CN105713658A - 一种低温煤焦油的预处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温煤焦油的预处理工艺，将煤焦油加热到50～80℃进行沉降分离，分离出废水的低温煤焦油与破乳剂10～100μg/g、脱氯剂0～200μg/g、水5～20重量％混合，以混合物总重量计，加热至60～90℃进行离心分离，分离出杂质的低温煤焦油加热至90～140℃，经一级混合器进入一级电脱盐罐进行一级电脱盐，一级电脱盐后的低温煤焦油经二级混合器进入二级电脱盐罐进行二级电脱盐得到预处理后的煤焦油，该工艺生产效率高和预处理效果好，能耗低。

Description

一种低温煤焦油的预处理工艺

发明领域

本发明涉及煤焦油的深加工，提供了一种针对低温煤焦油进行预处理的工艺方法，

背景技术

煤焦油是煤在干馏和气化过程中获得的黑色粘稠液体，常温下煤焦油密度较高，具有特殊刺激性臭味，氮含量高、饱和烃含量低、残炭含量高、胶质沥青质含量高，其组成极为复杂，目前已经分离和鉴定的物种有500多种，其主要组分可划分为芳香烃、酚类、杂环氮化合物、杂环硫化合物和杂环氧化合物。

随着经济社会的发展，石油等不可再生资源日趋减少，同时人们对油品质量的要求越来越高，煤继而成为了在以石油日趋短缺背景下的强大后备资源，煤的高效开发和利用渐渐引起人们的高度关注。对煤的利用形式多种多样，其中，煤炼焦、干馏或气化过程中就会得到副产物煤焦油，随着国民经济的快速发展，煤炼焦、煤造气工业得到了进一步的发展，煤焦油在国内的产量愈来愈大。

目前，煤焦油加工技术水平较低，高附加值产品较少，价格偏低，大量的杂环和稠环化合物均没有回收和利用，若将煤焦油作为简单的燃料进行燃烧则会产生硫氧化物和氮氧化物，严重影响大气环境，同时造成资源的浪费。随着国家对环保法规的严格，合理开发利用煤焦油势在必行，与此同时，在国内石油资源匮乏和价格上涨、以及发动机燃料需求增加的大背景下，采用加氢技术将煤焦油转化为高质量发动机燃料汽油、柴油等，具有良好的经济效益、社会效益、环保效益。

通过加氢改质生产优质燃料油是煤焦油综合利用的重要途径，这项技术既符合国家开拓新能源、保护环境的政策，又能为企业带来可观经济效益，然而，由于煤焦油成分复杂，煤焦油中的水分、无机盐、灰分、有机氯、金属等杂质含量高，对煤焦油催化加氢制取汽油、柴油存在不利影响，将造成后续加氢处理中传输管道腐蚀、反应器堵塞、催化剂中毒失活，从而导致装置运行周期缩短、汽柴油的收率下降等，因此在煤焦油深加工之前，必须对原料进行预处理，脱除其中的杂质。

煤焦油加氢前的预处理主要有萃取法、电场净化法。CN101012385A提出了一种煤焦油的预处理方法，它是利用馏分油和芳烃对煤焦油进行两级萃取脱除了大部分灰分，溶剂萃取分离法净化效果较好，但溶剂用量大，工艺过程复杂，操作费用高；CN201316557Y公开了一种采用交直流复合电场进行煤焦油脱盐脱水的撬装式装置，主要针对各种中、高温煤焦油，对于低温煤焦油加工无法适应，而且由于前期未进行煤粉、水分、无机物等杂质的初步脱除，势必造成电极积炭，后续加电困难。

从传统煤焦油预处理工艺来看，存在能耗高、效率低、效果差的不足，特别是随着对煤焦油加氢改质工艺的推广应用，对煤焦油预处理工艺的指标要求已经有了明显提高。所以，开发煤焦油集中预处理的工艺，同时实现脱水、脱盐、脱氯、脱金属、脱灰分及杂质脱除的目的，确保后续加氢工艺的平稳运行，才能为现代煤焦油深加工发展奠定技术基础、提供技术保障，加快产业化步伐。

发明内容

本发明针对煤焦油原料特点提供了一种低温煤焦油的预处理工艺，将加热沉降、离心分离、电脱盐、化学脱氯脱金属、掺炼轻油技术进行组合集成，实现了煤焦油的脱水、脱盐、脱氯、脱金属、脱灰分等系统预处理的目的，充分降低了煤焦油中杂质含量，使处理后原料满足后续催化加氢工艺的要求。本发明提供了一种组合式的煤焦油预处理工艺，能适应现代煤焦油规模化深加工的要求。

一种低温煤焦油的预处理工艺，将煤焦油加热到50～80℃在储罐中沉降分离，分离出废水的低温煤焦油与破乳剂10～100μg/g、脱氯剂0～200μg/g、水5～20重量％，以混合物总重量计，在混合器中混合，加热至60～90℃进行离心分离，分离出杂质的混合物加热至90～140℃，经一级混合器进入一级电脱盐罐进行一级电脱盐，一级电脱盐后经二级混合器进入二级电脱盐罐进行二级电脱盐得到预处理后的煤焦油。

所述的低温煤焦油与掺炼烃油体积比为10∶0～3，与破乳剂10～100μg/g、脱氯剂0～200μg/g、水5～20重量％，以混合物总重量计，在混合器中混合。

所述的掺炼烃油至少为汽油馏分、柴油馏分的任意一种，两种或者两种以上时按体积比1∶1混合。

所述的离心分离采用离心转速为3000～9000r/min三相离心分离机。

所述的一级电脱盐操作条件为一级混合器流体前后的压降即混合强度为40～70KPa，强电场强度为600～1000V/cm，强电场作用时间为5～10min，电脱温度90～140℃，注破乳剂10～100μg/g，脱氯剂30～300μg/g，新鲜水5～重量10％。

所述的二级电脱盐操作条件为二级混合器流体前后的压降即混合强度为50～80KPa，强电场强度为600～1000V/cm，强电场作用时间为5～10min，电脱盐温度90～140℃，注破乳剂10～100μg/g，脱金属剂50～500μg/g，新鲜水5～10重量％。

与现有技术相比，本发明一种低温煤焦油的预处理工艺的有益效果是：

(1)采用加热沉降、掺炼烃油、离心分离、电脱盐脱水、化学脱氯脱金属等组合式工艺技术，对煤焦油进行集中预处理，确保煤焦油处理后的质量能达到后续深加工工艺要求；

(2)能使煤焦油达到深度脱盐、脱水、脱氯、脱金属、脱灰分、脱杂质要求，预处理后的煤焦油在加氢改质生产汽油、柴油过程中，可防止对设备的腐蚀，防止催化剂中毒失活、避免反应器床层堵塞，延长生产装置运行周期。

(3)与传统工艺相比，本组合式工艺技术提高了生产效率和预处理效果，降低了能耗。

附图说明

附图1为本发明一种低温煤焦油的预处理工艺流程示意图

其中：1.沉降分离，2.掺炼烃油，3.离心分离，4.一级电脱盐，5.二级电脱盐。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施实例对本发明作进一步详细描述，但是，这些实施例并不是用来以任何方式限制本发明的范围。

实施例1

煤焦油为黑色蜡状物，不透明，有刺鼻难闻味道。煤焦油性质分析结果见表1。

从表1可以看出，该煤焦油是一种密度大、馏分重、氮含量高、硫含量较低，胶质、沥青质、芳烃含量高的劣质油品，并且煤焦油含有大量不利于后续加氢处理的杂质元素。该煤焦油含水2％左右，含盐为10mg/L，金属含量中钙、铁含量较高，分别为109μg/g、38μg/g。

表1煤焦油性质

以处理该低温煤焦油为例，详细阐述其具体工艺实施步骤：

将煤焦油加热至60℃，煤焦油在储罐中沉降分离，底部可排出部分废水，掺炼烃油为240～260℃柴油馏分。将煤焦油与柴油按体积比为10∶0.5，分别用原料油泵、掺炼油泵抽出后在混合器中混合，经过管道进入换热器换热至90℃，在混合器之前的管线中注入破乳剂20μg/g，脱氯剂50μg/g，注入新鲜水10重量％，与煤焦油、柴油混合，进入三相离心分离机进行高速离心，离心转速为3000r/min；通过离心分离后，可去除大部分固体杂质和盐类，包括氯化铵、硫氰化铵；同时也可分离出大部分水分，含水量可降至2.5％，离心分离后的原料油经过换热器进一步加热至110℃，再经一级混合器进入一级电脱盐罐，一级混合器流体前后的压降即混合强度为60KPa，强电场强度为800V/cm，强电场作用时间为8min，电脱盐温度100℃，注破乳剂20μg/g，脱氯剂200μg/g，新鲜水8重量％。，对其中的水分、固体杂质、盐类、等进行有效脱除，另外，脱氯剂可加入后将有机氯转化成无机氯，然后再通过电脱盐脱除，原料油经过一级电脱盐后，再经二级混合器进入二级电脱盐罐，二级混合器流体前后的压降即混合强度为70KPa，强电场强度为800V/cm，强电场作用时间为8min，电脱盐温度90℃，注破乳剂20μg/g脱金属剂300μg/g，新鲜水8重量％，对其中的水分、固体杂质、盐类、金属等进行一次脱除。脱金属剂通过与金属发生化学反应，将其转化成溶于水的金属盐类，在电脱盐过程中一并除去，预处理的结果见表2，1～8#为不同批次取样，煤焦油脱后含盐量均低于3mg/L，含水率低于1％(wt)，有机氯脱除率高达95％，脱钙率超过96％，脱铁率超过92％，灰分脱除率高达94％。经处理后的煤焦油能达到深度脱盐、脱水、脱氯、脱金属、脱杂质要求，可作为合格的处理后原料油进入到后续深加工装置中，特别是达到煤焦油催化加氢制备汽油、柴油的原料要求。

煤焦油经过上述工艺处理后，可减轻对后续加氢催化剂的影响，防止催化剂中毒失活，避免反应器床层堵塞，降低煤焦油结垢和腐蚀风险，延长生产装置运行周期。与传统工艺相比，本组合式工艺技术提高了生产效率和预处理效果，降低了能耗。

表2煤焦油预处理后综合效果评价

实施例2

处理的原料油仍然为实施例1中的低温煤焦油，该煤焦油未经掺炼轻油过程，直接通过该工艺技术进行处理，下面详细阐述其具体工艺实施步骤：

将煤焦油加热至70℃，煤焦油在储罐中沉降分离，底部可排出部分废水，用原料油泵抽出后，在混合器之前的管线中注入破乳剂30μg/g，脱氯剂100μg/g，注入新鲜水15重量％，与煤焦油在混合器中混合，经过管道进入换热器换热至80℃，进入三相离心分离机进行高速离心，离心转速为4500r/min；通过离心分离后，可去除大部分固体杂质和盐类，包括氯化铵、硫氰化铵；同时也可分离出大部分水分，含水量可降至2.2％，离心分离后的原料油经过换热器进一步加热至120℃，再经一级混合器进入一级电脱盐罐，一级混合器流体前后的压降即混合强度为65KPa，强电场强度为850V/cm，强电场作用时间为8min，电脱盐温度110℃，注破乳剂30μg/g，脱氯剂150μg/g，新鲜水8重量％，对其中的水分、固体杂质、盐类、等进行有效脱除，另外，脱氯剂可加入后将有机氯转化成无机氯，然后再通过电脱盐脱除，原料油经过一级电脱盐后，再经二级混合器进入二级电脱盐罐，二级混合器流体前后的压降即混合强度为75KPa，强电场强度为850V/cm，强电场作用时间为8min，电脱盐温度100℃，注破乳剂30μg/g脱金属剂350μg/g，新鲜水8重量％，对其中的水分、固体杂质、盐类、金属等进行一次脱除。脱金属剂通过与金属发生化学反应，将其转化成溶于水的金属盐类，在电脱盐过程中一并除去，预处理的结果见表3，1～4#为不同批次取样，煤焦油脱后含盐量均低于3mg/L，含水率低于1％(wt)，有机氯脱除率高达93％，脱钙率超过93％，脱铁率超过90％，灰分脱除率高达92％。经处理后的煤焦油能达到深度脱盐、脱水、脱氯、脱金属、脱杂质要求，可作为合格的处理后原料油进入到后续深加工装置中，特别是达到煤焦油催化加氢制备汽油、柴油的原料要求。

煤焦油经过上述工艺处理后，可减轻对后续加氢催化剂的影响，防止催化剂中毒失活，避免反应器床层堵塞，降低煤焦油结垢和腐蚀风险，延长生产装置运行周期。与传统工艺相比，本组合式工艺技术提高了生产效率和预处理效果，降低了能耗。

表3煤焦油预处理后综合效果评价

实施例3

处理的原料油仍然为实施例1、2中的低温煤焦油，选用200～300℃的混合柴油作为掺炼烃油，其中柴油馏分200～220℃占20％wt、220～240℃占20％wt、240～260℃占20％wt、260～280℃占20％wt、280～300℃占20％wt。

分别按不同的比例掺炼柴油，考察掺炼比对煤焦油预处理效果的影响，下面详细阐述其具体工艺实施步骤：

先将煤焦油加热至75℃，煤焦油在储罐中沉降分离，底部可排出部分废水，再将煤焦油与柴油分别按体积比为10∶0.5、10∶1.0、10∶1.5、10∶2.0、10∶2.5、10∶3.0掺炼，采用原料油泵、掺炼油泵抽出后在混合器中混合，经过管道进入换热器换热至90℃，在混合器之前的管线中注入破乳剂20μg/g，脱氯剂20μg/g，注入新鲜水12重量％，与煤焦油、柴油混合，进入三相离心分离机进行高速离心，离心转速为6000r/min；通过离心分离后，可去除大部分固体杂质和盐类，包括氯化铵、硫氰化铵；同时也可分离出大部分水分，含水量可降至2.0％，离心分离后的原料油经过换热器进一步加热至130℃，再经一级混合器进入一级电脱盐罐，一级混合器流体前后的压降即混合强度为55KPa，强电场强度为900V/cm，强电场作用时间为8min，电脱盐温度120℃，注破乳剂30μg/g，脱氯剂150μg/g，新鲜水8重量％，对其中的水分、固体杂质、盐类、等进行有效脱除，另外，脱氯剂可加入后将有机氯转化成无机氯，然后再通过电脱盐脱除，原料油经过一级电脱盐后，再经二级混合器进入二级电脱盐罐，二级混合器流体前后的压降即混合强度为65KPa，强电场强度为900V/cm，强电场作用时间为8min，电脱盐温度110℃，注破乳剂30μg/g脱金属剂250μg/g，新鲜水8重量％，对其的水分、固体杂质、盐类、金属等进行一次脱除。脱金属剂通过与金属发生化学反应，将其转化成溶于水的金属盐类，在电脱盐过程中一并除去，预处理的结果见表4、表5，煤焦油掺炼不同比例的柴油后，其脱后含盐量均低于3mg/L，含水率低于1％(wt)，有机氯脱除率高达97％，脱钙率超过95％，脱铁率超过91％，灰分脱除率高达96％。煤焦油掺炼柴油后，其预处理效果包括脱盐脱水、脱氯、脱金属、脱灰分等都有一定程度的提高。随着掺炼柴油的比例逐渐增大，煤焦油预处理效果进一步改善。煤焦油∶柴油的掺炼比例为10∶0～3，均可使处理后的煤焦油掺炼混合油达到深度脱盐、脱水、脱氯、脱金属、脱杂质要求，可作为合格的处理后原料油进入到后续深加工装置中，特别是达到煤焦油催化加氢制备汽油、柴油的原料要求。

煤焦油经过上述工艺处理后，可减轻对后续加氢催化剂的影响，防止催化剂中毒失活，避免反应器床层堵塞，降低煤焦油结垢和腐蚀风险，延长生产装置运行周期。与传统工艺相比，本组合式工艺技术提高了生产效率和预处理效果，降低了能耗。

表4煤焦油掺炼柴油后密度变化

表5煤焦油预处理后综合效果评价

实施例4

处理的原料油仍然为实施例1、2、3中的低温煤焦油，选用春光原油切割的馏分即100～200℃的混合汽油作为掺炼烃油，其中汽油馏分100～120℃占19.25％wt、120～140℃占23.30％wt、140～160℃占20.23％wt、160～180℃占19.27％wt、180～200℃占17.94％wt。分别按照不同的比例掺炼汽油，考察掺炼比对煤焦油预处理效果的影响，下面详细阐述其具体工艺实施步骤：

先将煤焦油加热至75℃，煤焦油在储罐中沉降分离，底部可排出部分废水，再将煤焦油与汽油分别按体积比为10∶0.5、10∶1.0、10∶1.5、10∶2.0、10∶2.5、10∶3.0掺炼，采用原料油泵、掺炼油泵抽出后在混合器中混合，经过管道进入换热器换热至90℃，在混合器之前的管线中注入破乳剂20μg/g，脱氯剂30μg/g，注入新鲜水12重量％，与煤焦油、汽油混合，进入三相离心分离机进行高速离心，离心转速为6000r/min；通过离心分离后，可去除大部分固体杂质和盐类，包括氯化铵、硫氰化铵；同时也可分离出大部分水分，含水量可降至1.8％，离心分离后的原料油经过换热器进一步加热至140℃，再经一级混合器进入一级电脱盐罐，一级混合器流体前后的压降即混合强度为60KPa，强电场强度为750V/cm，强电场作用时间为8min，电脱盐温度130℃，注破乳剂30μg/g，脱氯剂150μg/g，新鲜水9重量％，对其中的水分、固体杂质、盐类、等进行有效脱除，另外，脱氯剂可加入后将有机氯转化成无机氯，然后再通过电脱盐脱除，原料油经过一级电脱盐后，再经二级混合器进入二级电脱盐罐，二级混合器流体前后的压降即混合强度为70KPa，强电场强度为750V/cm，强电场作用时间为8min，电脱盐温度120℃，注破乳剂30μg/g、脱金属剂200μg/g、新鲜水9重量％，对其中的水分、固体杂质、盐类、金属等进行一次脱除。脱金属剂通过与金属发生化学反应，将其转化成溶于水的金属盐类，在电脱盐过程中一并除去，预处理的结果见表6、表7，煤焦油脱后含盐量均低于3mg/L，含水率低于1％(wt)，有机氯脱除率高达96％，脱钙率超过92％，脱铁率超过91％，灰分脱除率高达95％。与掺炼柴油类似，掺炼汽油后，煤焦油预处理效果包括脱盐脱水、脱氯、脱金属、脱灰分等都有一定程度的提高。随着掺炼汽油的比例逐渐增大，预处理效果进一步改善。煤焦油∶汽油的掺炼比例为10∶0～3，均可使处理后的煤焦油掺炼混合油达到深度脱盐、脱水、脱氯、脱金属、脱杂质要求，可作为合格的处理后原料油进入到后续深加工装置中，特别是达到煤焦油催化加氢制备汽油、柴油的原料要求。煤焦油经过上述工艺处理后，可减轻对后续加氢催化剂的影响，防止催化剂中毒失活，避免反应器床层堵塞，降低煤焦油结垢和腐蚀风险，延长生产装置运行周期。与传统工艺相比，本组合式工艺技术提高了生产效率和预处理效果，降低了能耗。

表6煤焦油掺炼汽油后密度变化

表7煤焦油预处理后综合效果评价

Claims (6)

1.一种低温煤焦油的预处理工艺，将煤焦油加热到50～80℃进行沉降分离，分离出废水的低温煤焦油与破乳剂10～100μg/g、脱氯剂0～200μg/g、水5～20重量％混合，以混合物总重量计，加热至60～90℃进行离心分离，分离出杂质的低温煤焦油加热至90～140℃，经一级混合器进入一级电脱盐罐进行一级电脱盐，一级电脱盐后的低温煤焦油经二级混合器进入二级电脱盐罐进行二级电脱盐得到预处理后的煤焦油。

2.依照权利要求1所述的一种低温煤焦油的预处理工艺，其特征在于：所述的低温煤焦油与掺炼烃油体积比为10∶0～3，与破乳剂10～100μg/g、脱氯剂0～200μg/g、水5～20重量％在混合器中混合，以混合物总重量计。

3.依照权利要求1所述的一种低温煤焦油的预处理工艺，其特征在于：所述的掺炼烃油至少为汽油馏分、柴油馏分的任意一种，两种或者两种以上时按体积比1∶1混合。

4.依照权利要求1所述的一种低温煤焦油的预处理工艺，其特征在于：所述的离心分离采用离心转速为3000～9000r/min三相离心分离机。

5.依照权利要求1所述的一种低温煤焦油的预处理工艺，其特征在于：所述的一级电脱盐操作条件为一级混合器流体前后的压降为40～70KPa，强电场强度为600～1000V/cm，强电场作用时间为5～10min，电脱温度90～140℃，注破乳剂10～100μg/g，脱氯剂30～300μg/g，新鲜水5～重量10％。

6.依照权利要求1所述的一种低温煤焦油的预处理工艺，其特征在于：所述的二级电脱盐操作条件为二级混合器流体前后的压降为50～80KPa，强电场强度为600～1000V/cm，强电场作用时间为5～10min，电脱盐温度90～140℃，注破乳剂10～100μg/g，脱金属剂50～500μg/g，新鲜水5～10重量％。