本发明涉及煤焦油预处理技术领域，具体而言，涉及一种低温煤焦油的预处理方法以及预处理设备。
背景技术
煤焦油含有机械杂质、水分、盐分等，对煤焦油的深加工有重大影响，所以，煤焦油加氢前往往要对煤焦油进行预处理，尽可能降低煤焦油中的机械杂质、水分、盐分等含量，以满足煤焦油加氢低成本、满负荷、正常运行。
以往的煤焦油大部分是焦化、兰碳、煤气化的副产品，属于中高温煤焦油，煤焦油的密度大部分都大于水的密度，且与水的密度相差较大，所以这些煤焦油的油和水相对是比较容易分离的，中高温煤焦油因为含沥青较高，通常先采用馏分的方式将煤焦油切割成不同温度的区段，煤焦油原料中的存在的盐分、杂质等留在了沥青中，馏分出的油类进入相应焦油加氢环节，所以，经切割馏分的煤焦油的加氢不再考虑脱盐、脱水，但用此预处理方法，煤焦油原料的利用率太低。对于低温煤热解产生的低温煤焦油，沥青相对较少，但如果仍采用馏分的方式，低温煤焦油原料的利用率仍然低于80％，这是不经济的。
低温煤焦油的大部分密度小于水的密度，也有一少部分大于水的密度，轻质的煤焦油和水以及重质的煤焦油是可以分离的，但要经过较长时间的静置，短时间内因煤焦油密度接近水的密度，油和水难以分离，或分离后的煤焦油含水量大，尤其是煤焦油中含有较多煤粉等杂质和胶质时，煤焦油与水的分离更难。如何使低温煤焦油油水分离更容易，同时便于盐分、杂质、沥青质相应除去，原料油利用率尽可能较高，成为追寻的目标。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种低温煤焦油的预处理方法，该预处理方法操作简单实用，其对于密度接近于水的低温煤焦油，能够快速高效地进行油水分离，高效除去低温煤焦油中的机械杂质、水分、盐分等无效成分。
本发明的另一目的在于提供一种低温煤焦油加氢前的预处理设备，其设备简单、使用方便，能够用于对密度接近于水的低温煤焦油的油水分离，较好地保留低温煤焦油中的有效成分。
本发明的实施例是这样实现的：
一种低温煤焦油的预处理方法，其包括：
将低温煤焦油与轻质油混合，得到密度小于0.98kg/l的混合油，其中，轻质油由上一批次的低温煤焦油在初级分馏时得到；
对混合油、脱盐水和破乳剂混合后形成的混合组份进行电脱盐和/或膜脱盐处理；
对脱盐后的所述混合组份在140～180℃下进行初级分馏，得到的气相组分经冷凝后，作为轻质油与下一批次的所述低温煤焦油混合。
一种低温煤焦油加氢前的预处理设备，其包括：
混合器，用于对低温煤焦油、轻质油、破乳剂和脱盐水进行混合的场所；
脱盐设备，进行电脱盐和/或膜脱盐的场所；
初馏塔，进行初级分馏的场所；
冷凝器，对初馏塔排出的气相组分进行冷凝的场所；
其中，所述混合器、所述脱盐设备、所述初馏塔依次串联；所述初馏塔的气相出口经所述冷凝器连通至所述混合器的入料端
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种低温煤焦油的预处理方法，其将轻质油与低温煤焦油进行混合，得到密度低于0.98kg/l的混合油，再将上述混合油与脱盐水和破乳剂混合进行电脱盐和/或膜脱盐处理。该预处理方法通过轻质油的混配，使密度与水接近的低温煤焦油形成了密度更低的混合油，使其更易于与水进行分离，加快后续脱盐步骤的工作效率，增加对低温煤焦油中有效成分的利用率。同时，该预处理方法的轻质油采用的是上一批次低温煤焦油在初级分馏时得到的轻组分，实现对这部分轻组分的循环利用，并且，随着处理的低温煤焦油的量的增加，分馏出的轻组分同样经过累积越来越多，得到的混合油与水的密度差进一步拉开，促进油相和水相的进一步分离，形成良性循环。该预处理方法具有操作简单实用，对设备要求不高，分离快速高效的特点，适合大规模的工业化生产。
本发明实施例还提供了一种低温煤焦油加氢前的预处理设备，其包括依次串联的混合器、脱盐设备、初馏塔和冷凝器。其可配合上述预处理方法使用，高效除去低温煤焦油中的机械杂质、水分、盐分等无效成分。该预处理设备的结构简单、使用方便，利于进行工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1所提供的一种低温煤焦油加氢前的预处理设备的连接示意图。
图标：100-预处理设备；110-混合器；120-脱盐设备；130-初馏塔；140-冷凝器；150-过滤器；160-换热器；170-进料管道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种低温煤焦油的预处理方法以及预处理设备进行具体说明。
本发明实施例提供了一种低温煤焦油的预处理方法，其包括：
将低温煤焦油与轻质油混合，得到密度小于0.98kg/l的混合油，其中，轻质油由上一批次的低温煤焦油在初级分馏时得到；
对混合油、脱盐水和破乳剂混合后形成的混合组份进行电脱盐和/或膜脱盐处理；
对脱盐后的所述混合组份在140～180℃下进行初级分馏，得到的气相组分经冷凝后，作为轻质油与下一批次的所述低温煤焦油混合。
低温煤焦油的密度接近于水，其部分组分的密度小于水的密度，也有部分组分的密度大于水的密度，这就使得其在与水进行分离时，出现油相和水相难以分层的情况。这就造成了虽然低温煤焦油和水可以分离，但要经过较长时间的静置。若静置时间过短而进行分离，则会造成分离后的低温煤焦油的含水量较大。尤其是对于低温煤焦油中含有较多煤粉等杂质和胶质时，油相和水相的分离将会变得更加困难。此外，油相和水相的分离困难，容易造成电脱盐过程中极板瞬时电流过大，出现频繁跳闸现象，无法正常完成脱盐工作，尤其对于密度在0.98～1.02kg/l之间的低温煤焦油更是如此。
进一步地，混合油的密度大于等于0.95kg/l。从理论上讲，混合油的密度越小，其与水的分离更加容易，但考虑到轻质油的用量，以及轻质油的回收成本，使混合油的密度大于等于0.95kg/l最为经济适用。优选地，混合油的密度为0.958～0.962kg/l，在该范围内，混合油无论从分离效率还是从成本控制方面均能得到较佳的效果。值得注意的是，随着低温煤焦油处理量的增加，轻组分的量是一个积累的过程，也即是说能够与低温煤焦油进行混配的轻质油的量会越来越多，要对轻组分进行分馏、冷凝的成本也会越来越高，此时可以通过限制回配的轻质油的量，使混合油的密度大于等于0.95kg/l来控制成本，而多出的部分轻质油可回收留待后续生产使用。
另一方面，在生产初始阶段，由于低温煤焦油处理的量还较少，分馏能够产生的轻组分的量可能存在着不能将混合油的密度降至0.98kg/l以下的情况，此时，就可以采用以前生产中预留的轻组分作为补充，或是添加额外的辅助油作为补充。其中，辅助油为密度0.65～0.75kg/l的烷烃。优选地，辅助油包括庚烷、辛烷和120号溶剂油中的至少一种。上述辅助油的密度较低，且与低温煤焦油的混合效果较好，能够快速方便的调整得到想要的混合油的密度。同时，上述辅助油的沸点在90～130℃之间，在完成脱盐处理之后，能够通过分馏与低温煤焦油中所含的轻组分一起进行回收。
优选地，轻质油的加入量为低温煤焦油的15wt％～25wt％。发明人经过自身创造性劳动发现，按照上述比例进行添加，轻质油和低温煤焦油的混合均一性较好。
进一步地，在将混合油与脱盐水和破乳剂混合之后，先进行过滤处理，再进行电脱盐和/或膜脱盐处理。过滤可以通过卧螺离心机进行，也可以采用一级过滤或多级过滤。过滤可以除去低温煤焦油中的机械杂质、煤粉、沥青、胶质物等，以减少煤粉、沥青及胶质物含有一定表面活性带来的乳化性，促进油水分离。可选地，进行过滤处理时的温度为120～140℃。在该温度下，混合油的粘度降低，利于提高过滤的效率。
混合油、脱盐水和破乳剂的质量比为100：5～12：0.03～0.05。脱盐水可以使煤焦油中的盐分转移到水相中，达到脱盐的目的。破乳剂则可以破除混合油的乳化状态，加速油水分离。
同样地，在进行电脱盐和/或膜脱盐处理时，保持混合组分的温度为120～140℃。在该温度下，混合组分的粘度降低，油水密度差增大，油水分离速度快，盐分从油中转入水中较彻底。
经过上述处理方法后所得到的煤焦油占比达到作为初始原料的低温煤焦油的92wt％～95wt％，如果刨去原料油中水分和机械杂质的含量，对于有效成分的回收甚至可达到95wt％以上，对于原料油中的有效成分利用率较高。同时，得到的煤焦油的含水量低于0.2wt％，在经过加氢工序后，能够用于制取高品质的石化产品。
本发明实施例还提供了一种低温煤焦油加氢前的预处理设备，其包括：
混合器，用于对低温煤焦油、轻质油、破乳剂和脱盐水进行混合的场所；
脱盐设备，进行电脱盐和/或膜脱盐的场所；
初馏塔，进行初级分馏的场所；
冷凝器，对初馏塔排出的气相组分进行冷凝的场所；
其中，混合器、脱盐设备、初馏塔依次串联；初馏塔的气相出口经冷凝器连通至混合器的入料端。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，该预处理设备还包括换热器，其中，初馏塔的气相与低温煤焦油的进料经过换热器的换热，使得进料的低温煤焦油温度升高，从初馏塔出来的气相降温，再经冷凝器的降温变成液态进入混合器。这样的设置方式，使得初馏塔中产生的高温气相组分，可以用于对低温煤焦油进行预热，增加整个预处理设备对热量的利用，降低生产能耗。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种低温煤焦油加氢前的预处理设备100，其包括混合器110、脱盐设备120、初馏塔130和冷凝器140。其中，混合器110、脱盐设备120、初馏塔130依次串联。
混合器110是用于对低温煤焦油、轻质油、破乳剂和脱盐水进行混合的场所。混合器110的出料端与过滤器150的进料端连通，低温煤焦油、轻质油、破乳剂和脱盐水在混合器110中充分混合后，将得到的混合组份输送至过滤器150中过滤，以除去其中的机械杂质、煤粉、沥青、胶质物等。
过滤器150的出料端与脱盐设备120的进料端连通，过滤后的混合组份输送至脱盐设备120进行水分、盐分的脱除。脱盐设备120的出料端与初馏塔130连通，经过脱盐后，混合组份被分离成水相和油相，油相组分输送至初馏塔130内进行分馏。分馏过程中，低温煤焦油中的低沸点组分形成蒸汽，由初馏塔130的气相出口排出，而余下的液相组分则由初馏塔130的液相出口排出，输送进入氢化工序。
进一步地，该预处理设备100还包括换热器160，初馏塔130的气相与低温煤焦油的进料经过换热器160的换热，使得进料的低温煤焦油温度升高，从初馏塔130出来的气相降温，再经冷凝器140的降温变成液态进入混合器。这样的设置方式，使得初馏塔130中产生的高温气相组分，可以用于对低温煤焦油进行预热，增加整个预处理设备100对热量的利用，降低生产能耗。
实施例2
本实施例提供了一种低温煤焦油的预处理方法，其采用实施例1所提供的预处理设备100，其具体步骤包括：
s1.将低温煤焦油和占其质量20％的120号溶剂油一起加入到混合器110中，充分混合，得到密度为0.978kg/l的混合油。
s2.向混合器110中加入破乳剂和脱盐水，搅拌得到混合组份。其中，所述混合油、所述脱盐水和所述破乳剂的质量比为100:10:0.035。
s3.将上述混合组份加热至120℃，并输送至过滤器150中，滤除其中的机械杂质、煤粉、沥青、胶质物等物质。
s4.将过滤后的混合组份保持在120℃，输送至脱盐设备120中进行脱盐，脱盐后混合油测定含水率为0.32wt％。
s5.将脱盐后得到的油相组分输送至初馏塔130中，于140～180℃下分馏，分离得到气相组分和液相组分。其中，液相组分占低温煤焦油质量的94.1％，其含水量为0.16wt％。
s6.将分馏形成的气相组分输送至换热器160中，对低温煤焦油进行预加热。
s7.将换热后的气相组分输送至冷凝器140中冷凝，再输送回混合器110中与低温煤焦油混合。
实施例3
本实施例提供了一种低温煤焦油的预处理方法，其具体步骤包括：
s1.将低温煤焦油和占其质量15％的上一批次低温煤焦油分馏的轻组分混合，得到密度为0.970kg/l的混合油。
s2.将上述混合油与破乳剂和脱盐水混合，得到混合组份。其中，混合油、脱盐水和破乳剂的质量比为100:8:0.05。
s3.将上述混合组份加热至140℃，过滤滤除其中的机械杂质、煤粉、沥青、胶质物等物质。
s4.将过滤后的混合组份保持在140℃进行脱盐，脱盐后混合油测定含水率为0.45wt％。
s5.将脱盐后得到的油相组分于140～180℃下分馏，分离得到气相组分和液相组分，气相组分冷凝后与下一批次的低温煤焦油混合。其中，液相组分占低温煤焦油质量的93.7％，其含水量为0.18wt％。
实施例4
本实施例提供了一种低温煤焦油的预处理方法，其具体步骤包括：
s1.将低温煤焦油和占其质量20％的上一批次低温煤焦油分馏的轻组分混合，得到密度为0.960kg/l的混合油。
s2.将上述混合油与破乳剂和脱盐水混合，得到混合组份。其中，混合油、脱盐水和破乳剂的质量比为100:12:0.04。
s3.将上述混合组份加热至140℃，过滤滤除其中的机械杂质、煤粉、沥青、胶质物等物质。
s4.将过滤后的混合组份保持在140℃进行脱盐，脱盐后混合油测定含水率为0.49wt％。
s5.将脱盐后得到的油相组分于140～180℃下分馏，分离得到气相组分和液相组分，气相组分冷凝后与下一批次的低温煤焦油混合。其中，液相组分占低温煤焦油质量的92.2％，其含水量为0.20wt％。
实施例5
本实施例提供了一种低温煤焦油的预处理方法，其具体步骤包括：
s1.将低温煤焦油和占其质量15％的120号溶剂油和10％的上一批次低温煤焦油分馏的轻组分混合，得到密度为0.950kg/l的混合油。
s2.将上述混合油与破乳剂和脱盐水混合，得到混合组份。其中，混合油、脱盐水和破乳剂的质量比为100:6:0.03。
s3.将上述混合组份加热至130℃，过滤滤除其中的机械杂质、煤粉、沥青、胶质物等物质。
s4.将过滤后的混合组份保持在130℃进行脱盐，脱盐后混合油测定含水率为0.50wt％。
s5.将脱盐后得到的油相组分于140～180℃下分馏，分离得到气相组分和液相组分，气相组分冷凝后与下一批次的低温煤焦油混合。其中，液相组分占低温煤焦油质量的92.3％，其含水量为0.23wt％。
对比例1
本实施例提供了一种低温煤焦油的预处理方法，其具体步骤包括：
s1.将低温煤焦油(密度为0.993kg/l)与破乳剂和脱盐水混合，得到混合组份。其中，低温煤焦油、脱盐水和破乳剂的质量比为100:9:0.37。
s3.将上述混合组份加热至120℃，过滤滤除其中的机械杂质、煤粉、沥青、胶质物等物质。
s4.将过滤后的混合组份保持在120℃进行脱盐，脱盐后混合油测定含水率为4.3wt％。
对比例2
本实施例提供了一种低温煤焦油的预处理方法，其具体步骤包括：
s1.将低温煤焦油(密度为1.018kg/l)与破乳剂和脱盐水混合，得到混合组份。其中，低温煤焦油、脱盐水和破乳剂的质量比为100:10:0.05。
s3.将上述混合组份加热至120℃，过滤滤除其中的机械杂质、煤粉、沥青、胶质物等物质。
s4.将过滤后的混合组份保持在120℃进行脱盐，脱盐后混合油测定含水率为7.4wt％。
由实施例2～5可以看出，采用本发明实施例所提供的预处理方法处理过后，可以回收低温煤焦油中92％以上的有效成分，且保证含水量低于0.2wt％。而由对比例1～2可以看出，由于低温煤焦油与水的密度过于接近，其油水分离的效果极差，脱盐后的油相组分中含水量依然达到了4.3wt％以上，未能很好地与水相分离，直接影响到了后续的生产。
综上所述，本发明实施例提供了一种低温煤焦油的预处理方法，其将轻质油与低温煤焦油进行混合，得到密度低于0.98kg/l的混合油，再将上述混合油与脱盐水和破乳剂混合进行电脱盐和/或膜脱盐处理。该预处理方法通过轻质油的混配，使密度与水接近的低温煤焦油形成了密度更低的混合油，使其更易于与水进行分离，加快后续脱盐步骤的工作效率，增加对低温煤焦油中有效成分的利用率。同时，该预处理方法的轻质油采用的是上一批次低温煤焦油在初级分馏时得到的轻组分，实现对这部分轻组分的循环利用，并且，随着处理的低温煤焦油的量的增加，分馏出的轻组分同样经过累积越来越多，得到的混合油与水的密度差进一步拉开，促进油相和水相的进一步分离，形成良性循环。该预处理方法具有操作简单实用，对设备要求不高，分离快速高效的特点，适合大规模的工业化生产。
本发明实施例还提供了一种低温煤焦油加氢前的预处理设备，其包括依次串联的混合器、脱盐设备、初馏塔和冷凝器。其可配合上述预处理方法使用，高效除去低温煤焦油中的机械杂质、水分、盐分等无效成分。该预处理设备的结构简单、使用方便，利于进行工业化生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。