CN108342212A - 处理含渣煤焦油的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了处理含渣煤焦油的方法和系统。本发明的方法和系统涉及干馏热解、油气冷却、洗涤剂稀释、离心、减压闪蒸、延迟焦化，还优选地涉及酚油萃取、水溶肥生产、制氢和/或柴油加氢。本发明的方法和系统能够高效脱除煤焦油中的机械杂质，提高延迟焦化产品的质量，而且充分利用副产品，大大降低成本，提高煤焦油的利用率。

Description

处理含渣煤焦油的方法和系统

技术领域

本发明涉及粉煤干馏热解领域，更具体地涉及处理含渣煤焦油的方法，以及处理含渣煤焦油的系统。

背景技术

煤是一种非常重要的能源，也是冶金、电力、化工的重要原料。通常采用干馏、气化和/或液化来对煤进行加工。煤在干馏过程中产生油气，冷却后获得煤焦油。煤焦油组成极为复杂，含有上万种有机物，包括脂肪烃、烯烃、环烷烃和芳香烃等价值很高的有机物。因此，煤焦油是非常宝贵的化工原料。然而，煤特别是粉煤干馏热解产生的油气通常含有大量的机械杂质，使得在油气冷却后获得的煤焦油中油渣含量相对较高(高达20重量％)，严重影响煤焦油的加工和利用。

目前，较常见的煤焦油脱渣方法主要有：加入破乳剂、静置沉降、机械过滤、机械离心、加热蒸馏和溶剂萃取等。煤焦油破乳法需要加入额外的破乳剂，并且处理时间较长，后续处理较复杂。静置沉降法需额外加入较多的水，无法有效地分离颗粒粒度小于50μm的机械杂质，而且静置时间较长，水污染严重。机械过滤容易造成堵塞，分离缓慢，效率较低。单独的机械离心无法分离颗粒粒度小于20μm的机械杂质，而且效率较低，脱渣率约为50％，滤网的更换和清洗较为繁琐。加热蒸馏虽然能够有效地分离，但能耗过高，损失较多的有机成分，并且煤焦油渣在高温下易发生焦化，影响蒸馏效率。溶剂萃取需要额外加入大量有机溶剂，成本较高，污染源增多，还需要额外的溶剂回收装置和能量，并且煤焦油中会包含少量难于去除的有机溶剂。

例如，CN103484159A描述了一种煤焦油悬浮床加氢裂化装置优化进料的配套工艺方法，其中对煤焦油进行过滤除渣，除去粒径在25微米以上的颗粒。该工艺无法对颗粒粒度小于20微米的机械杂质进行分离，而且脱渣效率较低。

CN103102933A描述了一种煤焦油电脱盐、脱水、脱渣的方法，该方法向待处理的煤焦油中加入碳酸钠溶液，以形成稳定的钠盐，然后进行两次机械过滤。将过滤后的煤焦油升温，并加入水和破乳剂。然后，将混合物送入电脱盐、脱水设备，在高压电场的作用下进行脱盐、脱水、脱渣。该工艺操作复杂，脱渣效率低，且能耗较高，不适用于工业规模应用。

CN105316018A描述了一种煤焦油深加工预处理方法，其中采用离心分离、气体反冲洗过滤、蒸馏、高压电场分别对煤焦油进行脱渣、脱氨水、脱酚、脱盐。该工艺仍然需要加入破乳剂、脱金属剂，并且分离效率低、操作复杂、能耗高。

CN106978203A描述了一种煤焦油脱渣和馏分分离工艺与装置，该方法是煤焦油在萃取反应釜内采用溶剂(四氢呋喃、二氯甲烷或甲苯)与煤焦油进行混合萃取，然后在固液分离器上进行预分离。对液相进行过滤，经过减压闪蒸将溶剂蒸发回收利用。该工艺需要额外加入大量有机溶剂，且需要在后续处理中除去有机溶剂，成本较高，污染源增多。

此外，在现有的煤热解中，通常采用氨水对油气进行两步冷却，来获得含渣煤焦油。具体地，先用热循环氨水进行一次冷却，大约80％的煤焦油被冷却下来。一次冷却后的油气再被送入喷淋塔中用冷循环氨水进行二次冷却。然后，用电捕焦油器进一步分离油气中的煤焦油。将得到的煤焦油送入氨水池中，进行静置、脱渣、脱水。两步冷却涉及较复杂的工艺，对设备和管道的耐腐蚀性要求高，产生较多废水，并且获得的煤焦油具有较高的含水量，不利于后续的煤焦油加工和利用。而且，在常规的方法中，两步冷却及电捕焦油器处理后获得的气体一部分送回干馏炉作燃料，一部分送至兰炭烘干机作燃料，剩余部分用于制取氢气，或者用于发电。

因此，本领域中需要处理含渣煤焦油的方法和系统，其不需要添加额外的破乳剂或额外的有机溶剂，工艺简单，成本低，同时脱渣效果好。

发明内容

本发明的一个方面提供处理含渣煤焦油的方法，其包括下列步骤：

(1)将粉煤在600-1100℃下进行干馏热解，产生油气；

(2)冷却所述油气以获得含渣煤焦油；

(3)用洗涤剂稀释所述含渣煤焦油，所述含渣煤焦油与所述洗涤剂的质量比是1∶1000至5∶1；

(4)将经稀释的含渣煤焦油进行离心，得到油渣和含洗涤剂的脱渣煤焦油；

(5)将所述含洗涤剂的脱渣煤焦油进行减压闪蒸，以分离脱渣脱剂煤焦油和在常温常压下沸点小于或等于200℃的轻组分，并将所述轻组分返回到步骤(3)中用作所述洗涤剂；

(6)将所述脱渣脱剂煤焦油进行延迟焦化，获得粗汽油和顶循环油，并将所述粗汽油和所述顶循环油中至少一种返回到步骤(3)中用作所述洗涤剂。

在本文中，洗涤剂可以是能够稀释煤焦油并在煤焦油的后续加工处理中分离出来的溶剂。例如，洗涤剂可以包含能够稀释煤焦油并且在煤焦油的延迟焦化、酚油萃取、水溶肥生产、制氢、柴油加氢等过程中分离出来的有机溶剂。优选地，洗涤剂包含本文中所描述的轻组分、粗汽油、顶循环油、汽油、有机油性混合物中的至少一种。

本发明的另一方面提供处理含渣煤焦油的系统，其包含：

(1)热解单元，所述热解单元包含干馏反应器，所述干馏反应器用于干馏热解粉煤以产生油气；

(2)冷却单元，用于将所述油气冷却以获得含渣煤焦油；

(3)洗涤单元，用于洗涤剂稀释所述含渣煤焦油；

(4)离心单元，用于离心经稀释的含渣煤焦油，以获得油渣和含洗涤剂的脱渣煤焦油；

(5)减压闪蒸单元，用于减压闪蒸所述含洗涤剂的脱渣煤焦油，以分离脱渣脱剂煤焦油和在常温常压下沸点小于或等于200℃的轻组分，其中所述轻组分返回到所述洗涤单元中用作洗涤剂；

(6)延迟焦化单元，用于使所述脱渣脱剂煤焦油进行延迟焦化，以获得粗汽油和顶循环油，其中所述粗汽油和所述顶循环油中至少一种返回到所述洗涤单元中用作洗涤剂。

本发明的方法和系统能够高效脱除颗粒粒度较小的机械杂质，提高延迟焦化产品沥青焦的质量，而且充分利用副产品，大大降低成本，提高煤焦油的利用率。

附图说明

图1示出了本发明的第一示例性实施方式的流程图。

图2示出了本发明的第二示例性实施方式的流程图。

图3示出了本发明的第三示例性实施方式的流程图。

图4示出了本发明的第四示例性实施方式的流程图。

图5示出了本发明的第五示例性实施方式的流程图。

图6示出了本发明的第六示例性实施方式的流程图。

图7示出了本发明的第七示例性实施方式的流程图。

在这些流程图中，相同的符号代表相同的含义。附图中的符号说明如下：

1：热解单元；2：冷却单元；3：洗涤单元；4：离心单元；5：减压闪蒸单元；6：延迟焦化单元；7：酚油萃取单元；8：水溶肥生产单元；9：制氢单元；10：柴油加氢单元；23：冷却和洗涤单元；

a：粉煤；b：油气；c：含渣煤焦油；d：经冷却的油气；e：洗涤剂；f：经稀释的含渣煤焦油；g：油渣；h：含洗涤剂的脱渣煤焦油；i：脱渣脱剂煤焦油；j：轻组分；k：粗汽油；l：顶循环油；m：精制汽油；n：酚油；o：脱酚油；p：含酚萃取剂；q：有机油性混合物；r：粗柴油；s：干气；t：氢气。

具体实施方式

本发明的处理含渣煤焦油的方法和系统涉及干馏热解、油气冷却、洗涤剂稀释、离心、减压闪蒸。本发明的方法和系统还优选地涉及煤焦油的加工工艺，包括延迟焦化酚油萃取、水溶肥生产、制氢和/或柴油加氢。

本发明的第一方面提供一种处理含渣煤焦油的的方法，其包括干馏热解步骤(1)、油气冷却步骤(2)、洗涤剂稀释步骤(3)、离心步骤(4)、减压闪蒸步骤(5)、延迟焦化步骤(6)。

在干馏热解步骤(1)中，采用粉煤作为干馏热解的主要原料。在本文中，“粉煤”是指粒径不超过25mm的粉状煤颗粒。优选地，粉煤的粒径为0-20mm，例如0.0001-20mm。本领域普通技术人员能够合理地选择合适的粉煤作为制备煤焦油的原料。粉煤的示例包括褐煤、长焰煤等变质烟煤或气煤。优选地，在干馏热解前，粉煤可以先进行干燥脱水，例如在120-200℃下干燥脱水。

干馏热解可以在本领域技术人员公知的装置中进行，例如回转式反应器、固定床反应器或流化床反应器。干馏热解的反应温度可以优选地控制在600-1100℃范围内，更优选地620-1000℃范围内，甚至更优选地630-900℃，例如650-800℃。根据干馏温度，产生的煤焦油可分为低温煤焦油、中温煤焦油和高温煤焦油。优选地，本发明的方法尤其适用于中温和高温煤焦油。干馏热解所产生的油气的温度是大约300-550℃，优选地大约350-500℃。

在油气冷却步骤(2)中，干馏热解产生的油气被冷却，得到含渣煤焦油和轻质油气。含渣煤焦油通常具有高达20重量％的机械杂质。轻质油气主要包含轻质煤焦油、CO、CO₂、H₂、CH₄等。轻质油气的温度为大约120-150℃。

可以采用本领域中公知的方法和装置进行油气冷却。可以采用氨水冷却、水冷却、空气冷却、油冷却等。

在洗涤剂稀释步骤(3)中，用洗涤剂稀释含渣煤焦油，产生经稀释的含渣煤焦油。可以采用本领域中公知的方法和装置对含渣煤焦油进行洗涤剂稀释。含渣煤焦油与洗涤剂的质量比可以在较大的范围内变化。例如，1∶1000至20∶1。在一个实施方式中，含渣煤焦油与洗涤剂的质量比为1∶1000至5∶1，优选地1∶500至4∶1，更优选地1∶100至3∶1，甚至更优选地1∶50至2∶1，例如1∶20、1∶10、1∶8或1∶1。可以以本领域中已知的方法和装置来进行稀释，例如采用洗涤塔、喷淋塔、混合器等。在经稀释的含渣煤焦油中，含渣率可以达到约10％。在一个优选的实施方式中，在进行稀释之前，洗涤剂可以被预热到100℃。

在本发明的方法中，用于稀释含渣煤焦油的洗涤剂包含煤焦油加工过程中产生的溶剂，或者由煤焦油加工过程产生的溶剂组成。煤焦油的加工过程包括但不限于煤焦油的减压闪蒸、延迟焦化、酚油萃取、水溶肥生产、制氢、柴油加氢等。

在本发明的一个优选的实施方式中，步骤(2)和步骤(3)在同一洗涤装置中进行，步骤(2)中的冷却是通过使油气进入洗涤装置中进行的一步冷却。在洗涤装置的顶部获得经一步冷却的轻质油气，在洗涤装置的底部获得经稀释的含渣煤焦油。本文中使用时，术语“一步冷却”是指油气仅进行一个冷却步骤，然后直接用于进一步的应用(包括例如加工处理和燃烧)中。在本发明的“一步冷却”中，采用油洗法对油气进行冷却和稀释。优选地，经一步冷却的轻质油气被直接进料到延迟焦化单元中。在延迟焦化单元中，经一步冷却的轻质油气与脱渣脱剂煤焦油混合，然后进行延迟焦化。

如前文所述，在现有的煤热解中，主要采用氨水经过两步冷却，来冷却油气并获得粗煤焦油。而在本发明的优选实施方式中，采用一步冷却法对干馏热解所产生的油气进行冷却，使油气中的大部分煤焦油(重质煤焦油)和粉尘冷却下来，这样的工艺更简单，对设备和管道的耐腐蚀性要求相对较低，没有废水产生。而且，本发明的油洗法所用的洗涤剂是利用煤焦油加工过程中产生的副产品。一步冷却后得到的含洗涤剂的重质煤焦油直接送入离心装置中进行离心处理，不需要在氨水池中进行静置脱渣脱水处理。

此外，在常规的方法中，冷却后获得的油气用作其他装置的燃料、用于制取氢气、用于发电。而在本发明中一些实施方式中，将一步冷却后获得的轻质油气与脱渣脱剂煤焦油混合，直接用作延迟焦化的原料，避免大量储存油气的安全隐患，充分利用油气中的煤焦油，提高煤焦油的利用率。在这些实施方式中，不需要采用传统工艺中用于二次冷却的喷淋塔、氨水池和电捕焦油器等设备，显著地缩短了工艺路线，缩短了处理时间，降低了对环境的危害，节约成本。

在离心步骤(4)中，对经稀释的含渣煤焦油进行离心，得到油渣和含洗涤剂的脱渣煤焦油。可以采用本领域中公知的离心设备来进行离心。例如，可以采用卧式螺旋离心机和旋风分离器。离心设备的参数也是本领域普通技术人员能够根据经验或经过有限的实验来合理地确定的。例如，离心机转速在2300-2800r/min范围内。

在减压闪蒸步骤(5)中，将所述含洗涤剂的脱渣煤焦油进行减压闪蒸，以分离脱渣脱剂煤焦油和轻组分。脱渣脱剂煤焦油可以作为延迟焦化的优质原料。轻组分优选地是在常温常压下沸点小于或等于200℃的组分，更优选地在常温常压下沸点小于或等于180℃的轻组分。

发明人发现，在众多馏分中，特定地采用在常温常压下沸点小于或等于200℃的轻组分作为用于脱渣的洗涤剂，有利于煤焦油的脱渣。在常温常压下沸点小于或等于200℃的轻组分主要包含低链烷烃(C5-C8)、酚类化合物和吡啶类。

在一个更优选的实施方式中，轻组分是小于或等于180℃的轻组分。这样既能够把煤焦油减压闪蒸得到的轻馏分分离出来，又将酚类化合物保留在脱渣脱剂煤焦油中，便于后续的酚类化合物提取。在常温常压下沸点小于或等于180℃的轻组分包含低链烷烃(C5-C8)和吡啶类。

可以本领域中公知的装置(例如减压闪蒸塔)中对含洗涤剂的脱渣煤焦油进行减压闪蒸。在一些实施方式中，塔顶温度控制在80-130℃、优选地90-125℃、更优选地95-110℃、例如100℃，并且压力控制在8-12kpa、优选地9-11kpa，例如10kpa。

在延迟焦化步骤(6)中，脱渣脱剂煤焦油进行延迟焦化。在延迟焦化过程中，煤焦油发生裂解、缩合等反应，反应产物经分馏，得到干气、粗汽油、顶循环油、粗柴油及蜡油。在本发明的一个实施方式中，粗汽油和顶循环油中至少一种被返回到步骤(3)中用作洗涤剂。蜡油可以返回到加热炉中，与脱渣脱剂煤焦油一起加热。

在一些实施方式中，脱渣脱剂煤焦油被送入加热炉中，被加热到380-500℃、优选地400-450℃，然后进入焦炭塔。在本发明的一个优选的实施方式中，脱渣脱剂煤焦油首先被预热至300-360℃，然后与一步冷却后获得的轻质油气在气液混合器中混合。在焦炭塔中，在0.1-1.0Mpa的压力下煤焦油组分发生裂解、缩合等反应，得到油气混合物。将油气混合物送入分馏塔中进行分离。优选地，采用约130℃的塔顶温度进行分馏。

在本发明的一些优选实施方式中，粗汽油和顶循环油的至少一部分进行常压精馏，获得精制汽油和酚油(塔底油)。精制汽油返回到步骤(3)中用作洗涤剂。优选地，将至少50重量％、至少80重量％或全部的粗汽油和顶循环油进行常压精馏。

在现有工艺中，延迟焦化分馏塔得到的粗汽油和顶循环油被直接用作加氢原料。或者，粗汽油送入稳定塔中，在处理得到稳定汽油后与顶循环油合并成酚油，用于生产酚类产品。在传统的工艺中，粗汽油与顶循环油合并获得的酚油中组成较复杂，杂质(例如吡啶)含量较高，酚的含量不够高，导致对粗汽油和顶循环油的利用率较低。在本发明的优选实施方式中，采用常压精馏，使酚类化合物与其他组分的分离更彻底，大大提高酚油中的酚含量，有利于酚油的进一步加工处理和生产精酚。而且，精馏塔顶获得的精制汽油作为洗涤剂循环到洗涤单元，有利于去除煤焦油中的机械杂质。

在一些优选的实施方式中，本发明的方法还包括：(7)用萃取剂对酚油进行萃取，得到脱酚油和含酚萃取剂。酚油与萃取剂的比例可以是1∶1至1∶10，优选地1∶2至1∶8，更优选地1∶3至1∶6，例如1∶5。萃取剂优选地是40％氢氧化钠水溶液、胺-醇混合液或有机胺溶液。脱酚油主要成分是：苯酚类、吡啶类、苯并呋喃类化合物。优选地，脱酚油返回到步骤(3)中用作洗涤剂。

在本发明的一些优选的实施方式中，本发明的方法还包括：步骤(8)对含酚萃取剂进行进一步加工处理，生产水溶肥产品。具体地，将含酚萃取剂进行闪蒸，以除去萃取剂并得到粗酚。将粗酚与无机酸混合，获得无机酸盐水溶液。无机酸可以是磷酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液。用氨气中和无机酸盐水溶液，得到铵盐水溶液和有机油性混合物。铵盐水溶液包含磷酸铵、硫酸铵或硝酸铵水溶液。铵盐水溶液经过滤除杂、蒸发浓缩、冷却结晶及喷雾造粒，得到水溶性肥料。有机油性混合物主要成分是吡啶类、吡咯类、茚类、苯并呋喃类及少量苯酚类化合物。优选地，有机油性混合物返回到步骤(3)中用作洗涤剂。

优选地，无机酸盐水溶液可以送入精馏塔中，以除去粗酚中的中性油和吡啶碱。本领域技术人员能够合理地确定精馏塔的塔顶温度和压力。例如，精馏塔顶温度控制在约150℃，压力约10kpa。精馏塔中获得的精酚可以进行精馏精制，得到苯酚、邻甲酚及间对甲酚产品。

本发明的方法还可以包括制氢步骤(9)和柴油加氢步骤(10)。优选地，将从延迟焦化获得的干气送入制氢单元，产生氢气和氨气。在制氢单元中，干气经净化、甲烷化、变换吸附PSA工艺，得到LNG、氨气和高纯氢气。氢气和粗柴油送入柴油加氢单元，生产轻质燃料油。制氢单元中获得的氨气可以用于中和无机酸盐水溶液。

在本发明的方法中，采用煤焦油加工过程中产生的溶剂，来稀释含渣煤焦油。这样不仪充分利用煤焦油加工中的副产品，而且不需要引入额外的乳化剂或溶剂等。更重要的是，本发明的方法能够将煤焦油中的较小的粉尘分离出来，得到高品质的煤焦油。产生的脱渣脱剂煤焦油优选地具有小于1.5重量％的机械杂质，更优选地小于1.3重量％，甚至更优选地小于1.05重量％，最优选地小于0.6重量％的机械杂质。脱渣率达到80％以上，优选地大于84％，更优选地大于85％，甚至更优选地大于87％，最优选地大于92％。

发明人还惊奇地发现，采用本发明的方法，能够有效地分离粒径在20μm以下的机械杂质。甚至更优选地，本发明的方法能够有效地分离粒径在15μm以下的机械杂质。在脱渣脱剂煤焦油中，95％的杂质颗粒小于20μm、优选地小于18μm。

本发明的第二方面提供一种处理含渣煤焦油的系统。本发明的系统可用于进行本文中所描述的方法。

如前所述，本发明的系统包含：热解单元、冷却单元、洗涤单元、离心单元、减压闪蒸单元、延迟焦化单元。

热解单元包含干馏反应器，所述干馏反应器用于干馏热解粉煤以产生油气。干馏反应器可以是本领域技术人员公知的用于于馏热解的装置，例如回转式反应器、固定床反应器或流化床反应器。

冷却单元用于将油气冷却以获得含渣煤焦油。冷却单元可以包含本领域中公知的用于冷却气体的装置，例如冷凝器、喷淋器等。

洗涤单元用于洗涤剂稀释含渣煤焦油。洗涤单元可以包含本领域中公知的用于洗涤的装置，例如洗涤塔、喷淋塔、混合器等。

在一些优选的实施方式中，冷却单元和洗涤单元是同一单元。在该同一单元中，用洗涤剂将油气进行一步冷却，以产生含渣煤焦油。而且，含渣煤焦油用洗涤剂稀释，以产生经稀释的含渣煤焦油和轻质油气。优选地，采用喷淋器进行冷却和洗涤。

离心单元用于离心经稀释的含渣煤焦油，以获得油渣和含洗涤剂的脱渣煤焦油。可以采用本领域中公知的离心设备来进行离心。例如，可以采用卧式螺旋离心机和旋风分离器。

减压闪蒸单元用于减压闪蒸含洗涤剂的脱渣煤焦油，以分离脱渣脱剂煤焦油和在常温常压下沸点小于或等于200℃的轻组分，更优选地分离脱渣脱剂煤焦油和在常温常压下沸点小于或等于180℃的轻组分。轻组分返回到洗涤单元中用作洗涤剂。可以本领域中公知的装置中对含洗涤剂的脱渣煤焦油进行减压闪蒸。例如，可以使用减压闪蒸塔。

延迟焦化单元用于使脱渣脱剂煤焦油进行延迟焦化，以获得粗汽油和顶循环油。粗汽油和顶循环油中至少一种返回到洗涤单元中用作洗涤剂。延迟焦化单元可以包含本领域公知的用于延迟焦化的装置，包括加热炉、焦炭塔和分馏塔。在焦炭塔中，煤焦油发生裂解、缩合等反应。在分馏塔中，对获得的反应产物进行分馏，从上到下分别得到干气、粗汽油、顶循环油、粗柴油及蜡油。蜡油可以返回到加热炉中，与脱渣脱剂煤焦油一起加热。

优选地，延迟焦化单元还可以包含气液混合器，用于在进行延迟焦化之前将轻质油气与脱渣脱剂煤焦油混合。在一步冷却法中，经一步冷却的轻质油气与脱渣脱剂煤焦油混合后，直接进行延迟焦化。

优选地，延迟焦化单元还可以包含常压精馏塔，用于对粗汽油和顶循环油的至少一部分进行常压精馏，以获得精制汽油和酚油。精制汽油返回到洗涤单元中用作洗涤剂

在一些优选的实施方式中，本发明的系统还包括酚油萃取单元，用于对酚油进行萃取，以获得脱酚油和含酚萃取剂。脱酚油返同到洗涤单元中用作洗涤剂。酚油萃取单元可以包含本领域中公知的用于萃取的装置。

在一些优选的实施方式中，本发明的系统还包括水溶肥生产单元。水溶肥生产单元可以包含：闪蒸装置、酸处理装置和/或中和装置。闪蒸装置用于将含酚萃取剂进行闪蒸，以分离萃取剂和粗酚。酸处理装置用于将粗酚酸化，以产生无机酸盐水溶液。中和装置用于使氨气与无机酸盐水溶液反应，以产生水溶肥和有机油性混合物。本领域技术人员能够选择和确定合适的闪蒸装置、酸处理装置以及中和装置。优选地，酸处理装置和中和装置可以是同一装置。有机油性混合物返回到所述洗涤单元中用作洗涤剂。

在一些优选的实施方式中，本发明的系统还包括：制氢单元和柴油加氢单元。制氢单元用于将干气作为原料制备氢气。制氢单元可以包括本领域中公知的用于由干气制备氢气的装置，包括例如甲烷化装置、变换吸附PSA装置等。柴油加氢单元用于采用氢气对粗柴油进行加氢，以产生轻质燃料油。柴油加氢单元可以包括本领域中公知的用于柴油加氢的装置。

本文中，对本发明的方法所描述的优选方案和优选特征也可以适用于本发明的系统中。

与现有技术相比，本发明的方法和系统具有至少一个如下优点：

(i)在工业规模上大大提高了脱渣效率，从50％提高到82％以上、甚至90％以上；

(ii)充分利用煤焦油加工过程中产生的副产品；

(iii)能够有效去除绝大部分粒径大于15μm的机械杂质；

(iv)不需要添加额外的破乳剂、水和有机溶剂，简化工艺，缩短工艺时间；

(v)不需要采用传统工艺中用于二次冷却的喷淋塔、氨水池和电捕焦油器等设备，显著地缩短了工艺路线，降低了对环境的危害，节约成本；

(vi)采用常压精馏，使酚类化合物与其他组分的分离更彻底，大大提高酚油中的酚含量，有利于酚油的进一步加工处理和生产精酚。

下面结合附图对本发明的一些示例性实施方式进行详细说明。本发明并不限于这些示例性实施方式。

图1示出了本发明的第一个示例性实施方式的流程图。粉煤a作为原料进入热解单元1中。在干馏热解后，产生油气b。在冷却单元2中，对油气b进行冷却，得到含渣煤焦油c和经冷却的油气d。在洗涤单元3中，用洗涤剂e稀释含渣煤焦油c，得到经稀释的含渣煤焦油f。在离心单元4中，对经稀释的含渣煤焦油f进行离心，得到油渣g和含洗涤剂的脱渣煤焦油h。在减压闪蒸单元5中，含洗涤剂的脱渣煤焦油h进行减压闪蒸，得到脱渣脱剂煤焦油i和轻组分j。将脱渣脱剂煤焦油i送入延迟焦化单元6中。经过延迟焦化后，得到粗汽油k和顶循环油，。粗汽油k和顶循环油l中至少一种与轻组分j一起返回到洗涤剂e中。

图2示出了本发明的第二个示例性实施方式的流程图，其中冷却和洗涤在同一单元(即冷却和洗涤单元23)中进行。粉煤a作为原料进入热解单元1中。在干馏热解后，产生油气b。在冷却和洗涤单元23中，油气b被洗涤剂e一步冷却并稀释，得到经一步骤冷却的油气d和经稀释的含渣煤焦油f。经一步骤冷却的油气d直接进料到延迟焦化单元6中进行延迟焦化。在离心单元4中，对经稀释的含渣煤焦油f进行离心，得到油渣g和含洗涤剂的脱渣煤焦油h。在减压闪蒸单元5中，含洗涤剂的脱渣煤焦油h进行减压闪蒸，得到脱渣脱剂煤焦油i和轻组分j。将脱渣脱剂煤焦油i送入延迟焦化单元6中。在延迟焦化单元6中，脱渣脱剂煤焦油i与经一步骤冷却的油气d混合。混合物进行延迟焦化，得到粗汽油k和顶循环油l。粗汽油k和顶循环油l中至少一种与轻组分j一起返回到洗涤剂e中。

图3示出了本发明的第三个示例性实施方式的流程图。图3中的实施方式与图2的实施方式相似，除了：在延迟焦化单元6中，粗汽油k和顶循环油l还进行常压精馏，得到精制汽油m和酚油n。轻组分j和精制汽油m返回到洗涤剂e中。

图4示出了本发明的第四个示例性实施方式的流程图。在图3的实施方式后，将酚油n进料到酚油萃取单元7中。在酚油萃取单元7中，用萃取剂对酚油n进行萃取，得到脱酚油o和含酚萃取剂p。脱酚油o返回到洗涤剂e中。

图5示出了本发明的第五个示例性实施方式的流程图。在图4的实施方式后，将含酚萃取剂p进料到水溶肥生产单元8中。在水溶肥生产单元8中，含酚萃取剂p进行闪蒸，以分离萃取剂和粗酚；粗酚与无机酸混合，获得无机酸盐水溶液；用氨气中和无机酸盐水溶液，得到水溶肥和有机油性混合物q。有机油性混合物q返回到洗涤剂e中。

图6示出了本发明的第六个示例性实施方式的流程图。采用与第五个示例性实施方式相似的方式，除了：冷却和稀释分别在不同的单元中进行。在热解单元1中的干馏热解后，产生油气b。在冷却单元2中，对油气b进行冷却，得到含渣煤焦油c和经冷却的油气d。在洗涤单元3中，用洗涤剂e稀释含渣煤焦油c，得到经稀释的含渣煤焦油f。

图7示出了本发明的第七个示例性实施方式的流程图。在图1的实施方式后，在延迟焦化单元6中还得到干气s和粗柴油r。干气s进料到制氢单元9中，用作制氢的原料。在制氢单元9中，制得氢气t。氢气t和粗柴油r进料到柴油加氢单元10中，进行柴油加氢，产生轻质化燃料。

上文中所列出的各特征的优选方案可以以任何方式进行组合，只要本领域普通技术人员能够实施即可。除另有指明外，实施例中的原料和装置均是可商业购得的。

实施例

下面结合实施例进一步对本发明加以说明。本发明并不限于下文的实施例。

测试方法

粒度分析：

采用激光粒度分析仪Mastersizer 3000，测量颗粒的粒径和粒度分布。

实施例1：

根据图1，进行实施例1。采用粉煤作为原料。粉煤的粒度特征如下表1所示。

表1：粉煤的粒度分布特征

粒径，mm	小于0.2	0.2-3	3-6	6-13	大于13
						质量百分比，％	7.91	27.56	9.69	29.80	25.04

粉煤a进入热解单元1中。在回转式干馏反应器中，对粉煤a进行干馏热解。在干馏热解后，产生油气b。在冷却单元2中，对油气b进行冷却，得到含渣煤焦油c和经冷却的油气d。对含渣煤焦油c进行分析。机械杂质含量为8.06重量％。粒度分布如下表2所示。

表2：含渣煤焦油c的粒度分布特征

在洗涤单元3中，以1∶1的含渣煤焦油c与洗涤剂e的质量比，用洗涤剂e稀释含渣煤焦油c，得到经稀释的含渣煤焦油f。在离心单元4中，在60℃下对经稀释的含渣煤焦油f进行离心，得到油渣g和含洗涤剂的脱渣煤焦油h。在减压闪蒸单元5中，含洗涤剂的脱渣煤焦油h在恩氏蒸馏装置中进行减压闪蒸。控制温度和压强，得到脱渣脱剂煤焦油i和常温常压下沸点不超过180℃的轻组分j。将脱渣脱剂煤焦油i送入延迟焦化单元6中。经过延迟焦化后，得到粗汽油k和顶循环油l。将轻组分j和粗汽油k返回到洗涤剂e中。

对蒸馏装置中残留的脱渣脱剂煤焦油i进行分析。粒度分布结果如下表3所示。

表3：脱渣脱剂煤焦油i的粒度分布特征

实施例2

采用与实施例1相似的方式，进行实施例2，除了：还将干馏热解中获得的顶循环油l返回到洗涤剂e中。

对脱渣脱剂煤焦油i进行杂质含量分析。

实施例3

根据图6，进行实施例3。采用与实施例1相同的单元1-5。

在减压闪蒸单元5中，含洗涤剂的脱渣煤焦油h进行减压闪蒸，得到脱渣脱剂煤焦油i和轻组分j。将脱渣脱剂煤焦油i送入延迟焦化单元6中。在延迟焦化后，得到粗汽油k和顶循环油l。粗汽油k和顶循环油l还进行常压精馏，得到精制汽油m和酚油n。将酚油n进料到酚油萃取单元7中。在酚油萃取单元7中，用萃取剂对酚油n进行萃取，得到脱酚油o和含酚萃取剂p。将含酚萃取剂p进料到水溶肥生产单元8中。在水溶肥生产单元8中，含酚萃取剂p进行闪蒸，以分离萃取剂和粗酚；粗酚与无机酸混合，获得无机酸盐水溶液；用氨气中和无机酸盐水溶液，得到水溶肥和有机油性混合物q。轻组分j、精制汽油m、酚油n和有机油性混合物q返回到洗涤剂e中。

对蒸馏装置中残留的脱渣脱剂煤焦油进行杂质含量分析。

表4：脱渣脱剂煤焦油的机械杂质含量数据

	洗涤剂	机械杂质，％	脱渣率％
				实施例1	轻组分+粗汽油	0.56	93.52
实施例2	轻组分+粗汽油+顶循环油	1.22	84.86
				实施例3	轻组分+精制汽油+脱酚油+有机油混合物	1.02	87.34

从表4中可以看出，实施例1-3均获得了小于1.3重量％的机械杂质含量，脱渣率超过84％。因此，在本发明获得的脱渣脱剂煤焦油i中，不仅机械杂质的总量明显降低，而且粒径大于15μm的机械杂质的含量也显著降低。

本发明的方法和系统获得了非常好的脱渣效果，不需要额外添加破乳剂和有机溶剂，充分利用煤焦油加工过程中产生的溶剂，大大降低了成本。

Claims (13)

1.处理含渣煤焦油的方法，其包括下列步骤：

(1)将粉煤在600-1100℃下进行于馏热解，产生油气；

(2)冷却所述油气以获得含渣煤焦油；

(3)用洗涤剂稀释所述含渣煤焦油，所述含渣煤焦油与所述洗涤剂的质量比是1∶1000至5∶1；

(4)将经稀释的含渣煤焦油进行离心，得到油渣和含洗涤剂的脱渣煤焦油；

(5)将所述含洗涤剂的脱渣煤焦油进行减压闪蒸，以分离脱渣脱剂煤焦油和在常温常压下沸点小于或等于200℃的轻组分，并将所述轻组分返回到步骤(3)中用作所述洗涤剂；

(6)将所述脱渣脱剂煤焦油进行延迟焦化，获得粗汽油和顶循环油，并将所述粗汽油和所述顶循环油中至少一种返回到步骤(3)中用作所述洗涤剂。

2.权利要求1所述的方法，其中在步骤(5)中，减压闪蒸在减压闪蒸装置中在80-130℃的塔顶温度和8-12kpa压力下进行。

3.权利要求1所述的方法，其中：

步骤(2)和步骤(3)在同一洗涤装置中进行，步骤(2)中的冷却是通过使所述油气进入所述洗涤装置中进行的一步冷却；

在所述洗涤装置的顶部获得经一步冷却的轻质油气，在所述洗涤装置的底部获得经稀释的含渣煤焦油；

步骤(6)包括将所述轻质油气与所述脱渣脱剂煤焦油混合，然后进行延迟焦化。

4.权利要求1所述的方法，其中步骤(6)还包括将所述粗汽油和所述顶循环油的至少一部分进行常压精馏，获得精制汽油和酚油；

其中所述精制汽油返回到步骤(3)中用作所述洗涤剂。

5.权利要求4所述的方法，其还包括：

(7)用萃取剂对所述酚油进行萃取，得到脱酚油和含酚萃取剂，其中所述萃取剂是40％氢氧化钠水溶液、胺-醇混合液或有机胺溶液，其中所述脱酚油返回到步骤(3)中用作所述洗涤剂。

6.权利要求5所述的方法，其还包括：

(8)将所述含酚萃取剂进行闪蒸，以分离萃取剂和粗酚；

将所述粗酚与无机酸混合，获得无机酸盐水溶液；

用氨气中和所述无机酸盐水溶液，得到水溶肥和有机油性混合物，

其中所述有机油性混合物返回到步骤(3)中用作所述洗涤剂。

7.权利要求1至6中任一项所述的方法，其还包括：

(9)将从延迟焦化获得的干气送入制氢单元，产生氢气和氨气；

(10)用所述氢气对从延迟焦化获得的粗柴油进行加氢，产生轻质燃料油。

8.处理含渣煤焦油的系统，其包含：

(1)热解单元，所述热解单元包含干馏反应器，所述干馏反应器用于干馏热解粉煤以产生油气；

(2)冷却单元，用于将所述油气冷却以获得含渣煤焦油；

(3)洗涤单元，用于洗涤剂稀释所述含渣煤焦油；

(4)离心单元，用于离心经稀释的含渣煤焦油，以获得油渣和含洗涤剂的脱渣煤焦油；

(5)减压闪蒸单元，用于减压闪蒸所述含洗涤剂的脱渣煤焦油，以分离脱渣脱剂煤焦油和在常温常压下沸点小于或等于200℃的轻组分，其中所述轻组分返回到所述洗涤单元中用作洗涤剂；

(6)延迟焦化单元，用于使所述脱渣脱剂煤焦油进行延迟焦化，以获得粗汽油和顶循环油，其中所述粗汽油和所述顶循环油中至少一种返回到所述洗涤单元中用作洗涤剂。

9.权利要求8所述的系统，其中所述冷却单元和所述洗涤单元是同一单元，其中用所述洗涤剂将所述油气进行一步冷却以产生含渣煤焦油，并用所述洗涤剂稀释所述含渣煤焦油，以产生经稀释的含渣煤焦油和轻质油气；

所述延迟焦化单元还包含气液混合器，用于在进行延迟焦化之前将所述轻质油气与所述脱渣脱剂煤焦油混合。

10.权利要求8所述的系统，其中所述延迟焦化单元还包含常压精馏塔，用于将所述粗汽油和所述顶循环油的至少一部分进行常压精馏，以获得精制汽油和酚油；

所述精制汽油返回到所述洗涤单元中用作洗涤剂。

11.权利要求10所述的系统，其还包括：

(7)酚油萃取单元，用于对所述酚油进行萃取，以获得脱酚油和含酚萃取剂，所述脱酚油返回到所述洗涤单元中用作洗涤剂。

12.权利要求11所述的系统，其还包括：

(8)水溶肥生产单元，所述水溶肥生产单元包含：

闪蒸装置，用于将所述含酚萃取剂进行闪蒸以分离萃取剂和粗酚；

酸处理装置，用于将所述粗酚酸化以产生无机酸盐水溶液；

中和装置，用于使氨气与所述无机酸盐水溶液反应产生水溶肥和有机油性混合物；

所述有机油性混合物返回到所述洗涤单元中用作洗涤剂。

13.权利要求8-12中任一项所述的系统，其中所述延迟焦化单元还产生干气和粗柴油；

所述系统还包括：

(9)制氢单元，用于将所述干气作为原料制氢，以产生氢气和氨气；

(10)柴油加氢单元，用于采用所述氢气对所述粗柴油进行加氢，以产生轻质燃料油。