CN110628453B - 低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺及设备 - Google Patents

Abstract

一种低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺及设备，属于煤化工领域。使用四个储罐储存各步骤中的回收溶剂，以便周而复始循环使用；使用等体积丙酮二硫化碳混合溶剂萃取醇解物的次数应不少于三次；使用甲醇或乙醇萃取粗焦油的次数应不少于三次；基于水和含氧化合物之间的强氢键以及水和烃类之间互溶性差的特性，三元溶剂作为萃取剂来萃取轻质焦油，以获取轻质烃油和轻质酚油。该工艺通过三步萃取从粗焦油富集出轻质烃油、轻质酚油和重组组分；轻质烃油和酚油精细分离，获得粗石蜡、烷基萘、烷基酚等高附加值化学品；重质组分用于多孔碳材料的制备、吸附剂或燃烧发电等。该工艺绿色高效、能耗低、生产周期短，并且可以获得丰富的下游产品。

Description

低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺及设备

技术领域

本发明涉及煤化工领域，特别是一种低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺及设备。

背景技术

低变质煤，尤其是褐煤和次烟煤，具有较高的水分和灰分，并且有机质结构中具有含量相对较高的含氧官团，例如>C-O-，>C＝O和-OH。利用热溶解技术获得的衍生油，尤其是醇解物，含有丰富的含氧化合物，并且大部分含有芳环，也就是说，这些通过热溶技术获得的低变质煤衍生油的性质与石油产品存在显著的差异。一些不期望的性质，如高含氧量、高黏性、低热量等，阻碍了它们被进一步提质为下游产品。因此，急需按照衍生油的组成和性质进行模块化分离，根据各组分的特性进行定向利用和升级。

目前的技术中，褐煤或次烟煤醇解物主要通过以下几种方式进行处理。

第一种方式是精馏工艺，按照沸点的差异进行切割，获取不同沸点区间的轻质油。然而，通过该方式获取的不同油品的组成仍十分复杂，精馏过程中的夹带，导致相邻馏分中组分有明显的重叠，限制了使用。此外，由于衍生油中大部分化合物的沸点较高，长时间的精馏是极其耗能的，与绿色高效生产并不吻合。

第二种方式是萃取和柱层析相结合的方法，使用石油醚、二硫化碳、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇等低沸点有机溶剂对衍生油进行分级萃取，之后对不同萃取物进行常/加压柱层析，通过改变流动相的极性按梯度获取化学品纯品。然而，该工艺仅关注化学品的分离，而没有关注其中高收率烃类化合物的合理利用。这部分不含杂原子的化合物很容易通过加氢精制的方式进一步被提质为清洁的液体燃料。此外，柱层析技术面临难以大规模生产的阻碍。衍生油中通常含有一定量的色素，这部分色素在柱层析过程中会残留在固定相中，导致固定相难以再生，提高了成本。因此，通过合理方式将烃类化合物与含杂原子化合物分离，并提取出轻质组分和重质组分，是有必要性的。

发明内容

本发明的目的是克服现有工艺的不足，提供一种制取过程和工艺相对简单、绿色高效、安全、生产周期短的低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺及设备。

本发明的目的是这样实现的：低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺如下：

使用四个储罐储存各步骤中的回收溶剂，以便周而复始循环使用；使用等体积丙酮二硫化碳混合溶剂萃取醇解物的次数应不少于三次；使用甲醇或乙醇萃取粗焦油的次数应不少于三次；基于水和含氧化合物之间的强氢键以及水和烃类之间互溶性差的特性，三元溶剂作为萃取剂来萃取轻质焦油，以获取轻质烃油和轻质酚油。

具体步骤如下：

步骤一：将煤粉和低沸点烷醇试剂置于高压反应釜中，经过醇解后，得到含醇解物的固液混合物；

步骤二：利用空气泵将固液混合物传输到萃取釜中，经过等体积丙酮和二硫化碳混合溶剂的多次萃取及蒸馏浓缩，获得粗焦油和残煤渣；

步骤三：将烷醇溶剂输送至萃取釜中，利用烷醇试剂反萃取粗焦油，通过压滤分离进一步获得轻质焦油和重质组分；

步骤四：将萃取剂三元混合溶剂输送至萃取釜中，萃取轻质焦油，通过分液进一步获取石油醚相和甲醇/水相；蒸出石油醚，获得轻质烃油；蒸出甲醇和水，获得轻质酚油。

所述的步骤一中：

步骤1-1、关闭高压釜加料槽的三阀门并打开四阀门，利用储罐油泵将储存在一号储罐中的醇解溶剂，输送至高压反应釜中；所述的醇解溶剂为：甲醇、乙醇、异丙醇中的一种；

步骤1-2、关闭四阀门，交替开关一阀门、五阀门，用N₂作为保护气置换釜中空气，结束后关闭一阀门、五阀门；

步骤1-3、然后操作高压反应釜的高压釜控制平台，启动高压釜加热装置和高压釜磁力搅拌装置，在300℃下反应2h；

步骤1-4、冷却至室温后，打开二阀门、六阀门、八阀门，启动空气压缩泵将反应混合物压入萃取釜中；

步骤1-5、观察透视管，当无固液混合物通过时，关闭二阀门、六阀门、八阀门和空气压缩泵；

步骤1-6、操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜加热装置和萃取釜磁力搅拌装置，并打开蛇管冷凝器循环冷凝水和十阀门、十三阀门；

步骤1-7、通过观察窗监测萃取釜中的液位变化；

步骤1-8、观察缓冲罐中的液位，打开十四阀门、十五阀门和一号三通阀上、下通路，利用缓冲罐油泵将冷凝回收的醇解溶剂输送至一号储罐中保存待用；

步骤1-9、当无冷凝溶剂流出时，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭萃取釜加热装置和萃取釜磁力搅拌装置；关闭蛇管冷凝器循环冷凝水，关闭十阀门、十三阀门、十四阀门、十五阀门和一号三通阀，此时萃取釜中剩余物质为醇解物。

所述的步骤二中：

步骤2-1、打开十一阀门、十九阀门、二十阀门和萃取釜油泵将二号储罐中预先调制好的等体积丙酮和二硫化碳混合溶剂输送至萃取釜中；

步骤2-2、关闭十一阀门、十九阀门、二十阀门和萃取釜油泵；操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜磁力搅拌装置，在室温下萃取0.5h；

步骤2-3、结束后，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭萃取釜磁力搅拌装置；

步骤2-4、打开七阀门、十二阀门，启动空气压缩泵，利用压滤板将残煤渣和丙酮二硫化碳可溶物分离，丙酮二硫化碳可溶物从十二阀门放出；

步骤2-5、重复上述萃取程序，即步骤2-1、2-2、2-3、2-4，至少三次后，残煤渣从萃取釜中取出；

步骤2-6、操作结束后，关闭七阀门、十二阀门和空气压缩泵；通过萃取釜加料槽将丙酮二硫化碳可溶物重新加入萃取釜中；关闭萃取釜加料槽的九阀门；

步骤2-7、操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜加热装置和萃取釜磁力搅拌装置；

步骤2-8、然后，打开蛇管冷凝器循环冷凝水，并打开十阀门、十三阀门，通过观察窗监测萃取釜中的液位变化；

步骤2-9、观察缓冲罐中的液位，打开十四阀门和一号三通阀的下右通路和二号三通阀的左下通路，利用缓冲罐油泵将冷凝回收的丙酮二硫化碳混合溶剂输送至二号储罐中循环使用；

步骤2-10、当无冷凝溶剂流出时，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭萃取釜加热装置和萃取釜磁力搅拌装置；

步骤2-11、关闭蛇管冷凝器的循环冷凝水，关闭十阀门、十三阀门、十四阀门和一号三通阀、二号三通阀，此时萃取釜中剩余物质为粗焦油。

所述的步骤三中：

步骤3-1、打开十一阀门、十八阀门、二十阀门和萃取釜油泵将三号储罐中储存的烷醇溶剂输送至萃取釜中；所述的烷醇溶剂为甲醇或乙醇；

步骤3-2、关闭十一阀门、十八阀门、二十阀门和萃取釜油泵，操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜磁力搅拌装置，在室温下萃取0.5h。

步骤3-3、结束后，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭萃取釜磁力搅拌装置；

步骤3-4、打开七阀门、十二阀门，启动空气压缩泵，利用压滤板将烷醇可溶物和不溶物分离，烷醇可溶物从十二阀门放出；

步骤3-5、重复上述萃取程序，即步骤3-1、3-2、3-3、3-4，至少三次之后，将不溶物从萃取釜中取出，不溶物为在室温下呈黑色固体粉末状的重质组分；

步骤3-6、操作结束后，关闭七阀门、十二阀门和空气压缩泵；

步骤3-7、通过萃取釜加料槽将烷醇可溶物重新加入萃取釜中；

步骤3-8、关闭萃取釜加料槽的九阀门，并操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜加热装置和萃取釜磁力搅拌装置；

步骤3-9、然后，开启蛇管冷凝器循环冷凝水，并打开十阀门、十三阀门，通过观察窗监测萃取釜中的液位变化；

步骤3-10、观察缓冲罐中的液位，打开十四阀门，打开一号三通阀的下右通路、二号三通阀的左右通路和三号三通阀的左下通路，利用缓冲罐油泵将冷凝回收的烷醇溶剂输送至三号储罐中循环使用；

步骤3-11、当无冷凝溶剂流出时，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭加热和萃取釜磁力搅拌装置；

步骤3-12、关闭蛇管冷凝器循环冷凝水，关闭十阀门、十三阀门、十四阀门和一号三通阀、二号三通阀、三号三通阀；此时萃取釜中剩余物质为轻质焦油。

所述的步骤四中：

步骤4-1、打开十一阀门、十七阀门、二十阀门，将四号储罐中预先调制好的三元混合溶剂利用萃取釜油泵输送至萃取釜中；所述的三元混合溶剂为石油醚、甲醇和水，混合溶剂主体按石油醚和甲醇体积比2：1配置，水的加入量为甲醇的1-5wt％；

步骤4-2、关闭十一阀门、十七阀门、二十阀门和萃取釜油泵，操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜磁力搅拌装置，并在室温下萃取0.5h；

步骤4-3、结束后，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭萃取釜磁力搅拌装置；

步骤4-4、静置一段时间后，打开十二阀门，通过观察窗监控分层液位的变化；从十二阀门分别放出甲醇/水相和石油醚相。

步骤4-5、蒸出石油醚回收利用，并得到富含脂肪烃和芳烃等族组分的轻质烃油；

步骤4-6、分别蒸出甲醇和水回收利用，并得到富含酚类、烷氧基有机物和酯类等族组分的轻质酚油。

低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺的专用设备，包高压反应釜、萃取釜、蛇管冷凝器、缓冲罐、一号储罐、二号储罐、三号储罐、四号储罐、高压釜控制平台、萃取釜控制平台以及与之配套的磁力搅拌装置、输送系统、阀管线；

高压反应釜上部设有连接一阀门和五阀门的进出气体管、带有三阀门的高压釜进料槽、压力表和磁力搅拌装置，上部通过二阀门和相关管线与空气压缩泵连接；高压反应釜外层为高压釜加热装置并在侧面连接外部高压釜控制平台，底部通过六阀门、透视管、八阀门和相关管线与萃取釜的上部连接；

萃取釜上部设有带有九阀门的萃取釜加料槽和磁力搅拌装置，上部通过七阀门和相关管线与空气压缩泵连接；萃取釜外层为萃取釜加热装置并在侧面设有萃取釜控制平台和观察窗，内部设有压滤板，底部为带有十二阀门的放料口；

萃取釜上部通过十阀门和相关管线与蛇管冷凝器的下部连接；

蛇管冷凝器的侧面通过十三阀门与缓冲罐连接；缓冲罐下部通过十四阀门和相关管线与缓冲罐油泵连接；

一号三通阀的三个端口分别连接缓冲罐油泵的出口、带有十五阀门的一号储罐、带有二号三通阀的二号储罐；二号三通阀连接带有三号三通阀的三号储罐；三号三通阀连接二号三通阀的一个端口、带有阀门的四号储罐；

一号储罐下部与储罐油泵连接，并通过带有四阀门的阀管线与高压反应釜上部连接；

二号储罐、三号储罐、四号储罐下部分别对应十九阀门、十八阀门、十七阀门连接。十七阀门、十八阀门、十九阀门输出端连接后通过二十阀门与萃取釜油泵连接，萃取釜油泵的输出口与萃取釜的上部带有十一阀门的阀管线连接。

有益效果，由于采用了上述方案，该工艺可通过简单的三步萃取即可从粗焦油富集出轻质烃油、轻质酚油和重组组分。其中，轻质烃油和酚油是重要的化工原料，可进一步通过重结晶或加压柱层析等精细分离工艺获得如粗石蜡、烷基萘、烷基酚等高附加值化学品；重质组分中几乎不含灰分，在室温下为黑色固体粉末，这种具有独特性质的重质组分可以用于多孔碳材料的制备、吸附剂或燃烧发电等。

以沸点低于100℃的烷醇类溶剂作为醇解剂，有利于反应后醇解剂的回收循环利用。反应中使用氮气这种惰性气体，避免了易燃易爆氢气的使用。此外，选择使用萃取效果优良的等体积丙酮和二硫化碳混合溶剂，避免使用传统的N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺等高沸点且具有毒性的有机试剂的使用，降低了能耗以及环境污染。按照可溶性差异将获得的粗焦油通过反萃取工艺分为可溶于甲醇或乙醇的轻质焦油组分以及在室温下呈黑色固体粉末状的重质组分。采用三元混合溶剂体系萃取轻质焦油，仅通过一次萃取就可得到富集后的轻质烃油和轻质酚油，提升了低变质煤衍生油产品的多样性，提高了生产效率。其中轻质烃油中富含脂肪烃和芳烃等族组分，可以进一步通过精细分离获得粗石蜡和烷基萘等高附加值产品，通过继续加氢精制也可以获得清洁的液体燃料。轻质酚油可以通过柱层析或重结晶等方式获得诸如烷基酚、烷氧基酚等高附加值化学品。重质组分和残煤渣可以作为多孔碳材料的制备原料、吸附剂或燃烧发电的原料继续使用。该工艺条件温和，工艺流程简单。具有绿色高效、能耗低、生产周期短等特点，并且可以根据不同油品之间的性质差异，定向合理地分离不同组分，进而获得丰富的下游产品。

本发明的方案中可获得四种衍生产品，包括轻质烃油、轻质酚油、重质组分和残煤渣。可以从轻质烃油中分离出如粗石蜡、烷基苯、烷基萘等高附加值化学品；可以通过柱层析或重结晶等方式从轻质酚油中获取烷基酚或烷氧基酚等化学品，这些化学品是重要的化工原料，可应用于酚醛树脂、杀虫剂、农药、表面活性剂等领域。重质组分是一种几乎不含灰分的黑色固体粉末，可用于燃烧发电，最大程度地降低对锅炉的损害。此外，重质组分残煤渣也可用作多孔碳材料的前体或制备吸附材料，具有很大的潜力。

优点：该工艺条件温和，工艺流程简单。具有绿色高效、能耗低、生产周期短等特点，并且可以根据不同油品之间的性质差异，定向合理地分离不同组分，进而获得丰富的下游产品。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明设备结构示意图。

图中，1、高压反应釜；2、萃取釜；3、缓冲罐；4、一号储罐；5、二号储罐、6、三号储罐；7、四号储罐；8、空气压缩泵；9、储罐油泵；10、缓冲罐油泵；11、萃取釜油泵；12、蛇管冷凝器；13、压力表；14、高压釜磁力搅拌装置；15、萃取釜磁力搅拌装置；16、高压釜加料槽；17、萃取釜加料槽；18、高压釜控制平台；19、萃取釜控制平台；20、观察窗；21、压滤板；22、透视管；23、高压釜加热装置；24、萃取釜加热装置；25、一阀门；26、二阀门；27、三阀门；28、四阀门；29、五阀门；30、六阀门；31、七阀门；32、八阀门；33、九阀门；34、十阀门；35、十一阀门；36、十二阀门；37、十三阀门；38、十四阀门；39、十五阀门；40、一号三通阀；41、二号三通阀；42、三号三通阀；43、十六阀门；44、十七阀门；45、十八阀门；46、十九阀门；47、二十阀门。

具体实施方式

结合附图1中的工艺流程以及附图2中的设备结构示意图，详细提出了以下实施例以对本发明进行详细说明。

本发明提出的分离工艺，并不局限于低变质煤醇解物，技术人员可以很容易地领会本发明的目的，将本发明延伸并应用到其他化工原料的提质中，包括中低温煤焦油、有机废液和油污泥等。但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

实施例1：使用四个储罐储存各步骤中的回收溶剂，以便周而复始循环使用；使用等体积丙酮二硫化碳混合溶剂萃取醇解物的次数应不少于三次；使用甲醇或乙醇萃取粗焦油的次数应不少于三次；基于水和含氧化合物之间的强氢键以及水和烃类之间互溶性差的特性，三元溶剂作为萃取剂来萃取轻质焦油，以获取轻质烃油和轻质酚油。

步骤如下：

步骤一：将煤粉和低沸点烷醇试剂置于高压反应釜1中，经过醇解后，得到含醇解物的固液混合物；

步骤二：利用空气泵将固液混合物传输到萃取釜2中，经过等体积丙酮和二硫化碳混合溶剂的多次萃取及蒸馏浓缩，获得粗焦油和残煤渣；

步骤三：将烷醇溶剂输送至萃取釜2中，利用烷醇试剂反萃取粗焦油，通过压滤分离进一步获得轻质焦油和重质组分；

步骤四：将萃取剂三元混合溶剂输送至萃取釜2中，萃取轻质焦油，通过分液进一步获取石油醚相和甲醇/水相；蒸出石油醚，获得轻质烃油；蒸出甲醇和水，获得轻质酚油。

所述的步骤一中：

步骤1-1、关闭高压釜加料槽16的三阀门27并打开四阀门28，利用储罐油泵9将储存在一号储罐4中的醇解溶剂，输送至高压反应釜1中；所述的醇解溶剂为：甲醇、乙醇、异丙醇中的一种；

步骤1-2、关闭四阀门28，交替开关一阀门25、五阀门29，用N₂作为保护气置换釜中空气，结束后关闭一阀门25、五阀门29；

步骤1-3、然后操作高压反应釜1的高压釜控制平台18，启动高压釜加热装置23和高压釜磁力搅拌装置14，在300℃下反应2h；

步骤1-4、冷却至室温后，打开二阀门26、六阀门30、八阀门32，启动空气压缩泵8将反应混合物压入萃取釜2中；

步骤1-5、观察透视管22，当无固液混合物通过时，关闭二阀门26、六阀门30、八阀门32和空气压缩泵8；

步骤1-6、操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，启动萃取釜加热装置24和萃取釜磁力搅拌装置15，并打开蛇管冷凝器12循环冷凝水和十阀门34、十三阀门37；

步骤1-7、通过观察窗20监测萃取釜2中的液位变化；

步骤1-8、观察缓冲罐3中的液位，打开十四阀门38、十五阀门39和一号三通阀40上、下通路，利用缓冲罐油泵10将冷凝回收的醇解溶剂输送至一号储罐4中保存待用；

步骤1-9、当无冷凝溶剂流出时，操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，关闭萃取釜加热装置24和萃取釜磁力搅拌装置15；关闭蛇管冷凝器12循环冷凝水，关闭十阀门34、十三阀门37、十四阀门38、十五阀门39和一号三通阀40，此时萃取釜2中剩余物质为醇解物。

所述的步骤二中：

步骤2-1、打开十一阀门35、十九阀门46、二十阀门47和萃取釜油泵11将二号储罐5中预先调制好的等体积丙酮和二硫化碳混合溶剂输送至萃取釜2中；

步骤2-2、关闭十一阀门35、十九阀门46、二十阀门47和萃取釜油泵11；操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，启动萃取釜磁力搅拌装置15，在室温下萃取0.5h；

步骤2-3、结束后，操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，关闭萃取釜磁力搅拌装置15；

步骤2-4、打开七阀门31、十二阀门36，启动空气压缩泵8，利用压滤板21将残煤渣和丙酮二硫化碳可溶物分离，丙酮二硫化碳可溶物从十二阀门36放出；

步骤2-5、重复上述萃取程序，即步骤2-1、2-2、2-3、2-4，至少三次后，残煤渣从萃取釜中取出；

步骤2-6、操作结束后，关闭七阀门31、十二阀门36和空气压缩泵8；通过萃取釜加料槽17将丙酮二硫化碳可溶物重新加入萃取釜2中；关闭萃取釜加料槽17的九阀门33；

步骤2-7、操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，启动萃取釜加热装置24和萃取釜磁力搅拌装置15；

步骤2-8、然后，打开蛇管冷凝器12循环冷凝水，并打开十阀门34、十三阀门37，通过观察窗20监测萃取釜2中的液位变化；

步骤2-9、观察缓冲罐3中的液位，打开十四阀门38和一号三通阀40的下右通路和二号三通阀41的左下通路，利用缓冲罐油泵10将冷凝回收的丙酮二硫化碳混合溶剂输送至二号储罐5中循环使用；

步骤2-10、当无冷凝溶剂流出时，操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，关闭萃取釜加热装置24和萃取釜磁力搅拌装置15；

步骤2-11、关闭蛇管冷凝器12的循环冷凝水，关闭十阀门34、十三阀门37、十四阀门38和一号三通阀40、二号三通阀41，此时萃取釜2中剩余物质为粗焦油。

所述的步骤三中：

步骤3-1、打开十一阀门35、十八阀门45、二十阀门47和萃取釜油泵11将三号储罐6中储存的烷醇溶剂输送至萃取釜2中；所述的烷醇溶剂为甲醇或乙醇；

步骤3-2、关闭十一阀门35、十八阀门45、二十阀门47和萃取釜油泵11，操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，启动萃取釜磁力搅拌装置15，在室温下萃取0.5h。

步骤3-3、结束后，操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，关闭萃取釜磁力搅拌装置15；

步骤3-4、打开七阀门31、十二阀门36，启动空气压缩泵8，利用压滤板21将烷醇可溶物和不溶物分离，烷醇可溶物从十二阀门36放出；

步骤3-5、重复上述萃取程序，即步骤3-1、3-2、3-3、3-4，至少三次之后，将不溶物从萃取釜中取出，不溶物为在室温下呈黑色固体粉末状的重质组分；

步骤3-6、操作结束后，关闭七阀门31、十二阀门36和空气压缩泵8；

步骤3-7、通过萃取釜加料槽17将烷醇可溶物重新加入萃取釜2中；

步骤3-8、关闭萃取釜加料槽17的九阀门33，并操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，启动萃取釜加热装置24和萃取釜磁力搅拌装置15；

步骤3-9、然后，开启蛇管冷凝器12循环冷凝水，并打开十阀门34、十三阀门37，通过观察窗20监测萃取釜2中的液位变化；

步骤3-10、观察缓冲罐3中的液位，打开十四阀门38，打开一号三通阀40的下右通路、二号三通阀41的左右通路和三号三通阀42的左下通路，利用缓冲罐油泵10将冷凝回收的烷醇溶剂输送至三号储罐6中循环使用；

步骤3-11、当无冷凝溶剂流出时，操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，关闭加热和萃取釜磁力搅拌装置15；

步骤3-12、关闭蛇管冷凝器12循环冷凝水，关闭十阀门34、十三阀门37、十四阀门38和一号三通阀40、二号三通阀41、三号三通阀42。此时萃取釜2中剩余物质为轻质焦油。

所述的步骤四中：

步骤4-1、打开十一阀门35、十七阀门44、二十阀门47，将四号储罐7中预先调制好的三元混合溶剂利用萃取釜油泵(11)输送至萃取釜(2)中；所述的三元混合溶剂为石油醚、甲醇和水，混合溶剂主体按石油醚和甲醇体积比2：1配置，水的加入量为甲醇的1-5wt％；

步骤4-2、关闭十一阀门35、十七阀门44、二十阀门47和萃取釜油泵11，操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，启动萃取釜磁力搅拌装置15，并在室温下萃取0.5h；

步骤4-3、结束后，操作萃取釜2的萃取釜控制平台19，关闭萃取釜磁力搅拌装置15；

步骤4-4、静置一段时间后，打开十二阀门36，通过观察窗20监控分层液位的变化；从十二阀门36分别放出甲醇/水相和石油醚相。

步骤4-5、蒸出石油醚回收利用，并得到富含脂肪烃和芳烃等族组分的轻质烃油；

步骤4-6、分别蒸出甲醇和水回收利用，并得到富含酚类、烷氧基有机物和酯类等族组分的轻质酚油。

轻质烃油和轻质酚油的组成见附表1。

附表1

1-5wt％含水量的三元混合溶剂萃取得到的石油醚相和甲醇/水相的气相色谱/质谱联用分析结果。

低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺的专用设备，它由高压反应釜1、萃取釜2、蛇管冷凝器12、缓冲罐3、一号储罐4、二号储罐5、三号储罐6、四号储罐7、高压釜控制平台18、萃取釜控制平台19以及与之配套的磁力搅拌装置、输送系统、阀管线组成；

高压反应釜1上部设有连接一阀门25和五阀门29的进出气体管、带有三阀门27的高压釜进料槽16、压力表13和磁力搅拌装置14，上部通过二阀门26和相关管线与空气压缩泵8连接；高压反应釜1外层为高压釜加热装置23并在侧面连接外部高压釜控制平台18，底部通过六阀门30、透视管22、八阀门32和相关管线与萃取釜2的上部连接；

萃取釜2上部设有带有九阀门33的萃取釜加料槽17和磁力搅拌装置15，上部通过七阀门31和相关管线与空气压缩泵8连接；萃取釜2外层为萃取釜加热装置24并在侧面设有萃取釜控制平台19和观察窗20，内部设有压滤板21，底部为带有十二阀门36的放料口；

萃取釜2上部通过十阀门34和相关管线与蛇管冷凝器12的下部连接；

蛇管冷凝器12的侧面通过十三阀门37与缓冲罐3连接；缓冲罐3下部通过十四阀门38和相关管线与缓冲罐油泵10连接；

一号三通阀40的三个端口分别连接缓冲罐油泵10的出口、带有十五阀门39的一号储罐4、带有二号三通阀41的二号储罐5；二号三通阀41连接带有三号三通阀42的三号储罐6；三号三通阀42连接二号三通阀41的一个端口、带有阀门43的四号储罐7；

一号储罐4下部与储罐油泵9连接，并通过带有四阀门28的阀管线与高压反应釜1上部连接；

二号储罐5、三号储罐6、四号储罐7下部分别对应十九阀门46、十八阀门45、十七阀门44连接。十七阀门44、十八阀门45、十九阀门46输出端连接后通过二十阀门47与萃取釜油泵11连接，萃取釜油泵11的输出口与萃取釜2的上部带有十一阀门35的阀管线连接。

本发明所提出的实施例是在较优条件下的实施例，但并不局限于上述所提出的内容。本领域的相关技术人员可以很容易重复出上述实施例，并进一步引申和变化方案，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺，其特征是：低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺如下：

使用四个储罐储存各步骤中的回收溶剂，以便周而复始循环使用；使用等体积丙酮二硫化碳混合溶剂萃取醇解物的次数应不少于三次；使用甲醇或乙醇萃取粗焦油的次数应不少于三次；基于水和含氧化合物之间的强氢键以及水和烃类之间互溶性差的特性，三元溶剂作为萃取剂来萃取轻质焦油，以获取轻质烃油和轻质酚油；

具体步骤如下：

步骤一：将煤粉和低沸点烷醇试剂置于高压反应釜中，经过醇解后，得到含醇解物的固液混合物，利用空气泵将固液混合物传输到萃取釜中；

步骤二：经过等体积丙酮和二硫化碳混合溶剂的多次萃取及蒸馏浓缩，获得粗焦油和残煤渣；

步骤三：将烷醇溶剂输送至萃取釜中，利用烷醇试剂反萃取粗焦油，通过压滤分离进一步获得轻质焦油和重质组分；

步骤四：将萃取剂三元混合溶剂输送至萃取釜中，萃取轻质焦油，通过分液进一步获取石油醚相和甲醇/水相；蒸出石油醚，获得轻质烃油；蒸出甲醇和水，获得轻质酚油。

2.根据权利要求1所述的低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺，其特征是：所述的步骤一中：

步骤1-1、关闭高压釜加料槽的三阀门并打开四阀门，利用储罐油泵将储存在一号储罐中的醇解溶剂，输送至高压反应釜中；所述的醇解溶剂为：甲醇、乙醇、异丙醇中的一种；

步骤1-2、关闭四阀门，交替开关一阀门、五阀门，用N₂作为保护气置换釜中空气，结束后关闭一阀门、五阀门；

步骤1-3、然后操作高压反应釜的高压釜控制平台，启动高压釜加热装置和高压釜磁力搅拌装置，在300^oC下反应2 h；

步骤1-4、冷却至室温后，打开二阀门、六阀门、八阀门，启动空气压缩泵将反应混合物压入萃取釜中；

步骤1-5、观察透视管，当无固液混合物通过时，关闭二阀门、六阀门、八阀门和空气压缩泵；

步骤1-6、操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜加热装置和萃取釜磁力搅拌装置，并打开蛇管冷凝器循环冷凝水和十阀门、十三阀门；

步骤1-7、通过观察窗监测萃取釜中的液位变化；

步骤1-8、观察缓冲罐中的液位，打开十四阀门、十五阀门和一号三通阀上、下通路，利用缓冲罐油泵将冷凝回收的醇解溶剂输送至一号储罐中保存待用；

步骤1-9、当无冷凝溶剂流出时，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭萃取釜加热装置和萃取釜磁力搅拌装置；关闭蛇管冷凝器循环冷凝水，关闭十阀门、十三阀门、十四阀门、十五阀门和一号三通阀，此时萃取釜中剩余物质为醇解物。

3.根据权利要求1所述的低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺，其特征是：所述的步骤二中：

步骤2-1、打开十一阀门、十九阀门、二十阀门和萃取釜油泵将二号储罐中预先调制好的等体积丙酮和二硫化碳混合溶剂输送至萃取釜中；

步骤2-2、关闭十一阀门、十九阀门、二十阀门和萃取釜油泵；操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜磁力搅拌装置，在室温下萃取0.5 h；

步骤2-3、结束后，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭萃取釜磁力搅拌装置；

步骤2-4、打开七阀门、十二阀门，启动空气压缩泵，利用压滤板将残煤渣和丙酮二硫化碳可溶物分离，丙酮二硫化碳可溶物从十二阀门放出；

步骤2-5、重复上述萃取程序，即步骤2-1、2-2、2-3、2-4，至少三次后，残煤渣从萃取釜中取出；

步骤2-6、操作结束后，关闭七阀门、十二阀门和空气压缩泵；通过萃取釜加料槽将丙酮二硫化碳可溶物重新加入萃取釜中；关闭萃取釜加料槽的九阀门；

步骤2-7、操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜加热装置和萃取釜磁力搅拌装置；

步骤2-8、然后，打开蛇管冷凝器循环冷凝水，并打开十阀门、十三阀门，通过观察窗监测萃取釜中的液位变化；

步骤2-9、观察缓冲罐中的液位，打开十四阀门和一号三通阀的下右通路和二号三通阀的左下通路，利用缓冲罐油泵将冷凝回收的丙酮二硫化碳混合溶剂输送至二号储罐中循环使用；

步骤2-10、当无冷凝溶剂流出时，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭萃取釜加热装置和萃取釜磁力搅拌装置；

步骤2-11、关闭蛇管冷凝器的循环冷凝水，关闭十阀门、十三阀门、十四阀门和一号三通阀、二号三通阀，此时萃取釜中剩余物质为粗焦油。

4.根据权利要求1所述的低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺，其特征是：所述的步骤三中：

步骤3-1、打开十一阀门、十八阀门、二十阀门和萃取釜油泵将三号储罐中储存的烷醇溶剂输送至萃取釜中；所述的烷醇溶剂为甲醇或乙醇；

步骤3-2、关闭十一阀门、十八阀门、二十阀门和萃取釜油泵，操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜磁力搅拌装置，在室温下萃取0.5 h；

步骤3-3、结束后，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭萃取釜磁力搅拌装置；

步骤3-4、打开七阀门、十二阀门，启动空气压缩泵，利用压滤板将烷醇可溶物和不溶物分离，烷醇可溶物从十二阀门放出；

步骤3-5、重复上述萃取程序，即步骤3-1、3-2、3-3、3-4，至少三次之后，将不溶物从萃取釜中取出，不溶物为在室温下呈黑色固体粉末状的重质组分；

步骤3-6、操作结束后，关闭七阀门、十二阀门和空气压缩泵；

步骤3-7、通过萃取釜加料槽将烷醇可溶物重新加入萃取釜中；

步骤3-8、关闭萃取釜加料槽的九阀门，并操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜加热装置和萃取釜磁力搅拌装置；

步骤3-9、然后，开启蛇管冷凝器循环冷凝水，并打开十阀门、十三阀门，通过观察窗监测萃取釜中的液位变化；

步骤3-10、观察缓冲罐中的液位，打开十四阀门，打开一号三通阀的下右通路、二号三通阀的左右通路和三号三通阀的左下通路，利用缓冲罐油泵将冷凝回收的烷醇溶剂输送至三号储罐中循环使用；

步骤3-11、当无冷凝溶剂流出时，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭加热和萃取釜磁力搅拌装置；

步骤3-12、关闭蛇管冷凝器循环冷凝水，关闭十阀门、十三阀门、十四阀门和一号三通阀、二号三通阀、三号三通阀；此时萃取釜中剩余物质为轻质焦油。

5.根据权利要求1所述的低变质煤醇解物中轻质烃油和酚油的高效富集工艺，其特征是：所述的步骤四中：

步骤4-1、打开十一阀门、十七阀门、二十阀门，将四号储罐中预先调制好的三元混合溶剂利用萃取釜油泵输送至萃取釜中；所述的三元混合溶剂为石油醚、甲醇和水，混合溶剂主体按石油醚和甲醇体积比2：1配置，水的加入量为甲醇的1-5 wt%；

步骤4-2、关闭十一阀门、十七阀门、二十阀门和萃取釜油泵，操作萃取釜的萃取釜控制平台，启动萃取釜磁力搅拌装置，并在室温下萃取0.5 h；

步骤4-3、结束后，操作萃取釜的萃取釜控制平台，关闭萃取釜磁力搅拌装置；

步骤4-4、静置一段时间后，打开十二阀门，通过观察窗监控分层液位的变化；从十二阀门分别放出甲醇/水相和石油醚相；

步骤4-5、蒸出石油醚回收利用，并得到富含脂肪烃和芳烃等族组分的轻质烃油；

步骤4-6、分别蒸出甲醇和水回收利用，并得到富含酚类、烷氧基有机物和酯类等族组分的轻质酚油。

Images