CN102504852B - 一种改进Litwin煤焦油加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种改进Litwin煤焦油加工工艺，其中，脱酚塔底部采用脱酚塔再沸器(15)加热，其热源为脱萘塔(16)顶采出的工业萘油汽，所述工业萘油汽在脱酚塔再沸器(15)中冷凝成为工业萘；所述脱蒽塔塔底用脱蒽塔加热器(19)加热，所述脱蒽塔加热器壳程用脱萘塔釜采出的重组分油加热，其管程采用脱蒽塔釜的重油循环加热。所述初馏塔采用负压操作，所述脱酚塔采用负压操作。所述α沥青在沥青脱轻塔(31)中通过负压提馏获得其中轻组分。本发明采用负压精馏取代水蒸气提馏，简化工艺，取消蒸汽使用，减少工艺废水，降低煤气消耗；采用双效精馏，节省设备投资，深度网化利用构成余能，降低煤气消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤焦油加工工艺，具体涉及一种改进Litwin煤焦油加工工艺，属于冶金焦化技术领域。
背景技术
煤焦油是煤炭干馏时生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠状液体，简称焦油。在石油化工高速发展的今天，煤焦油化工仍然占有重要地位，在提供多环芳烃和高碳物料原料方面具有不可取代的作用。煤焦油是一种碳氢化合物的复杂混合物，大部分为价值较高的稀有种类，是石油化工难以获得的宝贵资源。因此，各国均把本国煤焦油作为重要资源加以保护。
我国是世界上焦炭生产的第一大国。据中国炼焦协会统计截止2010年底我国焦化行业生产焦炭38757.1万吨，同比增长9.13％，约占世界焦炭总产量的60％以上。按照2010年焦炭产能推算焦油产能已达1700万吨，至2010年底我国煤焦油加工能力已达到约1400多万吨/年，煤焦油深加工品种质量不断改善和提高。在焦油产能快速增加的同时，应当清醒地看到国内焦油主要加工工艺流程为常压精馏过程，常压状态下欲保持焦油馏分的切割收率，温度降低的可能性很小；工艺过程节能措施不利，煤焦油加工成本较高，煤焦油加工发展面临着产品精细化程度低、单套模小、技术水平低等亟待解决的问题。
国外在上述流程基础上开发了一系列改进工艺。其中具有代表性的有日本的JFE(杰富意)工艺、美国的Koppers(考伯斯)工艺、德国的Rüttger(吕特格)工艺和法国的LITWIN(立顿)工艺。
Litwin(立顿)焦油工艺主要包括以下步骤：
(1)脱水：煤焦油与轻油混合后在脱水塔中脱水冷凝分离。重相-氨水、轻相-轻油、脱水焦油流送进焦油初馏塔。
(2)初馏
脱水焦油在初馏塔塔顶分离重油，塔底分离的沥青使用泵通过沥青炉使沥青从初馏塔底部循环加热回至初馏塔中，最后软沥青在沥青汽提塔中用过热蒸汽改质。塔顶宽馏分油蒸气在蒸汽冷凝器中预冷，然后再进入激冷器喷入氨水冷却。冷却后的液相通过油水分离器进行分离。分离得到的油相即宽馏分油进入碱洗提酚装置。
(3)宽馏分油洗涤脱酚：宽馏分油与碱液充分混合液液分离，提取的酚盐进入酚钠盐分解工艺。通过碱洗提酚后的宽馏分油连续送脱酚宽馏分油缓冲罐中。
(4)宽馏分油精馏
1.1脱酚塔(头馏分塔)：脱酚宽馏分油送入脱酚塔内。，轻油(BTX)在脱酚塔顶冷凝器中冷凝采出；酚油(SN)从头馏分塔侧线采出。在脱酚塔底部，将萘馏分油用泵通过脱酚塔管式炉循环加热，剩余的送入脱萘塔。
1.2脱萘塔(萘油塔)脱萘塔塔顶产生工业萘馏分，萘的含量至少达到95％(重量百分比)。塔釜更重的成份输送到蒽油塔。塔顶用全凝器冷却，塔釜油用泵通过管式炉循环加热。
1.3脱蒽塔(蒽油塔)将脱萘塔釜油不断送至脱蒽塔中，从脱蒽塔顶侧面抽出的洗油(WO)；侧线采出蒽油(AO)，重油(HO)从塔釜采出。
(5)沥青改质与成型
改质沥青包括初馏塔中产生的软沥青的热处理。热处理包括两步：第一步为沥青聚合，产生β-树脂产物；第二步为聚合沥青的进一步处理，产生α树脂。软沥青在高效混合器中以混合形式进入β系统管式炉加热后，进入β反应器。反应停留时间由沥青进料流量和反应器液位来控制，反应温度可由管式炉的煤气流量来调节。经β反应后的沥青在混合器搅匀后持续转移至α系统。在α反应器液位控制下将沥青送至α反应器中。同时用泵实现聚合沥青循环加热。
将α沥青用反应过程产生的裂化气以及过热蒸汽在聚合沥青汽提塔中进一步改质。
沥青成型冷却之后，将沥青用泵抽进成型系统，在成型机上获得成型后的沥青。
(6)废气分解酚盐工艺。
上述Litwin工艺主要存在如下不足，(1)大量使用管式加热炉，如脱酚塔中的管式加热炉，及软沥青β系统管式炉中的加热，其热耦利用不充分，煤气耗量大。(2)工艺流程中存在大量水蒸气汽提过程，如：沥青汽提塔中的水蒸气汽提，能效低，废水排放量大；(3)宽馏分油蒸汽采用氨水喷淋使之冷凝，由于直接接触，产生大量COD含量很高的废水。(4)软沥青采用循环加热，能耗大且结焦严重。(5)塔板处理量小、板效率低、塔板阻力大、易堵塞。
发明目的
为了克服Litwin工艺中存在的不足，本发明提出一种改进Litwin煤焦油加工工艺，该工艺可提高设备单元能效，减少废水排放；减少管式炉数量，降低煤气消耗；提高生产效率。节约燃气动力成本。
本发明提供的一种改进Litwin煤焦油加工工艺，其步骤包括：(一)脱水：原料煤焦油与轻油混合加热后注入脱水塔(1)，在脱水塔冷凝器(3)中冷凝后分离得到重相氨水、轻相轻油及脱水焦油，(二)初馏：所述脱水焦油加热后送入焦油初馏塔(6)，所述初馏塔(6)塔底采出软沥青，塔上部侧线采出重油，塔顶油气经过油气冷凝器(7)冷凝后得到宽馏分油，(三)宽馏分油洗涤脱酚：所述宽馏分油与碱液充分混合液液分离，上层脱酚馏分油送入脱酚缓冲罐(11)中，下层碱液通过碱液循环泵(10)循环洗涤，酚钠盐溶液送烟道气分解工序，(四)宽馏分油精馏：所述脱酚缓冲罐(11)中脱酚宽馏分油加热后送入脱酚塔(13)内，从脱酚塔冷凝器(14)中冷凝采出轻油，从侧线采出酚油，脱酚塔釜油加入脱萘(16)塔；所述脱酚塔釜油通过脱萘塔(16)精馏塔顶得到工业萘油气，脱萘塔釜重组分油大部分通过脱萘塔管式炉(17)循环加热返回脱萘塔釜，少部分采出加入脱蒽塔(18)；所述采出的重组分油在脱蒽塔(18)中通过精馏分离为：塔顶抽出洗油，侧线采出蒽油，重油从脱蒽塔釜采出，(五)沥青改质与成型：所述初馏塔(6)塔底采出的软沥青经过β反应器(25)反应后得到β沥青，再进入α反应器产生α沥青，然后送入沥青脱轻塔(31)，所述β反应器(25)和α反应器(28)产生的气体也送入沥青脱轻塔(31)中，脱轻塔釜得到的改质沥青进入成型系统；所述步骤(四)中，脱酚塔底部采用脱酚塔再沸器(15)加热，其热源为脱萘塔(16)顶采出的工业萘油汽，所述工业萘油汽在脱酚塔再沸器(15)中冷凝成为工业萘；所述脱蒽塔塔底用脱蒽塔加热器(19)加热，所述脱蒽塔加热器壳程用脱萘塔釜采出的重组分油加热，其管程采用脱蒽塔釜的重油，循环加热。
上述工艺省去沥青汽提塔，取消脱酚塔的塔釜管式炉，充分利用热耦的双效精馏，节省设备投资降低煤气消耗，提高能效，减排废水。
进一步，所述初馏塔采用负压操作。
进一步，所述脱酚塔采用负压操作。
进一步，所述α沥青在沥青脱轻塔(31)中通过负压提馏获得其中轻组分。
进一步，所述初馏塔软沥青采用进料管式炉一次性加热。
进一步，所述宽馏分蒸汽直接冷凝。
进一步，所述脱萘塔顶部冷凝器移至脱酚塔底作为脱酚塔底再沸器使用，所述脱酚塔底再沸器利用脱萘塔顶工业萘油气作为加热热源为脱酚塔再沸器供热，并实现工业萘油气的冷凝。
进一步，所述脱水塔、初馏塔、脱酚塔、脱萘塔、脱蒽塔和沥青脱氢塔其中一个或数个其部分或全部采用斜孔塔板。
其中，所述的斜孔塔板与中国专利ZL 9420856505中所描述的斜孔塔板的结构和性能一致。
本发明的有益效果在于：
1.采用负压精馏取代水蒸气提馏，简化工艺，取消蒸汽使用，减少工艺废水，降低煤气消耗；
2.采用双效精馏，节省设备投资，深度网化利用构成余能，降低煤气消耗；
3.采用高效斜孔塔板，为工艺改进提供设备保证，而且提供了立足主体设备不变进一步扩能的可行性；
4.将初馏塔软沥青循环加热管式炉改为进料管式炉，减少软沥青循环量，减缓结焦，同时降低煤气消耗量；将宽馏分蒸汽冷凝改为直接冷凝，减少氨水喷淋冷却带来的废气和废水污染问题。
按照30万吨/年规模的工艺初步统计，改进煤焦油工艺可比原工艺每年约节约燃气动力成本4000万元以上。
附图说明：
图1为本发明改进Litwin煤焦油加工工艺原理流程图
图2为工艺改进前后的温度对比图(工艺改进后初馏塔釜的温度由原来的360℃下降到300℃，脱酚塔釜的温度由原来的240℃下降到180℃，改质沥青汽提塔釜的温度由原来的370℃下降到350℃)
图3为工艺改进前后的热耗对比图(工艺改进后初馏塔的热负荷由原来的8.5Mkcal/h下降为5Mkcal/h，脱酚塔的热负荷由原来的1Mkcal/h下降为0，萘油塔、沥青改制釜和其他设备的热负荷不变。)
图4为工艺改进前后的废水量(蒸汽冷凝水)对比图
其中：1.脱水塔，2.脱水塔预热器，3.脱水塔冷凝器，4.脱水塔冷凝液分离器，5.初馏塔预热器，6.初馏塔，7.初馏塔冷凝器，8.洗涤混合器，9.碱油分离槽，10.碱液循环泵，11.洗油宽馏分储槽，12.宽馏分油预热器，13.脱酚塔，14.脱酚塔冷凝器，15.脱酚塔再沸器，16.脱萘塔，17.脱萘塔管式炉，18.脱蒽塔，19.脱蒽塔加热器，20.粗酚分解塔，21.粗酚分离器，22.尾气捕集器，23.β沥青混合器，24.β沥青加热炉，25.β沥青反应器，26.β沥青循环泵，27.α沥青混合器，28.α沥青加热炉，29.α沥青反应器，30.α沥青循环泵，31.沥青脱轻塔，32.沥青塔冷凝器，33.改质沥青缓冲罐，34.改质沥青缓冲罐，35.改质沥青泵，36.沥青成型机，37.尾气冷凝器，38.成型水循环泵
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的工艺作进一步的说明。
改进Litwin30万t/a煤焦油加工工艺，该工艺包括如下步骤：
1.1脱水
来自界区外的原料煤焦油与脱水塔(1)(操作温度95-196℃操作压力30Kpa(G))，顶采出的轻油中一部分混合后用原料预热器(2)加热后注入脱水塔的上部。原料煤焦油中的水分与轻油形成的共沸混合物在脱水塔冷凝器(3)中冷凝。冷凝液靠重力流进冷凝液分离器(4)通过密度差使重相-氨水和轻相-轻油得到分离。氨水送出界区。一部分通过与原料焦油混合，剩余的轻油送出界区。脱水后焦油通过初馏塔管式炉(6)加热后送入焦油初馏塔(6)。
1.2初馏
初馏塔(6)操作温度310/364/355℃负压-70/-50Kpa塔底采出软沥青，去沥青改制工序。塔上部侧线采出重油，送出界区。塔顶油气经过油气冷凝器(7)冷凝后得到宽馏分油，送入洗涤脱酚工序。
1.3洗涤脱酚
宽馏分油在喷射洗涤器(8)中与循环碱液充分混合后进入碱油分离器(9)中液液分离，上层脱酚馏分油送入脱酚缓冲罐(11)中，下层碱液通过碱液循环泵(10)大部分循环洗涤，少量酚钠盐溶液排出送烟道气分解工序，同时补充少量洗涤碱液。
1.4宽馏分精馏
来自宽馏分油缓冲罐(11)中脱酚宽馏分油通过宽馏分油预热器(12)加热后送入脱酚塔(13)(顶部操作温度107℃、操作压力-70Kpa)内。塔顶得到轻油从脱酚塔冷凝器(14)中冷凝采出，与脱水塔得到的轻油合并排出界区；酚油从侧线采出，排出界区。在脱酚塔底部采用脱酚塔再沸器(15)加热，其热源为脱萘塔(16)顶采出的工业萘油汽，脱酚塔釜油加入脱萘(16)塔。
脱萘塔(16)的作用是通过精馏在塔顶得到萘含量大于95％(wt％)以上的工业萘油气，该油气在脱酚塔再沸器(15)中冷凝成为工业萘，同时加热脱酚塔釜。塔釜重组分油大部分通过脱萘塔管式炉(17)循环加热返回塔釜，少部分采出加入脱蒽塔(18)。
脱萘塔釜来的重组分油在脱蒽塔(18)(顶部操作温度201℃、中部操作温度259℃、底部操作温度318℃、操作压力-85Kpa)中通过精馏分离为三种不同的流体：从塔顶抽出洗油，排出界区；侧线采出蒽油，排出界区；重油从塔釜采出，与初馏塔(6)采出的重油合并后排出界区。脱蒽塔采用负压精馏，塔底用脱蒽塔加热器(19)加热，热量用脱萘塔釜重组分油的余热加热。
1.5酚钠盐分解
来自洗涤脱酚工序的酚钠盐溶液从分解塔(20)上部加入，自下而上的烟道气逆流接触反应，酚钠盐分解形成粗酚。分解塔釜液进入粗酚分离槽(21)液液分离，重相-碳酸钠溶液排出界区，轻相粗酚产品亦排出界区。分解塔排出的废气，经废气捕集器(22)捕集后放散。
1.6沥青改质
来自馏分塔的软沥青进行二步连续热处理改质，第一步为沥青聚合产生β树脂；第二步为聚合沥青进一步聚合，产生α树脂。软沥青首先连续加入到β沥青循环回路，在β沥青混合器(23)与循环沥青充分混合后进入β沥青管式炉(24)加热，再进入β反应器(25)。反应停留时间由沥青进料流量和反应器液位来控制，反应温度可由管式炉的煤气流量来调节。经反应后得到的β沥青大部分通过β沥青循环泵(26)循环，少量转移至α沥青系统。首先在α沥青混合器(26)与循环沥青充分混合后进入α沥青管式炉(27)加热，再进入α反应器(28)。反应停留时间由沥青进料流量和反应器液位来控制，反应温度可由管式炉的煤气流量来调节。经反应后得到的α沥青大部分通过α沥青循环泵(29)循环，少量采出送入沥青脱轻塔(31)。β反应器(25)和α反应器(28)产生的气体亦送入沥青脱轻塔(31)中。α沥青在沥青脱轻塔(31)操作温度320℃操作压力-70Kpa(G)中通过负压拔出其中轻组分，可提高沥青质量和调节其软化点。脱轻塔釜得到的改质沥青送入改质沥青缓冲罐(32)。塔顶采出的油汽先在冷凝器(32)中冷凝后与重油合并送出界区。
1.7沥青成型
来自改质沥青缓冲罐(33)的改质沥青经沥青冷却器(34)冷却后，用改质沥青泵(35)送入成型系统，在成型机(36)上获得成型后的沥青。该工艺的特点是水下成型。成型过程产生的蒸汽通过油气冷凝器(37)和废水循环泵(38)实现闭路循环。成型后的沥青送出界区。
脱酚塔和脱萘塔实现双效精馏，即用脱萘塔顶采出的工业萘油汽为脱酚塔再沸器供热，同时实现工业萘油气冷凝的目的。
脱水塔、初馏塔、脱酚塔、脱萘塔、脱蒽塔和沥青脱轻塔的一个或部分或全部采用中国专利ZL 9420856505中所描述的斜孔塔板。
改进Litwin30万t/a煤焦油加工工艺技术物料平衡如下：
表1：改进Litwin 30万t/a煤焦油脱水、初馏、洗涤和精馏部分物料平衡表
改进Litwin30万t/a煤焦油加工工艺各原料、产品的规格如下；
表2：改进Litwin 30万t/a煤焦油加工原料、产品规格
| 原料 | 初始装入量 | 年消耗量 |
| 轻油 | 60m3 | - |
| 洗油 | 150m3 | - |
| N2H4(30％) | 50kg | 500kg |
| Na3PO4，12H2O | 100kg | 3000kg |
| 导热油 | 80m3 | 13m3 |
| 润滑油 | 1000kg | 600kg |
| NaOH | t/a | 2804 |
| 硫酸 | t/a | 4000 |
表3：改进Litwin 30万t/a煤焦油加工辅料
改进Litwin30万t/a煤焦油加工工艺各设备的基本参数：
表4：改进Litwin 30万t/a煤焦油工艺焦油蒸馏主要工艺参数表
表5：改进Litwin 30万t/a改质沥青主要设备操作条件表
尽管通过参照发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (7)
1.一种改进Litwin煤焦油加工工艺，其步骤包括：（一）脱水：原料煤焦油与轻油混合加热后注入脱水塔（1），在脱水塔冷凝器（3）中冷凝后分离得到重相氨水、轻相轻油及脱水焦油，（二）初馏：所述脱水焦油加热后送入焦油初馏塔（6），所述初馏塔（6）塔底采出软沥青，塔上部侧线采出重油，塔顶油气经过油气冷凝器（7）冷凝后得到宽馏分油，（三）宽馏分油洗涤脱酚：所述宽馏分油与碱液充分混合液液分离，上层脱酚馏分油送入脱酚缓冲罐（11）中，下层碱液通过碱液循环泵（10）循环洗涤，酚钠盐溶液送烟道气分解工序，（四）宽馏分油精馏：所述脱酚缓冲罐（11）中脱酚宽馏分油加热后送入脱酚塔（13）内，从脱酚塔冷凝器（14）中冷凝采出轻油，从侧线采出酚油，脱酚塔釜油加入脱萘塔（16）；所述脱酚塔釜油通过脱萘塔（16）精馏塔顶得到工业萘油气，脱萘塔釜重组分油大部分通过脱萘塔管式炉（17）循环加热返回脱萘塔釜，少部分采出加入脱蒽塔（18）；所述采出的重组分油在脱蒽塔（18）中通过精馏分离为：塔顶抽出洗油，侧线采出蒽油，重油从脱蒽塔釜采出，（五）沥青改质与成型：所述初馏塔（6）塔底采出的软沥青经过β反应器（25）反应后得到β沥青，再进入α反应器产生α沥青，然后送入沥青脱轻塔（31），所述β反应器（25）和α反应器（28）产生的气体也送入沥青脱轻塔（31）中，脱轻塔釜得到的改质沥青进入成型系统；其特征在于：所述步骤（四）中，脱酚塔底部采用脱酚塔再沸器（15）加热，其热源为脱萘塔（16）顶采出的工业萘油气，所述工业萘油气在脱酚塔再沸器（15）中冷凝成为工业萘；所述脱蒽塔塔底用脱蒽塔加热器（19）加热，所述脱蒽塔加热器壳程用脱萘塔釜采出的重组分油加热，其管程采用脱蒽塔釜的重油循环加热；所述脱水塔、初馏塔、脱酚塔、脱萘塔、脱蒽塔和沥青脱轻塔其中一个或数个其部分或全部采用斜孔塔板。
2.按照权利要求1所述的改进Litwin煤焦油加工工艺，其特征在于，所述初馏塔采用负压操作。
3.按照权利要求1所述的改进Litwin煤焦油加工工艺，其特征在于，所述脱酚塔采用负压操作。
4.按照权利要求1所述的改进Litwin煤焦油加工工艺，其特征在于，所述α沥青在沥青脱轻塔（31）中通过负压提馏获得其中轻组分。
5.按照权利要求1所述的改进Litwin煤焦油加工工艺，其特征在于，所述初馏塔软沥青采用进料管式炉一次性加热。
6.按照权利要求1所述的改进Litwin煤焦油加工工艺，其特征在于，宽馏分蒸汽直接冷凝。
7.按照权利要求1所述的改进Litwin煤焦油加工工艺，其特征在于，所述脱萘塔顶部冷凝器移至脱酚塔底作为脱酚塔底再沸器使用，所述脱酚塔底再沸器利用脱萘塔顶工业萘油气作为加热热源为脱酚塔再沸器供热，并实现工业萘油气的冷凝。
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