煤焦油可行性研究报告

1、第一章 工艺技术方案1.1 工艺技术方案的选择煤焦油进行深度加工，生产出更多的下游产品的工艺被称为“煤焦油深加工”。煤焦油是以多环芳烃为主的有机混合物，含有1万多种化合物，可提取的约200种，目前，有利用价值并且可提取并经济合理的约50种，其深加工所获得的酚、萘、洗油、蒽油、咔唑、吲哚、沥青等系列产品是合成塑料、合成纤维、农药、染料、医药、涂料、助剂及精细化工产品的基础原料，也是冶金、合成、建筑、纺织、造纸、交通等行业的基本原料，许多产品是石油化工中得不到的，因此，煤焦油深加工可捉进这些行业的发展。并且，提高资源利用率，有利于环境保护，发展循环经济。按照工艺技术选择尽量立足国内的原则，选择国内

2、成熟、可靠、先进的国有技术，形成规模化的煤焦油加工工厂，达到国际水平。各装置推荐工艺方案如下：焦油预处理采用加热静置法；焦油蒸馏采用常压蒸馏切三混工艺；馏份洗涤采用连续洗涤脱酚工艺；酚盐分解采用间歇硫酸分解法；萘的蒸馏为双炉双塔连续蒸馏工艺；改质沥青采用釜式加热法工艺；酚蒸馏为间歇减压蒸馏工艺。1.1.1 煤焦油预处理焦油预处理工段的任务是脱除焦油中的水及渣，其方法包括：薄层脱水法，加热静置法，加压脱水法。a)薄层脱水法这种脱水法源于波兰煤化学研究所。其原理为：在经设备顶部箱室的导向板使焦油成薄膜状同时溢流到所有的导管壁，并被加热到130-135，然后，收集在室的底部并导入贮槽。这种方法只适用

3、于规模比较小的工厂，且不能脱渣。b)加热静置法 这是焦油加工车间常采用的方法。一般多采用34个焦油贮槽，槽底用蒸汽加热器加热到8085，静置分层后，分离水从上部排出，焦油渣沉积在贮槽底部。最后焦油含水从45%降到23%。c)加压脱水加压脱水法是在密闭的分离器内，于一定的压力下进行加热（130140），使焦油分成水、脱水焦油和焦油渣三层，焦油含水由1012%降到23%，并部分脱渣。此法投资大，工艺流程长。综上所述，本项目选用加热静置法对煤焦油进行预处理。1.1.2 焦油蒸馏目前，国内外成熟的煤焦油蒸馏的工艺流程较多，单就蒸馏塔的操作压力而言，可分为减压蒸馏、常压蒸馏和常减压蒸馏三大类。a)减压蒸

4、馏蒸馏过程由脱水和馏份蒸馏组成。即在常压下进行脱水，然后无水焦油在馏份塔内进行减压蒸馏。工艺具有如下优点：1)煤气消耗量低；2)余热利用充分，如沥青和各馏份的热量可通过换热得到充分的回收和利用；3)萘馏份的集中度较高为93%；4)由于蒸馏是在负压下操作，可改善操作环境，有利于环境保护。本工艺的缺点是：由于增加了一套真空装置，减压蒸馏对设备及操作要求严格，基建投资高于常压蒸馏，且真空系统有腐蚀现象。单套处理能力较低。b)常减压蒸馏蒸馏过程分为脱水、常压蒸馏和减压蒸馏三个过程。脱水在常压下进行，馏份则根据沸点和产量不同进行常压和减压蒸馏。该流程的优点是：1)焦油蒸馏采用常压蒸馏与减压蒸馏相结合，可

5、节省能源；2)各馏份切取精细，萘油馏份中的萘集中度可达95%以上，洗油馏份中含萘量较低；3)各馏份塔底采用油循环加热的供热方式，便于操作和调节；4)由于馏份分割较细，有利于后续深加工产品的分离和提取；5)大规模焦油蒸馏的适应性较强。该工艺的缺点为：与常压蒸馏和减压蒸馏工艺相比，增加了蒸馏塔的数量，且负压蒸馏系统对设备的要求较高，操作复杂，设备运转、维护费用较高。c)常压蒸馏常压蒸馏是指焦油在脱水塔和沥青塔内脱水，然后在馏份塔内将其切取成各种馏分。馏分切取既可按窄馏分，也可以按两混、三混馏分进行。其工艺优点如下：1)工艺流程短，控制简便，对设备制作要求低于减压流程和常减压流程；2)基建投资最低，

6、设备维护量较少；3)馏份脱酚操作简单。常压蒸馏与减压蒸馏和常减压蒸馏相比煤气耗量较高。从上述比较可以看出，三种焦油蒸馏工艺各有各自的特点，其适用的场合不同。国内常压蒸馏切取三混馏份的工艺可减少非萘馏份中萘的损失，从而提高了萘的集中度，可达到9395%；蒸馏工业萘时可获得低萘洗油。该流程工艺成熟，技术可靠，工艺过程简单，简化了焦油蒸馏和馏份脱酚的操作。故本项目推荐采用常压蒸馏切三混工艺。1.1.3 洗涤脱酚馏份脱酚是对焦油蒸馏切取的混合馏份以1012%浓度的NaOH溶液提酚的装置。从操作方式区分，有间歇和连续两种工艺流程。a)间歇洗涤将酚油或萘油装入间歇洗涤器中，按脱酚程序加入试剂，然后进行搅拌

7、、静置，分离后放出产品。这种间歇工艺流程存在自动化水平低、劳动强度大、污染操作环境、操作周期较长等缺点，一般仅在生产规模较小的工厂采用。b)连续脱酚混合份与来自高位槽的碱性酚盐或新鲜碱液在泵前管道内混合，经泵搅拌送入分离器进行分离，油从分离器顶部排出，酚盐从底部排出。连续脱酚在自动化水平、操作条件和设备结构诸方面均优于间歇脱酚，故本项目推荐采用连续脱酚工艺。1.1.4 酚盐分解酚盐分解一般有硫酸法和二氧化碳法。硫酸法是将硫酸加入间歇分解器内进行分解，然后分别排出硫酸钠和粗酚。二氧化碳法是利用高炉煤气或CO2浓度在1725%的焦炉烟道气进行分解。未分解完全的粗分解酚再进一步用硫酸分解。此法工艺广

8、泛应用于各大、中规模焦油加工工程中，且大大节省硫酸用量。本项目因没有合适的CO2来源，故推荐采用硫酸法分解技术方案。1.1.5 萘蒸馏目前，大规模的工业萘生产装置多采用管式炉加热连续精馏法。管式炉加热连续精馏法制取工业萘，有双炉双塔、单炉双塔、单炉单塔三种流程。双炉双塔蒸馏工艺由两台蒸馏塔和两台加热炉组成。即在初馏塔内切取酚油馏份，在精馏塔内切取工业萘和甲基萘油馏份，两台蒸馏塔分别由两台加热炉供热。该工艺工业萘产品质量稳定，酚油、甲基萘油含萘低，萘的收率较高，操作稳定，易于控制，但投资大。单炉单塔蒸馏工艺由一台蒸馏塔和一台加热炉组成。工业萘由蒸馏塔的侧线采出。蒸馏塔由加热炉供热。该工艺设备简单

9、，投资少，由于在一台蒸馏塔内要同时保证酚油、工业萘和甲基萘油三种产品质量都合格，所以比双炉双塔工艺难于调节，适用于原料含萘较高的情况。单炉双塔蒸馏工艺由两台蒸馏塔和一台加热炉组成。即在初馏塔切取酚油馏份，在精馏塔切取工业萘和甲基萘油馏份，两台蒸馏塔由一台加热炉供热。该工艺由一台加热炉控制两台蒸馏塔塔底温度，操作难度较大。上述工艺流程均具有各自的特点，适用于不同的场合。在本项目中萘产品的质量要求比较严，而且萘产品是本工程的大宗产品，保证工业萘的质量和收率，将直接关系到工程的经济效益。因此，推荐采用双炉双塔连续精馏法制取工业萘流程为本工程的工艺方案。1.1.6 精酚酚蒸馏工艺有连续和间歇之分。连续

10、法采用连续蒸馏和间歇蒸馏相结合的方法，共有五套连续蒸馏和六套间歇蒸馏设备，设备复杂，占地面积大，投资高，适用于较大规模的精酚装置。间歇法采用减压蒸馏工艺，包括脱水脱渣、粗馏和精馏，该工艺占地面积小，投资少，操作较简单，适用于较小规模的精酚装置。结合本装置的实际情况，酚的加工规模较小，推荐采用间歇的减压酚蒸馏工艺。1.1.7 改质沥青目前，沥青改质的工业生产方法主要有两种：一为热缩聚法，二为真空闪蒸法，这两种方法都能达到提高软化点和析焦量的目的。真空闪蒸法是中温沥青在真空条件下汽化，使沥青软化点和析焦量增加，而TI、QI则变化较少，一般不采用此种方法生产改质沥青。热缩聚法又分为常用的釜式加热法和

11、管式炉加热法。国内目前生产改质沥青的工艺都是釜式热缩聚工艺，沥青在釜内通过釜外的加热炉加热，经过数个釜反应之后送到沥青高位槽。管式炉加热法与釜式加热法相比，工艺流程长，炉管易结焦，在国内无成熟的生产经验。为节省投资，保证技术的可靠，本项目推荐采用釜式加热法生产改质沥青工艺。1.2 工艺流程1.2.1 煤焦油预处理外厂的粗焦油购入后与装置预返焦油都送入油库进行质量均合，初步脱水和脱盐、焦油储槽内设有水蒸气加热器，使焦油温度维持在7080度，经静置36h以上，可使焦油中的水初步脱至(水)=23。在焦油蒸馏前利用管式炉对流段的热能，进行焦油原料最终脱水，含水脱至(水)<0.5。焦油中的铵盐，受

12、热后会分解，生成游离氨（反应式为NH4CL=HCL+NH3），NH3及HCl被纯碱水溶液添加剂中和后溶于水后被脱除的水带走，否则铵盐受热分解，生成的酸与水混合成弱酸，极易对蒸馏及后续设备造成腐蚀，且影响终端产品质量。1.2.2 常压焦油蒸馏原料焦油用一段泵送入管式炉对流段，加热后进入一段蒸发器。蒸发器顶脱出的水分和部分轻油进入一段蒸发器轻油冷凝冷却器，冷却后进入油水分离器，轻油经回流泵返回馏份塔，剩余部分采出作为产品，分离水流入酚水槽。一段蒸发器底的焦油经二段泵送入管式炉辐射段，加热后进入二段蒸发器。从二段蒸发器底部分离出中温沥青，自流至改质沥青工段。二段蒸发器顶部的馏份蒸汽进入馏份塔。二段蒸

13、发器顶用一蒽油作回流。从二段蒸发器侧线切取二蒽油，经冷却器冷却后，流入二蒽油槽，用泵送入油库。馏份塔顶逸出的轻油经空气冷却器、冷却器冷凝冷却后，进入油水分离器，分离出的轻油一部分经回流泵返回馏份塔，一部分作为产品送入油库，分离水流入酚水槽。从塔的侧线切取酚、萘、洗油三混馏份，经冷却器冷却后送往馏份洗涤工段。塔底分离出一蒽油，经冷却器冷却后，用泵送入油库。1.2.3 洗涤脱酚三混馏份与碱性酚钠在一次连洗泵混合进入一次连洗塔，底部得到中性酚钠，顶部混合份与10%NaOH溶液在二次连洗泵入口混合后进入二次连洗塔。塔底部得到碱性酚钠，顶部得到己洗混合份，送往工业萘蒸馏工段作为原料。工业萘蒸馏切取的酚油

14、在间歇洗涤器内分别与碱性酚钠、1012%NaOH溶液混合、静置、分离后完成酚油脱酚过程。脱酚反应后的中性酚钠、碱性酚钠和脱酚酚油依次从间歇洗涤器底部排出，其中中性酚钠、碱性酚钠与三混馏份脱酚得到的中性酚钠、碱性酚钠混合，而脱酚酚油送往油库。1.2.4 酚盐分解经蒸吹脱油后的净酚盐和浓度为70%左右的硫酸溶液分别送入分解器，充分混合进行分解反应，反应后的混合溶液体经分离器静置分离，分离出的粗酚送到油库粗酚槽，分离出的硫酸钠水溶液作为废水送氨水槽。1.2.5 萘蒸馏来自洗涤脱酚装置的已洗混合份与工业萘蒸汽换热后进入初馏塔。从塔顶逸出的酚油蒸汽经冷凝冷却后，再经油水分离器分离，酚油入回流槽。一部分酚

15、油用回流泵送往初馏塔塔顶打回流以控制塔顶温度，剩余酚油则满流入酚油槽，定期送往洗涤脱酚装置。塔底脱除酚的混合份一部分经加热炉加热后送入蒸馏塔底以供给全塔热量，另一部分进入精馏塔。从精馏塔塔顶逸出的工业萘蒸汽与原料换热后进入工业萘汽化冷凝冷却器，冷却后的工业萘流入回流槽。一部分工业萘用回流泵送往精馏塔塔顶打回流以控制塔顶温度，另一部分工业萘送萘结片机结片后，包装外运。塔底的甲基萘油一部分经加热炉加热后送入蒸馏塔底供给全塔热量，另一部分冷却后送油库。1.2.6 精酚粗酚蒸馏为间歇减压蒸馏。从酚盐分解装置来的粗酚在原料槽内静置脱水，酚水从上层排出，硫酸钠水溶液则积存在槽底部，定期排出，粗酚用脱水釜装

16、料泵装入脱水蒸馏釜，釜内通导热油间接加热，蒸发的汽体进入脱水塔，控制塔顶温度，依次采出酚水和全馏分，经脱水塔冷凝冷却器入脱水塔回流分配器，一部分作为回流返回塔顶，另一部分进入脱水塔真空接受槽，酚水流入酚水槽，定期用泵送出。全馏分流入初馏原料槽，作为下一步蒸馏的原料。釜内残渣经兑入蒽油等稀释后，用泵抽出，送油库。脱水脱渣后的全馏分用初馏釜装料泵装入初馏釜，釜内通导热油加热，蒸发的气体进入初馏塔，从塔顶逸出的气体经初馏塔冷凝冷却器入初馏塔回流分配器，一部分作为回流返回塔顶，另一部分进入初馏塔真空接受槽。根据塔顶温度的不同，依次得到间对甲酚即混甲酚、二甲酚和混合酚，二甲酚作为产品可直接装桶，混甲酚一

17、部分可作为产品直接装桶，另一部分也可继续精馏得到间甲酚产品。混合酚继续精馏可以得到苯酚、邻甲酚和中间馏分，前两者作为产品可直接装桶，后者送回原料槽。精馏的过程基本同初馏。1.2.7 改质沥青原料中温沥青为焦油蒸馏二段蒸发器排出的热态沥青，自流至改质沥青第一个反应釜中，釜外用煤气加热，当釜装满时，从第一个釜底排出的热态沥青再流入第二个釜内。根据质量要求控制温度，待质量合格后，将其从釜底排至改质沥青中间槽，再从中间槽经改质沥青汽化冷却器换热后送入沥青高置槽，待温度降至200左右时，将产品放至沥青平板运输机冷却成型后运出。釜顶产生的闪蒸油蒸汽，经冷凝冷却后，流入闪蒸油槽，用泵送至油库。按照中温沥青的

18、处理量，本项目将采用两系并联操作，每一系工艺流程都与上述相同。改质沥青中间槽、油水分离器、沥青成型机等设备排出的油汽、烟气进入排气洗净塔，洗涤净化后排放。1.2.8 溶剂脱酚由焦油各装置定期送来的高浓酚水首先进入浓酚水槽，并与氨水槽中的氨水按一定的比例混合进入萃取塔上部。重苯溶剂油从循环油槽用油泵抽出，经溶剂油加热器后送入萃取塔的下部。氨水和重苯溶剂油逆流接触，氨水中的酚被重苯溶剂油萃取进入循环油内。脱酚氨水自塔底流出，经脱酚氨水分离槽分离后进入脱酚氨水中间槽，通过脱酚氨水泵送去蒸氨，蒸氨后送废水处理站处理达标后外排；部分返回氨水槽。含酚的循环油连续进入清洗塔，用工业水加以清洗后进入三台串联的

19、碱洗塔。清洗塔底的脱酚氨水进入脱酚氨水中间槽。碱洗塔内装有浓度为20%的碱液，含酚油在塔内自下而上充分与碱液接触，生成酚钠盐，碱洗再生后的溶剂油流入循环油槽循环使用。待某塔的酚钠盐浓度合格后，将该塔与系统切断，用泵抽出塔底的酚钠盐送往酚盐分解装置。从循环油泵出口管连续引出循环量的2-3%的油送入再生釜内进行复蒸。馏出物经冷凝冷却器后进入油水分离器，分离水进入脱酚氨水中间槽，分离油返回循环油系统，釜底残渣定期外送。视萃取塔内两相界面间聚集的乳化层厚度，可定期将塔内乳化物排放至乳化物槽，在其中进行破乳处理。从外部送来的重苯溶剂油首先进入地下放空槽，经液下泵打出，进入新溶剂油槽用以补充系统损失的溶剂

20、油。第二章 原料及公用工程消耗2.1 原料消耗表2.1-1 主要原辅材料消耗表序号名 称消 耗 量备 注单位每年每日1高温煤焦油t75000227.32中低温煤焦油t75000227.33氢氧化钠(40%)t23006.974硫酸(93%)t9802.975碳酸钠t750.236重苯溶剂油t1000.37酚钠盐（含酚30%）t9182.782.2 公用工程的供应表2.2-1 辅助材料消耗表序号名 称消 耗 量备 注单位每年每日1水m³239400725.52电kwh1324800040145.53蒸汽t220240667.4第三章 投资估算3.1 成本投资估算表3.1-1 成本估算原料名称规  格单  价消耗定额（吨/年）成本（万元）高温煤焦油/2150元/吨7500016125中低温煤焦油/2600元/吨7500019500氢氧化钠(40%)/3300元/吨2300759硫酸(93%)/280元/吨98027.44碳酸钠/1350元/吨7510.125重苯溶剂油/3800元/吨10038酚钠盐（含酚30%）/1350元/吨918123