焦油加工生产过程分析研究

2022-09-11

1 焦油加工生产过程主要馏分

在焦油蒸馏操作过程中, 原料焦油经一段脱水、脱盐后在二段经过管式炉一次汽化, 在二次蒸发器内闪蒸, 切出沥青和二蒽油等重质组分。焦油轻质组分进入馏分塔, 以主要切取轻油、三混油和一蒽油馏分, 进而提取萘、洗油、酚、蒽油等产品。主要馏分的介绍如下。

(1) 三混油馏分是酚、萘、洗油馏分的混合物, 它是焦油加工过程中最重要的馏分, 是工业萘制取过程中的原料。在生产操作中应尽量提高萘油馏分的萘集中度, 以制取工业萘。萘是宝贵的化工原料, 也是大多焦油加工最为重要化产品, 萘的收率影响着整个焦油加工的效果。为最大限度地增加萘油产量, 应将萘油馏分切取到“三混馏分 (酚、萘、洗) 中。

(2) 洗油馏分是焦油蒸馏时切取的230℃-300℃馏分段。当满足蒸馏试验及含萘指标的情况下, 作为吸收油用于焦炉煤气脱苯和脱除气体中某些有机化合物, 通称为洗油。其中主要是中性组分约占9 0%, 其余是碱性、酸性组分。洗油的主要成分有萘、喹琳类、α-甲基萘、β-甲基萘, 吲哚、联苯、苊等, 都是基本有机化工原料。

(3) 蒽油馏分是煤焦油蒸馏切取的300℃-3 6 0℃的馏分段。是提取蒽类产品的原料, 一般又称为I蒽油。主要含有蒽、菲、咔唑等多种组分。其中蒽含量4%~7%, 菲含量1 0%~1 5%、咔唑含量5%~8%, 这些是蒽油馏分深加工提取的主要化合物。国内传统蒽油加工工艺是用I蒽油先经结晶生产粗蒽, 然后以粗蒽为原料用溶剂洗涤法提取精蒽和咔唑, 得到精蒽产品。精蒽是生产染料中间体——蒽醌的原料。

2 影响馏分质量的因素

在焦油加工过程切取的馏分中三混油馏分是重要的馏分, 以三混油馏分为例讨论影响馏分质量的因素:从工艺的角度, 把影响三混质量的因素划分为两个层次。第一层次的影响因素过程牵涉面广, 影响较深, 是基本的影响因素, 包括:焦油的组成、二段焦油的处理量, 二段焦油的进料温度;第二层次的影响因素是纯操作因素, 受操作的影响大, 包括:轻油回流量, 三混采出的控制, 一蒽油采出量, 二蒽油采出量, 一蒽油回流量, 以及过热蒸汽加入量。

3 三混油馏分质量控制的意义和主要操作

现代经济的高速发展, 促使能源的消耗量不断增加, 近几年来, 石油价格的持续上涨及储量的限制, 促进了煤化工工业的迅速发展, 煤化产品生产量大幅提高。同时, 对各种煤化工产品的质量要求也更加严格, 以满足各行业对煤化工产品日益增长的需求。

萘是有机化学工业的重要原料, 是煤焦油中含量最多 (占煤焦油的8%~1 5%) , 提取价值很高的重要组分, 广泛用于生产染料、增塑剂、合成纤维、橡胶、树脂和各种化学助剂等。洗油的成分中含有甲基萘、联苯、苊、芴、氧芴等组分 (占煤焦油的4.5%~6.5%) , 常用于洗涤吸收煤气中的苯族烃和从中提取喹啉类化合物、酚类化合物、甲基萘、二甲基萘、吲哚、联苯、苊、芴、氧芴等产品, 也有一些工厂作为合成柴油的主要原料。因此, 在煤焦油加工中如何提高萘及洗油的产率和质量显得尤其重要。

3.1 提高萘产率和质量

(1) 切取三混馏分, 提高萘的集中度以提高工业萘的产率。

将酚油馏分、萘油馏分和洗油馏分合并作为三混馏分一起切出, 可使煤焦油中萘极大限度地集中到三混馏分中, 萘集中度可达9 6%, 而萘洗两混馏分中萘集中度仅能达到8 6%~9 0%。

主要生产操作指标如下:

一段焦油管式炉出口温度/℃:120~130;

二段焦油管式炉出口温度/℃:380~400;

馏分塔顶部温度/℃:105~115;

三混馏分侧线温度/℃:200~220;

馏分塔底压力/k p a<6 0。

实际操作中, 控制一次气化温度为3 7 0℃~3 8 0℃, 以降低蒽油中含萘量, 含萘量可达到小于4%。Ⅰ、Ⅱ蒽油混和馏分由馏分塔底切取, 增大塔底热量, 提高酚萘洗三混馏分与蒽油馏分的分离效率。提高三混馏分产率, 可以达到2 0%~2 3%。

(2) 加强碱洗工艺, 提高脱酚效率。

酚萘洗三混馏分中, 含有较高的酸性组分、碱性组分。经过碱洗的混合馏分精馏以后, 原料中的吡啶类大多转入酚油和洗油中, 工业萘中的含量小于0.1%, 因此, 碱洗操作是影响工业萘质量的重要环节。

(3) 提高工业萘的收率。

以三混馏分为原料制取工业萘, 萘的精制率可达9 3%以上, 根据双炉双塔设备运行状况和工艺参数的计算, 生产控制最佳方案。

主要生产操作指标:

初馏塔管式炉出口温度/℃265~275。

精馏塔管式炉出口温度/℃:280~。290。

初馏塔塔顶温度/℃:1 7 5~1 8 5。

精馏塔塔顶温度/℃:2 1 5~2 2 5。

初馏塔塔底温度/℃:2 6 5~2 7 0。

精馏塔塔底温度/℃:270~280。

3.2 精制洗油馏分

洗油馏分是多组分恒沸系统, 是煤焦油蒸馏切取的2 3 0℃~3 0 0℃的馏分, 主要用于洗涤吸收煤气中的苯族烃和从中提取喹啉类化合物、酚类化合物、甲基萘、二甲基萘、吲哚、联苯、苊、芴、氧芴等产品。洗油用于吸收煤气中苯族烃的吸收剂时, 其2 3 0℃~2 7 0℃间的轻质组分主要为甲基萘、二甲基萘、联苯、喹啉等, 它们熔点低, 吸苯能力较强;而在270℃~300℃之间的馏分多为重质组分, 主要含有苊、芴、氧芴等, 它们熔点高, 易于析出沉淀, 吸苯能力弱。但这些物质与萘共存时, 则可形成共熔物, 相互降低熔点, 从而减少结晶的析出。对洗油进行加工精制以后, 一方面可以提取出部分宝贵的化合物, 同时也降低了苊、萘、芴、氧芴的含量, 提高了对苯族烃的吸收能力。

3.3 生产控制

(1) 原料进入要均匀稳定, 水分小于0.5%。 (2) 生产中保证物料和热量平衡, 初馏塔和精馏塔底残液连续稳定排放, 排放量为进料量的20%~25%。 (3) 严格控制初馏温度。若塔顶、塔底温度偏低, 则酚油切取不尽, 影响精馏塔操作;若塔顶、塔底温度偏高, 则酚油中含萘量偏高, 降低萘的精制率, 初馏塔切取酚油中含萘量小于13%~15%。 (4) 严格控制精馏塔温度。塔顶切取工业萘中萘含量大于9 5%, 塔底侧线切取洗油中含萘量小于5%。 (5) 辅助措施。加强操作人员的培训工作, 提高业务素质, 增强操作技能, 严格按照工艺要求操作, 严格控制各项物理参数 (温度、压力、时间等) 。加强设备的维护和检修。对热油泵、管式炉、蒸发器、馏分塔、精馏塔、冷凝冷却器等关键设备和管道及时维护和检修, 确保设备平稳安全高效地运转。

摘要：本文基于笔者从事生产工作的经验, 并结合工作之余查阅的大量相关资料, 详细介绍了焦油加工生产过程及质量控制。文章首先详细介绍了主要馏分, 探讨了影响馏分质量的因素, 而后从质量控制的角度探讨了如何进行生产控制。相信本文对于从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：馏分,质量,萘,焦油