CN103897734B - 一种粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法及装置。脱脂方法是将粗褐煤蜡粉碎经0.5～3.0mm筛分；筛分后褐煤蜡颗粒与丙酮按1:1～1:8kg/L固液比常温浸取2～4h后分离，得浸取液和固形物；将固形物置入分离装置中，加热蒸发脱除残存丙酮，得脱脂褐煤蜡；将浸取液置入分离容器中，加水使树脂与丙酮分离，经固液分离得到丙酮不溶物和丙酮水溶液，丙酮水溶液经精馏回收丙酮，丙酮不溶物经蒸发得到褐煤树脂。脱脂装置包括脱脂釜、脱脂蜡脱溶罐、树脂脱溶分离罐、精馏装置、丙酮储罐、冷凝器。本发明利用褐煤蜡中树脂在低温下易溶于丙酮，蜡质和地沥青不溶解，通过常温浸提和分离，使蜡中树脂含量降低，装置简单、工艺节能和环保。

Description

一种粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法及装置

技术领域

[0001] 本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种能有效降低褐煤蜡中的树脂含量，脱脂蜡收率高，节能环保的粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法及装置。

背景技术

[0002] 褐煤蜡一般是指从含蜡质的煤(主要是褐煤或某些泥炭)中用有机溶剂萃取得到的一种含有纯蜡、树脂和地沥青的天然硬蜡，亦称蒙旦蜡。褐煤蜡由于物理化学性能优越，被广泛用作价格昂贵的天然动物蜡和植物蜡的代用品及补充品，是国民经济中一种不可缺少的重要化工产品。

[0003]目前，国内粗褐煤蜡树脂含量较高23%〜30%，有的甚至超过30%，对其应用产生较大负面影响。此外，将粗褐煤蜡脱色后制成浅色蜡，其应用范围会大大拓宽，产品价值会大大提高，而粗褐煤蜡脱树脂也是浅色精制蜡前所必需的，因其不但会增加氧化剂消耗，也是浅色蜡长期保存变色主要原因。从经济角度讲，国产蜡与进口德国蜡相比，每吨差价10000元左右，主要原因也在于蜡中树脂含量过高，德国蜡树脂含量在15%左右。如果解决了国产蜡中树脂问题，其质量要好于德国蜡，因国产蜡中的酸值、皂化值高于德国蜡。

[0004] 粗褐煤蜡的脱脂方法，最早采用热蒸汽真空蒸馏法和氧化分解法。目前，国内外褐煤蜡脱树脂所用的溶剂为:苯、甲苯、环己烷、己烷、乙酸乙酯及它们之间的混合溶剂。普遍采用的工艺为:以上述溶剂在低温下浸取褐煤蜡，树脂溶解在溶剂当中得以分离。树脂当中含有的大量溶剂及蜡吸附的少量溶剂，采用蒸发、汽提的方法回收溶剂，溶剂循环使用。

[0005] 现有技术主要存在问题:脱脂蜡收率低(脱除的树脂当中含有较多的蜡成分)；蜡中树脂含量高(脱除树脂效率低);溶剂消耗高、毒性大(尤其是芳香烃溶剂);萃取效率低、萃取时间长；蒸汽消耗大(溶剂沸点较高)。

发明内容

[0006] 本发明的第一目的在于提供一种能有效降低褐煤蜡中的树脂含量，脱脂蜡收率高，节能环保的粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法；第二目的在于一种提供实现第一目的的装置。

[0007] 本发明的第一目的是这样实现的:包括粉碎过筛、树脂浸取、脱脂蜡分离、树脂分离步骤，具体包括:

[0008] A、粉碎过筛:将粗褐煤蜡粉碎并经0.5〜3_筛分去除细粉和粗粒，得到褐煤蜡颗粒；

[0009] B、树脂浸取:将褐煤蜡颗粒与丙酮溶剂按1:1〜l:8kg/L的固液比置入浸出装置中，常温浸取2〜4h后固液分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物；

[0010] C、脱脂蜡分离:将褐煤蜡固形物置入分离装置中，经加热蒸发脱除残存的丙酮，得到脱树脂的褐煤蜡和丙酮；

[0011 ] D、树脂分离:将浸取液置入分离容器中，加水使树脂与丙酮分离，经固液分离得到丙酮不溶物和丙酮水溶液，丙酮水溶液经精馏回收丙酮，丙酮不溶物经蒸发得到褐煤树脂和丙酮。

[0012] 本发明的第二目的是这样实现的:包括脱脂釜、脱脂蜡脱溶罐、树脂脱溶分离罐、精馏装置、丙酮储罐、冷凝器，所述脱脂釜上部设置有投料口和溶剂入口，其下部设置有固液分离出口，所述固液分离出口分别与脱脂蜡脱溶罐和树脂脱溶分离罐连通，所述溶剂入口与丙酮储罐出口连通，所述脱脂蜡脱溶罐设置有加热装置以及上部设置有蒸汽出口和下部设置有出料口，所述蒸汽出口通过冷凝器与丙酮储罐连通，所述树脂脱溶分离罐上部设置有加热装置以及上部设置有洗脱水入口和下部设置有固液分离出口，所述固液分离出口分别与树脂储罐和精馏装置连通。

[0013] 本发明利用褐煤蜡中树脂在低温下易溶于丙酮，蜡质和地沥青在该温度下不溶解，通过常温浸提和分离，使蜡中树脂含量降低，工艺更加节能和环保。

[0014] 本发明采用亲水和亲油的丙酮作为溶剂，由于丙酮(aectone，CH3COCH3)与水能以任何比例互溶，化学纯的丙酮是中性的，不会对设备产生腐蚀；且丙酮由于沸点低(56.5°C )，不会与水形成共沸物，汽化潜热小，生产中很容易回收，丙酮损耗和加热蒸汽消耗少，能耗和成本低；因褐煤蜡中的树脂在丙酮当中溶解度大，在常温下就能脱除大部分所含树脂，所得褐煤蜡树脂含量〈2%，产品质量好，蜡中树脂含量检测就是以丙酮可溶物作为标准；因纯蜡组分在低温丙酮中溶解度非常低(几乎不溶)，脱脂过程中纯蜡损耗小，脱脂蜡收率高；另外，由于丙酮在水中的无限溶解度(与水形成氢键)，使其能够采用简单的水洗(无需蒸发，可节省大量蒸汽)进行回收，与常规脱树脂相比，可节省蒸汽消耗40〜50% ;蜡、树脂当中的少量溶剂丙酮采用简单的蒸发便得以回收重复利用，树脂分离用水也可重复循环使用，而且丙酮同比传统脱脂溶剂毒性低得多，生产过程无有害排放，工艺节能环保，装置结构简单、可靠。

附图说明

[0015] 图1为本发明的脱树脂方法典型工艺流程示意图；

[0016] 图2为本发明制备装置原理图；

[0017] 图中:1_脱脂釜，11-投料口，12-溶剂入口，13-固液分离出口，2-脱脂蜡脱溶罐，21-蒸汽出口，22-出料口，23-中间蜡槽，24-成型机，3-树脂脱溶分离罐，31-洗脱水入口，32-固液分离出口，33-树脂储罐，4-精馏装置，41-混合液储罐，42-混合液栗，43-蒸馏塔，44-水储罐，45-水栗，5-丙酮储罐，6-冷凝器，7-丙酮栗，8-丙酮再冷器。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

[0019] 如图1所示，本发明的脱树脂方法包括粉碎过筛、树脂浸取、脱脂蜡分离、树脂分离步骤，具体包括:

[0020] A、粉碎过筛:将粗褐煤蜡粉碎并经0.5〜3mm筛分去除细粉和粗粒，得到褐煤蜡颗粒；

[0021] B、树脂浸取:将褐煤蜡颗粒与丙酮溶剂按1:1〜l:8kg/L的固液比置入浸出装置中，常温浸取2〜4h后固液分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物；

[0022] C、脱脂蜡分离:将褐煤蜡固形物置入分离装置中，经加热蒸发脱除残存的丙酮，得到脱树脂的褐煤蜡和丙酮；

[0023] D、树脂分离:将浸取液置入分离容器中，加水使树脂与丙酮分离，经固液分离得到丙酮不溶物和丙酮水溶液，丙酮水溶液经精馏回收丙酮，丙酮不溶物经蒸发得到褐煤树脂和丙酮。

[0024] 所述B步骤中采用间歇式浸取，褐煤蜡颗粒与丙酮溶剂的固液比为1:5〜1:8kg/L0

[0025] 所述间歇式浸取为浸没浸取或丙酮溶剂循环喷淋浸取。

[0026] 所述B步骤中对浸泡固液进行搅拌或振动。

[0027] 所述B步骤中采用连续式浸没浸取，首次浸取前浸取装置内的丙酮溶剂液面高于预浸取褐煤蜡颗粒，浸取时褐煤蜡颗粒与丙酮溶剂的补充量之比为1:1〜l:2kg/L，褐煤蜡颗粒出浸取装置后进行固液分离。

[0028] 所述B步骤中采用连续式丙酮溶剂循环喷淋浸取，褐煤蜡颗粒与丙酮溶剂的固液比为1:1〜l:2kg/L褐煤蜡颗粒出浸取装置后进行固液分离。

[0029] 所述脱脂蜡分离和树脂分离步骤中得到的丙酮经冷凝或压凝液化后，作为溶剂循环使用。

[0030] 所述树脂浸取步骤中的常温为10〜20°C。

[0031 ] 如图2所示，本发明的脱树脂装置包括脱脂釜1、脱脂蜡脱溶罐2、树脂脱溶分离罐3、精馏装置4、丙酮储罐5、冷凝器6，所述脱脂釜I上部设置有投料口 11和溶剂入口 12，其下部设置有固液分离出口 13，所述固液分离出口 13分别与脱脂蜡脱溶罐2和树脂脱溶分离罐3连通，所述溶剂入口 12与丙酮储罐5出口连通，所述脱脂蜡脱溶罐2设置有加热装置以及上部设置有蒸汽出口 21和下部设置有出料口 22，所述蒸汽出口 21通过冷凝器6与丙酮储罐5连通，所述树脂脱溶分离罐3上部设置有加热装置以及上部设置有洗脱水入口 31和下部设置有固液分离出口 32，所述固液分离出口 32分别与树脂储罐和精馏装置4连通。

[0032] 所述精馏装置4包括混合液储罐41、混合液栗42、蒸馏塔43、水储罐44，所述混合液储罐41上部与树脂脱溶分离罐3的固液分离出口 32液体侧连通，所述混合液储罐41下部通过混合液栗42与蒸馏塔43连通，所述蒸馏塔43加热使丙酮与水分离，所述蒸馏塔43上部通过冷凝器6与丙酮储罐5连通，其下部与水储罐44连通。

[0033] 所述蒸馏塔43、脱脂蜡脱溶罐2和树脂脱溶分离罐3中输出的丙酮蒸汽分别经不同的冷凝器6或经同一个冷凝器6液化后进入丙酮储罐5。

[0034] 所述脱脂釜I内设置有旋转搅拌装置或气流搅拌装置。

[0035] 本发明工作原理及工作过程:

[0036] 将破碎筛分后的粗褐煤蜡颗粒(0.5-3.0mm)加入脱脂釜I中，丙酮溶剂由丙酮储罐5经丙酮栗7和丙酮再冷器8也加入到脱脂釜I。粗褐煤蜡颗粒与丙酮溶剂在脱脂釜I中浸取温度<20°C的条件下发生质交换2〜4h，即蜡中的树脂向丙酮溶剂当中扩散，得到固形物一丙酮不溶物和浸取液一丙酮可溶物。

[0037] 将浸取后的丙酮不溶物排至脱脂蜡脱溶罐2，在此通入饱和蒸汽间接加热，使褐煤蜡中的残存丙酮挥发脱除。脱溶后的脱脂蜡排至中间蜡槽23，经成型机24成型，即得为产品-脱脂蜡。

[0038] 将浸取后的丙酮可溶物排至树脂脱溶分离罐3并加入水，使丙酮溶解在水当中，与树脂固液分离(树脂不溶于水)，丙酮水溶液排放至混合液储罐41。

[0039] 将树脂脱溶分离罐3中存留的树脂，经饱和蒸汽间接加热进一步脱除残存丙酮后排入树脂储触33中。

[0040] 脱脂蜡脱溶罐2和树脂脱溶分离罐3蒸脱出来的溶剂蒸汽，经冷凝器6冷凝成液体，进入到丙酮储罐5循环使用。

[0041 ] 混合液储罐41中的丙酮水溶液，由混合液栗42打入蒸馏塔43中，加热使丙酮和水分开。丙酮溶剂蒸汽经冷凝器6冷凝成液体进入丙酮储罐5循环使用。分离出来的水进入水储罐44，再由水栗45打入树脂脱溶分离罐3中使用。

[0042] 实施例1

[0043] 如图1所示，取树脂含量占26.7%的粗褐煤錯，粉碎后经孔径0.5mm和1.5mm筛子筛分去除细粉和粗粒，得到粒度0.5〜1.5mm的褐煤蜡颗粒；将粉碎过筛后的褐煤蜡颗粒50kg与丙酮溶剂250L置入浸出装置中，20°C环境温度下浸泡并搅拌4h后固液分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物；将褐煤蜡固形物置入分离装置中，经加热蒸发脱除残存的丙酮，得到树脂含量占1.6%的脱树脂的褐煤蜡和丙酮；将浸取液置入分离容器中，加水使树脂与丙酮分离，经固液分离得到丙酮不溶物和丙酮水溶液，丙酮水溶液经精馏回收丙酮，分离的水循环利用，丙酮不溶物经蒸发得到褐煤树脂和丙酮；褐煤蜡固形物分离和浸取液分离得到的丙酮经冷凝液化后，作为浸取溶剂循环使用。

[0044] 实施例2

[0045] 取树脂含量占28.4%的粗褐煤錯，粉碎后经孔径1.5mm和3.0mm筛子筛分去除细粉和粗粒，得到粒度1.5〜3.0mm的褐煤蜡颗粒；将粉碎过筛后的褐煤蜡颗粒30kg置入连续式浸出装置中，首次浸取前浸取装置内的丙酮溶剂液面高于预浸取褐煤蜡颗粒高度，浸取时逐渐补充丙酮溶剂30L，在10°C环境温度下连续浸泡4h后固液分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物；将褐煤蜡固形物置入分离装置中，经加热蒸发脱除残存的丙酮，得到树脂含量占1.8%的脱树脂的褐煤蜡和丙酮；将浸取液置入分离容器中，加水使树脂与丙酮分离，经固液分离得到丙酮不溶物和丙酮水溶液，丙酮水溶液经精馏回收丙酮，分离的水循环利用，丙酮不溶物经蒸发得到褐煤树脂和丙酮；褐煤蜡固形物分离和浸取液分离得到的丙酮经冷凝液化后，作为浸取溶剂循环使用。

[0046] 实施例3

[0047] 取树脂含量占28.1%的粗褐煤錯，粉碎后经孔径1.0mm和2.0mm筛子筛分去除细粉和粗粒，得到粒度1.0〜2.0mm的褐煤蜡颗粒；将粉碎过筛后的褐煤蜡颗粒30kg置入浸出装置中，在15°C环境温度下将丙酮溶剂240L向褐煤颗粒顶部喷淋，并将底部渗漏出的溶剂抽取喷淋，2h后固液分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物；将褐煤蜡固形物置入分离装置中，经加热蒸发脱除残存的丙酮，得到树脂含量占1.4%的脱树脂的褐煤蜡和丙酮；将浸取液置入分离容器中，加水使树脂与丙酮分离，经固液分离得到丙酮不溶物和丙酮水溶液，丙酮水溶液经精馏回收丙酮，分离的水循环利用，丙酮不溶物经蒸发得到褐煤树脂和丙酮；褐煤蜡固形物分离和浸取液分离得到的丙酮经冷凝液化后，作为浸取溶剂循环使用。

[0048] 实施例4

[0049] 取树脂含量占24.6%的粗褐煤蜡，粉碎后经孔径2.0mm和3.0mm筛子筛分去除细粉和粗粒，得到粒度2.0〜3.0mm的褐煤蜡颗粒；将粉碎过筛后的褐煤蜡颗粒40kg与丙酮溶剂240L置入浸出装置中，10°C环境温度下浸泡并间断振动2h后固液分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物；将褐煤蜡固形物置入分离装置中，经加热蒸发脱除残存的丙酮，得到树脂含量占1.9%的脱树脂的褐煤蜡和丙酮；将浸取液置入分离容器中，加水使树脂与丙酮分离，经固液分离得到丙酮不溶物和丙酮水溶液，丙酮水溶液经精馏回收丙酮，分离的水循环利用，丙酮不溶物经蒸发得到褐煤树脂和丙酮；褐煤蜡固形物分离和浸取液分离得到的丙酮经冷凝液化后，作为浸取溶剂循环使用。

[0050] 实施例5

[0051 ] 取树脂含量占27.1%的粗褐煤蜡，粉碎后经孔径0.5mm和1.5mm筛子筛分去除细粉和粗粒，得到粒度0.5〜1.5mm的褐煤蜡颗粒；将粉碎过筛后的褐煤蜡颗粒50kg置入连续式喷淋装置中，在15°C环境温度下将丙酮溶剂100L向褐煤颗粒顶部喷淋，并将底部渗漏出的溶剂抽取喷淋，保持连续喷淋2h，褐煤蜡固液混合物分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物；将褐煤蜡固形物置入分离装置中，经加热蒸发脱除残存的丙酮，得到树脂含量占1.3%的脱树脂的褐煤蜡和丙酮；将浸取液置入分离容器中，加水使树脂与丙酮分离，经固液分离得到丙酮不溶物和丙酮水溶液，丙酮水溶液经精馏回收丙酮，分离的水循环利用，丙酮不溶物经蒸发得到褐煤树脂和丙酮；褐煤蜡固形物分离和浸取液分离得到的丙酮经冷凝液化后，作为浸取溶剂循环使用。

[0052] 实施例6

[0053] 取树脂含量占28.6%的粗褐煤蜡，粉碎后经孔径2.0mm和3.0mm筛子筛分去除细粉和粗粒，得到粒度2.0〜3.0mm的褐煤蜡颗粒；将粉碎过筛后的褐煤蜡颗粒50kg置入连续式喷淋装置中，在20°C环境温度下将丙酮溶剂50L向褐煤颗粒顶部喷淋，并将底部渗漏出的溶剂抽取喷淋，保持连续喷淋4h，褐煤蜡固液混合物分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物；将褐煤蜡固形物置入分离装置中，经加热蒸发脱除残存的丙酮，得到树脂含量占1.5%的脱树脂的褐煤蜡和丙酮；将浸取液置入分离容器中，加水使树脂与丙酮分离，经固液分离得到丙酮不溶物和丙酮水溶液，丙酮水溶液经精馏回收丙酮，分离的水循环利用，丙酮不溶物经蒸发得到褐煤树脂和丙酮；褐煤蜡固形物分离和浸取液分离得到的丙酮经冷凝液化后，作为浸取溶剂循环使用。

[0054] 实施例7

[0055] 取树脂含量占29.8%的粗褐煤蜡，粉碎后经孔径0.5mm和1.5mm筛子筛分去除细粉和粗粒，得到粒度0.5〜1.5mm的褐煤蜡颗粒；将粉碎过筛后的褐煤蜡颗粒40kg置入连续式浸出装置中，首次浸取前浸取装置内的丙酮溶剂液面高于预浸取褐煤蜡颗粒高度，浸取时逐渐补充丙酮溶剂60L，在20°C环境温度下连续浸泡2h后固液分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物；将褐煤蜡固形物置入分离装置中，经加热蒸发脱除残存的丙酮，得到树脂含量占1.6%的脱树脂的褐煤蜡和丙酮；将浸取液置入分离容器中，加水使树脂与丙酮分离，经固液分离得到丙酮不溶物和丙酮水溶液，丙酮水溶液经精馏回收丙酮，分离的水循环利用，丙酮不溶物经蒸发得到褐煤树脂和丙酮；褐煤蜡固形物分离和浸取液分离得到的丙酮经冷凝液化后，作为浸取溶剂循环使用。

Claims (6)

1.一种粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法，其特征在于包括粉碎过筛、树脂浸取、脱脂蜡分离、树脂分离步骤，具体包括: A、粉碎过筛:将粗褐煤蜡粉碎并经0.5~3mm筛分去除细粉和粗粒，得到褐煤蜡颗粒； B、树脂浸取:将褐煤蜡颗粒与丙酮溶剂按l:5~l:8kg/L的固液比置入浸出装置中间歇式浸没浸取，常温浸取2~4h后固液分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物； 或者将褐煤蜡颗粒与丙酮溶剂置入浸出装置中连续式浸没浸取，首次浸取前浸取装置内的丙酮溶剂液面高于预浸取褐煤蜡颗粒，浸取时褐煤蜡颗粒与丙酮溶剂的补充量之比为1:1-1:2kg/L，在10~20°C下浸取2~4h后固液分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物； 或者将褐煤蜡颗粒与丙酮溶剂按l:5~l:8kg/L的固液比置入浸出装置中间歇式喷淋浸取，常温浸取2~4h后固液分离，得到浸取液和褐煤蜡固形物； C、脱脂蜡分离:将褐煤蜡固形物置入分离装置中，经加热蒸发脱除残存的丙酮，得到脱树脂的褐煤蜡和丙酮，所得褐煤蜡树脂含量〈2% ; D、树脂分离:将浸取液置入分离容器中，加水使树脂与丙酮分离，经固液分离得到丙酮不溶物和丙酮水溶液，丙酮水溶液经精馏回收丙酮，丙酮不溶物经蒸发得到褐煤树脂和丙酮。

2.根据权利要求1所述的粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法，其特征在于所述B步骤中对浸泡固液进行搅拌或振动。

3.根据权利要求1所述的粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法，其特征在于所述脱脂蜡分离和树脂分离步骤中得到的丙酮经冷凝、冷却后，作为溶剂循环使用。

4.根据权利要求1所述的粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法，其特征在于所述粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法的装置包括脱脂釜(I)、脱脂蜡脱溶罐(2)、树脂脱溶分离罐(3)、精馏装置(4)、丙酮储罐(5)、冷凝器(6)，所述脱脂釜(I)上部设置有投料口(11)和溶剂入口(12)，其下部设置有固液分离出口(13)，所述固液分离出口(13)分别与脱脂蜡脱溶罐(2)和树脂脱溶分离罐(3)连通，所述溶剂入口( 12)与丙酮储罐(5)出口连通，所述脱脂蜡脱溶罐(2 )设置有加热装置以及上部设置有蒸汽出口( 21)和下部设置有出料口( 22 )，所述蒸汽出口(21)通过冷凝器(6)与丙酮储罐(5)连通，所述树脂脱溶分离罐(3)上部设置有加热装置以及上部设置有洗脱水入口(31)和下部设置有固液分离出口(32)，所述固液分离出口(32)分别与树脂储罐和精馏装置(4)连通。

5.根据权利要求4所述的粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法，其特征在于所述精馏装置(4 )包括混合液储罐(41)、混合液栗(42 )、蒸馏塔(43 )、水储罐(44 )，所述混合液储罐(41)上部与树脂脱溶分离罐(3)的固液分离出口( 32)液体侧连通，所述混合液储罐(41)下部通过混合液栗(42)与蒸馏塔(43)连通，所述蒸馏塔(43)加热使丙酮与水分离，所述蒸馏塔(43)上部通过冷凝器(6)与丙酮储罐(5)连通，其下部与水储罐(44)连通。

6.根据权利要求4所述的粗褐煤蜡节能高效脱树脂方法，其特征在于所述脱脂釜(I)内设置有旋转搅拌装置或气流搅拌装置。