CN110467938A - 一种焦油渣的分级处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦油渣的分级处理方法及系统，包括以下步骤：将焦油渣加入复合溶剂，搅拌溶解，得到固液混合物；将固液混合物进行离心分离，得到富含焦油的第一剂‑油混合溶液和第一固渣；将第一固渣进行干燥，以回收第一固渣中吸附和粘附的溶剂和焦油，干燥过程中逸出的气体经冷凝后收集，得到第二剂‑油混合溶液；将第一剂‑油混合液和第二剂‑油混合溶液经蒸馏得到粗焦油、溶剂和水；将粗焦油进行分馏，以得到轻质油、重质油和沥青；将之前干燥后得到的第二固渣经加压成型，得到型煤。本发明实现了焦油渣的分离及分质高效利用，焦油回收率超过95％，固体渣中的有机质利用率达100％，这不仅提高了焦油渣的附加值，而且大大减少了环境污染。

Description

一种焦油渣的分级处理方法及系统

技术领域

本发明属于焦油渣处理技术领域，具体涉及一种焦油渣的分级处理方法，特别是一种煤基焦油渣的分级处理方法及系统。

背景技术

焦油渣是煤热解或者气化过程中，在高温条件下，随着热解或者气化煤气一起从热解炉或者气化炉出来的副产物，通常包括煤热解或者气化过程中反应生成的有机烃类化合物、未反应的细颗粒煤粉、反应生成的焦粉等。在气体被冷凝的过程中，这部分副产物会随着温度的降低与一部分冷凝水混合在一起形成一种固液混合的废渣。目前，大多数企业将这种煤基焦油废渣随意堆放而不能对其进行有效的处理和利用。由于这种废渣在形成过程中掺杂部分气体冷却用的水且本身伴随的大量有机烃类化合物，在堆放的过程中，这部分工业污水和有机烃类化合物都会因为渗透而给地下水造成污染，有机烃类化合物的挥发也会给大气环境造成严重的污染，废渣中的固体颗粒物也会随着长期的裸露四处散落，然而，固体废渣中的烃类有机化合物可以作为化工原料进行高附加值的利用，颗粒状的固体也因其具有高热值可以进行资源化利用。

近年来，国内外开展了对煤基焦油渣的处理技术的研究，主要是在煤焦油的固体颗粒分离方法以及分离装置方面的研究较多，在一定程度上实现了焦油渣的资源化利用。公开号为CN105647568A的中国专利申请公开了一种重质焦油与细粉的处理方法，该方法是将重质焦油进行活化处理以获得活化处理后的重质煤焦油，并对细粉也进行活化得到活化细粉，然后将活化后的重质煤焦油和细粉混合，加入有机溶剂后在超临界反应器中反应可生产轻质油品和灰渣。公开号为CN106701133A的中国专利申请公开了一种将焦油渣与低变质粉煤、沥青混合后作为制备型兰炭的方法，该方法是将低变质粉煤、沥青、焦油渣混合破碎后的粉末在成型模具中加压成型，得到型煤，然后将型煤在干馏装置中热解，得到型兰炭、煤焦油和煤气。公开号为CN106590711A的中国专利申请公开了一种焦油渣的处理工艺及设备，该工艺是将焦油渣与干燥煤混合，送入回转热解窑进行干馏和热解。公开号为CN104531182A的中国专利申请公开了一种焦油渣加工工艺，该工艺是将经破碎的煤按比例添加焦油渣在双螺旋混合机中充分混合后，送至多级螺旋干馏输送一体机中进行干馏脱挥发分，在多级螺旋干馏输送一体机中的其中一级螺旋干馏输送机内添加由煤焦油蒸馏制取的沥青，三部分物料经干馏输送机充分干馏混合后，得到可供煤气站造气用的最终产品型块。公开号为CN104673344A的中国专利申请公开了一种焦油渣炼焦的方法，该方法是将焦油渣单独粉碎后与原料煤配合炼焦。公开号CN106701247的中国专利申请公开了一种焦油渣热解制备焦油渣固体燃料的方法，该方法是将焦油渣去除水分后与添加剂混合均匀后挤条，然后隔绝空气进行炭化，从而得到焦油渣固体燃料。

如上所述，现有焦油渣处理和加工的技术存在两个方面的缺陷，(1)都没有考虑到焦油渣大多含有较高的水分，高水分不仅给后续的加工造成工艺控制的困扰，能耗增高，而且会对环境造成二次污染；(2)都没有考虑到焦油渣中焦油的资源化利用，由于焦油渣中含有较高的煤焦油，尽管气化焦油渣中含有较多的轻质煤焦油，而热解焦油渣中含有较高的重质煤焦油和沥青，但是无论轻质煤焦油还是重质煤焦油和沥青都是可以作为进一步深加工的宝贵化工原料，简单地将其与煤混合成型作为燃料或者热解原料，不仅不能取得良好的经济效益，而且也是对资源的极大浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种焦油渣的分级处理方法及系统，适用于焦化厂、煤气化以及煤炭热解加工过程中产生的废弃焦油渣的资源化利用。

为了达成上述的目的，本发明提供了一种焦油渣的分级处理方法，包括以下步骤：

1)将焦油渣加入复合溶剂，搅拌溶解，得到固液混合物；

2)将步骤1)得到的固液混合物进行离心分离，得到富含焦油的第一剂-油混合溶液和第一固渣；

3)将步骤2)得到的第一固渣进行干燥，以回收该第一固渣中吸附和粘附的溶剂和焦油，干燥过程中逸出的气体经冷凝后收集，得到第二剂-油混合溶液；

4)将步骤2)得到的第一剂-油混合液和步骤3)得到的第二剂-油混合溶液分别经蒸馏得到粗焦油、溶剂和水；

5)将步骤4)得到的粗焦油进行分馏，以得到轻质油、重质油和沥青或进一步按照馏程温度切割成石脑油馏分油、柴油馏分油、重油馏分油和渣油馏分油；

6)将步骤3)干燥后得到的第二固渣经加压成型，得到型煤。

进一步地，其中步骤1)中，所述复合溶剂包括主溶剂和辅助剂；所述主溶剂选自焦化轻油馏分油、煤基洗油馏分油、石油醚中的至少一种，所述辅助溶剂选自甲苯、二甲苯、异丙醚或四氢呋喃中的至少一种。

进一步地，其中步骤1)中，所述焦油渣为含水焦油渣，其含水率为3％-20％；所述复合溶剂与焦油渣的质量比例为1～6:1；所述搅拌速率为50～300r/min，优选50～200r/min；所述搅拌温度为30～150℃，所述搅拌时间为0.5～3h。

进一步地，其中当所述焦油渣中含有粒径>5cm的固体块时，在步骤1)之前还包括用破碎机将焦油渣粗破至小于5cm的步骤。

进一步地，其中步骤2)中，所述离心的转速为500～8000r/min，优选2000～5000r/min；离心的时间为5～30min。

进一步地，其中步骤3)中所述干燥温度为120～300℃，优选温度为150～260℃。

进一步地，其中步骤3)中，将步骤2)得到的第一固渣送入干燥单元的干燥塔进行干燥，以回收该第一固渣中吸附和粘附的溶剂和焦油，干燥过程中逸出的气体通过第二冷凝器(冷凝介质温度介于40～120℃之间)冷凝至60℃以下后收集，得到第二剂-油混合溶液。

进一步地，其中步骤4)中，将步骤2)得到的第一剂-油混合液和步骤3)得到的第二剂-油混合溶液分别泵送入溶剂回收单元的第二储罐，之后将其从第二储罐泵送入第一蒸馏塔中进行蒸馏(控制第一蒸馏塔物料馏出温度≤280℃)，第一蒸馏塔顶的气体经换热器换热和冷凝器冷凝至60℃以下后分别收集于溶剂储罐、第五储罐，第一蒸馏塔底部的粗焦油泵将送入第四储罐；所述溶剂储罐中的溶剂可用于继续溶解步骤1)中的焦油渣。

进一步地，其中步骤4)中，所述粗焦油通过分馏单元的蒸馏塔进一步将其分离为轻质油(<350℃馏分)、重质油(350～500℃馏分)和沥青(>500℃馏分)或进一步按照馏出物的温度切割成石脑油馏分油、柴油馏分油、重油馏分油和渣油馏分油，该些产品送入产品储罐，作为企业的焦油深加工原料或者直接出售；部分所述轻质油可用于继续溶解步骤1)中的焦油渣。

进一步地，其中步骤5)中，将步骤4)得到的溶剂返回步骤1)中用于溶解焦油渣；将步骤4)得到的含油废水用于制备型煤或送去污水处理站。

进一步地，其中步骤6)中，将步骤3)干燥后得到的第二固渣直接或者与煤(焦)粉混合后与型煤粘结剂一起挤压成扁椭圆球形、球形、卵型、枕型、液滴型、圆柱形等形状的民用或工业型煤。

进一步地，其中步骤6)中，将步骤3)干燥后得到的第二固渣与占所述第二固渣质量4～10％的型煤粘结剂在碾压机中碾压混合，再加入占所述第二固渣质量或所述第二固渣与煤(焦)粉混合物质量6～15％的步骤4)得到的含油废水后进入混捏机中搅拌均匀，然后通过皮带送入对辊成型机中压制成球形、卵型、枕型或者液滴型；或者将步骤3)干燥后得到的第二固渣与煤(焦)粉按照1:4～3:1的质量比在碾压机中碾压混合，再加入占所述第二固渣质量或所述第二固渣与煤(焦)粉混合物质量6～15％的步骤4)得到的含油废水后进入混捏机中搅拌均匀，然后通过皮带定量送入对辊成型机中压制成球形、卵型、枕型或者液滴型的民用或工业型煤；所述对辊成型机的操作压力为5～40MPa。

本发明还提供了一种焦油渣的分级处理系统，包括通过管道或皮带依次连接的破碎单元、溶解单元及分离单元，所述分离单元通过管道分别连接有溶剂回收单元及干燥单元，所述溶剂回收单元与干燥单元通过管道连接，所述溶剂回收单元通过管道分别连接有分馏单元及加压成型单元，所述干燥单元与加压成型单元通过皮带连接。

进一步地，其中所述破碎单元包括通过管道相互连接的原料储罐和破碎机，所述溶解单元包括通过管道相互连接的溶剂储罐及带搅拌的反应釜，所述分离单元包括通过管道相互连接的第一储罐及离心机，所述溶剂回收单元包括通过管道依次连接的第二储罐、第一蒸馏塔及第一冷凝器，所述干燥单元包括依次连接的干燥塔、第二冷凝器及第三储罐，所述分馏单元包括通过管道相互连接的第四储罐及第二蒸馏塔，所述加压成型单元包括通过皮带依次连接的第一料仓、碾压机、混捏机及成型机，所述碾压机通过皮带连接有第二料仓，所述混捏机通过管道连接有第五储罐；所述破碎机通过管道与溶解釜连接，所述溶解釜与第一储罐通过管道连接，所述离心机与第二储罐通过管道连接，所述离心机通过皮带与干燥塔连接，所述干燥塔通过皮带传送机与第一料仓连接。

进一步地，其中所述成型机连接有型煤储存仓，所述第一蒸馏塔通过管道与第四储罐连接，所述第二蒸馏塔均通过管道与轻质油、重质油和沥青的产品储罐连接，所述第三储罐与第二储罐通过管道连接。

进一步地，其中所述轻质油产品储罐通过管道与溶剂储罐连接。

进一步地，其中所述溶剂储罐与反应釜之间设有第一泵，所述第二储罐与第一蒸馏塔之间设有第二泵，所述第三储罐与第二储罐之间设有第三泵，第四储罐及第二蒸馏塔之间设有第四泵。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述的分级处理方法，其工艺简单、易操作，焦油渣中的焦油收率可达95％及以上，固体渣中有机质利用率达到100％；分离后的焦油和固体渣都能得到最大化的资源化利用，大大减少环境污染；

2、本发明所述的分级处理方法，其复合溶剂可以长周期利用，而且复合溶剂中的焦化轻油、和(或)洗油、和(或)石油醚、和(或)二甲苯、和(或)异丙醚等组分都易于回收，溶剂回收率高于97％；

3、本发明所述的分级处理方法，其复合溶剂与焦油渣中的焦油极性相似，在常温(或<100℃的操作温度下)、常压和机械搅拌(搅拌速度为50～300r/min)的试验条件下，传质效果达到最佳，因此溶解速度快，溶解率也高，可以大大减少溶解过程中的操作成本；

4、本发明所述的分级处理方法，其实现了对焦油渣中焦油进行最大化的回收利用，这对提高焦油渣的利用效率提供了技术和经济性的保障，而且最大程度上减少了焦油渣中有机物对环境的污染；

5、本发明所述的分级处理方法，其得到的固体渣具有颗粒小、热值高的特点，可以直接与粘结剂加压成型或者与煤粉按比例混合后加压成型，其生产的型煤可以生产优质的燃料、气化或炼焦用型煤。

6、本发明所述的分级处理方法，其整个生产工艺中，加热后溶剂或焦油挥发而产生的废气经冷凝和吸收装置处理后可循环利用，废水经过处理后含油废水可用于型煤制备，多余部分可经过污水处理后作为循环水使用，无废渣产生，最大限度地实现了焦油渣的资源化利用和近零排放，从根本上解决了对环境的污染难题。

附图说明

图1为本发明所述的焦油渣的分级处理系统的流程示意图之一；

图2为本发明所述的焦油渣的分级处理系统的流程示意图之二；

其中，1-破碎单元；2-溶解单元；3-分离单元；4-溶剂回收单元；5-干燥单元；6-分馏单元；7-加压成型单元；

11-原料罐；12-破碎机；21-溶剂储罐；22-溶解釜；23-第一泵；31-第一储罐；32-离心机；41-第二储罐；42-第一蒸馏塔；43-第一冷凝器；44-第二泵；51-第三储罐；52-第二冷凝器；53-干燥塔；54-皮带传送机；55-第三泵；61-第四储罐；62-第二蒸馏塔；63-第四泵；71-第一料仓；72-第二料仓；73-碾压机；74-第五储罐；75-混捏机；76-成型机。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

如图1-2所示，本发明提供了一种焦油渣的分级处理方法，包括：将焦油渣(当所述焦油渣中含有粒径>5cm以上固体块时，在送入带搅拌的反应釜22之前还需要用破碎机将焦油渣粗破至小于5cm)送入带搅拌的反应釜22(搅拌速率为50～300r/min，优选50～200r/min；搅拌温度为30～150℃，搅拌时间为0.5～3h)中，之后复合溶剂(所述复合溶剂与焦油渣的质量比例为1～6:1)也从溶剂储罐21泵入反应釜22，搅拌溶解后的固液混合物通过管道送入第一储罐31，之后通过第一储罐31导入离心机32进行离心分离(离心的转速为500～8000r/min，优选2000～5000r/min；离心的时间为5～30min)，离心分离后的第一剂-油混合溶液通过管道送入第二储罐41，离心分离后的第一固渣通过皮带送入干燥塔53进行干燥(干燥温度为120～300℃，优选温度为150～260℃)，干燥过程中逸出的气体送入第二冷凝器52(冷凝介质温度介于40～120℃之间)进行冷凝，冷凝至60℃以下后得到的第二剂-油混合溶液经管道导入第三储罐51，之后由第三储罐51泵入第二储罐41；干燥后的固体渣即第二固渣通过皮带传送机54送入第一料仓71；第二储罐41中的物料泵入第一蒸馏塔42(控制蒸馏塔物料馏出温度≤280℃)，第一蒸馏塔42底部的物料(粗焦油)由侧线出料口通过管道导入第四储罐61，然后泵入第二蒸馏塔62，气液由第一蒸馏塔42的顶部送入第一冷凝器43，冷凝至60℃以下后经管道送入溶剂储罐21、第五储罐74或污水处理站；第二蒸馏塔62的出料均通过管道分别输送到轻质油(<350℃馏分)、重质油(350～500℃馏分)和沥青(>500℃馏分)的产品储罐，所述轻质油的产品储罐通过管道导入溶剂储罐21进行循环利用，第一料仓71中的第二固渣与第二料仓72中的型煤粘结剂分别送入碾压机73的入口进行混合碾压，再加入占所述第二固渣质量或所述第二固渣与煤(焦)粉混合物质量6～15％的从第五储罐74通过管道输送的含油废水进入混捏机75中搅拌均匀，然后通过皮带送入对辊成型机中压制成球形、卵型、枕型或者液滴型等形状；或者将步骤3)干燥后得到的第二固渣与煤(焦)粉按照1:4～3:1的质量比在碾压机中碾压混合，碾压后的混合物料通过皮带送入混捏机75中搅拌均匀，再加入从第五储罐74通过管道输送的占所述第二固渣质量或所述第二固渣与煤(焦)粉混合物质量6～15％的含油废水后进入混捏机75中搅拌均匀，然后通过皮带送入对辊成型机76中压制成球形、卵型、枕型或者液滴型的民用或工业型煤，所述对辊成型机的操作压力为5～40MPa，成型机76出料口的物料通过皮带输送到型煤储存仓。

如图1-2所示，本发明还提供了一种焦油渣的分级处理系统，包括通过管道或皮带依次连接的破碎单元1、溶解单元2及分离单元3，所述分离单元3通过管道分别连接有溶剂回收单元4及干燥单元5，所述溶剂回收单元4与干燥单元5通过管道连接，所述溶剂回收单元4通过管道分别连接有分馏单元6及加压成型单元7，所述干燥单元5与加压成型单元7通过皮带连接。

所述的破碎单元1包括通过管道相互连接的原料储罐11和破碎机12，所述溶解单元2包括通过管道相互连接的溶剂储罐21及带搅拌的反应釜22，所述分离单元3包括通过管道相互连接的第一储罐31及离心机32，所述溶剂回收单元4包括通过管道依次连接的第二储罐41、第一蒸馏塔42及第一冷凝器43，所述干燥单元5包括依次连接的干燥塔53、第二冷凝器52及第三储罐51，所述分馏单元6包括通过管道相互连接的第四储罐61及第二蒸馏塔62，所述加压成型单元7包括通过皮带依次连接的第一料仓71、碾压机73、混捏机75及成型机76，所述碾压机73通过皮带连接有第二料仓72，所述混捏机75通过管道连接有第五储罐74；所述破碎机12通过管道与溶解釜22连接，所述溶解釜22与第一储罐31通过管道连接，所述离心机32与第二储罐41通过管道连接，所述离心机32通过皮带与干燥塔53连接，所述皮带传送机54与第一料仓71连接，所述成型机76连接有型煤储存仓，所述第一蒸馏塔42通过管道与第四储罐61连接，所述第二蒸馏塔62均通过管道与轻质油、重质油和沥青的产品储罐连接，所述轻质油产品储罐通过管道与溶剂储罐21连接，所述第三储罐51与第二储罐41通过管道连接。

所述溶剂储罐21与反应釜22之间设有第一泵23，所述第二储罐41与第一蒸馏塔42之间设有第二泵44，所述第三储罐51与第二储罐41之间设有第三泵55，第四储罐61及第二蒸馏塔62之间设有第四泵63。

下述实施例中所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。

实施例1

本实施例提供了一种焦油渣的分级处理方法，采用一种新疆某厂的气化焦油渣，其含水率是11％，其脱水后的基本性质如下表1所示。

表1脱水处理后新疆某气化焦油渣的基本性质分析

如图1-图2所示，将含水焦油渣(粒度小于30mm)与复合溶剂(煤基洗油馏分油：石油醚(馏程为90-120℃)：(二甲苯+异丙醚+四氢呋喃)的质量比例＝3:1:1)以1:2的质量比例加入带搅拌的反应釜22中，在85℃条件下搅拌(60r/min)溶解40min，得到固液混合物。在70℃±5℃时，将该固液混合物进行离心分离，转速为2000r/min，时间为15min。离心分离出焦油含量为19.5wt％的第一剂-油混合溶液和第一固渣，其中第一剂-油混合溶液包含有原焦油渣中的水、溶剂和焦油，然后将第一剂-油混合溶液送入溶剂回收单元4的第二储罐41，之后将其从第二储罐41泵送入第一蒸馏塔42中进行蒸馏，控制第一蒸馏塔侧线的馏出物温度≤280℃，第一蒸馏塔顶的气体经换热器换热和第一冷凝器43冷凝至60℃以下后分别收集于溶剂储罐21、第五储罐74，第一蒸馏塔42的底部的粗焦油将送入第四储罐61；分离的第一固渣进入干燥单元5的干燥塔53中进行干燥以将第一固渣中吸附和粘附的溶剂和焦油分离出来，干燥温度控制在160～180℃之间，干燥过程中逸出的气体从干燥单元5的第二冷凝器52中冷凝(60℃以下)收集，得到的溶剂和焦油溶液即第二剂-油混合溶液将被送入第三储罐51，再由第三储罐51泵入第二储罐41，之后重复上述的蒸馏步骤等；干燥后得到的固体渣即第二固渣以皮带传输方式送入加压成型单元7的第一料仓71，该第二固渣与型煤粘结剂按95:5的质量比在碾压机73中碾压混合，再加入占所述第二固渣质量6％的水后进入混捏机75中搅拌均匀，然后通过皮带送入对辊成型机76中压制成扁球形型，对辊成型机76的最大操作压力为14MPa。将溶剂回收单元4的第一蒸馏塔42的底部得到的粗焦油进一步送入分馏单元6的第四储罐61，经第二蒸馏塔62将其分离成轻质油、重质油和沥青，所得的轻质油、重质油和沥青分别装入产品储罐中作为产品销售或者作为企业进一步深加工的原料。所述的溶剂回收单元4的第一蒸馏塔42经蒸馏分离出的溶剂和分馏单元6的第二蒸馏塔62分离收集的部分轻质油进一步作为萃取溶剂循环使用，以继续溶解上述的含水焦油渣。

通过上述处理方法，该气化焦油渣中11wt％的废水经利用、处理后可实现近零排放，占焦油渣43wt％的焦油被有效回收，其中4wt％的轻质馏分油作为溶剂循环利用，33wt％的重质焦油作为煤焦油深加工的原料，其余6wt％的焦油被加工为沥青类产品。该焦油中45wt％的固体渣即第二固渣作为生产型煤的原料，该型煤是焦油渣中的第二固体渣与型煤粘结剂按95:5的质量比例在对辊碾压机76中碾压混合，再加入占所述第二固渣质量6％的从第五储罐74通过管道输送的含油废水后进入混捏机75中搅拌均匀，然后通过皮带送入对辊成型机76中压制成型，得到成品型煤，其落下强度达到94％，灰熔融性软化温度达到1490℃，热稳定性指标也较好，满足了气化用型煤的技术指标要求，该型煤的性能分析如下表2所示。

表2实施例1中型煤的性能分析

实施例2

本实施例提供了一种焦油渣的分级处理方法，采用一种河南某焦化厂分离的焦油渣，其含水率为4.4％，其脱水后的基本性质如下表3所示。

表3脱水处理后河南某焦化厂焦油渣的基本性质分析

如图1-图2所示，将焦油渣(粒度小于30mm)与复合溶剂(煤基洗油馏分油：焦化轻油：(二甲苯+异丙醚+四氢呋喃)的质量比＝4：0.5：1)以1:2.5的质量比例加入带搅拌的反应釜22中，在65℃条件下搅拌(85r/min)溶解1小时，得到固液混合物。在60℃±5℃时，将该固液混合物进行离心分离，离心的转速为3000r/min，离心的时间为20min，离心分离出焦油含量为16.9wt％的第一剂-油混合溶液和第一固渣，然后将第一剂-油混合溶液送入溶剂回收单元4的第二储罐41，之后将其从第二储罐41泵送入第一蒸馏塔42中进行蒸馏，控制第一蒸馏塔侧线的馏出物温度≤280℃，第一蒸馏塔顶的气体经换热器换热和第一冷凝器43冷凝(60℃以下)后分别收集于溶剂储罐21、第五储罐74，第一蒸馏塔42的底部的粗焦油将送入第四储罐61；分离的第一固渣送入干燥单元5的干燥塔53中进行干燥以将第一固渣中吸附和粘附的溶剂和焦油分离出来，干燥温度控制在200～240℃之间，干燥过程中逸出的气体从干燥单元5的第二冷凝器52中冷凝(60℃以下)收集，得到的溶剂和焦油溶液即第二剂-油混合溶液将被送入第三储罐51，再由第三储罐51泵入第二储罐41，之后重复上述的蒸馏步骤等；干燥后的固体渣即第二固渣以皮带传输方式送入加压成型单元7的第一料仓71，该第二固渣与无烟煤(焦)粉、型煤粘结剂按65:29:6的质量比例在碾压机73中碾压混合，再加入占所述第二固渣质量10％的水后进入混捏机75中搅拌均匀，然后通过皮带定量给入对辊成型机76中压制成球形，对辊成型机76的最大操作压力为16MPa。将溶剂回收单元4的第一蒸馏塔42的底部得到的粗焦油进一步送入分馏单元6的第四储罐61，经第二蒸馏塔62将其分离成轻质油、重质油和沥青，所得的轻质油、重质油和沥青分别装入产品储罐中作为产品销售或者作为企业进一步深加工的原料。所述的溶剂回收单元4的第一蒸馏塔42经蒸馏分离出的溶剂和分馏单元6的第二蒸馏塔62分离收集的部分轻质油进一步作为萃取溶剂循环使用，以继续溶解上述的含水焦油渣。

通过上述处理方法，该焦油渣中的焦油回收率为98％，溶剂的回收率为98.6％，第二固渣中有机质的利用率近100％。该焦油中49％的固体产物即第二固渣作为生产型煤的原料，该第二固渣与无烟煤(焦)粉、型煤粘结剂按65:29:6的质量比例在对辊碾压机76中碾压混合，再加入占第二固渣质量10％的从第五储罐74通过管道输送的含油废水后进入混捏机75中搅拌均匀，然后通过皮带给入对辊成型机76中压制成型，得到成品型煤，其落下强度为91％，灰熔融性软化温度达到1490℃，热稳定性指标也较好，满足了气化用型煤的技术指标要求，该型煤的性能分析如下表4所示。

表4实施例2中型煤的性能分析

实施例3

本实施例提供了一种焦油渣的分级处理方法，采用内蒙某气化厂分离的焦油渣，其含水率是10.7％。其脱水后的基本性质如下表5所示。

表5脱水处理后内蒙某气化厂焦油渣的基本性质分析

将焦油渣(粒度小于30mm)与复合溶剂(煤基洗油馏分油：石油醚：(二甲苯+异丙醚+四氢呋喃)的质量比例＝3：0.5：1)按照1:1.5的质量比分别加入带搅拌的反应釜22中，在60℃条件下搅拌(100r/min)溶解50min，得到固液混合物。将该固液混合物在60℃±5℃时，进行离心分离，离心的转速为4000r/min，离心的时间为10min，离心分离出焦油含量为23.9wt％的第一剂-油混合溶液和第一固渣，其中第一剂-油混合溶液包含有焦油渣中的水、溶剂和焦油，然后将第一剂-油混合溶液送入溶剂回收单元4的第二储罐41，之后将其从第二储罐41泵送入第一蒸馏塔42中进行蒸馏，控制第一蒸馏塔侧线的馏出物温度≤280℃，第一蒸馏塔顶的气体经换热器换热和第一冷凝器43冷凝(60℃以下)后分别收集于溶剂储罐21、第五储罐74，第一蒸馏塔42的底部的粗焦油将泵送入第四储罐61；分离的第一固渣进入干燥单元5的干燥塔53中进行干燥以将第一固渣中吸附和粘附的溶剂和焦油分离出来，干燥温度控制在180～200℃之间，干燥过程中逸出的气体从干燥单元5的第二冷凝器52中冷凝(60℃以下)收集，得到的溶剂和焦油即第二剂-油混合溶液将被送入第三储罐51，再由第三储罐51泵入第二储罐41，之后重复上述的蒸馏步骤等；干燥后得到的固体渣即第二固渣以皮带传输方式送入加压成型单元7的第一料仓71，与无烟煤(焦)粉、型煤粘结剂按60:36:4的质量比例在碾压机73中碾压混合，再加入占所述第二固渣质量12％的水后进入混捏机75中搅拌均匀，然后通过皮带给入对辊成型机76中压制成球形和枕型，对辊成型机76的最大操作压力约为16MPa。将溶剂回收单元4的第一蒸馏塔42的底部得到的粗焦油进一步送入分馏单元6的第四储罐61，经第二蒸馏塔62将其分离成轻质油、重质油和沥青，所得的轻质油、重质油和沥青分别装入产品储罐中作为产品销售或者作为企业进一步深加工的原料。所述的溶剂回收单元4的第一蒸馏塔42经蒸馏分离出的溶剂和分馏单元6的第二蒸馏塔62分离收集的部分轻质油进一步作为萃取溶剂循环使用，以继续溶解上述的含水焦油渣。

通过上述处理方法，该气化焦油渣中的焦油回收率为97.8％，溶剂的回收率为97％，第二固渣中有机质利用率为100％。

该焦油中53wt％的固体产物即第二固渣作为生产型煤的原料，与无烟煤(焦)粉、型煤粘结剂按60:36:4的质量比在碾压机73中碾压混合，再加入占所述第二固渣质量12％的从第五储罐74通过管道输送的含油废水后进入混捏机75中搅拌均匀，然后通过皮带给入对辊成型机76中压制成型，得到成品型煤，其落下强度为93％，灰熔融性软化温度达到1395℃，热稳定性指标也较好，满足了气化用型煤的技术指标要求，该型煤的性能分析如下表6所示。

表6实施例3中型煤的性能分析

本发明是在充分研究了各种煤基焦油渣的生产工艺和物理化学特性的基础上提出的，其特点在于：第一，利用溶剂的复合溶解性能，实现了焦油渣中焦油回收率的最大化，从而提高了焦油渣的附加值；第二，利用焦油渣中固渣颗粒小、热值高等特点，对其进行成型加工，避免了焦油渣中的固体渣在后续利用过程中的粉尘污染、解决了焦油渣中小颗粒物的易挥发及易扩散等问题；第三，该方法所用溶剂可被循环利用，成套技术的利用可大大节约设备投资、操作能耗和减少环境污染。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种焦油渣的分级处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将焦油渣加入复合溶剂，搅拌溶解，得到固液混合物；

2)将步骤1)得到的固液混合物进行离心分离，得到富含焦油的第一剂-油混合溶液和第一固渣；

3)将步骤2)得到的第一固渣进行干燥，以回收该第一固渣中吸附和粘附的溶剂和焦油，干燥过程中逸出的气体经冷凝后收集，得到第二剂-油混合溶液；

4)将步骤2)得到的第一剂-油混合液和步骤3)得到的第二剂-油混合溶液分别经蒸馏分离为粗焦油、溶剂和含油废水；

5)将步骤4)得到的粗焦油进行分馏，以得到轻质油、重质油和沥青或进一步按照馏程温度切割成石脑油馏分油、柴油馏分油、重油馏分油和渣油馏分油；

6)将步骤3)干燥后得到的第二固渣经加压成型，得到型煤。

2.如权利要求1所述的分级处理方法，其特征在于，步骤1)中，所述焦油渣为含水焦油渣，其含水率为3～20％；所述复合溶剂包括主溶剂和辅助剂；所述主溶剂选自焦化轻油馏分油、煤基洗油馏分油、石油醚中的至少一种，所述辅助溶剂选自甲苯、二甲苯、异丙醚或四氢呋喃中的至少一种。

3.如权利要求1所述的分级处理方法，其特征在于，步骤1)中，所述复合溶剂与焦油渣的质量比例为1～6:1；所述搅拌速率为50～300r/min，所述搅拌时的温度为30～150℃，所述搅拌时间为0.5～3h。

4.如权利要求1所述的分级处理方法，其特征在于，当所述焦油渣中含有粒径>5cm以上固体块时，在步骤1)之前还包括用破碎机将焦油渣粗破至小于5cm的步骤。

5.如权利要求1所述的分级处理方法，其特征在于，步骤2)中，所述离心的转速为500～8000r/min，离心的时间为5～30min。

6.如权利要求1所述的分级处理方法，其特征在于，步骤3)中所述干燥温度为120～300℃。

7.如权利要求1所述的分级处理方法，其特征在于，步骤3)中，将步骤2)得到的第一固渣送入干燥单元的干燥塔进行干燥，以回收该第一固渣中吸附和粘附的溶剂和焦油，干燥过程中逸出的气体通过第二冷凝器冷凝至60℃以下后收集，得到第二剂-油混合溶液。

8.如权利要求1所述的分级处理方法，其特征在于，步骤4)中，将步骤2)得到的第一剂-油混合液和步骤3)得到的第二剂-油混合溶液分别泵送入溶剂回收单元的第二储罐，之后将其从第二储罐泵送入第一蒸馏塔中进行蒸馏，控制馏出物的温度≤280℃，使得溶剂和水从第一蒸馏塔侧线采出，经换热器换热和第一冷凝器冷凝至60℃以下后分别收集于溶剂储罐、第五储罐，第一蒸馏塔底部的粗焦油将送入第四储罐；所述溶剂储罐中的溶剂将用于继续溶解步骤1)中的焦油渣。

9.如权利要求1所述的分级处理方法，其特征在于，步骤4)中，所述粗焦油通过分馏单元的第二蒸馏塔进一步将其分离为轻质油、重质油和沥青或进一步切割成石脑油馏分、柴油馏分、重油馏分和渣油馏分；所述轻质油的馏程温度<350℃，所述重质油的馏程温度为350～500℃馏分，所述沥青的馏程温度>500℃馏分。

10.如权利要求1所述的分级处理方法，其特征在于，步骤5)中，将步骤4)得到的溶剂返回步骤1)中用于溶解焦油渣；将步骤4)得到的含油废水用于制备型煤或污水处理。

11.如权利要求1所述的分级处理方法，其特征在于，步骤6)中，将步骤3)干燥后得到的第二固渣单独或者与煤(焦)粉混合后与型煤粘结剂一起挤压成扁椭圆球形、球形、卵型、枕型、液滴型、圆柱形的民用或工业型煤。

12.如权利要求11所述的分级处理方法，其特征在于，步骤6)中，将步骤3)干燥后得到的第二固渣与占所述第二固渣质量4～10％的型煤粘结剂在碾压机中碾压混合，再加入占所述第二固渣质量或所述第二固渣与煤(焦)粉混合物质量6～15％的步骤4)得到的含油废水后进入混捏机中搅拌均匀，然后通过皮带定量送入对辊成型机中压制成球形、卵型、枕型或者液滴型；或者将步骤3)干燥后得到的第二固渣与煤(焦)粉按照1:4～3:1的质量比在碾压机中碾压混合，再加入占所述第二固渣质量或所述第二固渣与煤(焦)粉混合物质量6～15％的步骤4)得到的含油废水后进入混捏机中搅拌均匀，然后通过皮带送入对辊成型机中压制成球形、卵型、枕型或者液滴型的民用或工业型煤；所述对辊成型机操作压力为5～40MPa。

13.一种焦油渣的分级处理系统，其特征在于，包括通过管道依次连接的破碎单元、溶解单元及分离单元，所述分离单元通过管道分别连接有溶剂回收单元及干燥单元，所述溶剂回收单元与干燥单元通过管道连接，所述溶剂回收单元通过管道分别连接有分馏单元及加压成型单元，所述干燥单元与加压成型单元通过皮带连接。

14.如权利要求13所述的分级处理系统，其特征在于，所述破碎单元包括通过管道相互连接的原料储罐和破碎机，所述溶解单元包括通过管道相互连接的溶剂储罐及带搅拌的反应釜，所述分离单元包括通过管道相互连接的第一储罐及离心机，所述溶剂回收单元包括通过管道依次连接的第二储罐、第一蒸馏塔及第一冷凝器，所述干燥单元包括依次连接的干燥塔、第二冷凝器及第三储罐，所述分馏单元包括通过管道相互连接的第四储罐及第二蒸馏塔，所述加压成型单元包括通过皮带依次连接的第一料仓、碾压机、混捏机及成型机，所述碾压机通过皮带连接有第二料仓，所述混捏机通过管道连接有第五储罐；所述破碎机通过管道与溶解釜连接，所述溶解釜与第一储罐通过管道连接，所述离心机与第二储罐通过管道连接，所述离心机通过皮带与干燥塔连接，所述干燥塔通过皮带传送机与第一料仓连接。

15.如权利要求14所述的分级处理系统，其特征在于，所述成型机连接有型煤储存仓，所述第一蒸馏塔通过管道与第四储罐连接，所述第二蒸馏塔均通过管道与轻质油、重质油和沥青的产品储罐连接，所述轻质油产品储罐通过管道与溶剂储罐连接；所述第三储罐与第二储罐通过管道连接。