燃料油，由自蒸餾塔塔底抽出泵抽出。
按上述方案，所述煤系燃料油由蒸餾塔塔底抽出泵抽出后，經(jīng)導(dǎo)熱油換熱器換熱降溫后直接去油庫(kù)煤系燃料油槽儲(chǔ)存。
按上述方案，所述預(yù)脫水塔和脫水塔分別采用焦油預(yù)熱器和脫水重沸器提供熱源，由導(dǎo)熱油進(jìn)行加溫。
按上述方案，所述預(yù)脫水塔和脫水塔使用導(dǎo)熱油加溫，導(dǎo)熱油經(jīng)導(dǎo)熱油換熱器與煤系燃料油換熱后，將煤系燃料油的溫度降低，溫度升高后的導(dǎo)熱油進(jìn)一步送至導(dǎo)熱油加熱爐加溫后供焦油預(yù)熱器和脫水塔重沸器提高熱量。
按上述方案，經(jīng)過(guò)焦油預(yù)熱器后，原料高溫煤焦油加熱至125～135℃；經(jīng)脫水塔重沸器后，焦油溫度為200～220℃。
按上述方案，預(yù)脫水塔和脫水塔頂溫度為105～110℃，蒸餾塔底溫度為320～330℃，蒸餾塔頂溫度在160～170℃，預(yù)脫水塔、脫水塔和蒸餾塔塔頂壓力趨于常壓。
按上述方案，所述分離出的酚油含萘3％～10％wt(質(zhì)量百分比)，萘油含萘65％～75％wt(質(zhì)量百分比)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
⑴產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，該煤系燃料油為質(zhì)量均一組分，避免不同組分?jǐn)嚢杌旌喜痪鶆颍?/p>
⑵綜合效益較好，提取出輕油、酚油和萘油等附加值高的油，剩下組分再全部作為煤系燃料油；
⑶綜合能耗低，避免蒽油重復(fù)冷卻加溫、中間儲(chǔ)存和輸送環(huán)節(jié)，減少蒽油中間儲(chǔ)槽和輸送泵等設(shè)備；
⑷環(huán)保效果好，避免產(chǎn)生高溫的瀝青組分，減少瀝青煙氣排放，同時(shí)在低溫下提出低沸點(diǎn)的輕油、酚油和萘油組分，降低高溫時(shí)有毒氣體的揮發(fā)；另外減少了煤系燃料油中氮和硫等雜質(zhì)的含量；
⑸工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，裝置設(shè)備投資省，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明充分利用煤焦油中各組分的含量和性質(zhì)，分析煤系燃料油的質(zhì)量指標(biāo)后，探索出一種短流程、低能耗、低投資、高收益和穩(wěn)定生產(chǎn)煤系燃料油的方法，并盡可能地提高煤焦油加工收益，做好環(huán)境保護(hù)和操作方便，在生產(chǎn)出高附加值輕油、酚油、工業(yè)萘、粗酚等產(chǎn)品同時(shí)得到質(zhì)量穩(wěn)定的煤系燃料油，完全滿足作為燃料油產(chǎn)品運(yùn)輸和使用粘度、水分、硫分和密度的要求，熱值較高，質(zhì)量均一穩(wěn)定，同時(shí)該方法工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保，綜合效益好。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的煤系燃料油的生產(chǎn)方法流程圖。
其中，1-焦油預(yù)熱器，2-預(yù)脫水塔，3-脫水塔，4-脫水塔底循環(huán)泵，5-脫水塔重沸器，6-脫水塔底抽出泵，7-管式加熱爐，8-蒸餾塔，9-蒸餾塔分縮器，10-蒸餾塔底循環(huán)泵，11-蒸餾塔底抽出泵，12-導(dǎo)熱油換熱器。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
如圖1所示，本發(fā)明主要用到的裝置設(shè)備包括：1-焦油預(yù)熱器，2-預(yù)脫水塔，3-脫水塔，4-脫水塔底循環(huán)泵，5-脫水塔重沸器，6-脫水塔底抽出泵，7-管式加熱爐，8-蒸餾塔，9-蒸餾塔分縮器，10-蒸餾塔底循環(huán)泵，11-蒸餾塔底抽出泵，12-導(dǎo)熱油換熱器和導(dǎo)熱油系統(tǒng)。油庫(kù)焦油槽來(lái)的原料焦油由焦油原料泵加Na2CO3溶液后進(jìn)入焦油預(yù)熱器1用導(dǎo)熱油加熱后進(jìn)入預(yù)脫水塔2，在塔頂逸出輕油餾份和水，塔底的焦油自流入脫水塔3。在脫水塔3塔頂餾出輕油餾份和水，用導(dǎo)熱油作為熱源，塔底焦油用脫水塔底循環(huán)泵4循環(huán)，經(jīng)脫水塔重沸器5進(jìn)行加熱。脫水焦油經(jīng)脫水塔底抽出泵6抽出，送至焦油蒸餾塔8。蒸餾塔塔底循環(huán)泵10將混合油送至管式加熱爐7加熱后進(jìn)入蒸餾塔8，自蒸餾塔塔分縮器9餾出的酚油一部分作為塔內(nèi)回流，一部分作為產(chǎn)品采出，塔的側(cè)線采出萘油，萘油作為生產(chǎn)工業(yè)萘的原料，塔底的另一部分即為煤系燃料油，由蒸餾塔塔底抽出泵11抽出，經(jīng)導(dǎo)熱油換熱器12換熱降溫后直接去油庫(kù)煤系燃料油槽儲(chǔ)存。
實(shí)施例1
一種煤系燃料油的生產(chǎn)方法的具體實(shí)施方案，具體步驟如下：
1)通過(guò)焦油預(yù)熱器1經(jīng)預(yù)脫水塔2灌脫水塔3，將脫水塔3灌至一定液位；
2)當(dāng)脫水塔3接近50％的液位時(shí)，啟動(dòng)脫水塔底循環(huán)泵4，開(kāi)始脫水塔的循環(huán)；
3)啟動(dòng)導(dǎo)熱油系統(tǒng)，開(kāi)始導(dǎo)熱油加溫，導(dǎo)熱油開(kāi)始給焦油預(yù)熱器1和脫水塔重沸器5(通過(guò)焦油預(yù)熱器給預(yù)脫水塔加溫，通過(guò)脫水塔重沸器給脫水塔3加溫)供熱；
4)啟動(dòng)脫水塔底抽出泵6，以便給蒸餾塔8供給焦油原料；啟動(dòng)蒸餾塔塔底抽出泵11，往油庫(kù)煤系燃料油槽儲(chǔ)存抽出物料(物料即為：由油庫(kù)焦油槽來(lái)的原料高溫煤焦油和加Na2CO3溶液的混合物，原料高溫煤焦油溫度在75～95℃，含水6％wt以下，含水一般在4％以下；碳酸鈉溶液加入量與煤焦油處理量呈正比例關(guān)系，煤焦油處理量為50t/h時(shí)，5-10％碳酸鈉溶液加入量為120～140L/h)，開(kāi)始整個(gè)系統(tǒng)的循環(huán)；
5)經(jīng)步驟4)加入碳酸鈉溶液的高溫煤焦油進(jìn)入焦油預(yù)熱器1加熱至125～135℃后進(jìn)入預(yù)脫水塔2；
6)預(yù)脫水塔2塔頂溫度為105～110℃，在預(yù)脫水塔2塔頂逸出輕油餾份和水，塔底的焦油自流入脫水塔3，在脫水塔3(脫水塔3塔頂溫度為105～110℃)塔頂餾出輕油餾份和水，塔底焦油用脫水塔底循環(huán)泵4抽出，經(jīng)脫水塔重沸器5進(jìn)行加熱至200～220℃，得到脫水焦油；
7)脫水焦油經(jīng)脫水塔底抽出泵6抽出，送至自蒸餾塔8，蒸餾塔8塔底溫度為320～330℃，蒸餾塔8塔頂溫度在160～170℃；啟動(dòng)蒸餾塔塔底循環(huán)泵10，蒸餾塔塔底循環(huán)泵10將塔底的混合油送至管式加熱爐7加熱至325～335℃后再次進(jìn)入自蒸餾塔8，自蒸餾塔8塔頂餾出的酚油一部分作為塔內(nèi)回流，一部分作為產(chǎn)品采出，塔的側(cè)線采出萘油，塔底的另一部分油即為煤系燃料油，由自蒸餾塔8塔底抽出泵抽出；
8)分離出預(yù)脫水塔2和脫水塔3的輕油和氨水。
上述步驟中，預(yù)脫水塔、脫水塔和蒸餾塔塔頂壓力趨于常壓。
上述實(shí)施例中分離出的酚油含萘3％～10％wt，萘油含萘65％～75％wt，煤系燃料油的產(chǎn)率在75～85％，得到煤系燃料油的質(zhì)量指標(biāo)為：密度≤1.25kg/cm3，熱值≥36.5MJ/kg，粘度C1050在10～35S，水分≤0.5％，硫分≤1％。
實(shí)施例2
一種煤系燃料油的生產(chǎn)方法的具體實(shí)施方案，具體步驟如下：
1)通過(guò)焦油預(yù)熱器1經(jīng)預(yù)脫水塔2灌脫水塔3，將脫水塔3灌至一定液位；
2)當(dāng)脫水塔3接近50％的液位時(shí)，啟動(dòng)脫水塔底循環(huán)泵4，開(kāi)始脫水塔的循環(huán)；
3)啟動(dòng)導(dǎo)熱油系統(tǒng)，開(kāi)始導(dǎo)熱油加溫，導(dǎo)熱油開(kāi)始給焦油預(yù)熱器1和脫水塔重沸器5(通過(guò)焦油預(yù)熱器給預(yù)脫水塔加溫，通過(guò)脫水塔重沸器給脫水塔3加溫)供熱；
4)啟動(dòng)脫水塔底抽出泵6，以便給蒸餾塔8供給焦油原料；啟動(dòng)蒸餾塔塔底抽出泵11，往油庫(kù)煤系燃料油槽儲(chǔ)存抽出物料(物料即為：由油庫(kù)焦油槽來(lái)的原料高溫煤焦油和加Na2CO3溶液的混合物，原料高溫煤焦油溫度在75～85℃，含水4％以下；煤焦油處理量為50t/h時(shí)，5-7％碳酸鈉溶液加入量為140～150L/h)，開(kāi)始整個(gè)系統(tǒng)的循環(huán)；
5)經(jīng)步驟4)加入碳酸鈉溶液的高溫煤焦油進(jìn)入焦油預(yù)熱器1加熱至125～130℃后進(jìn)入預(yù)脫水塔2；
6)預(yù)脫水塔2塔頂溫度為105～110℃，在預(yù)脫水塔2塔頂逸出輕油餾份和水，塔底的焦油自流入脫水塔3，在脫水塔3(脫水塔3塔頂溫度為105～110℃)塔頂餾出輕油餾份和水，塔底焦油用脫水塔底循環(huán)泵4抽出，經(jīng)脫水塔重沸器5進(jìn)行加熱至200～210℃，得到脫水焦油；
7)脫水焦油經(jīng)脫水塔底抽出泵6抽出，送至自蒸餾塔8，蒸餾塔8塔底溫度為325～330℃，蒸餾塔8塔頂溫度在160～165℃；啟動(dòng)蒸餾塔塔底循環(huán)泵10，蒸餾塔塔底循環(huán)泵10將塔底的混合油送至管式加熱爐7加熱至325～330℃后再次進(jìn)入自蒸餾塔8，自蒸餾塔8塔頂餾出的酚油一部分作為塔內(nèi)回流，一部分作為產(chǎn)品采出，塔的側(cè)線采出萘油，塔底的另一部分油即為煤系燃料油，由自蒸餾塔8塔底抽出泵抽出；
8)分離出預(yù)脫水塔2和脫水塔3的輕油和氨水。
上述步驟中，預(yù)脫水塔、脫水塔和蒸餾塔塔頂壓力趨于常壓。
上述實(shí)施例中分離出的酚油含萘3％～10％，萘油含萘65％～70％，煤系燃料油的產(chǎn)率在75～80％，得到煤系燃料油的質(zhì)量指標(biāo)為：密度≤1.20kg/cm3，熱值≥38.5MJ/kg，粘度C1050在15～30s，水分≤0.5％，硫分≤1％。
實(shí)施例3
一種煤系燃料油的生產(chǎn)方法的具體實(shí)施方案，具體步驟如下：
1)通過(guò)焦油預(yù)熱器1經(jīng)預(yù)脫水塔2灌脫水塔3，將脫水塔3灌至一定液位；
2)當(dāng)脫水塔3接近50％的液位時(shí)，啟動(dòng)脫水塔底循環(huán)泵4，開(kāi)始脫水塔的循環(huán)；
3)啟動(dòng)導(dǎo)熱油系統(tǒng)，開(kāi)始導(dǎo)熱油加溫，導(dǎo)熱油開(kāi)始給焦油預(yù)熱器1和脫水塔重沸器5(通過(guò)焦油預(yù)熱器給預(yù)脫水塔加溫，通過(guò)脫水塔重沸器給脫水塔3加溫)供熱；
4)啟動(dòng)脫水塔底抽出泵6，以便給蒸餾塔8供給焦油原料；啟動(dòng)蒸餾塔塔底抽出泵11，往油庫(kù)煤系燃料油槽儲(chǔ)存抽出物料(物料即為：由油庫(kù)焦油槽來(lái)的原料高溫煤焦油和加Na2CO3溶液的混合物，原料高溫煤焦油溫度在85～95℃，含水5％以下；煤焦油處理量為50t/h時(shí)，8～10％碳酸鈉溶液加入量為110～120L/h)，開(kāi)始整個(gè)系統(tǒng)的循環(huán)；
5)經(jīng)步驟4)加入碳酸鈉溶液的高溫煤焦油進(jìn)入焦油預(yù)熱器1加熱至130～135℃后進(jìn)入預(yù)脫水塔2；
6)預(yù)脫水塔2塔頂溫度為105～110℃，在預(yù)脫水塔2塔頂逸出輕油餾份和水，塔底的焦油自流入脫水塔3，在脫水塔3(脫水塔3塔頂溫度為105～110℃)塔頂餾出輕油餾份和水，塔底焦油用脫水塔底循環(huán)泵4抽出，經(jīng)脫水塔重沸器5進(jìn)行加熱至210～220℃，得到脫水焦油；
7)脫水焦油經(jīng)脫水塔底抽出泵6抽出，送至自蒸餾塔8，蒸餾塔8塔底溫度為320～325℃，蒸餾塔8塔頂溫度在165～170℃；啟動(dòng)蒸餾塔塔底循環(huán)泵10，蒸餾塔塔底循環(huán)泵10將塔底的混合油送至管式加熱爐7加熱至330～335℃后再次進(jìn)入自蒸餾塔8，自蒸餾塔8塔頂餾出的酚油一部分作為塔內(nèi)回流，一部分作為產(chǎn)品采出，塔的側(cè)線采出萘油，塔底的另一部分油即為煤系燃料油，由自蒸餾塔8塔底抽出泵抽出；
8)分離出預(yù)脫水塔2和脫水塔3的輕油和氨水。
上述步驟中，預(yù)脫水塔、脫水塔和蒸餾塔塔頂壓力趨于常壓。
上述實(shí)施例中分離出的酚油含萘5％～9％，萘油含萘70％～75％，煤系燃料油的產(chǎn)率在80～85％，得到煤系燃料油的質(zhì)量指標(biāo)為：密度≤1.25kg/cm3，熱值≥37.0MJ/kg，粘度C1050在10～25s，水分≤0.5％，硫分≤1％。
本發(fā)明以高溫煤焦油為原料，主要利用蒸餾精制分離的方法，根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品的性質(zhì)和特點(diǎn)，分離高溫煤焦油中輕油、酚油和萘油高附加值和低熱值組分后，煤系燃料油的產(chǎn)率在75～85％。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。