CN101792369A

CN101792369A - 煤焦油粗酚生产方法及其装置

Info

Publication number: CN101792369A
Application number: CN200910197912A
Authority: CN
Inventors: 王伟; 赵冰; 高妍; 王勇
Original assignee: Shanghai Institute of Technology
Current assignee: Shanghai Institute of Technology
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2010-08-04

Abstract

本发明公开了一种煤焦油粗酚生产方法及其装置，所述方法将净酚盐与浓度为40％～98％的硫酸混合，低速进入混合器，反应生成酚盐、粗酚和硫酸钠的混合液，然后使酚盐、粗酚和硫酸钠的混合液高速进入第一反应器反应，反应后的物料经喷射器进入第二反应器，液相出来粗酚和硫酸钠混合液，混合液在分离器中最后分离出粗酚和硫酸钠废水。本发明方法酚盐转化过程在密闭系统中完成，没有气体溢出，废气不含硫酸和酚类物质，而本发明装置占地小、投资少，可利用自身产生的反应气体气相搅拌，更加节能、环保。

Description

煤焦油粗酚生产方法及其装置

技术领域

本发明涉及冶金焦化行业煤焦油粗酚生产方法，更具体的说是涉及一种试图减少煤焦油加工装置对环境污染的煤焦油粗酚生产方法及其装置。

背景技术

国内外现有煤焦油加工行业粗酚生产工艺流程一般有硫酸间歇分解、硫酸连续分解及二氧化碳分解三种工艺。

一、硫酸间歇分解工艺

净酚钠由净酚钠泵抽送到分解器，分解时一般采用70-75％或浓硫酸，硫酸自酸高位槽定量加入分解器，同时进行搅拌，分解过程产生的热量，用间接冷却水移出；分解反应完成后，停止搅拌，静止分离4-5小时。下层硫酸钠废水放入硫酸钠槽，由硫酸钠泵定期送往油库酚水槽，上层粗酚放入粗酚槽，由粗酚泵送往油库。这种工艺在生产时产生大量酸雾，工作环境极其恶劣，在粗酚生产装置周围很难有植物生存，对操作人员身体健康也会造成很大影响，特别是在封闭厂房的粗酚生产装置更是让操作人员难以忍受，周围居民怨声载道。

二、硫酸连续分解工艺

此工艺流程国内采用不多，基本上是硫酸间歇分解的工艺流程的翻版，其流程是将净酚盐和浓度为40-45％的硫酸混合进入管道混合器，分解产物经冷却后进入一次分离器(带有搅拌器)，在一次分离器(带有搅拌器)内用搅拌器进行搅拌继续完成硫酸和净酚盐的分解，同时，伴有酸雾溢出。分解得到的粗酚从分离器上部排出，底部排出硫酸钠溶液，该硫酸钠溶液进入二次分离器(无搅拌器)，含0.4％-0.6％的硫酸钠溶液从分离器底部排出，粗酚从分离器上部排出。由于用稀硫酸分解，分解不剧烈，酸雾溢出较硫酸间歇分解的工艺少，但硫酸钠废水产生量相对较大，设备与管道的腐蚀严重。此种工艺是在常压下进行粗酚生产，其酸雾的产生没有得到有效控制。

三、二氧化碳分解工艺

此工艺流程国内在国内采用较多，流程复杂，但建设装置受二氧化碳气源的限制；其分解效果只能分解80～90％的酚盐，最终还要采用硫酸间歇分解的工艺流程对其进行最终完全分解；其工艺流程复杂，投资较大。

现有的三种粗酚生产工艺都有酸雾产生，同时还伴有粗酚产品的损失及过大的辅助原料硫酸消耗，没有解决环境污染问题。所以，现今所有煤焦油加工企业在生产时都受粗酚生产装置的污染困扰，操作人员在操作时会受到酸雾、油雾的损害，操作危险性大。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种新的煤焦油粗酚生产方法，该方法能够解决硫酸和净酚盐分解产生的环境污染问题，增加粗酚产品收率，提高产品质量，提高经济效益。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一套用于上述粗酚生产方法的装置，该装置绿色环保，占地少，投资少，操作简单，劳动强度低。

本发明技术方案：一种煤焦油粗酚生产方法，包括以下步骤：

A、将净酚盐与浓度为40％～98％的硫酸按重量比净酚盐∶硫酸＝1∶0.6～1.2的比例进入混合器，控制流速为0.1～0.5m/s，反应生成酚盐、粗酚和硫酸钠的混合液；

B、使酚盐、粗酚和硫酸钠的混合液高速进入第一反应器，流速为1.5～2.5m/s，反应温度100～150℃，反应压力：0.1～0.5MPa；

C、第一反应器产生的气相与液相物料经喷射器进入第二反应器，液相出来粗酚和硫酸钠的混合液，反应温度：60～70℃，反应压力：0.1～0.5MPa；

D、上述粗酚和硫酸钠的混合液进入分离器，分离出粗酚和硫酸钠废水。

步骤B中所述的酚盐、粗酚和硫酸钠混合液进入第一反应器底部，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液自第一反应器底部侧壁高速进入，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液沿第一反应器的列管自下而上，从第一反应器的上部溢出，采用螺旋喷头高压注入温度为50-80℃的软水。

步骤C中，第一反应器液相溢出与气相溢出经气液混合器再次混合进入第二反应器底部，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液自第二反应器底部侧壁进入，第二反应器内部设有螺旋流道，酚盐在此全部转化为粗酚和硫酸钠，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液沿第二反应器的列管自下而上，从第二反应器的上部溢出，采用螺旋喷头高压注入温度为50-80℃的软水，采用循环冷却水将反应热带出。

步骤D中，第二反应器液相溢出与气相溢出经气液混合器再次混合进入分离器中部，净酚盐和硫酸中和反应产生的酸雾在密闭系统中反复与酚盐、粗酚和硫酸钠混合液混合，最终为酚盐、粗酚和硫酸钠混合液所吸收，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液在分离器内停留4-5小时，反应温度60-70℃，反应压力常压，分离出粗酚和硫酸钠废水，相应进入产品贮槽，。

分离器产生的废气经过文氏管用新碱或净酚盐洗净后方可排入大气。

一种煤焦油粗酚生产方法的设备，包括净酚钠贮槽、气液混合器、第一反应器、第二反应器、产品分离器、产品贮槽、原料和产品的输送管道及管道阀门、管道窥视镜、测量仪表，其特征在于：所述的净酚钠贮槽连接一个净酚钠泵，净酚钠泵连接第一反应器，第一反应器连接定量高压输送泵，定量高压输送泵连接管道混合器，管道混合器连接计量泵，在第一反应器上还连接有高压注水泵，通过管路与第一反应器顶部连接的气液混合器，第二反应器与此气液混合器连接，第二反应器连接有循环冷却水装置，在第二反应器的顶部连接有另一气液混合器，与此气液混合器连接有产品分离器，与产品分离器连接有产品贮槽，与产品分离器及品贮槽连接有文氏管。

所述第一反应器的底部、侧壁设有进液口，内部设有自下而上的列管和高压螺旋喷头，顶部设有液相溢流口和气相出口。

所述第二反应器的底部、侧壁设有进液口，内部设有自下而上的列管和高压螺旋喷头，顶部设有液相溢流口和气相出口。

本发明方法的有益效果：

1.整个酚盐转化为粗酚和硫酸钠的过程是在密闭系统中完成，没有气体溢出；

2.酚盐转化为粗酚和硫酸钠的过程过程温度恒定，压力恒定；

3.酚盐转化为粗酚和硫酸钠的过程完全彻底；

4.废气不含硫酸和酚类物质

本发明设备的有益效果：

本发明主要设备是第一反应器和第二反应器，由于反应器具有特殊结构设计可以利用自身产生的气相进行再次混合，达到反应均衡，该设备属于低压压力容器，其优点在于：

1.装置占地小、投资少；

2.工艺流程简洁、操作简单、产品质量稳定；

3.生产系统为密闭操作，没有硫酸和油类外溢，安全可靠；

4.操作人员在生产时劳动强度大幅降低；

5.生产装置运行成本低，维修量小，维修难度降低；

6.减少搅拌系统，降低装置能耗；

7.产品质量好，收率高；辅助原料硫酸消耗低；

8.生产装置周围无酸气及刺激性气味产生；

9.保护周围环境，保护职工及周围居民的身心健康。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

图中：LS-HEADER1为低压蒸汽；LSC-HEADER：为蒸汽冷凝波；CWS1为循环水给水；CWR1为循环水回水。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明粗酚生产新工艺流程，其特征在于包括以下步骤：

(a)将净酚盐与浓度为40％～98％的硫酸按比例进入混合器，混合后形成为酚盐、粗酚和硫酸钠的混合液，重量比为净酚盐∶硫酸＝1∶0.6～1.2，流速为0.1～0.5m/s；

(b)酚盐、粗酚和硫酸钠的混合液再高速进入1#反应器，流速为1.5～2.5m/s，反应温度：100～150℃，反应压力：0.1～0.5MPa；

(c)1#反应器产生的气相与液相经喷射器进入2#反应器，液相出来粗酚和硫酸钠的混合液，反应温度：60～70℃，反应压力：0.1～0.5MPa；

(d)粗酚和硫酸钠的混合液进入分离器分离出相应产品粗酚和硫酸钠废水。

在所述的步骤(a)中，所述的混合方式采用低流速0.1-0.5m/s，将净酚盐与硫酸混合液通过混合器，使约70％-85％净酚盐转化为粗酚和硫酸钠，然后其混合液高流速(流速为1.5-2.5m/s)进入1#反应器。

在所述的步骤(b)中，所述的酚盐、粗酚和硫酸钠混合液进入1#反应器底部，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液自1#反应器底部侧壁高速进入，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液沿列管自下而上，从1#反应器上部溢出，为防止硫酸钠沉淀，采用螺旋喷头高压注入温度为50-80℃的软水。

在所述的步骤(c)中，所述的生产方式采用1#反应器液相溢出与气相溢出经气液混合器再次混合进入进入2#反应器底部，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液自2#反应器底部侧壁进入，内部设有螺旋流道，在此反应器将酚盐全部转化为粗酚和硫酸钠，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液沿列管自下而上，从2#反应器上部溢出，为防止硫酸钠沉淀，采用螺旋喷头高压注入温度为50-80℃的软水，采用循环冷却水将反应热带出。

在所述的步骤(d)中，所述的生产方式采用2#反应器液相溢出与气相溢出经气液混合器再次混合进入进入分离器中部，这样净酚盐和硫酸进行中和反应产生的压力为0.1-0.5MPa的酸雾在密闭系统中反复与酚盐、粗酚和硫酸钠混合液混合，最终为酚盐、粗酚和硫酸钠混合液所吸收，同时又起到气相搅拌作用；酚盐、粗酚和硫酸钠混合液在分离器内停留时间为4-5小时，分离出相应产品粗酚和硫酸钠废水，相应进入产品贮槽，反应温度：60-70℃，反应压力：常压。

还包括步骤(e)：将分离器和产品贮槽产生的废气经过文氏管用新碱或净酚盐洗净后排入大气。

一种用于所述的粗酚生产新工艺流程的粗酚生产设备，其特征在于包括设备包括净酚钠贮槽、气液混合器、1#反应器、2#反应器、产品分离器、产品贮槽、各种原料和产品的输送管道及设在这些管道中的各种阀门、管道窥视镜、测量仪表。

其特征在于还包括净酚钠贮槽，与此净酚钠贮槽相连接的净酚钠泵，与此净酚钠泵相连接的1#反应器，与此1#反应器相连接的定量高压输送泵，与此定量高压输送泵相连接的管道混合器，与此管道混合器相连接的计量泵，与此1#反应器相连接的高压注水泵，通过管路与此1#反应器的顶部相连接的气液混合器，与此气液混合器相连接的2#反应器，与此2#反应器相连接的循环冷却水装置，通过管路与此2#反应器的顶部相连接的另一气液混合器，与此另一气液混合器相连接的产品分离器，与此产品分离器相连接的产品贮槽，与此产品分离器及品贮槽相连接的文氏管。

如图1所示，一种用于所述的粗酚生产新工艺流程的粗酚生产设备，其特征在于包括净酚钠贮槽，与此净酚钠贮槽相连接的净酚钠泵1，与此净酚钠泵1相连接的1#反应器4，与此1#反应器4相连接的定量高压输送泵，与此定量高压输送泵相连接的管道混合器3，与此管道混合器相连接的计量泵2，与此1#反应器4相连接的高压注水泵5，通过管路与此1#反应器4的顶部相连接的气液混合器6，与此气液混合器6相连接的2#反应器7，与此2#反应器7相连接的循环冷却水装置，通过管路与此2#反应器7的顶部相连接的另一气液混合器，与此另一气液混合器相连接的产品分离器8，与此产品分离器8相连接的产品贮槽，与此产品分离器及品贮槽相连接的文氏管9。

在以上所述的产品分离器管道设有管道窥视镜，此管道窥视镜与所述的文氏管9相连接。

在优选的实施方式中，在步骤(a)中，所述的混合方式采用低流速0.1-0.5m/s，将净酚盐与硫酸混合液通过混合器，使约70％-85％净酚盐转化为粗酚和硫酸钠，然后其混合液高流速(流速为1.5-2.5m/s)进入1#反应器。

在优选的实施方式中，在步骤(b)中，所述的生产方式采用高流速(流速为0.1-0.5m/s)进入1#反应器底部，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液自1#反应器底部侧壁高速进入，内部设有螺旋流道，使酚盐转化为粗酚和硫酸钠更加完全彻底，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液沿列管自下而上，从1#反应器上部溢出；为防止硫酸钠沉淀，采用螺旋喷头高压注入软水(温度50-80℃)；为确保反应均衡，保证一定的反应温度是必要的，采用未进行反应的净酚盐将过高的反应热带出，然后在回到酚盐、粗酚和硫酸钠混合液系统，这样不会发生1#反应器温度过高，同时又时反应器内有大量的气相存在使酚盐、粗酚和硫酸钠混合液混合更加均匀，反应温度：100-150℃，反应压力：0.1-0.5MPa。

在优选的实施方式中，在步骤(c)中，所述的生产方式采用1#反应器液相溢出与气相溢出经气液混合器再次混合进入进入2#反应器底部，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液自2#反应器底部侧壁进入，内部设有螺旋流道，在此反应器将酚盐全部转化为粗酚和硫酸钠，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液沿列管自下而上，从2#反应器上部溢出，为防止硫酸钠沉淀，采用螺旋喷头高压注入温度为50-80℃的软水，采用循环冷却水将反应热带出，反应温度：60-70℃，反应压力：0.1-0.2MPa。

在优选的实施方式中，在步骤(d)中，所述的生产方式采用2#反应器液相溢出与气相溢出经气液混合器再次混合进入进入分离器中部，这样净酚盐和硫酸进行中和反应产生的压力为0.1-0.5MPa的酸雾在密闭系统中反复与酚盐、粗酚和硫酸钠混合液混合，最终为酚盐、粗酚和硫酸钠混合液所吸收，同时又起到气相搅拌作用；酚盐、粗酚和硫酸钠混合液在分离器内停留时间为4-5小时，分离出相应产品粗酚和硫酸钠废水，相应进入产品贮槽，反应温度：60-70℃，反应压力：常压。

在另一个优选的实施方式中，还包括步骤(e)：将分离器和产品贮槽产生的废气经过文氏管用新碱或净酚盐洗净后排入大气，其方法可以彻底的将反应后产生的不凝气带有微量酸雾吸收，洗净液采用新碱或净酚盐根据实际生产情况确定。

本发明的工艺流程叙述：

原料净酚钠自净酚钠贮槽由净酚钠泵1，经过1#反应器4换热，定量高压输送到专有技术的混合器3，在管道混合器前用计量泵2按比例量注入浓硫酸或稀硫酸，然后高速进入1#反应器4，在此发生酚盐转化粗酚和硫酸钠(反应温度：100-150℃)，为保证1#反应器4酚盐转化粗酚和硫酸钠温度稳定，采用净酚钠间接降温后，在将热量带回1#反应器4，在1#反应器4内，为防止盐类结晶堵塞设备和管道，采用高压注水泵5注水搅拌冲洗；在1#反应器4产生大量的酸气上升至反应器的顶部(反应压力：0.1-0.5MPa)，在一定的压力下与顶部溢流的溶液进入气液混合器6进行气液混合，回收酚盐转化粗酚和硫酸钠过程产生蒸汽中含有的硫酸及汽化的酚类物质，再进入2#反应器7。

在2#反应器7内进行最终酚盐转化粗酚和硫酸钠(反应器入口温度：100-150℃，反应器出口温度：60-70℃，反应压力：0.1-0.2MPa)，其粗酚和硫酸钠产品的热量用循环冷却水将反应热带出，粗酚和硫酸钠产品温度控制在60～70℃，2#反应器7产生的气体在一定的压力下再次与其顶部溢流的溶液进入气液混合器6进行气液混合，进入产品分离器8后，分离出相应产品粗酚和硫酸钠废水，相应进入产品贮槽；可根据实际相应另设置分离器，见附图。

将分离器、管道窥视镜和产品贮槽产生的废气经过文氏管9用新碱或净酚盐洗净后排入大气，其方法可以彻底的将反应后产生的不凝气带有微量酸雾吸收，洗净液采用新碱或净酚盐根据实际生产情况确定。

生产规模：

其规模可根据煤焦油处理量确定装置的处理能力，其反应设备，可根据煤焦油处理量确定设备的处理能力，可与3万吨/年-50万吨/年煤焦油加工设备相配套。

在经过了广泛而深入的研究和煤焦油加工企业的调研之后发现，通过新的粗酚生产工艺流程及设备，可以彻底消除粗酚生产时产生的酸雾，没有往反应器内加入硫酸时，硫酸溢出反应器的危险；同时，还可以提高粗酚产品的收率，减少硫酸钠废水的生成量；利用气液混合完全可以替代机械搅拌或压缩空气搅拌，使反应更加完全彻底，达到节约能源的效果；最终，这一发明成果在试验装置上得到验证。

发明人希望新的生成技术能够在煤焦油加工行业推广使用，彻底改变过去粗酚生产带来的环境污染，减轻该行业操作人员的劳动负荷，能够提高煤焦油加工企业的经济效益，具有较好的应用前景。

在不偏离本发明的工艺路线和实质的前提下，可以对本发明进行各种修改和改变，这些修改和改变均属于所附权利要求书的范围之内。

Claims

1.一种煤焦油粗酚生产方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的煤焦油粗酚生产方法，其特征在于：步骤B中所述的酚盐、粗酚和硫酸钠混合液进入第一反应器底部，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液自第一反应器底部侧壁高速进入，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液沿第一反应器的列管自下而上，从第一反应器的上部溢出，采用螺旋喷头高压注入温度为50-80℃的软水。

3.根据权利要求1所述的煤焦油粗酚生产方法，其特征在于：步骤C中，第一反应器液相溢出与气相溢出经气液混合器再次混合进入第二反应器底部，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液自第二反应器底部侧壁进入，第二反应器内部设有螺旋流道，酚盐在此全部转化为粗酚和硫酸钠，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液沿第二反应器的列管自下而上，从第二反应器的上部溢出，采用螺旋喷头高压注入温度为50-80℃的软水，采用循环冷却水将反应热带出。

4.根据权利要求1所述的煤焦油粗酚生产方法，其特征在于：步骤D中，第二反应器液相溢出与气相溢出经气液混合器再次混合进入分离器中部，净酚盐和硫酸中和反应产生的酸雾在密闭系统中反复与酚盐、粗酚和硫酸钠混合液混合，最终为酚盐、粗酚和硫酸钠混合液所吸收，酚盐、粗酚和硫酸钠混合液在分离器内停留4-5小时，反应温度60-70℃，反应压力常压，分离出粗酚和硫酸钠废水，相应进入产品贮槽，。

5.根据权利要求1或4所述的煤焦油粗酚生产方法，其特征在于：分离器产生的废气经过文氏管用新碱或净酚盐洗净后方可排入大气。

6.一种用于要求1所述煤焦油粗酚生产方法的设备，包括净酚钠贮槽、气液混合器、第一反应器、第二反应器、产品分离器、产品贮槽、原料和产品的输送管道及管道阀门、管道窥视镜、测量仪表，其特征在于：所述的净酚钠贮槽连接一个净酚钠泵，净酚钠泵连接第一反应器，第一反应器连接定量高压输送泵，定量高压输送泵连接管道混合器，管道混合器连接计量泵，在第一反应器上还连接有高压注水泵，通过管路与第一反应器顶部连接的气液混合器，第二反应器与此气液混合器连接，第二反应器连接有循环冷却水装置，在第二反应器的顶部连接有另一气液混合器，与此气液混合器连接有产品分离器，与产品分离器连接有产品贮槽，与产品分离器及品贮槽连接有文氏管。

7.根据权利要求6所述的煤焦油粗酚生产设备，其特征在于：所述第一反应器的底部、侧壁设有进液口，内部设有自下而上的列管和高压螺旋喷头，顶部设有液相溢流口和气相出口。

8.根据权利要求6所述的煤焦油粗酚生产设备，其特征在于：所述第二反应器的底部、侧壁设有进液口，内部设有自下而上的列管和高压螺旋喷头，顶部设有液相溢流口和气相出口。