一种煤焦油脱水方法及煤焦油脱水装置与流程

本发明涉及一种煤焦油脱水方法及煤焦油脱水装置，属于煤焦油脱水技术领域。

背景技术：

煤焦油是炼焦工业煤热解生成的粗煤气产物之一，常温常压下呈黑色粘稠液状。煤焦油中有少量水存在，形成水和焦油的乳化液，使得焦油在加热不均匀，水分可能因过热突然沸腾引起焦油喷出，此外水分可能引入腐蚀性杂质，引起设备和管道腐蚀。脱水的焦油可以降低蒸馏系统能耗，增加设备生产能力，降低蒸馏系统阻力，改善馏分及沥青质量，减轻设备腐蚀。现有技术中的煤焦油脱水技术包括：闪蒸脱水、加压脱水以及轻油脱水等，普遍存在能耗高、效率低等问题，而且脱水后的水含量仍然较高。

授权公告号为CN203833884U的中国实用新型专利(授权公告日为2014年9月17日)公开了一种焦油脱水装置，该装置包括锥形加热器、环形注油管、滚膜机构、热风循环机构等，使用该装置进行煤焦油脱水时，焦油分别经环形注油管和油槽预热后，在锥形加热器内层锥形环面上形成厚度很小的油膜，同时滚膜机构的滚筒旋转对油膜进行滚刮，使油膜变得均匀并进一步减小油膜厚度，锥形加热器提供热能，对油膜进行热传递，热风循环机构产生与焦油流动方向相反的高温气流，在极短的时间内对焦油进行脱水，效率高，且不同形态的水分均被蒸发。但是，该方法处理得到的煤焦油中水分含量仍然较高，仅达到低于0.8％的水平。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够将煤焦油中水分含量充分降低的煤焦油脱水方法。本发明的目的还在于提供一种实施上述方法的煤焦油脱水装置。

为了实现以上目的，本发明的煤焦油脱水方法的技术方案如下：

一种煤焦油脱水方法，包括：将粗煤焦油预热至80-90℃，然后进行膜分离；所述膜分离是在分离膜的渗透侧抽真空，使粗煤焦油中的水渗透蒸发到达分离膜的渗透侧，渗余侧得脱水煤焦油。

本发明的煤焦油脱水方法，煤焦油原料预热至80-90℃，进行膜分离，在分离膜的渗透侧抽真空，在分离膜处实现水和煤焦油的高效膜分离。本发明的煤焦油脱水方法，抽真空后，在渗透压差和扩散速率差双重作用下使水分子透过膜层变成水汽，从而实现高效脱水效果。本发明的煤焦油脱水方法的分离过程分离系数很高，分离效果好；分离过程无需蒸馏，大大降低了能耗；操作简单，成本较低，而且操作条件温和，不引入第三组分，环境友好。

本发明的煤焦油脱水方法可以对得到的脱水煤焦油的含水量进行检测，如果含水量较高，可以将所述脱水煤焦油加入所述煤焦油原料中，重复进行预热和膜分离，至脱水煤焦油含水量小于0.1％。脱水煤焦油与煤焦油原料混合时按照质量比为1:9进行混合。

所述粗煤焦油在进行预热前经过沉降脱水处理。所述沉降脱水为：将粗煤焦油静置，除去上层水即得。该步骤可以将粗煤焦油进行预处理，先使煤焦油中的含水量采用沉降方法降低到一定范围，便于进行膜分离。一般的，所述粗煤焦油的水分含量以实际含水量为准，为了保证脱水效果，粗煤焦油的水分含量优选为2％-3％。

沉降脱水的静置的时间可以视粗煤焦油的具体含水量来设置，一般的优选为6-8h。

所述分离膜为渗透汽化膜。所述渗透汽化膜为亲水性微孔膜。该渗透汽化膜为现有技术中的渗透汽化膜，优选的，分离膜为NaA沸石膜、T型沸石膜、Y型沸石膜、MOR沸石膜或ZSM-5沸石膜中的一种，但不限于上述几种。

所述分离膜的孔径为0.1-2nm。

所述渗透侧的真空度为10-1000Pa。

本发明的煤焦油脱水装置的技术方案如下：

一种用于实施上述方法的煤焦油脱水装置，包括预热装置和膜分离装置，所述膜分离装置内设置有分离膜，膜分离装置上设置有原料入口，分离膜的渗余侧设置有脱水煤焦油出口，渗透侧设置有水汽出口，所述预热装置出口与膜分离装置的原料入口相连，所述水汽出口上连接有用来对分离膜渗透侧抽真空的真空泵。

所述煤焦油脱水装置还包括回流泵，回流泵的入口与膜分离装置的脱水煤焦油出口相连，回流泵的出口与预热装置的入口相连。回流泵可以将渗余侧的脱水煤焦油输送至预热炉与粗煤焦油混合后进行循环脱水处理。也可以将回流泵的出口与下一工序处理设备相连，用来抽取合格的脱水煤焦油输送至下一工序。

所述水汽出口与真空泵之间连接有冷凝器。用来对分离后的水分气体进行冷凝并收集冷凝水。

所述煤焦油脱水装置还包括与预热装置入口相连的沉降槽。沉降槽用来对粗煤焦油进行沉降预脱水。

所述膜分离装置包括膜分离组件，膜分离组件上设置有所述分离膜。膜分离组件为板框式、圆管式、卷绕式或者中空纤维式。

本发明的煤焦油脱水装置具有分离能耗低、效率高、污染少等优点，而且操作简单，能够进行大规模生产。

附图说明

图1为本发明的实施例1中的煤焦油脱水装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明。

实施例1

如图1所示，本发明的煤焦油脱水装置，包括依次相连的沉降槽1、预热炉2、膜分离装置4、冷凝器6、真空泵7，膜分离装置上还连接有回流泵5，沉降槽通过管道与预热炉相连，预热炉通过管道与膜分离装置相连，所述膜分离装置上设置有用来添加粗煤焦油的原料入口、用来将脱水煤焦油排出膜分离装置的脱水煤焦油出口以及用来将渗透侧的水汽抽出的水汽出口，所述膜分离装置包括多个膜组件3，本实施例中膜组件为圆形膜管，圆形膜管包括膜管基体以及覆在膜管基体上的分离膜，膜管基体为多孔陶瓷材料，分离膜为亲水性微孔膜NaA沸石膜，孔径为0.41×0.41nm；冷凝器通过管道与水汽出口相连，用来收集冷凝水，真空泵通过管道与冷凝器相连，用来对膜管的渗透汽化膜的渗透侧进行抽真空，回流泵的入口通过管道与膜分离装置的脱水煤焦油出口相连，回流泵的出口通过管道与预热炉相连，用来抽取脱水后的煤焦油输送至预热炉中。

实施例2

本实施例的煤焦油脱水装置与实施例1的煤焦油脱水装置的不同之处在于，不包括回流泵。

实施例3

本实施例的煤焦油脱水装置与实施例1的煤焦油脱水装置的不同之处在于，不包括冷凝器。

实施例4

本实施例的煤焦油脱水装置与实施例1的煤焦油脱水装置的不同之处在于，不包括沉降槽。

实施例5

本发明的煤焦油脱水方法，包括如下步骤：

将水分含量大于4％的煤焦油原料放入沉降槽，静置8h后，除去上层游离水，得到下层水分含量为3％的粗煤焦油，然后将该粗煤焦油放入预热炉中，加热至90℃，保温1h，将预热后的粗煤焦油送入膜分离装置中，开启真空泵，对膜分离装置中膜组件的渗透侧进行抽真空并形成负压，真空度为1000Pa，使水分子在负压作用下透过分离膜，膜组件为圆形膜管，圆形膜管包括膜管基体以及覆在膜管基体上的分离膜，膜管基体为氧化铝材料；分离膜为亲水性微孔膜T型沸石膜，孔径为0.36×0.51nm；并进入冷凝器冷凝为液态水；对分离膜的渗余侧的脱水煤焦油进行检测，如果含水量小于0.1％，则直接进入后续工序进行处理，如果含水量大于0.1％，则由回流泵将脱水煤焦油回流至预热炉中，与粗煤焦油混合均匀后，再次预热并按照上述方法进行循环脱水，直至含水量小于0.1％；脱水煤焦油与煤焦油原料混合时按照质量比为1：9进行混合。

实施例6

本实施例的煤焦油脱水方法，包括如下步骤：

将水分含量大于4％的煤焦油原料放入沉降槽，静置7h后，除去上层游离水，得到下层水分含量为2.5％的粗煤焦油，然后将该粗煤焦油放入预热炉中，加热至85℃，保温1h，将预热后的粗煤焦油送入膜分离装置中，开启真空泵，对膜分离装置中膜组件的渗透侧进行抽真空并形成负压，真空度为100Pa，使水分子在负压作用下透过分离膜，膜组件为圆形膜管，圆形膜管包括膜管基体以及覆在膜管基体上的分离膜，膜管基体为莫来石材料；分离膜为亲水性微孔膜Y型沸石膜，孔径为0.74×0.74nm；并进入冷凝器冷凝为液态水；对分离膜的渗余侧的脱水煤焦油进行检测，如果含水量小于0.1％，则直接进入后续工序进行处理，如果含水量大于0.1％，则由回流泵将脱水煤焦油回流至预热炉中，与粗煤焦油混合均匀后，再次预热并按照上述方法进行循环脱水，直至含水量小于0.1％；脱水煤焦油与煤焦油原料混合时按照质量比为1:9进行混合。

实施例7

本实施例的煤焦油脱水方法，包括如下步骤：

将水分含量大于4％的煤焦油原料放入沉降槽，静置7h后，除去上层游离水，得到下层水分含量为2％的粗煤焦油，然后将该粗煤焦油放入预热炉中，加热至80℃，保温1h，将预热后的粗煤焦油送入膜分离装置中，开启真空泵，对膜分离装置中膜组件的渗透侧进行抽真空并形成负压，真空度为50MPa，使水分子在负压作用下透过分离膜，膜组件为圆形膜管，圆形膜管包括膜管基体以及覆在膜管基体上的分离膜，膜管基体为碳材料；分离膜为亲水性微孔膜MOR沸石膜，孔径为0.3nm；并进入冷凝器冷凝为液态水；对分离膜的渗余侧的脱水煤焦油进行检测，如果含水量小于0.1％，则直接进入后续工序进行处理，如果含水量大于0.1％，则由回流泵将脱水煤焦油回流至预热炉中，与粗煤焦油混合均匀后，再次预热并按照上述方法进行循环脱水，直至含水量小于0.1％；脱水煤焦油与煤焦油原料混合时按照质量比为1:9进行混合。

实施例8

本实施例的煤焦油脱水方法与实施例5的煤焦油脱水方法的不同之处在于，渗透汽化膜渗余侧的脱水煤焦油直接进入后续工序进行处理，不再进行回流循环脱水。

实施例9

本实施例的煤焦油脱水方法与实施例5的煤焦油脱水方法的不同之处在于，渗透侧的水分直接被抽出膜分离装置外排放。

实施例10

本实施例的煤焦油脱水方法与实施例5的煤焦油脱水方法的不同之处在于，粗煤焦油在进行预热之前不再进行沉降处理，直接作为粗煤焦油进行处理。

本发明的煤焦油脱水方法膜分离过程分离系数很高，分离效果好，可将煤焦油水分含量降至0.1％以下。分离过程无需蒸馏，大大降低了能耗，操作条件温和，不引入第三组分,环境友好，而且过程简单，操作费用省。