中、低溫煤焦油微負壓蒸餾工藝方案

張萬順，姜澤標，許玉峰

中、低溫煤焦油微負壓蒸餾工藝方案

張萬順，姜澤標，許玉峰

（昆明蘭德設計有限公司，云南 昆明 650000）

中、低溫煤焦油在微負壓下切取110～330 ℃、300～350℃餾段，回收率以質量分數計：輕油回收率為35％，重油回收率為33.3％，煤瀝青收率為2.5％，不凝油氣收率為6.7％。中、低溫煤焦油負壓蒸餾工藝給發生爐煤氣站廢水池中的沉積物處置找到一條可推行的路徑，形成發生爐煤氣站廢水池中的沉積物處置專業化、規模化路線。

煤焦油；微負壓蒸餾；危險廢物處置

本文以發生爐煤氣站廢水池中的沉積物（低、中溫煤焦油、渣）為原料油，經過沉降脫水，除臭，微負壓蒸餾加熱處理的工藝路線，在蒸餾罐分餾冷卻，分離出多種產品。

發生爐煤氣站廢水池中的沉積物隨意丟棄或簡單處理均對環境造成巨大的破壞性和影響。

將廢水池中的沉積物中的油品（低、中溫煤焦油）回收，可避免因廢棄原料油的不當處理造成的土壤、地表水、地下水等的環境污染；加工成為燃油使其成為燃料，使廢棄資源得到重新利用，避免造成資源浪費。

本項目生產的副產品煤瀝青是較好的燃料，在資源缺乏的時代，珍惜、保護不可再生的資源是主體，同時合理利用廢棄物也是不變的主旋律。

1 原料油的組成分析

中、低溫煤焦油是十分復雜的混合物，其組成隨煤種及干餾條件的不同及采用的工藝技術方案而有所差異，多數情況下是由煤焦油工業專門進行分離、提純后加以利用[1-2]。

中、低溫煤焦油的基本性質如表1所示，中、低溫煤焦油中各組分的分析結果如表2所示。

表1 中、低溫煤焦油的基本性質

本項目在生產過程中使用的原料油為煤氣站廢水池中的沉積危廢物（低溫焦油、中溫焦油和煤粉），產品為爐灶煤焦燃料油（輕質焦油與重質焦油的混合油）、副產品為煤瀝青。

表2 中、低溫煤焦油中各組分的分析結果[1]

2 微負壓蒸餾工藝方案

中、低溫煤焦油是十分復雜的混合物，其組成隨煤種及干餾條件的不同及采用的工藝技術方案而有所差異，多數情況下是由煤焦油工業專門進行分離、提純后加以利用。本文以原料油中添加防沸劑控制沸點一般在110～350 ℃之間，基本上可以通過蒸餾法進行分餾。該方案采用干式微負壓蒸餾，根據原料油中各組分沸點的不同，低、中溫煤焦油從原料油中蒸出，油蒸氣經過冷凝回收后得到產品。

本文采用的減壓蒸餾裝置是一個工藝較成熟的裝置，技術進展大多是在工藝加工流程、設備結構及優化操作等方面，從而在滿足生產方案、產品質量的前提下獲得高拔出率、低能耗的效果。低溫煤焦油餾分沸程如表3所示。

表3 低溫煤焦油餾分沸程[3]

干式微負壓蒸餾工藝是國外21世紀70年代逐漸發展起來的，其特點是在蒸餾罐內通過蒸餾罐頂采用的冷凝冷卻系統，使減壓出口獲得較高的真空度，在較低的操作溫度下完成相同的減壓拔出率。蒸餾罐采用了處理能力高、壓力降小的內件，有利于提高微負壓餾分油的收率并降低了裝置能耗[4]。

采用干式微負蒸餾工藝的主要作用在于簡化裝置流程，同時可以降低裝置的加工能耗，進罐的原料油被加熱到110~350 ℃，有利于低、中溫煤焦油餾出。整個系統所需熱源均由燃燒爐提供（燃煤瀝青及不凝氣體的燃燒在燃燒室內進行，燃燒后的熱能將蓄熱硅板加熱，蓄熱硅板又將熱能間接傳遞給蒸餾罐），各設備均為密封。

3 微負壓蒸餾工藝

微負壓蒸餾工藝如圖1所示。原料油用強力渣漿泵打入蒸餾罐，蒸餾罐內溫度升高至110～230 ℃（為第2餾段）時，原料油中的輕油、酚油、萘油在蒸餾過程中逐步揮發，油蒸氣通過循環冷凝系統后，油品冷凝至的中間槽后，自流到的燃料油緩沖罐暫存（該段冷凝的油品統稱為輕質焦油）；當蒸餾罐內溫度升高至230～300 ℃時（為第3餾段），洗油（230～270 ℃）、蒽油（270～300 ℃）逐步蒸餾出來（該餾段的油品統稱為重質焦油），油蒸氣通過循環冷凝系統后，油品冷凝至的中間槽后，自流到燃料油緩沖罐與2餾段的油品混合暫存。

當的燃料油緩沖罐的混和油品收集到80%后，用成品油泵打入成品油罐儲存。蒸餾罐內溫度升高至300 ℃時，當冷卻管出油口無油品餾出時，停止對蒸餾罐加熱，經過4天的蒸餾，蒸餾罐內剩余物為煤瀝青。

蒸餾罐除渣臥式燃燒爐停火后，蒸餾罐經過2天自然冷卻至常溫，打開蒸餾罐封口用扇風機向罐內注入新鮮空氣，然后由作業人員進入蒸餾罐中清除煤瀝青，煤瀝青儲存于煤瀝青棚，供燃燒爐作為燃料使用。清除煤瀝青到下一輪的原料油裝罐作業共需要一天。

圖1 微負壓蒸餾工藝

4 生產運行

1）煤焦油、渣處理企業生產規模為：處理煤氣發生爐廢棄的焦油渣6 000 t·a-1（原料油），產脫水煤焦油4 100 t·a-1，其中產輕質油2 100 t·a-1，重質油2 000 t·a-1，產煤瀝青1 500 t·a-1。采用煤氣發生爐廢水池中的危廢沉積物作原料油，沉積物質量良莠不齊，含油、水、渣量波動大，含水率高達為20％左右。

2）為了提高成品油回收率，生產企業收購原料油，集中處置。生產企業收購的原料油質量已達到中、低溫煤焦油的質量標準。外購煤焦油質量水分、灰分大幅度降低，質量指標見表4。

表4 原料油質量指標

3）原料油水分降低后，原料油無須預處理，蒸餾工藝沒有改變，僅是原料油在分餾過程的中輕質餾段、重質餾段的分餾時間縮短。原料油中含有的固體顆粒，是成品油灰分的主要來源，原料油中的含塵量降低后，成品油的回收量也就增加。

蒸餾時間：在原料油為焦油渣時，蒸餾罐內溫度升高至300 ℃時，當冷卻管出油口無油品餾出時，停止對蒸餾罐加熱，經過3天的蒸餾，蒸餾罐內剩余物為煤瀝青。

蒸餾罐除渣時間：臥式燃燒爐停火后，蒸餾罐經過1天自然冷卻至常溫，清除煤瀝青，每一次生產循環周期為4天。因此，在原料油含水率、灰分降低、含油率質量提高的條件下，現有工藝設備的蒸餾周期由96 h縮短至30 h操作是可行的，成品油產量大幅度提高符合生產工藝的要求。

5 結 論

1）經過分析原料油組分中、低溫煤焦油的質量分數約為68.33%，煤瀝青約為25%，其他（不凝氣體及水分）約為6.67％。由此采用發生爐煤氣站廢水池中的沉積物為主要原料的工藝技術，該技術成功地運用于國內多套生產裝置，屬于國內同類型產品中的先進工藝，業內對比具有消耗低、能耗少、低污染、產品質量高、成熟可靠等突出優點，符合當前廢物綜合利用技術發展的總方向。

2）整個系統所需熱源均由燃燒爐提供（燃煤瀝青及不凝氣體的燃燒在燃燒室內進行，燃燒后的熱能將蓄熱硅板加熱，蓄熱硅板又將熱能間接傳遞給蒸餾罐），各設備均為密封。蒸餾罐、脫水池、分離器、緩沖罐等設備頂端有事故自動排氣閥，用于管路堵塞事故狀態下的臨時泄壓。

3）整個工藝過程為微負壓、常壓生產。根據項目工藝要求和生產操作特點，所用自控方案為就地儀表控制，主要有溫度計、壓力表、液位計，以能滿足工藝要求為原則，確保質量目標，提高生產效率和產品質量。各設備密閉生產，減少人工操作。

4）生產工藝采用微負壓蒸餾，結合了傳統蒸餾技術及現代科學技術，整個過程無高溫、無高壓，分解溫度低于350 ℃，原材料自身能產生熱量分解，少量廢氣引至蒸餾罐底燃燒促進分解，不需要另外提供熱源，同時避免直接排放對空氣造成污染。

［1］ 張軍民，劉弓，低溫煤焦油的綜合利用[J]，煤炭轉換，2010，33 （3）：92-96.

［2］孫鵬，孫國權，張鵬飛，等.新疆中低溫煤焦油的綜合利用[J].當代化工，2018，47（12）：2580-2583.

［3］劉亞軍，陳小龍，王一凡，等.哈德原油減壓餾分加工方案分析[J].云南化工，2013（4）：22-25.

［4］孫會青，曲思建，王立斌.低溫煤焦油生產加工利用現狀[J].潔凈煤技術，2008，14（5）：34-37.

Micro Negative Pressure Distillation Process of Medium and low temperature Coal Tar

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（Kunming Rand Design Co., Ltd., Kunming Yunnan 650000, China）

The medium and low temperature coal tar distillates were cut into110~330℃and 300~350℃ fractions under slight negative pressure. The light oil recovery rate was 35%, the heavy oil recovery rate was 33.3%, the coal asphalt was 2.5%, the non-condensable oil and gas was 6.7%.The medium and low temperature coal tar negative pressure distillation process provides a feasible path to dispose the sediments in the waste water pool of the occurrence furnace gas station,forming a specialized and large-scale route for the disposal of sediments in the wastewater pool of the occurrence furnace gas station.

Coal tar; Micronegative pressure distillation; Hazardous waste disposal

2020-10-23

張萬順（1990-），男，云南省昭通市人，助理工程師，2015年畢業于昆明學院化學工程與工藝專業，研究方向：化工工藝。

TQ519

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1004-0935（2021）03-0349-03