CN109790469A - 改性焦油生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种改性焦油生产工艺，其包含：第一蒸馏步骤，第一蒸馏塔中将炼焦工艺的副产物焦油在大于等于100℃且小于等于180℃～萘沸点的温度下蒸馏，以去除水和/或沸点小于等于180℃～萘沸点的第一轻油；第二蒸馏步骤，第二蒸馏塔中将所述第一蒸馏步骤中去除水和/或第一轻油的产物在大于等于300℃且小于等于350℃的温度下蒸馏，以分别分离出沸点低于萘的第二轻油、包含萘、洗油及改性焦油的混合油和改性焦油；以及第三蒸馏步骤，第三蒸馏塔中将所述第二蒸馏步骤的产物中的混合油在大于等于220℃且小于等于260℃的温度下蒸馏，以分别分离出萘、洗油及改性焦油。

Description

改性焦油生产工艺
技术领域
本发明涉及一种改性焦油生产工艺。
背景技术
在炼铁厂高炉中生产大量铁水。为了生产铁水，作为原料需要煤和铁矿，将煤和铁矿直接装入高炉时，将会发生透气性等问题，因此加工后使用。具体而言，将煤加工成焦炭，而铁矿加工成烧结矿或球团矿后，再装入高炉。尤其，焦炭在高炉中起到提高透气性和提供热源的作用，焦炭是在炼焦炉中对炼焦煤进行高温干馏来生产。
用船舶或火车送来的炼焦煤经破碎机减小颗粒尺寸并在配料仓进行成分调配。配料后的煤料装入炼焦炉经干馏过程转化为焦炭。炼焦炉由多个独立的燃烧室和碳化室组成，在燃烧室焦炉煤气(COG)燃烧给碳化室提供能量，并且碳化室中发生煤干馏。
在碳化室中进行干馏时，煤中所含的挥发性成分通过上升管以气体形式逸出炼焦炉，它被称为焦炉煤气(COG)，是炼铁厂的重要能源。未精炼的焦炉煤气被称为粗焦炉煤气(Crude COG)。粗焦炉煤气经脱硫装置和各种洗涤器(Scrubber)精炼而成为炼铁厂中使用的焦炉煤气。粗焦炉煤气经过焦油倾析器(Tar Decanter)时，沉降的物质就是焦油和重质焦油。炼焦工艺的副产物焦油储存在储罐中以供销售。
对于装入高炉的焦炭，焦炭品质的重要指标是强度。如果强度过低，则焦炭破碎，可能会在输送及高炉中发生问题，因此保持高强度非常重要。如果强度过高，则混入品质低于炼焦煤但价格较低的粉煤，以使焦炭具有一定强度，还可以降低成本。为了提高焦炭的强度，众多炼铁厂还在付出很大的努力。
另外，已经尝试过炼焦煤中混入焦油来提高强度，但是直接使用焦油时会产生严重的臭味以及萘导致的后续工艺管道堵塞。为了防止这种情况，曾经提出了通过仅去除带臭味的部分来制备煤粘结补填剂的方法。然而，上述方法的缺点在于，焦炉煤气精炼过程中必须有除萘设备。
发明内容
技术问题
本发明提供一种改性焦油生产工艺，从炼焦工艺的副产物焦油(Tar)中去除带臭味的物质轻油(Light Oil)和炼焦工艺之后的工艺中导致管道堵塞的萘，从而可以改善目前使用的焦油(Tar)粘结补填料的副作用。
进一步地，通过所述改性焦油生产工艺分离出的轻油(Light Oil)可作为燃料使用或者销售，而萘可单独销售，洗油可用于转化工艺，从而提高经济性。
技术方案
本发明的一个示例性实施方案提供一种改性焦油生产工艺，其包含：第一蒸馏步骤，第一蒸馏塔中将炼焦工艺的副产物焦油(Tar)在大于等于100℃且小于等于180℃～萘沸点的温度下蒸馏，以去除水和/或沸点小于等于180℃～萘沸点的第一轻油(Light Oil)；第二蒸馏步骤，第二蒸馏塔中将所述第一蒸馏步骤中去除水和/或第一轻油(Light Oil)的产物在大于等于300℃且小于等于350℃的温度下蒸馏，以分别分离出沸点低于萘的第二轻油、包含萘、洗油(wash oil)及改性焦油的混合油(Mixed Oil)和改性焦油；以及第三蒸馏步骤，第三蒸馏塔中将所述第二蒸馏步骤的产物中的混合油(Mixed Oil)在大于等于220℃且小于等于260℃的温度下蒸馏，以分别分离出萘、洗油及改性焦油。
在所述第二蒸馏步骤中，所述第一蒸馏步骤中去除水和/或第一轻油(Light Oil)的产物可加热至大于等于300℃且小于等于350℃后输送到所述第二蒸馏塔。
在所述第三蒸馏步骤中，所述第二蒸馏步骤的产物中混合油(Mixed Oil)可未经另加热地输送到所述第三蒸馏塔。
在所述第二蒸馏塔和/或所述第三蒸馏塔中分离出的改性焦油(Tar)可再循环(recycle)至所述第二蒸馏塔。
在所述第二蒸馏步骤中，可向所述第二蒸馏塔供应蒸汽(Steam)。
在所述第三蒸馏步骤之后，还可包含将所述第三蒸馏步骤中分离出的改性焦油(Tar)通过加热器(heater)再加热(reboiling)后再加入所述第三蒸馏塔的步骤。
在所述第二蒸馏步骤中，可将所述第一蒸馏步骤中分离出的去除水和/或第一轻油(Light Oil)的产物以及所述再循环的第二蒸馏塔和/或所述第三蒸馏塔中分离出的改性焦油(Tar)加热至大于等于300℃且小于等于350℃后加入第二蒸馏塔。
在所述第一蒸馏步骤之前，还可包含将炼焦工艺的副产物焦油(Tar)通过换热器或加热器加热后加入第一蒸馏塔的步骤。
所述改性焦油(Tar)可用作炼焦工艺中加入的粘结补填料。
发明效果
本发明提供的改性焦油生产工艺，从炼焦工艺的副产物焦油(Tar)中去除带臭味的物质轻油(Light Oil)和炼焦工艺之后的工艺中导致管道堵塞的萘，从而可以改善目前使用的焦油(Tar)粘结补填料的副作用。
进一步地，通过所述改性焦油生产工艺分离出的轻油(Light Oil)可作为燃料使用或者销售，而萘可单独销售，洗油可用于转化工艺，从而提高经济性。
附图说明
图1是可用于本发明的一个示例性实施方案的改性焦油生产工艺的设备的示例性模式图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的示例性实施方案，但是下述内容只是示例而已，本发明不限于下述内容，本发明的保护范围应以权利要求书为准。
本文所使用的术语第一、第二、第三等用于描述各种部分、成分、区域、层和/或段，但这些部分、成分、区域、层和/或段不应该被这些术语限制。这些术语仅用于区分某一部分、成分、区域、层和/或段与另一部分、成分、区域、层和/或段。因此，在不脱离本发明的范围内，下面描述的第一部分、成分、区域、层和/或段也可以被描述为第二部分、成分、区域、层和/或段。
本文所使用的术语只是出于描述特定实施例而不意在限制本发明。除非上下文中另给出明显相反的含义，否则本文所使用的单数形式也意在包含复数形式。还应该理解的是，术语“包含”可以具体指某一特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，但并不排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。
虽然没有另作定义，但本文使用的所有术语(包含技术术语和科学术语)的含义与所属领域的技术人员通常理解的意思相同。对于辞典里面有定义的术语，应该被解释为具有与相关技术文献和本文中公开的内容一致的意思，而不应该以理想化或过于正式的含义来解释它们的意思。
本发明的一个示例性实施方案提供一种通过对作为粘结补填料加入的焦油(Tar)进行改性来生产改性焦油的工艺，以提高炼焦工艺中焦炭的品质。具体地，本发明的一个示例性实施方案提供一种改性焦油生产工艺，从现有炼焦工艺的副产物焦油中去除带臭味的物质轻油(Light Oil)和炼焦工艺之后的工艺中导致管道堵塞的萘，从而可以改善目前使用的焦油(Tar)粘结补填料的副作用。
更具体地，本发明的一个示例性实施方案提供一种改性焦油生产工艺，其包含：第一蒸馏步骤，第一蒸馏塔中将炼焦工艺的副产物焦油(Tar)在大于等于100℃且小于等于180℃～萘沸点的温度下蒸馏，以去除水和/或沸点小于等于180℃～萘沸点的第一轻油(Light Oil)；第二蒸馏步骤，第二蒸馏塔中将所述第一蒸馏步骤中去除水和/或第一轻油(Light Oil)的产物在大于等于300℃且小于等于350℃的温度下蒸馏，以分别分离出沸点低于萘的第二轻油、包含萘、洗油及改性焦油的混合油(Mixed Oil)和改性焦油；以及第三蒸馏步骤，第三蒸馏塔中将所述第二蒸馏步骤的产物中的混合油(Mixed Oil)在大于等于220℃且小于等于260℃的温度下蒸馏，以分别分离出萘、洗油及改性焦油。
在本文中，180℃～萘沸点是指180℃～萘沸点中的某一温度，A～B是指大于等于A且小于等于B，除非另有定义。
图1是可用于本发明的一个示例性实施方案的改性焦油生产工艺的设备的示例性模式图。因此，这种设备可变形为各种形式。下面参照图1描述本发明的一个示例性实施方案的改性焦油生产工艺。
焦炉的副产物焦油(Tar)保持在大于等于70℃且小于等于100℃，以免在储罐(未图示)中变硬。然后，从储罐通过管道连接至第一蒸馏塔101，并且在管道中间通过换热器或加热器(未图示)升温至小于等于某一温度，该温度是大于等于110℃且小于等于180℃～萘沸点中的某一温度。升温后的焦油在第一蒸馏塔中被蒸馏。具体地，水以蒸汽形式从顶端逸出，除了水之外的焦油沉降到底端。由此，通过后续步骤，可以在第一加热器104中容易使焦油升温。此时，沸点小于等于180℃～萘沸点的第一轻油(light oil)也会蒸发，能够以气体状态从第一蒸馏塔的顶端逸出。因此，从顶端逸出的水和沸点小于等于180℃～萘沸点的第一轻油(light oil)分离成在另设的水分离器106中为混合状态。此后，可以通过水分离器106分离水和第一轻油，仅将第一轻油分离到另外的第一轻油储罐107中。如此分离出的第一轻油可以用作炼焦工艺或改性焦油工艺中的燃料或者可以另行销售。
第一蒸馏塔中沉降到底端的去除水和第一轻油的焦油通过另设的第一加热器104加热至大于等于300℃且小于等于350℃后，再输送到第二蒸馏塔102。如上限制第二蒸馏步骤的蒸馏温度的理由是在上述范围内容易分离出洗油，当超出350℃时，由于供应不必要的能量，对能耗不利。在第二蒸馏塔中分离成由沸点低于萘(约218℃)的成分组成的第二轻油；混合有萘、洗油及改性焦油的混合油(mixed oil)和改性焦油，其中洗油是由沸点高于萘的成分组成的物质，通常是沸点约大于等于230℃至330℃的混合物形式的液体。此时，第二蒸馏塔102可在常压下运行，并通过蒸汽(steam)管111加入蒸汽，以提高分离效率。由于加入蒸汽，第二蒸馏塔102内部的流量会增加，从而可以提高分离效率。
从第二蒸馏塔102出来的第二轻油可以输送到水分离器106与从第一蒸馏塔出来的水蒸气、第一轻油混合在一起。然后，如前所述通过水分离器106可以分离水和这些轻油，分离出的轻油可以用作炼焦工艺或改性焦油工艺中的燃料或者另行销售。当然，第二蒸馏塔102中分离出的第二轻油还可包含残留的水蒸气。
第二蒸馏塔102中分离出的混合油(mixed oil)在没有进一步加热的情况下输送到第三蒸馏塔103，并在第三蒸馏塔103中在大于等于220℃且小于等于260℃的温度下进行蒸馏。由此，在第三蒸馏塔103的顶端分离出萘并以液体状态储存到萘储罐108。在第三蒸馏塔103的中间部分分离出洗油并储存到洗油储罐109，可以在化工厂中使用。在第三蒸馏塔103底端分离出改性焦油并输送到改性焦油储罐110予以储存。通过在上述的温度范围内进行第三蒸馏步骤，可以实现萘的蒸馏，并且可以将洗油分离到约4％的水平。
在所述第三蒸馏塔103中的第三蒸馏步骤之后，可以将所述第三蒸馏步骤中分离出的改性焦油(Tar)通过第二加热器105进行再加热(reboiling)后，再加入到所述第三蒸馏塔103。由此，将分离出的改性焦油在第三蒸馏塔103中再一次进行蒸馏，从而可以进一步提高改性焦油的纯度。
另外，可使从所述第二蒸馏塔102的底端和/或第三蒸馏塔103的底端出来的改性焦油通过另设的循环管112再循环至第二蒸馏塔102。具体地，在通过前述的第一加热器104加热之前，与在第一蒸馏塔101的底端分离出的去除水和/或第一轻油的产物进行混合后，在第一加热器104中进行加热，然后输送到第二蒸馏塔102。由此，再循环的改性焦油反复进行第二蒸馏塔102和第三蒸馏塔103中的蒸馏过程，从而可以提高纯度。
经过上述的工艺最终得到的改性焦油在炼焦工艺中可作为粘结补填料混入炼焦煤，用于提高强度。此外，可以去除现有未改性的焦油中产生的臭味，还可以解决萘导致的管道堵塞，从而可以改善现有添加剂的副作用并提高炼焦煤的强度。另外，可以另行销售改性焦油生产工艺的副产物即轻油、萘和洗油，从而可以获得额外的收入。
如上所述对本发明进行了描述，但是本发明所属领域的技术人员容易理解在不脱离权利要求书中要求保护的本发明的概念和范围内能够进行各种修改及变更。
符号说明
101：第一蒸馏塔 102：第二蒸馏塔
103：第三蒸馏塔 104：第一加热器
105：第二加热器 106：水分离器
107：轻油储罐 108：萘储罐
109：洗油储罐 110：改性焦油储罐
111：蒸汽管 112：循环管

Claims (9)

1.一种改性焦油生产工艺，包含：
第一蒸馏步骤，第一蒸馏塔中将炼焦工艺的副产物焦油在大于等于100℃且小于等于180℃～萘沸点的温度下蒸馏，以去除水和/或沸点小于等于180℃～萘沸点的第一轻油；
第二蒸馏步骤，第二蒸馏塔中将所述第一蒸馏步骤中去除水和/或第一轻油的产物在大于等于300℃且小于等于350℃的温度下蒸馏，以分别分离出沸点低于萘的第二轻油、包含萘、洗油及改性焦油的混合油和改性焦油；以及
第三蒸馏步骤，第三蒸馏塔中将所述第二蒸馏步骤的产物中的混合油在大于等于220℃且小于等于260℃的温度下蒸馏，以分别分离出萘、洗油及改性焦油。
2.根据权利要求1所述的改性焦油生产工艺，其中，
在所述第二蒸馏步骤中，
所述第一蒸馏步骤中去除水和/或第一轻油的产物加热至大于等于300℃且小于等于350℃后输送到所述第二蒸馏塔。
3.根据权利要求2所述的改性焦油生产工艺，其中，
在所述第三蒸馏步骤中，
所述第二蒸馏步骤的产物中混合油未经另加热地输送到所述第三蒸馏塔。
4.根据权利要求3所述的改性焦油生产工艺，其中，
在所述第二蒸馏塔和或所述第三蒸馏塔中分离出的改性焦油再循环至所述第二蒸馏塔。
5.根据权利要求1所述的改性焦油生产工艺，其中，
在所述第二蒸馏步骤中，向所述第二蒸馏塔供应蒸汽。
6.根据权利要求1所述的改性焦油生产工艺，其中，
在所述第三蒸馏步骤之后，
还包含将所述第三蒸馏步骤中分离出的改性焦油通过加热器再加热后再加入所述第三蒸馏塔的步骤。
7.根据权利要求4所述的改性焦油生产工艺，其中，
在所述第二蒸馏步骤中，
将所述第一蒸馏步骤中分离出的去除水和/或第一轻油的产物以及从第二蒸馏塔和/或所述第三蒸馏塔中分离出的再循环的改性焦油加热至大于等于300℃且小于等于350℃后加入第二蒸馏塔。
8.根据权利要求1所述的改性焦油生产工艺，其中，
在所述第一蒸馏步骤之前，
还包含将炼焦工艺的副产物焦油通过换热器或加热器加热后加入第一蒸馏塔的步骤。
9.根据权利要求1所述的改性焦油生产工艺，其中，
所述改性焦油用作炼焦工艺中加入的粘结补填料。
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