CN103087746B - 煤焦油脱水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤焦油的脱水处理工艺，首先将煤焦油原料加入到剪切乳化机中，对所述煤焦油原料进行剪切均化，然后再对经处理后的煤焦油原料进行离心分离，将水脱除。相比于现有技术，本发明在离心分离处理前，加入了很关键的剪切处理，通过剪切乳化机的高速旋转对煤焦油原料进行高速剪切，通过高速剪切有效地将煤焦油原料中的水油包覆体系的充分剪切开，并将水、油剪切至小粒径，被剪切后的小粒径水分子之间实现了结合，同时小粒径油分子之间也实现了相互之间的结合，从而彻底打破了水包油、油包水的格局，彻底地将乳化水从油中释放出来，通过离心分离则可以更好的将水和油分离开，实现对煤焦油原料进行脱水的目的。
Description
技术领域
本发明涉及煤焦油的预处理工艺，具体涉及煤焦油脱水处理工艺，属于煤化工技术领域。
背景技术
煤焦油是炼焦工业中煤热解生成的副产物，其产量占到装炉煤总量的3~4%。煤焦油在常温常压下呈黑色粘稠状液体，密度通常在0.95~ 1.10g/cm3之间。但是，由于煤热解干馏温度以及工艺的不同，煤焦油又可以分为低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油。
煤焦油组成复杂，一般包含萘、酚、蒽、菲、咔唑、沥青等物质，但是由于干馏温度以及工艺的不同，制备得到的煤焦油的组成也会不同，诸如高温煤焦油则是包含大量的沥青、芳烃以及杂环有机化合物，低温煤焦油则是包含大量的烷烃，相应地，其所包含的芳烃含量则很少。但是，不论是高温煤焦油还是低温煤焦油，关键在于如何对其内部的组分进行分馏，从而获得纯度较高的沥青、萘、酚油、洗油等物质。
在对煤焦油内部的组分进行分馏时，由于煤焦油经过煤热解处理后，会含有大量的水分和杂质，其中，水分包含游离水和乳化水，这些乳化水和杂质已经完全融合在煤焦油中无法分层，融合在煤焦油产物中的这部分乳化水会造成对油品颗粒的部分包覆，同时油品颗粒又会对水分子进行包覆，从而出现“水包油、油包水”的现象，使得对该部分乳化水很难被直接脱除响，进而对后续煤焦油组分的提取效果造成了影响。
为了更好地解决上述问题，现有技术中常用的处理方法是离心分离法，即利用高速旋转的离心作用力，实现水和油的分离，从而将油从乳化水的包覆中瞬间释放出来，也可将水从油的包覆中释放出来，但是由于离心分离始终利用的是瞬间的作用力分离，该方式对分离效果并没有保障，也就是说当瞬间分离过程结束后，水油再次结合将很难避免,在脱水处理后,煤焦油原料中的水含量仍在5~10%。可见，离心分离的方法并没有从根本上将水油进行分离并脱除水分，仍然无法解决“水包油、油包水”现象对后续煤焦油组分的分馏提取效果造成的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中在对煤焦油进行分馏处理前需要对煤焦油进行脱水处理，而脱水处理采用离心分离无法真正解决水油包覆的问题，进而提供一种可有效实现水油分离的煤焦油处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种煤焦油原料脱水处理工艺，包括以下步骤：（1）将煤焦油原料加入到剪切乳化机中，对所述煤焦油原料进行剪切均化；（2）对经步骤（1）处理后的煤焦油原料进行离心分离，将水脱除。
在对经步骤（1）处理后的煤焦油进行离心分离前，在对所述煤焦油原料进行剪切处理后，关闭所述剪切乳化机，将经剪切后的煤焦油原料在剪切乳化机中进行静置。
静置时间为10~30min。
在对煤焦油原料进行剪切处理前，将煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整。
对煤焦油原料进行加热，至温度为30-50℃，再将所述煤焦油原料加入到剪切乳化机或静态混合器中。
所述剪切乳化机的外层齿转动速度为20~50m/s，内层齿转动速度为8~18m/s。
所述剪切乳化机的外层齿转动速度为30m/s，内层齿转动速度为18m/s。
所述静态混合器的长度为1m。
所述离心分离的离心加速度为2000-4000G。
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，首先将煤焦油原料加入到剪切乳化机中，对所述煤焦油原料进行高速剪切，通过高速剪切有效地将煤焦油原料中的水油包覆体系充分剪切开，并将水、油剪切至小粒径，被剪切后的小粒径水分子之间实现了结合，同时小粒径油分子之间也实现了相互之间的结合，从而使得水油在剪切过程中实现水和水的结合以及油和油的结合，彻底打破了水包油、油包水的格局。在此基础上，对煤焦油原料进行离心分离则可以更好的将水和油分离开，实现对煤焦油原料进行脱水的目的。
本发明所述的处理工艺还可以进一步选择在对经步骤（1）处理后的煤焦油进行离心分离前，在对所述煤焦油原料进行剪切处理后，关闭所述剪切乳化机，将经剪切后的煤焦油原料在剪切乳化机中进行静置。通过一定时间的静置，从而将剪切对煤焦油原料的扰动彻底消除，在完全静止的状态下，让水分子和水分子结合、油分子和油分子结合，更好地实现经剪切的煤焦油原料中水相和油相的分层。
此外，本发明所述的处理工艺进一步优选在对煤焦油原料进行剪切处理前，将煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整；设置该处理步骤的目的是，通过利用静态混合器这种没有运动部件的高效混合设备，其内部的混合单元可以使进入其内的流体时而左旋，时而右旋，不断改变流动方向，不仅将中心液流推向周边，而且将周边流体推向中心，从而造成良好的径向混合效果。与此同时，流体自身的旋转作用在相邻组件连接处的接口上亦会发生，这种完善的径向环流混合作用，使物料获得均匀混合；此外，还可利用静态混合器内部组件对“水包油、油包水”结构的乳化液滴表面张力的影响，使经径向充分混合后的乳化小粒径液滴快速地凝并成较大的乳化液滴，进而更加便于后续剪切乳化的整体处理，使得剪切效率提高。
本发明具有如下所述的优点：
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，首先将煤焦油原料加入到剪切乳化机中，对所述煤焦油原料进行剪切均化，然后再对经处理后的煤焦油原料进行离心分离，将水脱除。相比于现有技术，本发明在离心分离处理前，加入了很关键的剪切处理，通过剪切乳化机的高速旋转对煤焦油原料进行高速剪切，通过高速剪切有效地将煤焦油原料中的水油包覆体系的充分剪切开，并将水、油剪切至小粒径，被剪切后的小粒径水分子之间实现了结合，同时小粒径油分子之间也实现了相互之间的结合，从而彻底打破了水包油、油包水的格局，彻底地将乳化水从油中释放出来，这时再对煤焦油原料进行离心分离则可以更好的将水和油分离开，实现对煤焦油原料进行脱水的目的。
具体实施方式
实施例1
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）将室温下的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为20m/s，内层齿转动速度为10m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为30min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（2）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为1800G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例2
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）将室温下的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为30m/s，内层齿转动速度为18m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为20min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（2）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为2000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例3
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）将室温下的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为50m/s，内层齿转动速度为18m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为30min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（2）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为3000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例4
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）对煤焦油原料进行加热，至温度为30℃；（2）将加热后的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为35m/s，内层齿转动速度为15m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为40min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（3）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为3000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例5
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）对煤焦油原料进行加热，至温度为40℃；（2）将加热后的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为25m/s，内层齿转动速度为8m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为40min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（3）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为4000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例6
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）对煤焦油原料进行加热，至温度为50℃；（2）将加热后的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为35m/s，内层齿转动速度为15m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为40min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（3）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为4000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例7
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）将室温下的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为20m/s，内层齿转动速度为10m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为30min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（2）关闭剪切乳化机，将经剪切后的煤焦油原料在剪切乳化机中静置10min；（3）采用离心分离机对上述剪切处理并静置后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为1800G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例8
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）将室温下的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为30m/s，内层齿转动速度为18m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为30min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（2）关闭剪切乳化机，将经剪切后的煤焦油原料在剪切乳化机中静置30min；（3）采用离心分离机对上述剪切处理并静置后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为2000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例9
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）将室温下的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为20m/s，内层齿转动速度为8m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为60min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（2）关闭剪切乳化机，将经剪切后的煤焦油原料在剪切乳化机中静置20min；（3）采用离心分离机对上述剪切处理并静置后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为4000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例10
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）将煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整；（2）将室温下的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为20m/s，内层齿转动速度为10m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为30min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（3）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为4000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例11
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）将煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整；（2）将室温下的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为30m/s，内层齿转动速度为18m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为20min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（3）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为2000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例12
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）将煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整；（2）将室温下的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为50m/s，内层齿转动速度为18m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为30min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（3）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为3000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例13
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）对煤焦油原料进行加热，至温度为30℃；（2）将经加热后的煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整；（3）将经静态分散后的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为35m/s，内层齿转动速度为15m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为40min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（4）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为3000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例14
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）对煤焦油原料进行加热，至温度为40℃；（2）将经加热后的煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整；（3）将经静态分散后的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为25m/s，内层齿转动速度为8m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为40min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（4）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为4000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例15
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）对煤焦油原料进行加热，至温度为50℃；（2）将经加热后的煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整；（3）将经静态分散后的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为35m/s，内层齿转动速度为15m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为40min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（4）采用离心分离机对上述剪切处理后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为4000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例16
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）对煤焦油原料进行加热，至温度为30℃；（2）将经加热后的煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整；（3）将经静态分散后的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为35m/s，内层齿转动速度为15m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为40min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（4）关闭剪切乳化机，将经剪切后的煤焦油原料在剪切乳化机中静置20min；（5）采用离心分离机对上述剪切处理并静置后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为3000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例17
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）对煤焦油原料进行加热，至温度为40℃；（2）将经加热后的煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整；（3）将经静态分散后的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为25m/s，内层齿转动速度为8m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为40min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（4）关闭剪切乳化机，将经剪切后的煤焦油原料在剪切乳化机中静置20min；（5）采用离心分离机对上述剪切处理并静置后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为4000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
实施例18
本发明所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其包括以下步骤：（1）对煤焦油原料进行加热，至温度为50℃；（2）将经加热后的煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整；（3）将经静态分散后的煤焦油原料加入到剪切乳化机中，调节其外层齿转动速度为30m/s，内层齿转动速度为18m/s，对煤焦油原料进行高速剪切，剪切时间为40min，从而将煤焦油原料剪切乳化为粒径较为均匀的煤焦油液滴混合物；（4）关闭剪切乳化机，将经剪切后的煤焦油原料在剪切乳化机中静置20min；（5）采用离心分离机对上述剪切处理并静置后的煤焦油原料进行离心分离，设置所述离心分离的离心加速度为4000G，将水离心分离脱除，得到脱水后的煤焦油原料。
在上述实施例中，使用的剪切乳化机为上海威宇生产的三极管道式剪切乳化机，静态混合器是上海威宇生产的长度为1m的SK型静态混合器；此外，静态混合器还可以使用任一市售的长度为2m、3m的静态混合器。
实验例
为了对本发明上述实施例中制备得到的脱除水后的煤焦油原料进行含水量的检测，本发明采用共沸蒸馏法进行测定，方法如下：
向经脱水后的煤焦油原料中加入二甲苯，并进行蒸馏，直至含有水和二甲苯的塔顶馏出物蒸汽经塔顶排出，对蒸汽进行冷却，并经液液分离将水相和油相分离，测定水的量，计算待测物中水的含量。
经测定，上述实施例1-18中，经处理得到的煤焦油原料中的水含量见下表所示:
从上述数据可以看出，本发明所述的煤焦油原料的脱水处理工艺，可以使得煤焦油原料中经脱水后的含水量只达到0.9-1.7wt%，大大减少了煤焦油原料中的水含量。
虽然本发明已经通过具体实施方式对其进行了详细阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。
Claims (6)
1.一种煤焦油原料脱水处理工艺，包括以下步骤：
(1)将煤焦油原料加入到剪切乳化机中，对所述煤焦油原料进行剪切均化；
(2)对经步骤(1)处理后的煤焦油原料进行离心分离，将水脱除；
在对经步骤(1)处理后的煤焦油进行离心分离前，在对所述煤焦油原料进行剪切处理后，关闭所述剪切乳化机，将经剪切后的煤焦油原料在剪切乳化机中进行静置，静置时间为10～30min；
在对煤焦油原料进行剪切处理前，将煤焦油原料加入到静态混合器中，对煤焦油原料进行静态分散并规整。
2.根据权利要求1所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其特征在于，对煤焦油原料进行加热，至温度为30-50℃，再将所述煤焦油原料加入到静态混合器中。
3.根据权利要求1所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其特征在于，所述剪切乳化机的外层齿转动速度为20～50m/s，内层齿转动速度为8～18m/s。
4.根据权利要求3所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其特征在于，所述剪切乳化机的外层齿转动速度为30m/s，内层齿转动速度为18m/s。
5.根据权利要求1-4任一所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其特征在于，所述静态混合器的长度为1m。
6.根据权利要求1-4任一所述的煤焦油原料脱水处理工艺，其特征在于，所述离心分离的离心加速度为2000-4000G。
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