CN104673368B - 一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法及系统 - Google Patents
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法及系统。脱除方法包括:步骤A:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20‑50μm的杂质,得到第一流出物;步骤B:将所述第一流出物与柴油馏分以1:0.1‑5的体积比混合,得到混合油;步骤C:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了直径为1‑20μm的杂质的颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。脱除系统包括依次连接的第一压滤机、第一混合设备和第二压滤机。本发明降低了小颗粒机械杂质和灰分的脱除难度,不仅脱除率高,而且不会堵塞设备;同时脱除系统具有简单易操作、占地面积小、价格低廉、节能环保等优点。
Description
技术领域
本发明涉及煤焦油深加工领域,具体而言,涉及一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法及系统。
背景技术
煤焦油是以芳香烃为主的有机混合物,可以加工成各种化学品,也可以加工成高品质燃料油。煤焦油是炼焦工业及煤气化工业的重要副产品。随着我国经济建设特别是钢铁工业的不断深入发展,焦化工业也随之迅速发展起来,现我国已发展成为世界最大的焦炭和煤焦油生产国家。到2012年底全国煤焦油产量已超过2500万吨/年,而煤焦油实际深加工量不足800万吨/年,资源浪费严重。随着煤焦化产业的发展,煤焦油的产量在不断增加,因此煤焦油的清洁加工对我国的经济发展有着深远影响。
目前国内大多数企业是直接将煤焦油出售,不仅附加值低,而且给环境造成了很大的污染。于是如何合理利用煤焦油资源,提高企业的经济效益变得越来越迫切。以煤焦油为原料采用加氢工艺制取清洁燃料油,不仅符合国家开拓新能源、保护环境等政策的要求,同时也能为企业带来良好的经济效益。
由于煤焦油中机械杂质和灰分较高,通常情况下机械杂质含量为1%左右,灰分含量也高达0.1%-0.5%。由于灰分粒度很小、含量高,不易脱除。而灰分含量高则会严重制约了加氢装置的运行周期。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,所述的方法可以得到灰分和机械杂质含量均小于5μg/g的煤焦油,为加氢装置提供优良的原料;并且煤焦油的损耗量不高于1%,且产品油的稳定性好,储存30天之内没有沥青质析出,无分层现象。
本发明的第二目的在于提供一种所述的脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的系统,该系统具有简单易操作、占地面积小、价格低廉、节能环保等优点。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
步骤A:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
步骤B:将所述第一流出物与柴油馏分以1:0.1-5的体积比混合,得到混合油;
步骤C:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了直径为1-20μm的杂质的颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
上述脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,先采用普通压滤的方式将煤焦油全馏分中直径为20-50μm的大颗粒机械杂质和灰分脱除,然后再与柴油馏分混合进行沥青质析出,沥青质会将煤焦油全馏分中剩余的小颗粒机械杂质和灰分(指直径为1-20μm的杂质)包裹形成易脱除的大颗粒(直径大于20μm),之后再通过压滤脱除这些杂质,此时煤焦油全馏分中的机械杂质和灰分基本被完全脱除。
由此可见,上述过程通过分步、有序的脱除方法将煤焦油全馏分中的机械杂质和灰分含量降至5μg/g以下,为煤焦油深加工提供了一种优质原料。
进一步地,所述步骤B中的混合是在80-100℃下进行。
由于煤焦油常温粘度大,而在80-100℃下煤焦油粘度能降低至2-10mm2/s,利于过滤,但若温度再高容易造成二烯烃聚合以及沥青质聚合。
进一步地,所述步骤B中,在混合之后还包括:加入絮凝剂,再停留30-120min。
加入絮凝剂利于沥青质将小颗粒包裹。
进一步地,所述絮凝剂为以下中的一种或几种:聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡啶盐、聚乙烯亚胺。
这些絮凝剂对沥青质包裹小颗粒都有较好的改善效果,而且低廉易获得。
进一步地,所述絮凝剂的加入量为所述煤焦油全馏分重量的0.01%-0.1%。加入过多的絮凝剂反而会降低杂质去除率,同时经济效益也低。
进一步地,所述步骤B中的柴油馏分的芳烃含量在5%以下,链烷烃含量在40%以上。如果芳烃含量高、链烷烃含量低,则不利于沥青质的析出。
进一步地,所述步骤B中的柴油馏分选自煤焦油加氢裂化柴油馏分:采用该方式可以将脱除机械杂质及灰分的过程与加氢过程循环起来,生产效率和经济效益更高。
进一步地,所述步骤B中,所述第一流出物与柴油馏分以1:0.2-3的体积比混合:更易析出沥青质。
进一步地,所述步骤A和C中的压滤机的过滤介质为硅藻土、白土、活性炭的一种或几种:成本低。
进一步地,所述步骤C之后还包括:
步骤D:将所述脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分与柴油馏分或蜡油馏分以1:1-5的体积比混合。将柴油馏分或蜡油馏分和煤焦油全馏分混合可以降低之后的加氢反应的温升,延缓仪器的使用寿命,同时可以提高煤焦油的稳定性,防止沥青析出。
进一步地,所述步骤D中的柴油馏分的双环及双环以上芳烃含量为30%以上,链烷烃含量为15%以下。
如果芳烃含量太低、链烷烃含量太高,则会造成混合油沥青质析出,造成反应系统堵塞。
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的系统,包括依次连接的第一压滤机、第一混合设备、第二压滤机;
所述第一压滤机用于:过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
所述第一混合设备用于:将所述第一压滤机得到第一流出物与柴油馏分以1:0.1-5的体积比混合,得到混合油;
所述第二压滤机用于:过滤除去所述混合油中包裹了直径为1-20μm的杂质的颗粒物,得到流出物。
如上文所述,上述脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的系统既可以完成深度脱除机械杂质和灰分的目的,而且还具有简单易操作、占地面积小、价格低廉、节能环保等优点。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)降低了小颗粒机械杂质和灰分的脱除难度。
(2)不仅脱除率高,而且不会堵塞设备。
(3)脱除系统具有简单易操作、占地面积小、价格低廉、节能环保等优点。
(4)能将机械杂质和灰分脱除过程与加氢过程科学地循环起来,提高生产效率和经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明提供的一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的系统示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
第一步:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
第二步:将所述第一流出物与柴油馏分在常温下以1:0.1的体积比混合,得到混合油;
第三步:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了1-20μm的杂质的大颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
第二步中的柴油馏分的芳烃含量为6%,链烷烃含量为45%。
以下实施例2-12中第二次压滤之前加入的柴油馏分的芳烃含量在5%以下,链烷烃含量在40%以上。
实施例2
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
第一步:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
第二步:将所述第一流出物与柴油馏分在常温下以1:0.2的体积比混合,得到混合油;
第三步:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了1-20μm的杂质的大颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
实施例3
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
第一步:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
第二步:将所述第一流出物与柴油馏分在80℃下以1:1的体积比混合,得到混合油;
第三步:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了1-20μm的杂质的大颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
实施例4
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
第一步:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
第二步:将所述第一流出物与柴油馏分在85℃下以1:3的体积比混合,得到混合油;
第三步:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了1-20μm的杂质的大颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
实施例5
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
第一步:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
第二步:将所述第一流出物与柴油馏分在90℃下以1:5的体积比混合,得到混合油;
第三步:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了1-20μm的杂质的大颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
实施例6
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
第一步:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
第二步:将所述第一流出物与柴油馏分在95℃下以1:0.2的体积比混合,再加入0.01%的聚丙烯酰胺,停留30min,得到混合油;
第三步:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了1-20μm的杂质的大颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
实施例7
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
第一步:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
第二步:将所述第一流出物与柴油馏分在100℃下以1:0.2的体积比混合,再加入0.01%的聚丙烯酰胺、0.03%聚丙烯酸钠,停留60min,得到混合油;
第三步:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了1-20μm的杂质的大颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
实施例8
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
第一步:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
第二步:将所述第一流出物与柴油馏分在100℃下以1:0.2的体积比混合,再加入0.01%的聚丙烯酰胺、0.03%聚丙烯酸钠、0.05%聚乙烯吡啶钠,停留120min,得到混合油;
第三步:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了1-20μm的杂质的大颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
实施例9
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
第一步:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
第二步:将所述第一流出物与柴油馏分在100℃下以1:0.2的体积比混合,再加入0.01%的聚丙烯酰胺、0.03%聚丙烯酸钠、0.05%聚乙烯吡啶钠、0.01%的聚乙烯亚胺,停留120min,得到混合油;
第三步:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了1-20μm的杂质的大颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
实施例10
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
第一步:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
第二步:将所述第一流出物与柴油馏分在100℃下以1:0.2的体积比混合,再加入0.01%的聚丙烯酰胺、0.03%聚丙烯酸钠、0.05%聚乙烯吡啶钠、0.01%的聚乙烯亚胺,停留120min,得到混合油;
第三步:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了1-20μm的杂质的大颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
第四步:将所述脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分与柴油馏分以1:1的体积比混合。
柴油馏分的双环及双环以上芳烃含量为30%以上,链烷烃含量为15%以下
实施例11
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,包括下列步骤:
第一步:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
第二步:将所述第一流出物与柴油馏分在100℃下以1:0.2的体积比混合,再加入0.01%的聚丙烯酰胺、0.03%聚丙烯酸钠、0.05%聚乙烯吡啶钠、0.01%的聚乙烯亚胺,停留120min,得到混合油;
第三步:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了1-20μm的杂质的大颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
第四步:将所述脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分与蜡油馏分以1:5的体积比混合。
经试验证明,上述实施例1-11的脱除方法得到的产品中的灰分和机械杂质含量都在5μg/g以下。
实验例
实验例中所用煤焦油全馏分性质见表1。柴油馏分1为煤焦油加氢裂化后得到的柴油,柴油馏分2为煤焦油加氢精制后得到的柴油,柴油馏分1和柴油馏分2的性质见表2。絮凝剂聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡啶盐、聚乙烯亚胺均为市售工业级纯度。过滤器1中的过滤介质为硅藻土,有效过滤直径为35μm;过滤器2中的过滤介质为白土,有效过滤直径为5μm。
表1煤焦油全馏分原料性质
20℃密度/(kg/m3) | 1.058 |
50℃粘度/(mm2/s) | 93.46 |
机械杂质/(μg/g) | 6300 |
灰分/(μg/g) | 1300 |
馏程/℃ | |
IBP | 195 |
10% | 279 |
30% | 327 |
50% | 365 |
70% | 392 |
90% | 435 |
95% | 471 |
表2柴油馏分性质
柴油馏分1 | 柴油馏分2 | |
馏分范围/℃ | 160-350 | 160-380 |
20℃密度/(kg/m3) | 0.856 | 0.893 |
烃类组成/% | ||
链烷烃 | 45 | 12 |
环烷烃 | 52 | 26 |
芳烃 | 3 | 62 |
实验例1
煤焦油全馏分首先经过压滤机1进行过滤,得到的过滤油与柴油馏分1以1:3的比例进行混合,将其加热至100℃,然后加入200ppm的聚丙烯酰胺和500ppm的聚乙烯亚胺,充分搅拌60min后进入压滤机2,压滤机2得到的过滤油以1:2的比例与柴油馏分2混合,得到脱灰煤焦油1,经过分析其机械杂质含量3μg/g,灰分1μg/g。脱灰煤焦油1在室温下放置30天后,无沉淀物析出,上层、中间层、下层密度分别为0.8980g/cm3、0.8982g/cm3、0.8981g/cm3。说明长时间放置后的脱灰煤焦油没有出现分层现象。
实验例2
煤焦油原料首先经过压滤机1进行过滤,得到的过滤油与柴油馏分1以1:2的比例进行混合,将其加热至90℃,然后加入200ppm的聚丙烯酰胺和400ppm的聚丙烯酸钠,充分搅拌90min后进入压滤机2,压滤机2得到的过滤油以1:1.5的比例与柴油馏分2混合,得到脱灰煤焦油2,经过分析其机械杂质含量3.6μg/g,灰分1.5μg/g。脱灰煤焦油2在室温下放置30天后,无沉淀物析出,上层、中间层、下层密度分别为0.9052g/cm3、0.9052g/cm3、0.9052g/cm3。说明长时间放置后的脱灰煤焦油没有出现分层现象。
对比例1
煤焦油原料在90℃下首先经过压滤机1进行过滤,然后再经过压滤机2进行过滤得到脱灰煤焦油3,通过分析,脱灰煤焦油3机械杂质含量为360μg/g,灰分265μg/g。说明仅通过过滤的方法进行脱灰处理无法取得理想的结果,这是由于煤焦油中的灰含有大量的1-10μm的细灰,无法通过常规过滤器进行脱除。
对比例2
煤焦油原料首先经过压滤机1进行过滤,得到的过滤油与柴油馏分1以1:2的比例进行混合,将其加热至90℃,然后加入200ppm的聚丙烯酰胺和400ppm的聚丙烯酸钠,充分搅拌90min后进入压滤机2,通过压滤机2得到脱灰煤焦油4,经过分析脱灰煤焦油4机械杂质含量1.2μg/g,灰分小于1μg/g。脱灰煤焦油2在室温下放置30天后,底部析出沥青质含量达6.8%,样品上层、中间层、下层密度分别为0.8932g/cm3、0.9122g/cm3、0.9202g/cm3。说明经过对比例2所述方法得到的脱灰煤焦油储存稳定性不好。
以上所有实施例及实验例均通过以下系统操作:
一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的系统,如图1所示,包括依次连接的第一压滤机1、第一混合设备2和第二压滤机3。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明,然而应意识到,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此,这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (12)
1.一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,其特征在于,包括下列步骤:
步骤A:用压滤机过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
步骤B:将所述第一流出物与柴油馏分以1:0.1-5的体积比混合,得到混合油;
步骤C:用压滤机过滤除去所述混合油中包裹了直径为1-20μm的杂质的颗粒物,流出物即为脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分。
2.根据权利要求1所述的脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,其特征在于,所述步骤B中的混合是在80-100℃下进行。
3.根据权利要求1所述的脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,其特征在于,所述步骤B中,在混合之后还包括:加入絮凝剂,再停留30-120min。
4.根据权利要求3所述的脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,其特征在于,所述絮凝剂为以下中的一种或几种:聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡啶盐、聚乙烯亚胺。
5.根据权利要求3所述的脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,其特征在于,所述絮凝剂的加入量为所述煤焦油全馏分重量的0.01%-0.1%。
6.根据权利要求1所述的脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,其特征在于,所述步骤B中的柴油馏分的芳烃含量在5%以下,链烷烃含量在40%以上。
7.根据权利要求1所述的脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,其特征在于,所述步骤B中的柴油馏分选自煤焦油加氢裂化柴油馏分。
8.根据权利要求1所述的脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,其特征在于,所述步骤B中,所述第一流出物与柴油馏分以1:0.2-3的体积比混合。
9.根据权利要求1所述的脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,其特征在于,所述步骤A和C中的压滤机的过滤介质为硅藻土、白土、活性炭的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,其特征在于,所述步骤C之后还包括:
步骤D:将所述脱除机械杂质和灰分的煤焦油全馏分与柴油馏分或蜡油馏分以1:1-5的体积比混合。
11.根据权利要求10所述的脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的方法,其特征在于,所述步骤D中的柴油馏分的双环及双环以上芳烃含量为30%以上,链烷烃含量为15%以下。
12.一种脱除煤焦油全馏分中机械杂质和灰分的系统,其特征在于,包括依次连接的第一压滤机、第一混合设备和第二压滤机;
所述第一压滤机用于:过滤除去煤焦油全馏分中直径为20-50μm的杂质,得到第一流出物;
所述第一混合设备用于:将所述第一压滤机得到第一流出物与柴油馏分以1:0.1-5的体积比混合,得到混合油;
所述第二压滤机用于:过滤除去所述混合油中包裹了直径为1-20μm的杂质的颗粒物,得到流出物。
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