CN102492451A - 高温煤焦油的萃取分离方法 - Google Patents

Abstract

一种高温煤焦油的萃取分离方法，属于煤焦油分离方法。该萃取分离方法在常压条件下向煤焦油中分别加入1号溶剂或2号溶剂进行二级萃取、分离；萃取工艺均在充分搅拌、加热的预处理条件下，加热温度小于150摄氏度，煤焦油原料分别与1号溶剂或2号溶剂按照1：2-4的体积比例混合，萃取1-4小时，体系达到平衡后，1号溶剂和煤焦油经过滤分离获得萃取物和萃余物，蒸馏回收1号溶剂，循环使用；2号溶剂和萃余物萃取，经过滤、分离获得萃取物和煤焦油中所有杂质；蒸馏回收2号溶剂，循环使用。优点：设备节能显著、工艺简便、操作条件温和、设备造价底、投入少、效益显著；改变溶剂的加入量和萃取操作参数，灵活地掌握并选择性地控制煤焦油分离深度和处理量。

Description

高温煤焦油的萃取分离方法

技术领域

    本发明涉及一种煤焦油的分离方法，特别是一种高温煤焦油的萃取分离方法。

背景技术

高温煤焦油是一种具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的粘稠状液体，它是煤在隔绝空气的条件下加强热时干馏和气化过程中获得的液体产物，主要来源是钢铁企业炼焦的副产品。

目前国内大多都采用从前苏联引进的一塔式或二塔式焦油蒸馏工艺。利用常规蒸馏的方法实现高温煤焦油的分离。 按操作方式常规的煤焦油蒸馏可分为间歇式焦油蒸馏和连续式焦油蒸馏，按有无真空度又可以分为常压蒸馏和减压蒸馏。焦油连续式蒸馏一般采用常压蒸馏工艺，可以分为一塔式、二塔式和多塔式。依次可以得到轻油馏分（170 ^oC以前）、酚油馏分（170 ^oC—210 ^oC）、萘油馏分（210 ^oC—230 ^oC）、洗油馏分（230 ^oC—300 ^oC）、一蒽油馏分（300 ^oC—330 ^oC）、二蒽油馏分（330 ^oC—360 ^oC）及沥青（残留物）。

经过深加工从高温煤焦油可以获得1-4环的芳香族化合物、酚类、含氮、含硫和含氧杂环化合物等一系列有机化学品，它们是生产燃料、农药、医药、染料、涂料、合成橡胶和多种功能性材料的重要原料；分离提取化学品后剩余的煤焦油重质残渣成分即为煤沥青（含有一定量的煤粉、焦粉、无机矿物质等成分）经过特殊处理后渴望用于作为生产筑路沥青、碳材料的原料使用。

常规高温煤焦油加工过程中需要提供> 450^oC的加热温度，煤焦油加工设备温度高、能耗大，浪费能源；建造一整套常规煤焦油的蒸馏分离设备需要很高的投入数亿万元，煤焦油加工设备一次性建设资金投资过大；在蒸馏获得的煤焦油各馏分中的化学品仅仅是相对富集，各化学品有足够的量依然分散在的其它馏分中，重要化学品资源的高效分离和利用率受到限制；由于常规蒸馏分离煤焦油后残余的沥青中富含有原煤焦油中的煤粉、焦粉、无机矿物质的一次QI成分，同时还含有由于分离煤焦油过程时产生的二次焦化产物（二次QI不溶物），获得的煤焦油沥青很难通过简便的方法直接再加工或而作为重要的碳材料原料使用。

发明内容

本发明的目的是要提供一种高温煤焦油的萃取分离方法，解决浪费能源、投资过大、煤焦油的分离和利用率受到限制的问题。

    本发明的目的是这样实现的：该萃取分离方法如下：

在常压条件下向煤焦油中分别加入1号溶剂或2号溶剂进行二级萃取、分离；

第一级萃取时的萃取溶剂选取正己烷溶剂、石油醚溶剂、轻油溶剂或者萘油溶剂，或者所述溶剂任意组合，以任意体积比例混合的混合溶剂作为萃取煤焦油的1号溶剂；第二级萃取时的萃取溶剂选取二硫化碳溶剂、丙酮溶剂、甲苯溶剂或者四氢呋喃溶剂，或者所述溶剂任意组合，以任意体积比例混合的混合溶剂作为萃取煤焦油的2号溶剂；

第一级萃取工艺：在充分搅拌、加热的预处理条件下，加热温度小于150度，煤焦油原料与1号溶剂按照1：2-4的体积比例混合，萃取1-4小时，体系达到平衡后，1号溶剂和煤焦油中的轻质成分在上层，原料煤焦油中的重质沥青成分在下层；经过滤分离获得萃取物和萃余物，所述的萃取物为煤焦油轻质成分；所述的萃余物为含有煤粉、焦粉的QI不溶物的煤焦油重质沥青；对萃取物进行蒸馏工艺，回收1号溶剂，循环使用；

第二级萃取工艺：在充分搅拌、加热的预处理条件下，加热温度小于150度，向第一级萃取生产的萃余物中加入2号溶剂，萃余物与2号溶剂按照1：2-4的体积比例混合，萃取1-4小时，体系达到平衡后，2号溶剂和煤焦油重质成分在上层，原料煤焦油中的煤粉、焦粉的QI不溶物在下层；经过滤、分离获得萃取物和煤焦油中所有杂质；所述的萃取物为煤焦油中的精制沥青成分；所述的煤焦油中所有杂质为含有煤粉、焦粉的QI不溶物；对萃取物进行蒸馏工艺，回收2号溶剂，循环使用。

所述的QI是喹啉不溶物的英文缩写。

有益效果，由于采用了上述方案，1-4环的芳香族化合物、酚类、含氮、含硫和含氧杂环化合物等高附加值有机化学品主要集中在煤焦油的轻质成分中，这些组成以溶解于正己烷、石油醚、轻油、萘油或者这些溶剂任意比例的混合溶剂；经过溶剂萃取溶剂后的重质残渣成分中富含全部原煤焦油中的煤粉、焦粉、无机矿物质的QI不溶物，二硫化碳、丙酮、甲苯、四氢呋喃或者这些溶剂任意比例的混合溶剂可以充分、选择性地溶解原煤焦油中的重质沥青而不溶解煤粉、焦粉、无机矿物质的QI不溶物。

在常压、低温即小于150度条件下，利用有机溶剂分级萃取的方法可以选择性地使煤焦油中的轻质、重质成分溶解并与原煤焦油中的灰分、焦粉以及喹啉不溶物快速分离开来，获得的煤焦油轻质组分中集中并富集了原煤焦油中全部的高附加值多环芳烃和重要的杂原子有机化合物，获得的煤焦油重质组分中集中并富集了原煤焦油中除去灰分、焦粉及喹啉不溶物的精制沥青成分。

实现在温和条件下，快速、简便地高效分离煤焦油中轻质和重质组分，进而获得全部富集原煤焦油中高附加值有机化学品的轻质成分，同时有效地分离重质组分其中的喹啉不溶物，获得高纯度的精制沥青。

解决了浪费能源、投资过大、煤焦油的分离和利用率受到限制的问题，达到了本发明的目的。

优点：

1、利用有机溶剂分级萃取的方法，在本工艺、全套设备可以选择性地、快速实现使煤焦油中的轻质、重质成分溶解并与原煤焦油中的灰分、焦粉以及喹啉不溶物快速分离开来；

2、获得的煤焦油轻质组分中富集了原煤焦油中全部的高附加值多环芳烃和重要的杂原子多环有机化合物，获得的煤焦油重质组分中集中了原煤焦油中除去灰分、焦粉及喹啉不溶物的高纯度精制沥青成分。

3、该萃取分离的工艺和设备操作条件温和、工艺简便，设备投入较低，改变溶剂的加入量和萃取操作参数，灵活地掌握并选择性地控制煤焦油分离深度和处理量。

4、工艺和设备节能显著；工艺和设备造价底、投入少、回收期短、效益极为显著。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图中，1、预处理；2、1号溶剂；3、过滤分离；4、蒸馏；5、溶剂循环；6、2号溶剂。

具体实施方式

实施例1：在充分搅拌、加热50—60度，煤焦油原料与等体积石油醚和轻油的混合溶剂按照1：2体积比例混合萃取4小时，体系达到平衡后过滤分离等体积石油醚和轻油的混合溶剂、煤焦油轻质成分在上层、原料煤焦油中的重质沥青成分在下层。经过滤分离获得萃取物和萃余物，蒸馏萃取物并回收等体积石油醚和轻油混合溶剂并循环使用。所述的萃取物中富集煤焦油轻质成分；所述的萃余物中含有煤粉、焦粉的QI不溶物的煤焦油重质沥青。

在充分搅拌、加热80—90度，上述煤焦油混合溶剂的萃余物与等体积二硫化碳和丙酮的混合溶剂按照1：2体积比例混合萃取4小时，体系达到平衡后等体积二硫化碳和丙酮的混合溶剂、煤焦油重质成分在上层，原料煤焦油中的煤粉、焦粉的QI不溶物在下层。经过滤分离获得萃取物和煤焦油中所有杂质，蒸馏萃取物并回收等体积二硫化碳和丙酮混合溶剂并循环使用。所述的萃取物中富集煤焦油中的精制沥青成分；所述的煤焦油中所有杂质为煤粉、焦粉的QI不溶物。

实施例2：在充分搅拌、加热70—80度，煤焦油原料与3份正己烷和1份萘油的混合溶剂按照1：4体积比例混合萃取2小时，体系达到平衡后正己烷和萘油的混合溶剂、煤焦油轻质成分在上层、原料煤焦油中的重质沥青成分在下层。经过滤分离获得萃取物和萃余物，蒸馏萃取物并回收正己烷和萘油混合溶剂并循环使用。所述的萃取物中富集煤焦油轻质成分；所述的萃余物中含有煤粉、焦粉的QI不溶物的煤焦油重质沥青。

在充分搅拌、加热90度—100度，上述煤焦油混合溶剂的萃余物与3份甲苯和1份四氢呋喃的混合溶剂按照1：4体积比例混合萃取2小时，体系达到平衡后甲苯和四氢呋喃的混合溶剂、煤焦油重质成分在上层，原料煤焦油中的煤粉、焦粉的QI不溶物在下层。经过滤分离获得萃取物和煤焦油中所有杂质，蒸馏萃取物并甲苯和四氢呋喃混合溶剂并循环使用。所述的萃取物中富集煤焦油中的精制沥青成分；所述的煤焦油中所有杂质含有煤粉、焦粉的QI不溶物。

Claims (1)

1.一种高温煤焦油的萃取分离方法，其特征是：该萃取分离方法如下：

在常压条件下向煤焦油中分别加入1号溶剂或2号溶剂进行二级萃取、分离；

第一级萃取时的萃取溶剂选取正己烷溶剂、石油醚溶剂、轻油溶剂或者萘油溶剂，或者所述溶剂任意组合，以任意体积比例混合的混合溶剂作为萃取煤焦油的1号溶剂；第二级萃取时的萃取溶剂选取二硫化碳溶剂、丙酮溶剂、甲苯溶剂或者四氢呋喃溶剂，或者所述溶剂任意组合，以任意体积比例混合的混合溶剂作为萃取煤焦油的2号溶剂；

第一级萃取工艺：在充分搅拌、加热的预处理条件下，加热温度小于150度，煤焦油原料与1号溶剂按照1：2-4的体积比例混合，萃取1-4小时，体系达到平衡后，1号溶剂和煤焦油中的轻质成分在上层，原料煤焦油中的重质沥青成分在下层；经过滤分离获得萃取物和萃余物，所述的萃取物为煤焦油轻质成分；所述的萃余物为含有煤粉、焦粉的QI不溶物的煤焦油重质沥青；对萃取物进行蒸馏工艺，回收1号溶剂，循环使用；

第二级萃取工艺：在充分搅拌、加热的预处理条件下，加热温度小于150度，向第一级萃取生产的萃余物中加入2号溶剂，萃余物与2号溶剂按照1：2-4的体积比例混合，萃取1-4小时，体系达到平衡后，2号溶剂和煤焦油重质成分在上层，原料煤焦油中的煤粉、焦粉的QI不溶物在下层；经过滤、分离获得萃取物和煤焦油中所有杂质；所述的萃取物为煤焦油中的精制沥青成分；所述的煤焦油中所有杂质为含有煤粉、焦粉的QI不溶物；对萃取物进行蒸馏工艺，回收2号溶剂，循环使用。