煤焦油产品与蒸馏工艺

煤焦油产品与蒸馏工艺
摘要：本文主要阐述了煤焦油馏分及质量和煤焦油的蒸馏工艺问题。

关键词：煤焦油，蒸馏
高温煤焦油是炼焦过程产生的副产物。

高温煤焦油主要是由芳香烃组成的复杂混合物，其中很多是塑料、染料、合成橡胶、医药、耐高温材料以及国防工业的重要原料。

1 煤焦油产品
按照干馏温度差异煤焦油可以划分为低温焦油和高温焦油。

低温焦油颜色褐黑，密度较小，在组成中烷烃、烯烃及芳香烃类约占一半左右。

在褐煤焦油中还有一定量的石蜡，是高温焦油，颜色黑，密度较大，在构成上和低温焦油有质的差别。

现代焦化厂生产的是高温焦油。

1.1煤焦油馏分及质量
因其高温焦油是极其复杂的一种混合物，还没有可能直接从中提取出酚、萘等单组分产品，需要先经蒸馏切取各种馏分，使要提取的单组分产品浓缩集中到相应的馏分中去，然后用精馏、结晶、过滤及化学处理等方法加工馏分，把它提取出来。

①轻油馏分。

它是煤焦油蒸馏时切取的馏程为170℃以前的馏出量。

主要组分为苯及其同系物，酚含量不大于5﹪，并含有少量的古马隆和茚等不饱和同分异构体化合物及微量的萘。

轻油馏分通常并入吸苯后的洗油，或并入粗苯中加工制取苯类产品。

②酚油馏分。

它是煤焦油蒸馏时切取的馏程为170～210℃的馏出量。

煤焦油中的酚40～50﹪集中在这段馏分中。

酚油馏分通常先实施酸碱洗涤，提取酚和吡啶碱。

洗后酚油用于制取古马隆一茚树脂。

③萘油馏分。

它是煤焦油蒸馏时切取的馏程为210～230 ℃的馏出量。

煤焦油中80～85﹪的萘集中在这段馏分中。

别的主要组分有甲基萘、硫茚等。

萘油馏分通常先实施酸碱洗涤，提取酚和吡啶碱，再用蒸馏法生产工业萘。

④洗油馏分。

它是煤焦油蒸馏时切取的馏程为230～300℃的馏出量。

主要组分有甲基萘、二甲基萘、联苯等。

洗油馏分一般用在生产供吸收精制煤气所含的苯及同系物的洗油，也能深化精馏切取窄馏分，以提取甲基萘、联苯等产品。

洗油用于洗苯时要脱除其中的酚，酚的存在可促使洗油乳化，降低吸苯效果。

⑤一蕙油馏分。

一蕙油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为300～330℃的馏出量。

主要组分有蕙、菲、咔哇和花等。

一蕙油馏分是分离制取粗蕙的原料，也可直接配制生产炭黑的原料油。

⑥二蒽油馏分。

它是煤焦油蒸馏时切取的馏程为330～360℃的馏出量。

二蒽油馏分一般用配制生产炭黑的原料油或筑路沥青等，还能作提取化工产品的原料。

⑦沥青。

沥青是煤焦油蒸馏提取馏分后的残留物，在常温下为黑色固体，无固定的熔点，受热后软化，密度为1.25～1.35/cm。

2 煤焦油的蒸馏工艺
煤焦油蒸馏是依煤焦油中各组分的不同沸点，把各组分分割为富
集某几种化合物馏分的加工过程。

焦油蒸馏工艺就蒸馏塔的操作压力而言，可分为常压蒸馏、减压蒸馏和常减压蒸馏3类。

2.1 常压蒸馏工艺
常压蒸馏是国内普遍采用的焦油蒸馏工艺，工艺流程见图1。

原料焦油在管式炉对流段加热后进入一段蒸发器内闪蒸，顶部脱出水和部分轻油，底部无水焦油由二段焦油泵送入管式炉辐射段加热后，进入二段蒸发器。

二段蒸发器底部分离出中温沥青，侧线切取二蒽油馏分，顶部用一蒽油回流。

蒸发器顶部逸出的馏分蒸汽进入馏分塔内进一步分离。

馏分塔顶采出轻油馏分，侧线由上至下依次切取酚油、萘油、洗油和一蒽油馏分，酚油、萘油和洗油馏分也可作为三混油馏分一起采出。

馏分塔顶部用轻油回流，以控制塔顶温度。

为了降低蒸馏温度，二段蒸发器和馏分塔底部通入过热蒸汽。

常压蒸馏工艺的优点是：①工艺流程短，控制简便，易于操作，在国内有很多成熟的生产经验；②对设备要求低于减压流程和常减压流程；③基建投资低，设备维护量较少。

缺点是常压蒸馏煤气耗量较高。

由于多个馏分的分离是在同 1个塔内完成，蒸馏所需热量由管式炉提供，单套装置处理能力较低，处理无水焦油最多20万t/a。

而且通入的直接蒸汽经过油水分离后变成含酚废水，增加了水污染。

2.2减压蒸馏工艺
蒸馏过程由脱水和馏分蒸馏组成。

在常压下脱水，然后无水焦油在馏分塔内进行减压蒸馏。

宝钢化工公司、梅钢焦化厂均采用此种工艺。

减压蒸馏工艺流程见图2。

原料焦油经蒸汽预热后进入预脱水塔，塔顶脱出大部分水和少量轻油，塔底的焦油自流入脱水塔。

脱水塔顶部用轻油回流以控制轻油质量，底部由重沸器进行循环加热以提供蒸馏所需热量，重沸器以高压蒸汽为热源。

脱水塔顶馏出轻油馏分和水，塔底无水焦油经过管式炉加热后进入主蒸馏塔下部。

主蒸馏塔为减压操作，塔顶馏出酚油馏分，侧线自上而下分别切取萘油、洗油和蒽油馏分，塔底采出软沥青，主蒸馏塔顶用酚油馏分回流。

减压蒸馏工艺优点是：①煤气消耗量少；
②由于蒸馏是负压操作，降低了蒸馏温度，减少了管式炉结焦；③减压操作可改善操作环境，有利于环境保护。

缺点是：①由于无水焦油
需要在单塔内分离成多个馏分，各馏分之间分离不够精细，导致高附加值产品流失；②减压蒸馏增加了1套真空装置，对设备及操作要求严格，基建投资高于常压蒸馏，真空系统有腐蚀现象；③软沥青产品直接销售时，由于其软化点低，需液态运输，销路有限。

如果进
一步加工生产中温沥青，则需增加设备投资和运行成本。

常压蒸馏所需热量也由 1台管式炉提供，单套装置处理无水焦油10～20万t/a。

2.3常减压蒸馏工艺
蒸馏过程分为脱水、常压蒸馏和减压蒸馏3个过程。

脱水在常压下进行，馏分根据沸点和产量不同进行常压和减压蒸馏。

国外引进的30万t/a焦油蒸馏装置工艺流程见图3。

原料焦油预热后进入脱水塔，塔顶脱出焦油中的部分水和轻油，塔底无水焦油一部分送入重沸器进行循环加热后向脱水塔底供热，另一部分由无水焦油泵抽出送至预蒸馏塔前，与沥青加热炉出口热沥青混合后进入预蒸馏塔。

预蒸馏塔为常压蒸馏，塔顶油气在分缩器内全部冷凝，一部分作为回流，其余部分采用进入下一单元。

预蒸馏塔侧线切取重油馏分，塔底沥青由泵送入沥青加热炉加热后，一部分循环入塔提供蒸馏所需热量，另一部分进入沥青塔，沥青塔底通入过热蒸汽，汽提调整软化点后作为产品外送。

预蒸馏塔顶采用的油气被喷洒的氨水急冷后进入急冷塔，急冷塔顶的轻油油气经冷凝冷却、油水分离后，部分轻油作为回流，其余作为产品。

塔底的宽馏分油经油水分离后进入洗涤塔顶部，洗涤塔带有搅拌装置，塔底通入稀碱液，与宽馏分中的铵盐发生中和反应，以脱除焦油带入的铵盐。

中和后的宽馏分由泵送入馏分塔，馏分塔为减压蒸馏。

塔顶油气在分缩器内全部冷凝，一部分为回流，其余部分作为酚油产品采出。

馏分塔自上而下从侧线依次采出萘油、洗油和蒽油馏分。

萘油和蒽油馏分直接作为产品。

洗油馏分进入洗油塔，进一步蒸馏脱出其中的萘组分生产低萘洗油，洗油塔为减压操作。

馏分塔底重油馏分首先进入洗油塔重沸器加热，提供洗油蒸馏的热量，然后一部分入加热炉加热后，再作为热源返回馏分塔底，另一部分作为产品采出。

常减压蒸馏工艺优点是：①焦油蒸馏采用常蒸馏与减压蒸馏相结合，可降低高沸点馏分蒸馏温；②各馏分切取精细，减少后续加工馏分的重复加热，洗油馏分中含萘量较低；③沥青塔底采用油循环加热，既能有效地防止管式炉的结焦，又便于操作和调节。

缺点是：①与常压蒸馏和减压蒸馏工艺相比，增加了蒸馏塔及附属的大量设备，基建投资大，操作复杂，设备运转、维护费用较高；②焦油中主要馏分在常压预蒸馏急冷后进行二次加热，进入减压蒸馏，过程中 2次加热，煤气消耗量大。

参考文献：
肖瑞华.煤焦油化工学[M].冶金工业出版社.2006.06
水恒福，张德祥，张超群.煤焦油分离与精制[M]. 化学工业出版社.2011.06
赵亮富. 煤焦油产品精制及下游产品开发的探析[J]. 太原科技 , 2005,(03)。