CN107955638B

CN107955638B - 一种煤焦油的预处理方法及其装置

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Publication number: CN107955638B
Application number: CN201610900152.6A
Authority: CN
Inventors: 李林; 路阳; 李春桃
Original assignee: Beijing Huashi United Energy Technology and Development Co Ltd
Current assignee: Beijing Huashi United Energy Technology and Development Co Ltd
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2036-10-14
Also published as: CN107955638A

Abstract

本发明公开了一种煤焦油的预处理方法及其装置。所述预处理方法包括如下步骤：(1)将煤焦油与处于流化态的吸附剂接触以产生吸附作用，所述吸附剂为兰炭和/或高岭土；(2)待步骤(1)的吸附结束后，沉降分层，收集上层液相；(3)对所述上层液相进行固液分离，收集液相，得到净化后的煤焦油。该预处理方法流程简单，吸附条件温和，能有效脱除煤焦油中的胶质和沥青质，且预处理成本低。上述装置连接简单，组装容易，能有效实现煤焦油中的胶质、沥青质以及其它固体杂质的脱除目的。

Description

一种煤焦油的预处理方法及其装置

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种煤焦油的预处理方法及其装置。

背景技术

煤焦油亦称煤膏、煤馏油或煤焦油溶液，是炼焦工业煤热解制备粗煤气过程中的产物，其产量约占装炉煤质量的3％～4％，由于煤焦油中含有大量的胶质、沥青质以及固体杂质等，导致其在加工过程(如催化加氢过程)中非常容易产生结焦，进而引起换热器、反应塔、加热炉等设备的堵塞，影响系统的长周期运行。为此，现有技术通常采用溶剂脱沥青的方式使得煤焦油中的沥青质、金属等浓缩于沥青中，最终得到脱油沥青和脱沥青油，在这一过程中常使用的溶剂有丙烷、异丁烷、正丁烷、戊烷等有机溶剂，因而造成整个脱除过程对环境不友好。

为了避免采用有机溶剂，现有技术报道可以直接采用固体吸附剂来脱除油品中的胶质和沥青质，如中国专利文献CN 1670129A公开了一种劣质柴油预处理方法，该方法通过将劣质柴油与吸附剂在温度为50-150℃、体积空速为1.0-5.0h^-1的条件下发生接触以对劣质柴油进行吸附过滤，即可在一定程度上脱除劣质柴油中的胶质。然而，由于上述技术采用的吸附剂是经磷酸、碱金属氢氧化物或碱金属盐类浸渍过的二氧化硅、氧化钛、沸石、氧化铝、硅藻土或硅酸铝，这种吸附剂只能用于处理胶质和沥青质含量相对较低的劣质柴油(约小于5wt％)，而对于胶质和沥青质含量比劣质柴油高很多的煤焦油(一般大于10wt％)却并不适用，这是因为采用同样量的上述吸附剂并不能有效脱除煤焦油中的胶质、沥青质以及其它固体杂质，而必须要增加吸附剂的用量或者增加脱除的次数才能达到预期效果，再加之采用浸渍方式获得的吸附剂其自身的制造成本也较高，这些势必都将增大整个预处理过程的成本。

因此，如何对现有的油品预处理方法进行改进以使其能够适用于高胶质和沥青质含量的煤焦油，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有的油品预处理方法不能有效脱除煤焦油中的胶质和沥青质，且预处理成本高的缺陷，进而提供一种能有效脱除煤焦油中的胶质和沥青质，且处理成本低的煤焦油预处理方法及其装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案如下：

本发明所提供的煤焦油的预处理方法，包括如下步骤：

(1)将煤焦油与处于流化态的吸附剂接触以产生吸附作用，所述吸附剂为兰炭和/或高岭土；

(2)待步骤(1)的吸附结束后，沉降分层，收集上层液相；

(3)对所述上层液相进行固液分离，收集液相，得到净化后的煤焦油。

优选地，步骤(1)中，吸附温度为50～100℃。

优选地，步骤(1)中，所述煤焦油与所述吸附剂的质量比为1：(0.05-0.2)。

优选地，步骤(1)中，吸附压力为0～1.0MPa。

优选地，步骤(1)中，通过采用气体循环搅动所述吸附剂以使其处于流化态，每1kg所述吸附剂所需的所述气体的流量为0.5～1m³/s。

优选地，步骤(1)中，所述吸附剂的粒径为0.2～1mm；进一步优选0.2-0.3mm；

所述兰碳粉末的比表面积为100-500m²/g；

所述高岭土粉末的比表面积为50-200m²/g。

优选地，还包括将所述步骤(2)中的下层浆液与所述步骤(3)中的固相合并得混合物，并将所述混合物进一步与煤粉和/或焦粉混捏，制得粘结沥青。

本发明还提供了一种采用上述预处理方法对煤焦油进行预处理的装置，包括：

至少一个吸附装置，在所述吸附装置的下部分别设置有进油口和进气口，在所述吸附装置的上部分别设置有出油口、出气口及吸附剂入口；

风机，其设置有抽气口和排气口，所述抽气口与所述吸附装置的出气口连通，所述排气口与所述吸附装置的进气口相连；

固液分离装置，其进口与所述吸附装置的出油口相连通。

优选地，所述吸附装置为吸附塔，其高径比为5～20。

优选地，还包括混捏装置，所述混捏装置的进料口分别与设置在所述吸附装置底部的排渣口、所述固液分离装置的固相出口连通；

还包括与所述吸附装置的进油口相连的油泵；

还包括与所述吸附装置的吸附剂入口相连的吸附剂加入装置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明实施例所提供的煤焦油的预处理方法，采用兰碳粉末和/或高岭土粉末与处于流化态的吸附剂接触以产生吸附作用，只需少量的兰碳粉末和/或高岭土粉末一次即可有效脱除煤焦油中的胶质、沥青质以及其它固体杂质，避免了这些物质在煤焦油的后续加工中出现结焦。而且兰碳粉末和/或高岭土粉末价格低廉，吸附能力强，预处理过程中的使用量少，因此大大降低了预处理过程的成本。吸附结束后，进行沉降分层，收集上层液相，再对上层液相进行固液分离，收集液相，即可得到净化后的煤焦油。本发明先沉降分层，再进行固液分离，利用重力预先将吸附杂质后的兰碳粉末和/或高岭土粉末与煤焦油分离，减少固液分离步骤的处理难度，降低固液分离的成本，再次进行的固液分离能更彻底地脱除煤焦油中的胶质、沥青质以及其它固体杂质。整个预处理流程简单，吸附条件温和。经实验测试，处理后，煤焦油中的残炭降低量可达到83％，沥青质降低量可达到77％，胶质降低量可达到82％，重金属杂质降低量可达到54％。

2)本发明实施例所提供的煤焦油的预处理方法，采用粒径为0.2～1mm的兰炭粉末和/或高岭土粉末，不但保证了其具有足够的比表面积，而且也使其在煤焦油中具有良好的返混状态，不至于沉积，增加了其对煤焦油中的固体杂质的吸附能力。

3)本发明实施例所提供的煤焦油的预处理方法，合并步骤(2)中收集的下层浆液和步骤(3)中收集的固相，并将合并后所得混合物与煤粉和/或焦粉混捏，即可制得粘结沥青。无需回收使用后的兰炭粉末和/或高岭土粉末，省却了回收步骤，同时也对使用后的兰炭粉末和/或高岭土粉末加以利用，进而制得了粘结沥青，提高了产品的附加值。

4)本发明实施例所提供的煤焦油的预处理方法，通过向吸附体系中通入气体加速兰炭粉末和/或高岭土粉末在煤焦油中的返混程度，增加了兰炭粉末和/或高岭土粉末对煤焦油中的胶质、沥青质以及其它固体杂质的吸附量。

5)本发明实施例所提供的进行煤焦油预处理的装置，具有上述1)、3)和4)所述的优点，装置连接简单，组装容易，能有效实现煤焦油中的胶质、沥青质以及其它固体杂质的脱除的目的，处理成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例6中进行煤焦油预处理的装置结构示意图。

附图标记：

1-油泵；2-吸附装置；3-吸附剂加入装置；4-固液分离装置；5-风机；6-混捏装置。

具体实施方式

为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明做进一步描述。本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

下述各实施例和对比例中所用的煤焦油的性质如下表1所示：

表1煤焦油性质

下述各实施例和对比例中所用的兰炭粉末的性质如下表2所示：

表2兰炭性质

序号	测试项目	单位
				1	水分M<sub>t</sub>	％	≤10
2	灰分A<sub>d</sub>	％	≤6
				3	`挥发分V<sub>daf</sub>	％	5～7
4	弹筒发热量(Qb,ad)	MJ/kg	29～31
				5	硫S<sub>t,d</sub>	％	≤0.5
6	固定碳FC<sub>ad</sub>	％	80～85
				7	粒径范围	mm	0.2～1

实施例1

本实施例提供了一种煤焦油的预处理方法，包括如下步骤：

(1)向所述煤焦油中通入空气，使粒径为0.2mm、比表面积为150m²/g的兰炭粉末与煤焦油按质量比为0.1:1进行返混接触，于50℃、0MPa进行吸附，每1kg所述兰炭粉末所需的空气的流量为0.5m³/s；

(2)所述吸附结束后，进行沉降分层，分别收集上层液相和下层浆液；

(3)对所述上层液相进行固液分离，收集液相和固相，得到净化后的煤焦油；

(4)合并所述下层浆液和所述固相，并将合并后所得混合物与煤粉按质量比为1:1混捏，制得粘结沥青。

与预处理前的煤焦油相比，本实施例净化后的煤焦油中残炭值降低至0.1％，降低了79％；沥青质含量降低了76％；胶质降低了80％；重金属杂质降低了51％。

实施例2

本实施例提供了一种煤焦油的预处理方法，包括如下步骤：

(1)向所述煤焦油中通入空气，使粒径为0.5mm、比表面积为300m²/g的兰炭粉末与煤焦油按质量比为0.2:1进行返混接触，于80℃、1.0MPa进行吸附，每1kg所述兰炭粉末所需的空气的流量为0.8m³/s；

(4)合并所述下层浆液和所述固相，并将合并后所得混合物与焦粉按质量比为1.5:1混捏，制得粘结沥青。

与预处理前的煤焦油相比，本实施例净化后的煤焦油中残炭值降低了75％；沥青质含量降低了72％；胶质降低了77％；重金属杂质降低了50％。

实施例3

本实施例提供了一种煤焦油的预处理方法，包括如下步骤：

(1)向所述煤焦油中通入空气，使粒径为1mm、比表面积为500m²/g的兰炭粉末与煤焦油按质量比为0.05:1进行返混接触，于100℃、0.5MPa进行吸附，每1kg所述兰炭粉末所需的空气的流量为1m³/s；

(4)合并所述下层浆液和所述固相，并将合并后所得混合物与煤粉按质量比为0.5:1混捏，制得粘结沥青。

与预处理前的煤焦油相比，本实施例净化后的煤焦油中残炭值降低了73％；沥青质含量降低了71％；胶质降低了75％；重金属杂质降低了48.6％。

实施例4

本实施例提供了一种煤焦油的预处理方法，包括如下步骤：

(1)向所述煤焦油中通入空气，使粒径为0.3mm、比表面积为400m²/g的高岭土粉末与煤焦油按质量比为0.08:1进行返混接触，于60℃、0.6MPa进行吸附，每1kg所述高岭土粉末所需的空气的流量为0.9m³/s；

(4)合并所述下层浆液和所述固相，并将合并后所得混合物与焦粉按质量比为0.8:1混捏，制得粘结沥青。

与预处理前的煤焦油相比，本实施例净化后的煤焦油中残炭值降低了80％；沥青质含量降低了76.8％；胶质降低了80.7％；重金属杂质降低了52.1％。

实施例5

本实施例提供了一种煤焦油的预处理方法，包括如下步骤：

(1)向所述煤焦油中通入空气，使粒径为0.6mm、比表面积为300m²/g的兰炭粉末、粒径为0.6mm、比表面积为100m²/g的高岭土粉末与煤焦油按质量比为0.05:0.05:1进行返混接触，于80℃、0.2MPa进行吸附，每1kg所述高岭土粉末和所述兰炭粉末的混合物所需的空气的流量为1m³/s；

(4)合并所述下层浆液和所述固相，并将合并后所得混合物与煤粉和/或焦粉按质量比为1:1.5混捏，制得粘结沥青。

与预处理前的煤焦油相比，本实施例净化后的煤焦油中残炭值降低了83％；沥青质含量降低了77％；胶质降低了82％；重金属杂质降低了54％。

实施例6

本实施例提供了一种预处理煤焦油的装置，如图1所示，包括至少一个吸附装置2，在所述吸附装置的下部分别设置有进油口和进气口，在所述吸附装置的上部分别设置有出油口、出气口及吸附剂入口；风机5，其设置有抽气口和排气口，所述抽气口与所述吸附装置的出气口连通，所述排气口与所述吸附装置的进气口相连；固液分离装置4，其进口与所述吸附装置的出油口相连通。在本实施例中，如图1所示，吸附装置2为吸附塔，吸附塔的个数为2个，固液分离装置4为离心机；在另一实施例中，吸附塔的个数为3个，固液分离装置4为过滤机，如板框式过滤机或自动反冲洗式过滤机。

上述装置中，通过煤焦油添加装置将煤焦油加压送至吸附装置2的下部，吸附剂通过吸附剂入口一次间断加入吸附装置2中，风机5从吸附塔上部抽气，并将气体返回至吸附塔下部，在吸附塔内形成气泡，以鼓泡搅拌方式使吸附剂在吸附装置2内处于不断的返混状态，增大吸附塔内的固液混合效果，充分吸附煤焦油中的胶质、沥青质以及其它固体杂质，吸附达到饱和后，从吸附装置2的底部的煤焦油入口将沉降后的下层浆料卸料至混捏装置内，从吸附装置2上部设置的煤焦油出口将煤焦油引入固液分离装置4中进行固液分离，除去煤焦油中所含的吸附剂和未被吸附的固体颗粒，收集固相和液相，液相即为净化后的煤焦油，上述装置连接简单，组装容易，能有效实现煤焦油中的胶质、沥青质以及其它固体杂质的脱除的目的，处理成本低。

另外，吸附塔设置多个，如图1所示，设置成2个，当前一个吸附塔达到吸附饱和后，可切换为后一个吸附塔进行吸附，并在其进行吸附的过程中，向前一个吸附塔中加入吸附剂，待后一个吸附塔达到吸附饱和后，可在切换至前一个吸附塔进行吸附，如此循环进行，简单方便。

上述装置中，吸附塔的高径比为5～20。

在上述技术方案的基础上，吸附塔底部设置布风管，风机5送来的气体经布风管均匀布置整个煤焦油中，可进一步地增大吸附塔内的吸附剂和煤焦油的混合效果。

在上述技术方案的基础上，还包括混捏装置，所述混捏装置的进料口分别与设置在所述吸附装置底部的排渣口、所述固液分离装置的固相出口连通；通过混捏装置将下层浆料、固相与煤粉和/或焦粉在混捏装置6中挤压成型为粘结沥青。

还包括与所述吸附装置的进油口相连的油泵1；

还包括与所述吸附装置的吸附剂入口相连的吸附剂加入装置3，具体可为吸附剂加入槽。

对比例1

本实施例提供了一种煤焦油的预处理方法，包括如下步骤：

(1)向所述煤焦油中通入空气，使吸附剂与与煤焦油按质量比为0.1:1进行返混接触，于50℃、0MPa进行吸附，其中，所述吸附剂为将分析纯磷酸用蒸馏水稀释浓度为40wt％，并将此溶液400ml浸渍350g氧化铝上，干燥后在150℃处理4h，调制成磷酸含量50wt％的吸附剂，每1kg所述吸附剂所需的空气的流量为2m³/s；

与预处理前的煤焦油相比，本对比例净化后的煤焦油中残炭值降低了60.1％；沥青质含量降低了58％；胶质降低了62％；重金属杂质降低了37％。

对比例2

本对比例提供了一种煤焦油的预处理方法，包括如下步骤：

(1)使粒径为0.3mm、比表面积为400m²/g的高岭土粉末与煤焦油按质量比为0.08:1混合，于60℃、0.6MPa进行吸附；

(3)对所述上层液相进行固液分离，收集液相和固相，得到净化后的煤焦油。

与预处理前的煤焦油相比，本对比例净化后的煤焦油中残炭值降低了65％；沥青质含量降低了62％；胶质降低了65％；重金属杂质降低了40％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种煤焦油的预处理方法，包括如下步骤：

(2)待步骤(1)的吸附结束后，沉降分层，收集上层液相；

2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，步骤(1)中，吸附温度为50～100℃。

3.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述煤焦油与所述吸附剂的质量比为1：(0.05-0.2)。

4.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，步骤(1)中，吸附压力为0～1.0MPa。

5.根据权利要求1-4任一项所述的预处理方法，其特征在于，步骤(1)中，通过采用气体循环搅动所述吸附剂以使其处于流化态，每1kg所述吸附剂所需的所述气体的流量为0.5～1m³/s。

6.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述吸附剂的粒径为0.2～1mm；

所述兰炭粉末的比表面积为100-500m²/g；

所述高岭土粉末的比表面积为50-200m²/g。

7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的预处理方法，其特征在于，还包括将所述步骤(2)中的下层浆液与所述步骤(3)中的固相合并得混合物，并将所述混合物进一步与煤粉和/或焦粉混捏，制得粘结沥青。

8.一种采用权利要求1-6任一项所述的预处理方法对煤焦油进行预处理的装置，包括：

至少一个吸附装置(2)，在所述吸附装置的下部分别设置有进油口和进气口，在所述吸附装置的上部分别设置有出油口、出气口及吸附剂入口；

风机(5)，其设置有抽气口和排气口，所述抽气口与所述吸附装置的出气口连通，所述排气口与所述吸附装置的进气口相连；

固液分离装置(4)，其进口与所述吸附装置的出油口相连通。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述吸附装置为吸附塔，其高径比为5～20。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，还包括混捏装置，所述混捏装置的进料口分别与设置在所述吸附装置底部的排渣口、所述固液分离装置的固相出口连通；

还包括与所述吸附装置的进油口相连的油泵(1)；

还包括与所述吸附装置的吸附剂入口相连的吸附剂加入装置(3)。