本发明涉及化工设备，特别是涉及一种煤焦油脱盐回收酚的装置及方法。
背景技术：
目前国内中低温煤焦油加氢项目建设热情持续高涨，其中全馏分加氢项目最之。然而随着加工馏程的变宽，煤焦油原料金属盐含量也不断增加，高浓度金属盐将严重减少加氢反应器的运行周期、降低催化剂性能，因此煤焦油脱盐预处理工艺逐渐成为不可或缺的预处理工艺。中低温煤焦油全馏分油，含有较多的重金属组分，部分金属离子将与焦油中的酚形成酚钠、酚镁等金属盐，该部分盐沸点较高，且容易结垢堵塞后续设备，影响酚的回收率。中低温煤焦油中酚含量高可达35wt%，其中低级挥发酚含量占一半左右（如苯酚、甲酚、二甲酚等，本申请中酚主要指低级挥发酚），低级挥发酚具有一定的水溶性并且随着温度的升高溶解性急剧增加，酚在水相中的分配系数也急剧增加。然而传统的脱盐工艺为了满足油水两相有合适的密度差以及表面张力，以保证有效的脱盐效果，需采用较高的脱盐温度，造成大量的酚被脱盐废水带走。且酚属于高毒物质，处理难度与环保要求均较高，上述传统的脱盐工艺大大降低了煤焦油加氢产品的收率并增大了处理成本。此外，脱盐工艺一般需采用较高比例的水（5%~15%），但是煤焦油加氢项目主要建设地大部分都为西北部缺水地区，造成了较大的水的浪费。其次，传统的从酚水中回收酚的方法主要是溶解法，但三级以上逆流溶解加上溶剂再生工艺，装置流程复杂，投资成本高。此外，各类溶解液的回收率一般为90%~95%左右，损失量均溶于水相中，含溶解剂的水相中COD可达5000mg/L~30000mg/L，反而加大了酚水的处理难度。因此，寻找一种节水、环保且酚回收率高的煤焦油脱盐回收酚的装置及方法至关重要。
技术实现要素：
基于此，有必要针对提供一种节水、环保且酚回收率高的煤焦油脱盐回收酚的装置。此外，本发明还提供一种煤焦油脱盐回收酚的方法。一种脱盐罐，用于将煤焦油原料中的酚盐溶于水相，形成含酚水；与所述脱盐罐连通的酚化塔，用于将所述含酚水中的酚盐酸化成酚，形成酚化水；与所述酚化塔连通的蒸发装置，用于将所述酚化水蒸发，形成蒸发气和含盐废浆；与所述蒸发装置连通的换热装置，用于将所述蒸发气换热后形成冷却液；及通过所述换热装置与所述脱盐罐连通的分液罐，用于将所述冷却液分液，得到低酚水，所述低酚水经所述换热装置与所述蒸发气换热后注入所述脱盐罐，作为溶解所述酚盐的水相。在其中一个实施例中，所述蒸发装置包括：与所述酚化塔连通的一级蒸发器，用于以蒸汽为热源，将所述酚化水蒸发，形成一级蒸发气和一级蒸余液；与所述一级蒸发器连通的二级蒸发器，用于以所述一级蒸发气为热源，将所述一级蒸余液蒸发，形成二级蒸发气和二级蒸余液，所述一级蒸发气给热冷凝后形成一级冷凝液；与所述二级蒸发器连通的薄膜蒸发器，用于以所述二级蒸发气为热源，将所述二级蒸余液蒸发，形成薄膜蒸发气和含盐废浆，所述二级蒸发气给热冷凝后形成二级冷凝液。在其中一个实施例中，所述换热装置包括薄膜蒸发气换热器和二级冷凝液换热器；所述薄膜蒸发气换热器分别与所述薄膜蒸发器和分液罐连通，用于将所述薄膜蒸发气换热后形成薄膜蒸发气冷却液；所述二级冷凝液换热器分别与所述薄膜蒸发器和分液罐连通，用于将所述二级冷凝液换热后形成二级冷凝液冷却液；所述薄膜蒸发气冷却液和所述二级冷凝液冷却液经所述分液罐分液，得到低酚水。在其中一个实施例中，所述分液罐依次通过二级冷凝液换热器、薄膜蒸发气换热器与所述脱盐罐连通，用于将所述低酚水经所述二级冷凝换热器与所述二级冷凝液换热后，再经所述薄膜蒸发气换热器与所述薄膜蒸发气换热，注入所述脱盐罐，作为溶解所述酚盐的水相。在其中一个实施例中，所述一级蒸发器通过一级蒸余液泵与所述二级蒸发器连通，所述一级蒸余液泵用于将所述一级蒸余液送入所述二级蒸发器蒸发；所述二级蒸发器通过二级蒸余液泵与所述薄膜蒸发器连通，所述二级蒸余液泵用于将所述二级蒸余液送入所述薄膜蒸发器蒸发。在其中一个实施例中，所述二级蒸发器通过蒸发凝液泵与所述脱盐罐连通，所述蒸发凝液泵用于将所述一级冷凝液送入脱盐罐，作为溶解所述酚盐的水相。一种煤焦油脱盐回收酚的方法，包括以下步骤：获取含有酚盐的煤焦油原料；在所述煤焦油原料中注入水相，将所述酚盐溶于水相，形成含酚水；往所述含酚水中通入富含CO2的吹扫气，将所述含酚水中的酚盐酸化成酚，形成酚化水；将所述酚化水蒸发，形成蒸发气和含盐废浆；将所述蒸发气换热后形成冷却液；将所述冷却液分液，得到低酚水；及将所述低酚水与所述蒸发气换热，得到溶解所述酚盐的水相。在其中一个实施例中，将所述酚化水蒸发，形成蒸发气和含盐废浆的步骤具体为：以蒸汽为热源，将所述酚化水蒸发，形成一级蒸发气和一级蒸余液；以所述一级蒸发气为热源，将所述一级蒸余液蒸发，形成二级蒸发气和二级蒸余液，所述一级蒸发气给热冷凝后形成一级冷凝液；以所述二级蒸发气为热源，将所述二级蒸余液蒸发，形成薄膜蒸发气和含盐废浆，所述二级蒸发气给热冷凝后形成二级冷凝液。在其中一个实施例中，将所述蒸发气换热后形成冷却液的步骤具体为：将所述薄膜蒸发气换热后形成薄膜蒸发气冷却液；将所述二级冷凝液换热后形成二级冷凝液冷却液。在其中一个实施例中，将所述低酚水与所述蒸发气换热，得到溶解所述酚盐的水相的步骤具体为：将所述低酚水与所述二级冷凝液换热后，再与所述薄膜蒸发气换热，得到溶解所述酚盐的水相。上述煤焦油脱盐回收酚的装置及方法，采用酚化塔，将含酚水中的酚盐酸化成酚，降低了酚损失，再结合蒸发装置和换热装置，节省了大量能耗，低酚水循环利用，节省了大量脱盐用水。上述煤焦油脱盐回收酚的装置及方法，酚回收率大于85%，水节约量大于95%，与普通蒸发相比节约能耗大于60%。附图说明图1为一实施方式的煤焦油脱盐回收酚的装置结构示意图。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。需要说明的是，当一个元件被认为是与另一个元件“连通”，它可以是直接相连到另一个元件，或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本发明。需要说明的是，本申请中的压力均为表压。请参阅图1，一种煤焦油回收酚的装置，包括脱盐罐10、酚化塔20、蒸发装置、换热装置和分液罐50。其中，脱盐罐10用于在含有酚盐的煤焦油原料中注入水相，酚盐溶于水相，形成含酚水。上述含有酚盐的煤焦油原料，经脱盐罐10脱盐后，得到含酚水和脱盐煤焦油，含酚水进入酚化塔20，脱盐煤焦油进入加氢部分（图未示）。其中，含酚水中酚的质量含量可达1%~5%。可以理解，为了增强脱盐效果，脱盐罐10中可增设电场脱盐或膜脱盐设施等。酚化塔20与脱盐罐10连通。酚化塔20用于将上述含酚水中的酚盐酸化成酚，形成酚化水。具体的，自脱盐罐10来的含酚水从顶部进入酚化塔20，采用富含CO2的吹扫气酸化含酚水，使其中的酚盐转化为酚，形成酚化水。采用采用富含CO2的吹扫气酸化含酚水，使其中的酚盐转化为酚，可有效防止后续设备的结垢堵塞，且利用吹扫气吹扫，酚化效率大大提高。在本实施方式中，酚化塔20采用板式塔或填料塔。蒸发装置与酚化塔20连通。蒸发装置用于将上述酚化水蒸发，形成蒸发气和含盐废浆。在本实施方式中，蒸发装置包括一级蒸发器32、二级蒸发器34和薄膜蒸发器36。其中，一级蒸发器32与酚化塔20连通。一级蒸发器32用于以蒸汽为热源，将上述酚化水蒸发，形成一级蒸发气和一级蒸余液。具体的，自酚化塔20塔底来的酚化水进入一级蒸发器32，该一级蒸发器32采用间壁式加热结构，加热侧采用蒸汽作为热源，将上述酚化水蒸发，形成一级蒸发气和一级蒸余液。上述一级蒸发气大部分组分为水，作为热源进入二级蒸发器34。一级蒸余液则送入二级蒸发器34作为进料。在本实施方式中，一级蒸发器32通过一级蒸余液泵320与二级蒸发器34连通。具体的，一级蒸余液经一级蒸余液泵320送至二级蒸发器34作为进料。二级蒸发器34与一级蒸发器32连通。二级蒸发器34用于以上述一级蒸发气为热源，将一级蒸余液蒸发，形成二级蒸发气和二级蒸余液。上述一级蒸发气给热冷凝后形成一级冷凝液。在本实施方式中，二级蒸发器34通过蒸发凝液泵342与脱盐罐10连通。具体的，一级冷凝液经蒸发凝液泵342送至脱盐罐10，作为溶解酚盐的水相。上述二级蒸发气中含部分酚，作为热源进入薄膜蒸发器36。二级蒸余液则送入薄膜蒸发器36作为进料。在本实施方式中，二级蒸发器34通过二级蒸余液泵340与薄膜蒸发器36连通。具体的，二级蒸余液经二级蒸余液泵340送至薄膜蒸发器36作为进料。薄膜蒸发器36与二级蒸发器34连通。薄膜蒸发器36用于以二级蒸发气为热源，将二级蒸余液蒸发，形成薄膜蒸发气和含盐废浆。二级蒸发气给热冷凝后形成二级冷凝液。由于含盐废浆呈浆态，采用薄膜蒸发器36可以提高蒸发率并防止堵塞。薄膜蒸发气含部分酚。在本实施方式中，薄膜蒸发器36的底部设有星型卸浆阀38。含盐废浆经星型卸浆阀38卸至废浆处理系统（图未示）。换热装置与蒸发装置连通。分液罐50与换热装置连通。换热装置用于将上述蒸发气换热后形成冷却液。在本实施方式中，换热装置包括薄膜蒸发气换热器42和二级冷凝液换热器44。具体的，薄膜蒸发气换热器42分别与薄膜蒸发器36和分液罐50连通。薄膜蒸发气换热器42用于将上述薄膜蒸发气换热后形成薄膜蒸发气冷却液。二级冷凝液换热器44分别与薄膜蒸发器36和分液罐50连通。在本实施方式中，二级冷凝液换热器44通过二级冷凝液泵360与薄膜蒸发器36连通。二级冷凝液换热器44用于将上述二级冷凝液换热后形成二级冷凝液冷却液。薄膜蒸发气冷却液和二级冷凝液冷却液经分液罐50分液，得到低酚水。分液罐50通过换热装置与脱盐罐10连通。上述低酚水经换热装置与蒸发气换热后注入脱盐罐10，作为溶解酚盐的水相。在本实施方式中，分液罐50依次通过二级冷凝液换热器44、薄膜蒸发气换热器42与脱盐罐10连通。具体的，上述低酚水经二级冷凝液换热器44与二级冷凝液换热后，再经薄膜蒸发气换热器42与薄膜蒸发气换热，注入脱盐罐10，作为溶解酚盐的水相。上述煤焦油脱盐回收酚的装置，分液罐50通过换热装置与脱盐罐10连通，将低酚水注入脱盐罐10作为溶解酚盐的水相，同时，二级蒸发器34通过蒸发凝液泵342与脱盐罐10连通，将一级冷凝液注入脱盐罐10作为溶解酚盐的水相，只需补充少量水量，就能进行煤焦油脱盐工艺，节省了大量脱盐用水。节能，酚回收率高。此外，采用富含CO2的吹扫气酸化含酚水中的酚盐，降低了酚的损失，防止后续设备的结垢堵塞。再使用依次连通的一级蒸发器32、二级蒸发器34和薄膜蒸发器36，将一级蒸发气作为二级蒸发器34的热源，一级蒸余液作为二级蒸发器34的进料，二级蒸发气作为薄膜蒸发器36的热源，二级蒸余液作为薄膜蒸发器36的进料，节省了大量能耗，酚的回收率也大大提高。最后，薄膜蒸发气冷却液和二级冷凝液冷却液经分液罐50分液，进一步提高酚的回收率。上述煤焦油脱盐回收酚的装置，酚回收率大于85%，水节约量大于95%，与普通蒸发相比，节约能耗大于60%。一种煤焦油脱盐回收酚的方法，包括以下步骤：S110、获取含有酚盐的煤焦油原料。其中，含有酚盐的煤焦油原料为中低温煤焦油全馏分油，含有较多的重金属组分，部分金属离子将与焦油中的酚形成酚钠、酚镁等金属盐，即酚盐。S120、在上述煤焦油原料中注入水相，酚盐溶于水相，形成含酚水。具体的，煤焦油原料与来自蒸发凝液泵342的一级冷凝液和分液罐50的低酚水有效混合后进脱盐罐10，依据损失量补充脱盐补水量，酚盐溶于水相，形成含酚水。由于温度对脱盐罐10的脱盐效果有较大影响，温度过高，酚在水相的分配系数急剧增加，酚回收量大，温度过低则影响脱盐效果，因此，脱盐罐10中的温度控制在120℃~160℃。此外，pH值对脱盐罐10的脱盐效果也有较大影响，pH值过低将增加酚在水相中的溶解度，pH值过高则影响脱盐效果，因此，控制pH值为7~8。最后，为满足上下游装置进出料要求，脱盐罐10中的压力控制在0.8MPa~1.5MPa。含酚水中酚的质量含量达1%~5%。上述含有酚盐的煤焦油原料，经脱盐罐10脱盐后，得到含酚水和脱盐煤焦油，含酚水进入酚化塔20，脱盐煤焦油进入加氢部分。S130、往所述含酚水中通入富含CO2的吹扫气，将所述含酚水中的酚盐酸化成酚，形成酚化水。具体的，自脱盐罐10来的含酚水从顶部进入酚化塔20，采用富含CO2的吹扫气酸化含酚水，使其中的酚盐转化为酚，形成酚化水。其中，吹扫气可以采用煤焦油上游的焦炉烟道气（CO2＞17%）或下游制氢变压吸附解析气（CO2＞15%）。吹扫气中CO2的含量与含酚水中酚盐的含量，满足摩尔比为5~10:1。酚化塔20的操作压力为0.5MPa~1.0MPa，操作温度为100℃~140℃，理论板数为10~15块。S140、将上述酚化水蒸发，形成蒸发气和含盐废浆。其中，将上述酚化水蒸发，形成蒸发气和含盐废浆的步骤具体为：以蒸汽为热源，将上述酚化水蒸发，形成一级蒸发气和一级蒸余液；再以上述一级蒸发气为热源，将一级蒸余液蒸发，形成二级蒸发气和二级蒸余液，一级蒸发气给热冷凝后形成一级冷凝液；最后以上述二级蒸发气为热源，将二级蒸余液蒸发，形成薄膜蒸发气和含盐废浆，二级蒸发气给热冷凝后形成二级冷凝液。具体的，自酚化塔20塔底来的酚化水进入一级蒸发器32，该一级蒸发器32采用间壁式加热结构，加热侧采用蒸汽作为热源，将上述酚化水蒸发，形成一级蒸发气和一级蒸余液。其中，一级蒸发器32的操作压力为0.3MPa~0.6MPa，操作温度为130℃~160℃，蒸发量控制在30%~45%左右。一级蒸余液经一级蒸余液泵320进入二级蒸发器34，二级蒸发器34采用间壁式加热结构，加热侧采用一级蒸发气为热源，将上述一级蒸余液蒸发，形成二级蒸发气和二级蒸余液，一级蒸发气给热冷凝后形成一级冷凝液。其中，二级蒸发器34的操作压力为0.1MPa~0.4MPa，操作温度为115℃~145℃，蒸发量控制在28%~40%左右。二级蒸余液经二级蒸余液泵340送入薄膜蒸发器36，薄膜蒸发器36的加热侧采用二级蒸发气为热源，将上述二级蒸余液蒸发，形成薄膜蒸发气和含盐废浆，二级蒸发气给热冷凝后形成二级冷凝液。其中，薄膜蒸发器36的操作压力为-0.03MPa~-0.0MPa，操作温度为90℃~125℃，蒸发量控制在20%~33%左右。含盐废浆经星型卸浆阀38卸至废浆处理系统。S150、将上述蒸发气换热后形成冷却液。其中，将上述蒸发气换热后形成冷却液的步骤具体为：将上述薄膜蒸发气换热后形成薄膜蒸发气冷却液；将上述二级冷凝液换热后形成二级冷凝液冷却液。具体的，薄膜蒸发气经薄膜蒸发气换热器42换热后形成薄膜蒸发气冷却液。二级冷凝液经二级冷凝液换热器44换热后形成二级冷凝液冷却液。薄膜蒸发气冷却液和二级冷凝液冷却液的温度为30℃~50℃。S160、将上述冷却液分液，得到低酚水。其中，将上述冷却液分液，得到低酚水的步骤具体为：将上述薄膜蒸发气冷却液和二级冷凝液冷却液分液，得到低酚水。具体的，将上述薄膜蒸发气冷却液和二级冷凝液冷却液送入分液罐50分液，得到低酚水。由于低级酚在水中的溶解度随温度升高急剧增大，苯酚大于80℃甚至接近无限溶，因此需降低温度至合适温度使油水分层，以最大程度回收低级酚。因此，分液罐50的压力控制在1.2MPa~1.6MPa，温度小于50℃。薄膜蒸发气冷却液和二级冷凝液冷却液经分液罐50分液，酚富集油相并入脱盐煤焦油作为加氢原料。S170、将上述低酚水与蒸发气换热，得到溶解酚盐的水相。其中，将上述低酚水与蒸发气换热，得到溶解酚盐的水相的步骤具体为：将上述低酚水与二级冷凝液换热后，再与薄膜蒸发气换热，得到溶解酚盐的水相。可以理解，在本实施方式中，蒸发气为薄膜蒸发气和二级冷凝液。具体的，低酚水经二级冷凝液换热器44与二级冷凝液换热后，再经薄膜蒸发气换热器42与薄膜蒸发气换热，注入脱盐罐10，作为溶解酚盐的水相。需要说明的是，步骤S150和步骤S170同时进行，低酚水经二级冷凝液换热器44与二级冷凝液换热，二级冷凝液冷却至30℃~50℃，形成二级冷凝液冷却液，低酚水再经薄膜蒸发气换热器42与薄膜蒸发气换热，薄膜蒸发气冷却至30℃~50℃，形成薄膜蒸发气冷却液，低酚水则换热至100℃~115℃进入脱盐罐10作为溶解酚盐的水相。上述煤焦油脱盐回收酚的方法，无需添加溶解剂，绿色环保，大大减少了酚水的处理负荷。此外，上述煤焦油脱盐回收酚的方法，采用稳定可靠的注水脱盐工艺，提高了酚盐的脱除率，采用富含CO2的吹扫气酸化含酚水中的酚盐，降低了酚的损失，防止后续设备的结垢堵塞。再耦合多效蒸发与薄膜蒸发技术，节省了大量能耗，提高了酚的回收率。上述煤焦油脱盐回收酚的方法，酚回收率大于85%，水节约量大于95%，与普通蒸发相比，节约能耗大于60%。以下为具体实施例。实施例1(1)含酚量29wt%、含盐量1500ppm的煤焦油原料15t/h进脱盐罐。脱盐罐压力控制在1.0MPa，温度控制在140℃。脱盐后的水相流量为1.675t/h（水，89.6wt%；苯酚，1.34wt%；甲酚，2.01wt%；二甲酚，1.07wt%；高级酚及盐，4.49wt%）。脱盐煤焦油进入加氢部分，含酚水进入酚化塔。(2)自脱盐罐来的含酚水从顶部进入酚化塔。采用焦炉烟道气(CO2，20vol%)作为酚化吹扫气。酚化塔操作压力控制在0.8MPa，操作温度控制在135℃，理论板数为10块，吹扫气中CO2与含酚水中酚盐满足浓度摩尔比为5:1，酚化塔采用填料塔，塔底酚化水中所有酚盐可完全酸化为酚。(3)自酚化塔底来的酚化水进入一级蒸发器。一级蒸发器采用间壁式加热结构，加热侧采用1.0MPa蒸汽作为热源，蒸汽耗量0.56t/h。一级蒸发器操作压力控制在0.4MPa，操作温度控制在150℃，蒸发量为36%。一级蒸发气大部分组分为水，作为加热介质进入二级蒸发器，一级蒸余液经一级蒸余液泵送至二级蒸发器作为进料。(4)自一级蒸余液泵来的一级蒸余液进入二级蒸发器。二级蒸发器采用间壁式加热结构，加热侧采用一级蒸发气作为热源。二级蒸发器操作压力控制在0.22MPa，操作温度控制在136℃，蒸发量为32.8%左右。二级蒸发气含部分酚，作为加热介质进入薄膜蒸发器，二级蒸余液经二级蒸余泵送至薄膜蒸发器作为进料。一级蒸发气在二级蒸发器中给热冷凝后经蒸发凝液泵送至脱盐罐作为溶解酚盐的水相。(5)自二级蒸余液泵来的二级蒸余液进入薄膜蒸发器。高度浓度的含盐酚水成浆态，采用薄膜蒸发器以提高蒸发率并防止堵塞。加热侧采用二级蒸发气作为热源。薄膜蒸发器操作压力控制在-0.01MPa，操作温度控制在121℃，蒸发量为29%左右。薄膜蒸发气含部分酚，经薄膜蒸发气换热器换热后进入分液罐；蒸余含盐废浆经星型卸浆阀卸至废浆处理系统，废浆量153.1kg/h。二级蒸发气在薄膜蒸发器中给热冷凝后经二级冷凝液换热器换热后送至分液罐。(6)自薄膜蒸发气换热器、二级蒸发凝液换热器来的含酚水冷却至40℃后进入分液罐。分液罐压力控制在1.3MPa，温度为40℃。分层后酚富集油相并入脱盐煤焦油作为加氢原料，低酚水依次与二级冷凝液、薄膜蒸发气换热至110℃后进入脱盐罐作为溶解酚盐的水相。经计算，酚回收率达90%，水回收率达96%，与普通蒸发相比，节省蒸汽量达63%。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。