关于煤焦油脱水技术的探讨
关于煤焦油脱水技术的探讨
关于煤焦油脱水技术的探讨摘要：文章介绍了煤焦油水分对焦油加工工艺、产品质量的影响，并简单对于常用的煤焦油脱水技术进行探讨。
关键词：煤焦油；脱水；技术煤焦油是炼焦工业煤装入焦炉炭化室高温干馏，经干燥、热解析出吸附在煤中的水、二氧化碳和甲烷等，随着煤的温度升高，煤含氧多的分子结构分解为水、二氧化碳等；当煤层温度达到500℃～550℃，则发生煤大分子侧链和基团的断裂，形成大量的初次热解产物，亦称为初焦油；其受炉墙、焦饼中心和炉顶空间的高温作用，在800℃～1000℃的条件下发生深度热分解，生成二次热解产物，或称为高温焦油，其产量约占装炉煤的3%～4%。
1煤焦油脱水的原因煤焦油在蒸馏前必须脱水。
焦油的含水，直接影响着蒸馏的稳定操作和设备使用寿命等，造成蒸馏塔系统压力显著提高、阻力加大，甚至打乱蒸馏操作制度，增加能源消耗；若直接作为产品销售，也会降低产品质量等级，影响企业的企业形象和经济效益。
冶金行业标准(YB/T 5075-1993)规定了煤焦油的质量标准，其水分指标要求不大于4%。
2煤焦油水分的影响2.1煤焦油水分对焦油加工精制的影响含水较高的煤焦油在预处理、蒸馏过程中，会延长脱水时间而增加蒸汽、水等能源消耗及储罐的周转时间，降低设备生产能力。
特别是由于水的存在，形成焦油和水的乳浊液，使焦油加热不均匀。
其中水分会因过热而突然沸腾，引起焦油的喷出，造成事故。
因此，煤焦油加工蒸馏前必须脱水。
焦油所含的水以稀氨水的形式存在，伴随水分带人腐蚀性介质——固定氨盐，当加热到220℃～250℃时，固定铵盐会分解成氨和游离酸，引起设备和管道腐蚀。
此外，煤焦油中的水分是含有氨、氰和酚等很多有毒有害物质的废水，污染环境。
2.2煤焦油水分对产品质量的影响煤焦油水分对质量指标密度和黏度的影响是明显的，水分越大，密度和黏度就会越小；水分越小，密度和黏度会越大。
通过大量数据分析，得出煤焦油的水分与密度、黏度的关系曲线（图1、图2）。
热泵原料焦油最终脱水工艺的研究
从适用规模、能耗、运行成本等方面对常规最终
脱水工艺和热泵最终脱水工艺进行对比，见表1。
从表1可以看出，热泵最终脱水工艺在适用规模、能 耗、运行成本方面略优于常规最终脱水工艺，但投资
Zhang Shufu He Zongbao He Wenwei Shan Chunhua (ACRE Coking & Refractory Engineering Consulting Corporation, MCC, Dalian 116085 , China)
Abstract: This paper introduced a process of feedstock tar dehydration by using waste heat from oil vapor on top of pre -dehydration column and dehydration column recovered by heat pump. This process is a new and energy-saving technology, with low operating cost and easy operation, which can be widely used in this industry. Key words: Final dehydration for feedstock tar； Absorption heat pump；
吸收式热泵是一种利用低品位热源，将能量从
2019年5月
燃料与化工
第50卷第3期
Fuel & Chemical Processes
55
低温热源向高温热源泵送的循环系统 ，是回收利用 低温位热能的有效装置,具有节约能源、保护环境的 双重作用。吸收式热泵可分为2类:第1类为增热 型热泵，利用少量的高温热源为驱动热源，产生大量 的中温有用热能;第2类为升温型热泵，利用中低温 热能驱动，用大量中温热源和低温热源的热势差，制 取热量少于但温度高于中温热源的热量，将部分中 低热能转移到更高温位，从而提高了热源的利用品 位⑷。
煤焦油脱水
煤焦油脱水
meij扭oyou tuoshui 煤焦油脱水(dehydrating of eoal tar)指初步脱除煤燕油所含水分的过程。
是煤焦油蒸馏的准备工作之一。
分离出氨水和焦油渣的煤焦油，尚含水4% 左右。
在煤焦油间歇蒸馏过程中，水分会延长蒸馏时间，降低设备处理能力，增加热量消耗，并使煤焦油产生泡沫而导致窜油事故。
在煤焦油连续蒸馏过程中，水分会增加系统压力，破坏正常工艺操作制度，严重时会引起管道和设备破裂而导致火灾事故.同时，随水分带入的腐蚀性物质，还会腐蚀设备和管道。
因此，煤焦油蒸馏前，必须脱水。
脱水有加热静止脱水法、加压脱水法和机械脱水法三种。
加热静止脱水法是，在贮槽中将煤焦油加热并维持在70~80℃，静止36h以上，水与煤焦油因密度不同而分离。
加热有利于乳化液的分离，但温度过高，对流作用增强，会影响澄清，并引起轻油挥发。
静止脱水可使煤焦油中水分降到2%左右。
加压脱水法是煤焦油在专设的贮槽中，在压力0.49~0.98Mpa、温度130~150℃的条件下静止4h，煤焦油中水分可降到1~2%。
机械脱水法是，用离心机进行煤焦油脱水，煤焦油中水分可脱至1%。
上述三种方法只能脱除煤焦油中乳化状水分，但不能脱除焦油中溶解水和化合水，这部分水分需在煤焦油蒸馏初期的最终脱水阶段脱除。
(冯映相徐瀚初)
......。
煤焦油脱水技术的探讨
法离分心离 2 .2
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煤焦油原料脱水除盐过程研究及动力学模型验证
煤焦油原料脱水除盐过程研究及动力学模型验证Jin Ping;Yang Xiuna;Ruan Zonglin;Yang Qiang【摘要】以陕西某厂中低温煤焦油为原料,考察了煤焦油脱水除盐过程中的注水洗涤温度、洗涤过程注水量、洗涤级数、洗涤停留时间、洗涤器结构、分水方式对脱水除盐效果的影响,结果表明当洗涤温度为80℃、洗涤工艺过程注水量为8％～15％、洗涤级数为2～4级、洗涤停留时间为0.8～1.6 min、采用高效注水洗涤构件、分水方式采用聚结分离方式时,能够取得最佳的脱水除盐效果.建立了煤焦油脱水除盐动力学模型,用Matlab软件拟合出煤焦油脱水除盐过程的动力学参数,并采用实验数据对模型进行了验证,结果表明高效聚结分离器分水的实测值与模型预测值拟合度较好,说明该方法更适合中低温煤焦油原料的脱水除盐,可为工业应用提供参考.【期刊名称】《石油炼制与化工》【年(卷),期】2019(050)002【总页数】5页(P95-99)【关键词】中低温煤焦油;深度脱水除盐;动力学模型;聚结分离器【作者】Jin Ping;Yang Xiuna;Ruan Zonglin;Yang Qiang【作者单位】;;;【正文语种】中文煤焦油为黑色或黑褐色并具有刺激性臭味的黏稠状液体，按照裂解温度不同可分为低温煤焦油(450～550 ℃)、中温煤焦油(600～800 ℃)和高温煤焦油(1 000 ℃)[1]，其中中低温煤焦油中轻组分含量相对较多，可以通过加氢等适宜的工艺生产清洁燃料。
中温煤焦油中包含了大量的硫、氮、重金属、盐类、乳化水以及固体杂质，为了防止后续加工过程中催化剂失活及设备腐蚀，加工前必须进行深度脱水除盐处理[2-4]。
由于中低温煤焦油原料具有密度大、黏度高、乳化性强等特点，使得煤焦油原料深度脱水除盐处理具有较大的难度[5-7]。
本研究针对中低温煤焦油深度脱水除盐过程进行实验研究及动力学模型验证，为煤焦油深度脱水除盐的工业应用提供支持。
浅析影响煤焦油脱水的因素
浅析影响煤焦油脱水的因素中图分类号：S927 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0372-011、前言峰煤焦化厂现有一期72孔TJL4350D型焦炉两座，采用捣固煤饼，侧装高温干馏工艺，配套相应的煤气净化车间和环保设施，年产焦炭100万吨。
从炼焦车间来的焦油、氨水与煤气的混合物约80℃入气液分离器，煤气与焦油氨水等在此分离。
分离出的荒煤气进入初冷器，焦油氨水与焦油去机械化氨水澄清槽进行初步分离。
分离的氨水至循环氨水槽，用循环氨水泵送至焦炉冷却煤气，多余的氨水有循环氨水泵抽送至剩余氨水槽。
分离的焦油至焦油分离器进行焦油的进一步脱水、脱渣，分离的焦油定期用焦油泵抽送至焦油槽，焦油槽底部有蒸汽盘管加热，维持槽内温度在80-100℃，经静置48小时，脱水后外售。
11月以来，焦炉上升管和集气管堵塞严重，焦油质量指标波动较大，质量明显变差，焦油含甲苯不溶物最高时达到14.2，同时焦油脱水困难，静置加热时间延长至60小时，焦油含水仍在8%左右，影响了焦油的销售，造成了较大的经济损失，也危及了焦炉正常生产。
2、原因分析11月份焦油水分指标趋势图（图1，表1）：2.1 焦油质量的影响因素（1）配煤比；（2）配煤细度和水分；（3）焦炉炉温控制情况，装煤情况，集气管堵塞情况；（4）机械化澄清槽运转情况，焦油槽加热脱水情况。
2.2 备煤工艺生产状况（1）配合煤中种类11月份前增加了1/3焦的配入量，使配合煤质发生了较大变化。
（2）由于运煤皮带上的喷洒装置坏一直不用，配合煤水分偏低，比正常要求值偏低1.5%-2%，造成装煤是浮煤被荒煤气带走，进入机械化澄清槽里。
2.3 焦炉生产工艺情况（1）焦炉结焦时间24小时，标准炉温1300℃，实际控制炉温在1310℃-1320℃。
由于焦炉炉墙串漏严重，为了保证焦炭成熟，炉温控制偏高。
（2）装煤有摇动给料机将煤均匀逐层给入装煤车煤箱内，用18锤微移动捣固机分层捣实，由于给料机出口下煤不利，导致装煤量不足，要求装煤高度不得于4米，实际3.8米左右。
煤焦油脱水的改进措施
２．４焦 油槽底 部 焦油 渣 多
可 观 的 经 济 效 益 。
焦油槽 底部焦油渣 多 ，厚度高 达 ０．８ｍ以上 ，未及 时清除 ，影 参 考 文 献 ：
焦炭 ，相应 的装煤量及 煤气发生 量大幅增加 。 ２０１６年 以 前 ，焦油 水分 一 直 保持 在 ４％ ～６％之 间（质量 要
求水 分 不大 于 ４％），出厂 焦油 不合 格率 在 ２０％左 右 ，严 重影 响 公 司的经济效益 。
为 改 变这 种现 状 ，我 们认 真 分析 了焦 油水 分 高的 原 因 ，并 实施 了一系列 降低焦油水分 的改进措 施 。
炉 顶 空 间温 度 较 高 ，大部 分 时 段超 过 ９００％２，焦 油 中游 离
９８％ 以 上 。
碳 、萘 、沥 青含量槽 ；压力
３改 进 措 施
在 生 产焦 炭 的 过 程 中 ，产 生 的 黑褐 色粘 稠 状液 体 是 煤 焦
加 强 焦炉加 热 制度 管理 ，严格 控 制炉 顶空 间温度 在 ８００％
冷 器冷 凝冷 却后产 生的含 有大量 的焦 油 、氨水和 焦油渣 的液 体 左右 ，严禁超过 ９００￣Ｃ。
混 合 物 自流入 焦 油 氨水澄 清槽 。油水 分离 后 的氨水 经 溢流 槽 流 入 氨水 中间槽 ，焦油 则 由槽下 部 的焦油 液面 调 节器 引 出 ，自 流 到焦 油 中间槽 ，经静 止脱水 后送 往焦 油储槽 。焦油渣 由刮 板 输 送机缓慢 刮至头 部漏嘴排 出 。
煤焦油脱水 的改进措施
闵许 杰 尤 明超 （中 国平 煤神 马集 团平 顶 山朝 川焦 化有 限 公司 ，河 南 平 顶 山 ４６７５１２）
摘 要：针 对我公 司煤 焦 油水分 波动 大 ，脱 水 困难 ，部分 时 油槽 因故障 停用 ，使 焦油 的库容量 减少 ｌ／３，缩 短 了焦油在 油库
焦油脱水及蒸馏原理
焦油脱水及蒸馏原理焦油脱水及蒸馏是一种常见的炼油过程，用于从原油中分离出一系列的烃类化合物。
该过程主要基于这样一个原理，即不同的烃类化合物具有不同的沸点和溶解性，因此可以通过蒸馏和脱水来分离出它们。
焦油脱水是指在炼油过程中将原油中的水分去除，以便更好地进行后续的分离和提纯。
水分的存在会降低炼油操作的效率，同时也会影响炼油产品的质量。
焦油脱水被视为炼油过程中的一项关键操作。
焦油脱水可以采用不同的方法，包括重力分离、离心分离、凝聚法等。
最常用的方法是采用分离漏斗进行重力分离。
分离漏斗的原理是基于水和油两种液体的不同密度，通过静置和重力作用，将它们分离开来。
在实际操作中，首先要将原油加热到一定的温度，以便使水和油之间的界面清晰明显，然后将加热后的原油缓慢倒入分离漏斗中，并等待一段时间，使水和油分离。
将漏斗中的水分排出，留下较纯净的原油。
焦油蒸馏是指将原油加热到一定温度，将其分解成不同的烃类化合物，在不同温度下收集并分离这些化合物。
这种蒸馏方法主要基于不同烃类化合物的沸点不同的原理，从而实现分离纯化的目的。
在实际操作中，焦油蒸馏通常采用分馏塔，分馏塔是一种具有多层塔板的设备，能够在不同温度和压力下实现烃类化合物的分离。
原油从塔底进入分馏塔，然后在不同温度下蒸发，产生不同挥发性的化合物，这些化合物在分馏塔中上下流动，与塔板上不同温度和压力下的冷却剂接触，逐渐凝结并被分离。
分馏塔中分为若干层，每层塞制有一些填料，分离出来的液体在每层塞制的填料上不停地震荡，而震荡过程中不同种类的化合物两两互相传递质量，因此最终会得到不同种类的有机化合物。
分馏塔中通常有多个出口，通过这些出口收集不同沸点区间内的化合物。
焦油脱水及蒸馏是炼油过程中的核心技术之一，其应用广泛。
主要应用于原油的分离和提纯，从而得到石油产品，如汽油、柴油、润滑油、石油酚、馏分沥青等。
焦油脱水及蒸馏技术在可持续发展中的应用随着环保意识的不断提高，石油化工行业也在探索更加环保和可持续的生产方式。
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１４ ７
企 业 技 术 开 发
２１年 ８ ０１ 月
法 脱水 ， 可使焦 油含水 ≤２ 并 不用人工定期 清除焦油 水 与轻油形成共沸混合物由塔顶馏 出，经冷凝冷却流人 ％， 槽焦油渣 ， 且蒸汽耗量低。 此法广泛使用于大型煤焦油加 分离器 ， 分出水后的轻油返 回至脱水塔。
水法 、加压脱水 法、轻油共沸连续脱水法和反应釜脱水
法。
３１ 加 热静 置 法 ．
这是焦油加工企业最简单 、 最常用 的脱水技术 。 含水 焦油 在储槽 内加 热静置脱 水 ，焦 油温度维 持在 ７ ℃ ～ Ｏ ８ ℃， ０ 经静 置 ３ ， ６ｈ 水和焦油会 因密度不 同而分离 ， 法 此 的缺点是分离时间长 ， 脱水效 率低 ， 且需定期人工清理焦 油储罐的焦油渣 。 ３ 离 心 分 离 法 ． ２
工企业 。 ３６ 反应 釜 脱水 法 ．
３３ 管 式炉 脱 水 法 ．
此 技 术适 用 于 焦 油 加工 规 模 较 小 的企 业 ，采 取 间 歇 此技术适用于连续焦油蒸馏的最终脱水 ，可使焦油 焦油蒸馏实现最终脱水 ， 可使焦油脱水 至 ０５ 以下 。 ． 其原 脱水 至 ０５ 以下 。其原理是将 初步脱水 的焦油置于管 理是焦油装人脱水釜 中（ ． ％ 一般容积约为 ２ ， ４ｍ ）用煤气或 式 炉对 流 段被 加 热 到 １０ｃ～１０ ，然后 在 一 次蒸 发 器 其他燃料加热脱水釜 ，釜 内焦油加热 至 １０ 以上 ， ２ｃ ３℃ ０℃ 使 内闪蒸脱水。 此法 目前被广泛采用 ， 但缺点是管式炉加热 水 蒸 发脱 除 。
离心机就是一种澄清池 ，高速旋转的转鼓所产生 的 度会越大。通过大量数据分析 ，得 出煤焦油的水分 与密 离心力取代 了重力的作用 ， 利用这种作用力 ， 就能够以一 度、 黏度的关 系曲线 （ Ｉ 图 ２ 。 图 、 ）从趋势曲线和生产实 际 种易于控制 的方式 有效地从液体 中分离 出固态物质 ， 超 检验发现 ， 焦油水分与密度 、 煤 黏度成反 比 ， 分含量在 级离心机 的工作方式 。 水 其转鼓在高速运转的情况下 ， 将焦
．
ｌ
墨
●
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捌 棒
水分． ／ ．
１ 煤 焦油 脱 水 的原 因
煤焦油在蒸馏前 必须脱水 。 焦油 的含水 ， 直接影响着 蒸馏 的稳定操作和设备使用寿命等 ，造成蒸馏塔系统压 力显著提高 、 阻力加 大 ， 甚至打乱蒸馏 操作制度 ， 加能 增 源消耗 ； 若直接作 为产 品销售 ， 也会 降低产 品质量等级 ， 影响企业 的企业形 象和经济效 益 。冶金行 业标准 （Ｂ Ｙ／ Ｔ ５７ — ９ ３规定 了煤焦油 的质量标 准 ， ０ ５ １９） 其水分 指标要 求
探讨 。
关 键 词 ： 焦 油 ； 水 ； 术 煤 脱 技
中图 分 类 号 ： Ｑ ２ ． Ｔ ５２５
文 献 标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ６ ８３ （０ １ — １３ ０ １０ — ９７ ２ １） ６ ０ ７ — ２ １
煤焦油 是炼焦工业煤装入 焦炉炭化 室高温干馏 ， 经 干燥 、 热解析 出吸附在煤 中的水 、 二氧化碳和 甲烷等 ， 随
８ ％以下 ， 密度 和黏度变化不大 。 因此 ， 控制煤焦油水分是 油 、 氨水和渣 同时有效分离 。 固相渣沿转鼓 内壁通过螺旋 提升其质量 的关键指标。 输送到排渣 口排 出 ； 轻相液体 （ 水分 ） 在转鼓 的最 内层 ， 通 过重力经轻相液体排放 口排 出 ； 重相液体 （ 焦油 ） 在转鼓 作 者简介 ： 玉 丽 （９３ ， ， 南省 安 阳钢 铁 集 团公 司焦 化 厂 解 １７－）女 河 的外层 ， 通过重力经重相液体排放 ３ Ｎｏ．６ １
企 业 技 术 开 发
Ｔ ＣＨＮＯＬ Ｅ ＯＧＩ ＣＡＬ ＤＥ ＶＥＬ Ｐ Ｏ ＭＥＮ ＮＴ ＲＰ Ｓ Ｔ ＯＦ Ｅ Ｅ ＲＩ Ｅ
２ １ 年 ８月 ０１
Ａｕ ．０１ ｇ２ １
关 于煤 焦 油脱 水 技 术 的探 讨
解玉 丽 ， 秋丽 ， 丽杰 ， 梁 郎 沈 洁
（ 阳钢铁集 团公 司焦化厂 ， 安 河南 安 阳 ４ ５ ０ ） ５０４
摘 要 ： 章 介 绍 了煤 焦 油 水 分 对 焦 油 加 工 工 艺 、 品 质 量 的 影 响 ， 简单 对 于 常 用 的 煤 焦 油 脱 水技 术 进 行 文 产 并
不大于 ４ ％。
图 １煤焦油水 分与密度关 系曲线
２ 煤焦油水分的影响
图 ２ 煤 焦 油 水 分 与 黏 度 的 关 系 曲 线
２１ 煤 焦 油 水分 对焦 油 加 工 精 制 的 影 响 ． ３ 煤 焦 油脱 水 技 术 含水较高的煤焦油在预处理 、 蒸馏过程 中， 会延长脱
水时间而增加蒸汽、 水等能源消耗及储罐 的周转时间 ， 降 低设备生产能力。 特别是 由于水 的存在 ， 形成焦油和水的 乳浊液 ， 使焦油加热不均匀 。 中水分会 因过热而突然沸 其 腾， 引起焦油的喷出 ， 造成事故 。 因此 ， 煤焦油加工蒸馏前 必须脱水 。 焦油所含 的水 以稀氨水 的形式存在 ， 伴随水 分 带人 腐蚀性介质——固定氨盐 ， 当加热到 ２０ 一２０ ２℃ ５ ℃ 时 ，固定铵盐 会分解成 氨和游离酸 ，引起设 备和管道腐 蚀。 此外 ， 煤焦油 中的水 分是含 有氨 、 和酚等很多有 毒 氰 有害物质的废水 ， 污染环境 。
着煤的温度升高 ， 煤含氧多的分子结构分解为水 、 二氧化 碳等 ； 当煤 层温度 达到 ５０ ～ ５ ｏ ， ０ ℃ ５ ０【 则发生 煤大分 子 ＝ 侧链 和基 团的断裂 ， 形成大量 的初次热解产物 ， 亦称为初 焦油 ；其受炉墙 、焦饼 中心和 炉顶 空间 的高温作用 ， 在 ８０ ～１０ ｏ 的条 件 下 发 生 深 度 热 分 解 ， 成 二 次 热 解 ０℃ ００Ｃ 生 产物 ， 或称为高温焦油 ， 其产量约 占装炉煤 的 ３ ～ ％。 ％ ４
２２ 煤 焦 油水 分 对 产 品 质 量 的 影 响 ． 煤 焦油水 分对质 量指 标密度 和 黏度 的影 响是 明显 的， 水分越大 ， 密度和黏度就会越小 ； 水分越小 ， 密度 和黏
煤焦油脱水分为初步脱水和最终脱水 。初步脱水 技 术有加热静置法 、 离心分离法 ， 最终脱水技术有管式炉脱