蒸馏煤焦油的方法和实施该方法的设备的制造方法_3

文档序号:9642012阅读:来源:国知局
的量相当或更大的 吨位。本发明的方法能够控制沥青和炭黑油之间的分离点以调节沥青的性质。所述方法还 能够通过其组织机构产生不添加任何种类的碱金属(例如Na或K)或碱土金属(例如Ca) 的沥青。根据市场需要调节且不使用混合预蒸馏的烃馏分的方法,它能够改变所产生的三 种馏分(沥青、炭黑油和化学油)的生产率。此外,本发明的方法能够冷凝化学油蒸汽,并 随后中和它们从而避免污染有利用价值的化学油品及其造成的产量损失。
[0061] 因此,本发明涉及一种包含初级蒸馏的煤焦油蒸馏方法,其特征在于它包括:
[0062] 1.将脱水煤焦油和沥青的混合物闪蒸,以获得闪蒸汽和沥青;
[0063] 2.闪蒸后立即进行所述闪蒸汽的汽提和精馏,从而获得质量可控的炭黑油和以最 大产量将进料焦油中包含的萘浓缩的萘宽馏分油,
[0064] 将一部分在闪蒸期间获得的所述沥青用于脱水煤焦油和沥青的起始混合物中。
[0065] 不添加碱金属和碱土金属进行初级蒸馏。
[0066] 根据一个具体的实施方案,根据本发明的方法在初级蒸馏之前包括将煤焦油脱水 的步骤。
[0067] 根据另一个具体的实施方案,所述方法在初级蒸馏之后依次包括冷凝、中和以及 分馏萘宽馏分油的步骤,从而获得各种化学油。
[0068] 本发明还涉及用于前述的方法蒸馏脱水煤焦油的设备,其中用于初级蒸馏的系统 包含:
[0069] -闪蒸区;
[0070] -精馏区和汽提区;
[0071] -加热系统。
[0072] 用于初级蒸馏的系统可以由两件单独的设备组成,例如相连的闪蒸塔和精馏和汽 提塔以允许各区之间最好的协同,或由单件整合了闪蒸区、精馏区和汽提区的设备组成。
[0073] 根据本发明的设备还可在精馏和汽提塔下游包含真空冷凝设备。
[0074] 它还可在闪蒸塔上游包含煤焦油脱水塔。
[0075] 以下说明阐述了本发明的一个具体实施方案,其中区分了四个主要要素:
[0076] -煤焦油脱水,用于去除进料焦油中包含的水以及产生脱水焦油;
[0077] -初级蒸馏焦油,用于同时产生沥青、炭黑油(CBO)和在单个馏分中结合了通常 称为酚油、萘油和洗油的馏分的萘宽馏分油;
[0078] -中和初级蒸馏期间冷凝的萘宽馏分油;
[0079] -分馏冷凝且中和的萘宽馏分油,用于回收酚油、萘油和洗油的单独馏分。
[0080] 使用杂共沸蒸馏,用轻油作为脱水剂进行焦油脱水。将焦油中包含的水与轻油混 合,在低温下形成优先蒸馏掉的共沸物。然后将这种气态共沸物冷凝。因为它是非均匀的, 然后将其通过分层为两种形式的相来分离:有机的轻油相和水相。因此,所得的轻油是脱水 剂再生形式的结果,所述脱水剂任选地补充有焦油中存在的且包含于轻油组成中的苯、甲 苯和二甲苯化合物。这种再生的轻油然后可再用作脱水剂。保留剩余的轻油用于单元中随 后的用途。这种脱水可以按焦油中含水量按质量计最多约7%限度的形式进行。超出了该 含量,首先必须通过离心的机械分离将焦油中的含水量降低至小于按质量计7m%。
[0081] 将最大含水量为0.5m%的脱水焦油与闪蒸塔中产生的再循环沥青混合。这种离开 闪蒸塔时是热的且可以通过加热系统保持热的脱水焦油和沥青之间的混合物能够:
[0082] -首先,将脱水焦油进料预加热使其温度达到用于在闪蒸塔中以大于或等于 350-360°C的正常蒸馏温度优先蒸发所有化合物所需的温度;
[0083] -其次,在非挥发性沥青镇流器(ballast)中按比例稀释挥发性物质使得蒸发体 积的馏分不具有足够的能量将沥青夹带至与闪蒸塔直接串联的闪蒸汽蒸馏塔。
[0084] 加热系统能够以不引起煤沥青质量下降的短的接触和停留时间将沥青保持在低 于360 °C的温度。
[0085] 确定添加至脱水煤焦油的沥青的量,从而加热系统将其能量增加至足够水平, 使闪蒸区中脱水焦油和沥青的混合物达到允许闪蒸发生的进料温度,且不超过高于 350-360 °C 的温度。
[0086] 在脱水塔底获得以这种方式处理的脱水焦油:它不包含添加的中和物质,例如氢 氧化钠或氢氧化钾。
[0087] 闪蒸区与位于精馏区和汽提区之间的进口直接连接。进行这种连接以允许用蒸汽 相进料。然而,为了促进重物质的蒸发而不需要在闪蒸区的底部有过高温度,该装配体在真 空下运行。因此,根据一个其中三个区分布于闪蒸塔、精馏和汽提塔、以及其冷凝器之间的 实施方案,它们在真空下运行。因此,将闪蒸塔底的温度保持在一个足够高以允许良好分离 但也足够低不引起沥青自重整的温度。过量的沥青从闪蒸塔底排空。三个区组成单个设计 用于划分闪蒸区与精馏和汽提区的塔。这些区通过管道连接,因而该装配体构成可以在真 空下运行的塔。因此,将闪蒸塔底的温度保持在一个足够高以允许良好分离但也足够低不 引起沥青自重整的温度。过量的沥青从闪蒸塔底排空。根据最后需要的规格和原料的性 质,然后可以根据本领域技术人员可获得的普通规律和方法在专用反应器中使沥青进行受 控的重整和/或软化点的调节。
[0088] 与实施方案无关,用于闪蒸汽的精馏和汽提区的组合,无论它是由专用的炭黑油 精馏塔组成或是由将该功能与闪蒸沥青/脱水焦油混合物偶联的更大的塔中专用于汽提 和精馏炭黑油的隔室组成,使得能够在受控规格的炭黑油和与萘宽馏分油类似的化学油的 较轻馏分之间实现清晰明确的分离点。这种萘宽馏分油是包含酚油、萘油和洗油的馏分。由 于与酚油和洗油馏分的存在相关的稀释效应,它的萘纯度低于精馏的萘油。为了控制产生 的油的质量,在汽提区底部采用受控的再沸,并在精馏区顶部采用受控的回流。例如,再沸 能量由形成加热系统,例如回收炉烟能量的节热器网络的整体部分的再沸系统提供。回流 可以通过返回一部分在精馏区顶部冷凝的化学油或通过将分馏器整合入装配体的构造中 来控制,所述装配体构成炭黑油精馏塔或将该功能与闪蒸沥青/脱水焦油混合物偶联的更 大的塔中专用于汽提和精馏炭黑油的隔室。
[0089] 根据一个具体的实施方案,加热系统由一个或多个辐射炉组成,每个辐射炉装配 有单个用于循环待加热流体的螺旋线圈和烟气上的一个或多个节热器段,所述节热器段用 于回收可获得的能量从而为炭黑油精馏塔或将该功能与闪蒸沥青/脱水焦油混合物、预加 热脱水焦油进料、预加热炉燃烧空气、产生蒸汽等偶联的更大的塔中专用于汽提和精馏炭 黑油的隔室提供再沸能量。
[0090] 真空冷凝系统由串联的对完全浓缩离开炭黑油精馏塔顶部的蒸发化学油的压力 具有低损耗的交换器组成。该系统使用一种或多种闭环循环的传热流体以回收能量并将其 用于精炼厂的其他地方,例如在分馏系统中第一精馏塔上游预加热补充有轻油的中和萘宽 馏分油。在容器中收集冷凝物。将整条设备链保持在真空下,真空施用于冷凝油收集容器 并逆流扩散直至闪蒸塔底。
[0091] 然后在双相接触器中中和冷凝油。在中和期间,有机相,即冷凝油与包含中和碱的 水相充分混合。然后通过沉降将两相分离,通过蒸馏处理有机相。水相本身则与来自待处 理焦油脱水的工艺水混合。在该中和期间,油中包含的腐蚀性物质(例如氯化物、氟化物、 氯氰酸盐、硫氰酸盐等)被由碱提供的碱金属和/或碱土金属捕获并溶于水。在一个其中 焦油富含焦油酸(环烷烃物质和苯酚衍生物)的具体实施方案中,用更浓缩的碱进行中和 以攻击这些腐蚀性有机物的不稳定氢。然后形成可溶于水的盐,例如钠盐(如苯酚钠)。在 这种情况下,在中和结束时收集的工艺水与获自脱水的工艺水分开处理,尤其是为了借助 于补充的水处理工艺回收酚类物质。
[0092] 在这种中和之后,可以将倾析出的油馏分进行分馏。在蒸馏之前,为了克服提供用 水饱和的中和油的缺点(在蒸馏期间将导致共沸物的形成,从而导致萘回收产量的损失), 考虑到在这种中和油中水的有限溶解度,中和油按比例补充有脱水中收集的多余轻油,从 而能够只形成水+轻油的杂共沸物。因为这种杂共沸物的蒸馏温度低于中和油馏分中包含 的最轻的有机化合物,产量不会遭受损失。
[0093] 然后根据标准原理将补充有轻油的中和油进行分馏。按照增加正常蒸馏温度的顺 序蒸馏馏分。第一个塔的头部馏分能够回收酚油。头部冷凝是部分的,以使水+轻油杂共 沸物保持汽相。因此收集的第一冷凝物只是酚油。然后将在这些条件下没有冷凝的蒸汽冷 却至杂共沸物的总冷凝点。将浓缩物送至脱水段的倾析器以回收作为脱水剂的轻油。
[0094] 然后,将第一个塔的底部在第二个塔中蒸馏,以在顶部产生浓缩的萘油并在底部 产生洗油。对于任何蒸馏而言,控制再沸和回流的程度能够控制排出物流的质量。这些再 沸根据本领域技术人员可获得的技术进行。同样地,本领域技术人员可以根据情况通过公 知技术修改这些蒸馏系统的操作条件;具体地,塔内件的类型、压力水平、设备量、热交换和 冷凝系统的类型等。视情况而定,因为对实施方案情况特殊的具体方法实施的偶然性,例如 可用冷却液的性质,而需要这些修改。
[0095] 参考图8,以下将给出在根据本发明的设备中进行的根据本发明煤焦油蒸馏方法 的详细描述。
[0096] 将按质量计包含最多7%的水的煤焦油101与由苯、甲苯和二甲苯的混合物组成 的轻油102混合。根据焦油的含水量和轻油的组成准确测定轻油的量以按比例产生水和 苯、甲苯以及二甲苯成,使苯、甲苯和二甲苯的量对存在的所有水而言是足够的,从而与这 些化合物形成共沸物。这些比例由热力学定律控制。然后将制备的混合物103预加热至使 水+轻油化合物的共沸化合物在脱水塔10中闪蒸的温度。
[0097] 在脱水塔10中,将水加上苯、甲苯和二甲苯的共沸物蒸汽蒸发并以蒸汽104的形 式排出。然后通过任何合适的热交换系统冷凝这些蒸汽。因此,在一个常见的实施方案中, 可以通过管壳式交换器使用冷流体例如用于冷凝共沸物蒸汽的冷却水来进行冷凝。在另一 个可替换的实施方案中,可以通过空气冷凝器(aerocondensor)冷凝共沸物蒸汽。然后倾 析并分离冷凝的蒸汽。将有机相重复使用,一部分与焦油101再次混合,一部分与萘宽馏分 油302混合,过量的在单元出口处排出。将水相在单元出口处排出,然后在工业净化厂进行 处理。
[0098] 然后将在脱水塔10底部收集的脱水焦油与油沥青的热流212混合。然后将该混 合物201送入闪蒸塔20。该闪蒸塔20与炭黑油精馏塔22、真空冷凝器24和收集容器25 串联。通过真空系统将这组串联的设备保持在减压下。将真空施加于收集容器25,并逆流 向冷凝器24、炭黑油精馏塔22和闪蒸塔20扩散。该真空系统由,例如液体环式栗组成,环 中的液体选择为具有低蒸汽压且与芳族有机化合物和多环芳族有机化合物相容。为本发明 定义目的的洗油类型的油
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