处理15万吨焦油—塔式焦油蒸馏工序的初步设计综述

处理15万吨焦油—塔式焦油蒸馏工序的初步设计综述

摘要：煤焦油加工是近代有机化学工业的先导，至今有100多年历史。目前全世界煤焦油总产量约2000万吨，其中80%来自炼焦，20%来自气化和低温干馏，另外还有500万吨左右的焦化粗笨可加工成芳烃类化工原料、中间体高分子材料和碳素材料等，发展潜力巨大，全世界萘的需求量约100万吨/年，其中90%来自煤焦油，稠环芳烃如蒽、萘和咔唑等以及生产碳素电板所需的电极沥青全部来自煤焦油。目前我国煤焦油初馏装置规模较小，普遍在10万吨/年以下，但我国焦化量大，焦油产量增加，加工空间大，同时深层产品潜力更大。所以煤焦油的深加工前景广阔。

关键字：煤焦油蒸馏工序发展前景加工

一、焦油概述：

煤焦油（coal tar）是焦化工业的重要产品之一，其产量约占装炉煤的3%~4%，其组成极为复杂，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.焦油各馏分进一步加工，可分离出多种产品，如樟脑丸，沥青，塑料，农药等。

定义：煤焦油是炼焦工业煤热解生成的粗煤气中的产物之一,其产量。约占装炉煤的3%~4%在常温常压下其产品呈黑色粘稠液状。

理化特性：黑色粘稠液体，具有特殊臭味；相对密度(水=1)： 1.18~1.23；开口闪点(℃)：200℃左右；溶解性：微溶于水，溶于苯、乙醇、乙醚、氯仿、丙酮等多数有机溶剂。

主要分为：低温(450℃~650℃)干馏焦油；低温和中温(600℃~800℃)发生炉焦油；中温(900℃~1000℃)立式煤焦油；高温(1000℃)炼焦焦油。

煤焦油又称煤膏，是煤焦化过程中得到的一种黑色或黑褐色粘稠状液体，比重大于水，具有一定溶性和特殊的臭味，可燃并有腐蚀性。煤焦油是煤化学工业之主要原料，其成分达上万种，主要含有苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烃，以及芳香族含氧化合物（如苯酚等酚类化合物），含氮、含硫的杂环化合物等很多有机物，可采用分馏的方法把煤焦油分割成不同沸点范围的馏分。煤焦油是生产塑料、合成纤维、染料、橡胶、医药、耐高温材料等的重要原料，可以用来合成杀虫剂、糖精、染料、药品、炸药等多种工业品。脱色前后的煤焦油，由煤在

隔绝空气加强热时干馏制得。

二、焦油主要用途、危害及其特性：

煤焦油是焦化工业的重要产品之一，其产量约占装炉煤的3%~4%，其组成极为复杂，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.焦油各馏分进一步加工，可分离出多种产品，目前提取的主要产品有：

（1）萘用来制取邻苯二甲酸酐，供生产树脂、工程塑料、染料。油漆及医药等用。

（2）酚及其同系物生产合成纤维、工程塑料、农药、医药、燃料中间体、炸药等。

（3）蒽制蒽醌燃料、合成揉剂及油漆。

（4）菲是蒽的同分异构体，含量仅次于萘，有不少用途，由于产量大，还待进一步开发利用。

（5）咔唑是染料、塑料、农药的重要原料。

（6）沥青是焦油蒸馏残液，为多种多环高分子化合物的混合物。用于制屋顶涂料、防潮层和筑路、生产沥青焦和电炉电极等。

健康危害：作用于皮肤，引起皮炎、痤疮、毛囊炎、光毒性皮炎、中毒性黑皮病、疣赘及癌肿。可引起鼻中隔损伤。

环境危害：对环境有危害，对大气可造成污染。

燃爆危险：本品易燃，为致癌物。

危险特性：其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂接触猛烈反应。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。

三、焦油蒸馏：

煤焦油蒸馏是焦油加工的龙头，其技术水平影响着焦油馏份的质量，并对焦油馏份的后续加工工艺的选择有着较大影响。目前国内外成熟的煤焦油蒸馏工艺流程较多，就蒸馏塔的操作压力而言，可分为常压蒸馏、常减压蒸馏和减压蒸馏三大类；按蒸馏塔的数量可分为一塔式、二塔式和多塔式。目前国内焦化企业大都采用常压单塔流程，这种流程投资低，易操作，比较适合中小规模的焦油蒸馏装置，但馏份切割较粗。国外大型煤焦油加工企业，大都采用常减压流程，特点是：各馏份切取较精细，如萘油馏份中萘的集中度可达95%以上，洗油馏份中含

萘量较低；由于馏份分割较细，有利于馏份的后续加工和提高产品的提取率。

由煤在隔绝空气加强热时干馏制得。煤焦油设备为煤干馏过程中所得到的一种液体产物高温干馏（即焦化）得到的焦油称为高温干馏煤焦油（简称高温煤焦油），低温干馏（见煤低温干馏）得到的焦油称为低温干馏煤焦油（简称低温煤焦油）。

两者的组成和性质不同，其加工利用方法各异。

高温煤焦油黑色粘稠液体，相对密度大于1.0,含大量沥青,其他成分是芳烃及杂环有机化合物。包含的化合物已被鉴定的达400余种。工业上将煤焦油集中加工，有利于分离提取含量很少的化合物。加工过程首先按沸点范围蒸馏分割为各种馏分，然后再进一步加工。各馏分的加工采用结晶方法可得到萘、蒽等产品；用酸或碱萃取方法可得到含氮碱性杂环化合物（称焦油碱），或酸性酚类化合物（称焦油酸）。焦油酸、焦油碱再进行蒸馏分离可分别得到酚、甲酚、二甲酚和吡啶、甲基吡啶、喹啉。这些化合物是染料、医药、香料、农药的重要原料。煤焦油蒸馏所得的馏分油也可不经分离而直接利用，如沥青质可制电极焦、碳素纤维等各种重要产品，酚油可用于木材防腐，洗油用作从煤气中回收粗苯的吸收剂，轻油则并入粗苯一并处理。

低温煤焦油也是黑色粘稠液体，其不同于高温煤焦油是相对密度通常小于1.0，芳烃含量少,烷烃含量大，其组成与原料煤质有关。

低温干馏焦油是人造石油的重要来源，经高压加氢制得汽油、柴油等产品。（一）焦油精制前的准备：

焦油精制前的准备含：匀合、脱水及脱盐等过程。

焦油在精制前含有乳化的水，其中含有盐，例如氯化钠。焦油与盐和酸及固体颗粒形成复合物，以极小的粒子分散在焦油中，是较稳定的乳浊液。这种焦油受热时，含有的小水滴不能立即蒸发，处于过热状态，会造成沸腾冲沸现象，故焦油在加热蒸馏前需要脱水。充分脱盐有利于降低沥青中灰分含量。提高沥青质制品质量，同时也减少设腐蚀。有的脱盐采用煤气冷凝水洗涤焦油的办法，进入焦油精制车间的焦油含水应不大于4%，含灰分低于0.1%。焦油中含有水和盐，其中固定铵盐在蒸发脱水后仍留在焦油中，当加热到220~250℃，固定铵盐分解成游离酸和氨。