煤化工专业毕业论文(3)

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有500种。但大多数组分含量很少或极微。煤焦油中含量超过1%的组分只有12种，如萘、甲基萘、氧芴、芴、苊、蒽、菲、咔唑、荧蒽、芘、蓆和甲酚的 种异构体。煤焦油的组成复杂，为从煤焦油中分离加工出高附加值的化学产品，首先应对其组分进行初步分离，包括加工前处理和焦油蒸馏，以切割分离成一系列的窄馏分，再作进一步的分离和深加工。 1.2.1 中国煤焦油加工企业的分布与工艺特点

中国是一个缺油、少气，而煤炭资源相对丰富的国家，煤炭在能源结构中的比例长期以来一直维持在70%左右，预计在未来的50年中，仍将占居主导地位。近年来，由于国际油价节节攀升，煤化工越来越显示出优势。2002年的世界焦炭产量约为3.54亿吨，焦油产量为1500余万吨。据中国炼焦行业协会分析，2002年中国机焦产量为10829万吨，焦油产量为400万吨；2003年由于新增炼焦能力，预计机焦产量为12000万吨，焦油产量接近450万吨。我国煤焦油加工能力约260万吨，实际加工量低于250万吨，焦油加工率不足50%。近年来，随着我国钢铁工业、炼焦行业和世界煤化工行业的发展，给我国煤焦油加工行业带来了前所未有的好机遇。我们应紧紧抓住这一难得的历史机遇，立足于国内持续增长的煤焦油资源，充分利用并引导企业进行煤焦油的规模加工，不断提升产品的科技含量，坚定地向精细化工方向快速发展。近年来，随着国家土焦改机焦调控政策的不断深入和钢铁行业的迅猛发展，从北到南、自西向东，焦炭产能不断扩大，煤焦油产量不断递增。我国炼焦企业的焦油集中加工能力有所加强，宝钢、鞍钢、本钢、包钢、攀钢等11个大型企业的焦油加工能力占全年焦油加工总量的一半以上。但规模小于3万t/a的小厂数目也不少，由于加工规模小，往往只提取煤焦油中2种3种化学产品，如洗油和萘油，而这些焦油产品质量较差，如工业萘、酚、优质沥青等质量均满足不了市场需要。除此之外，焦油加工过程中的高能耗、高污染状况没有得到根本好转。吨焦油加工能耗比国外先进水平超出40%（国内大型企业），甚至更多（中小型加工企业）。加工过程中产生的废气往往不进行任何处理就直接排放到大气中。不过，由于近年来国家对环保问题越来越重视，新开工建设的焦油加工项目与过去相比有明显好转。我国焦化行业自行开发的技术有双炉双塔法生产工业萘，碱洗及减压精馏分离酚类产品，萃取精馏法从粗蒽中生产精蒽，区域熔融和定向结晶提纯萘和苊产品等新技术，有些技术并不比国外差。并

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开始研制煤沥青针状焦、沥青碳纤维等新品种。在精细化工品加工方面开发了许多新品种。

1.2.2世界煤焦油加工企业的概况与工艺特点

国外的煤焦油加工企业以德国和日本比较有代表性，德国吕格特公司的煤焦油加工能力为150万t/a，已能生产500多种化工产品，煤焦油的化工利用率接近60%，位居世界之首，世界闻名的一些工艺流程几乎都是德国斯蒂尔公司和考伯斯公司设计的，无论是产品种类还是生产技术，始终在世界的前列。一是全方位多品种，包括提纯和配制各种市场需求不同规格、不同等级的产品。可以根据市场要求，在同一装置上改变不同的操作参数，在不同的时期生产不同级别的产品，达到同种装置的多功能性；二是在煤焦油加工产品的基础上，发展向精细化工、染料、医药等方面延伸的深加工产品；三是重点加工沥青类产品在煤焦油加工过程中，沥青占整个原料的50%以上做好沥青加工这项工作，提高沥青的附加值，就能保证焦油加工项目的整体效益。日本三菱公司利用沥青加工的针状焦、浸渍沥青、碳纤维等都是附加值非常高的产品，基本独占国际市场，很少有竞争对手美国Rilly公司有专门配方的沥青产品，配制的路面油、沥青漆和屋面防漏剂等产品接近20多个品种，可以满足各种市场的要求。澳大利亚Koppers公司专门在世界各地建设硬沥青装置，并将硬沥青加工成各种电极，各种耐火材料的黏结剂，从而提高沥青的附加值[7]。 1.2.3国内外煤焦油加工工艺的比较 1)生产规模

日本、德国、法国、俄罗斯等国家的单套焦油蒸馏装置的能力都在10~50万t/a。从理论上讲，能力越大，规模效益越好。国内单套焦油蒸馏装置有0.6万、1.2万、3万、5万、7.5万、10万和15万t/a 各种规模。3万t/a以上的规模均为连续蒸馏工艺，小于3万t/a 的规模都是间歇蒸馏工艺。出现不同加工规模的原因有： (1)焦油加工厂自身焦油产量不同，按自产焦油建设相应的规模；

(2) 未作为一个产业来考虑焦油的加工，仅作为一个焦化厂的附带处理单元； (3) 大规模焦油加工的技术水平不够；

(4)环境保护和能量利用没有达到发达国家的重视程度。 2)产品方案

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煤焦油中所含物质上万种，已查明的有500多种，能够提取或配制的产品，到目前为止，大约200多种。国外煤焦油加工厂的生产有三种模式。一是全方位多品种，提纯和配制各种规格和等级的产品；二是在煤焦油加工产品的基础上，向着精细化工、染料、医药方面延伸的深加工产品；三是重点加工沥青类产品。国内煤焦油加工的产品主要是酚类、萘、洗油、粗蒽、沥青等。各厂的产品质量和数量都基本类似，导致焦油加工的效益平平，与国外差距较大。其主要原因有以下几方面：各焦油加工装置的规模普遍偏小；高质量、高附加值产品较少；生产企业适应市场能力较差；焦油深加工产品的市场有待开发，特别是新产品推向市场时，其难度较大。 3)工艺流程

国内外焦油蒸馏的工艺大同小异，都是脱水、分馏，但国外的工艺比国内要多样化。国内的焦油蒸馏工艺与国外工艺相比较，差距并不大，只是适用的场合不同。只要对国内工艺的设备、仪表控制、能量利用方面做一些改进工作，就能够变成先进和实用的工艺。 4)环保水平

环保主要是指对焦油加工过程中所产生的废水、废气、废渣的处理。焦油加工产生的废水，国内外所采取的措施基本相同，都是集中收集，送焦化厂污水处理装置处理后排放。所不同的是国内污水处理后的指标要差一点。 5)节能水平

节能降耗是装置的重要指标。焦油加工是高能耗过程，国外在水、蒸汽、煤气消耗方面控制较好，采用空冷、冷热流体换热、多级循环水、低温减压蒸馏、热量回收蒸汽等技术。但电的消耗反而比国内还高。随着国内能源结构的调整，多使用电，减少水、蒸汽和煤气的消耗是一个必然趋势。 6)装备水平

装置的装备水平与机械制造、自控水平密切相关。国内焦油加工的装备水平与国外差距较大。主要原因是过多考虑项目投资额；高温运转设备、耐腐蚀材质、高温高粘度介质的检测仪表等难以找到合适的国内生产厂；即使是国外引进的设备，维修水平也跟不上。 结论

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通过对国内外现状的比较，在确定焦油加工项目时，应考虑以下几点： （1）焦油加工装置的单套处理能力应在10~50万t/a，关键在于原料是否充足。 （2）确定焦油加工产品方案时，应重点考虑产品的市场竞争力。 （3）焦油加工工艺的选择要根据产品品种、规模、投资等比较后确定。 （4）提高环保、节能及自动化的装备水平仍是我们追求的目标。

（5）市场推广，技术开发是我国焦油加工的薄弱环节，只有开发更多更好的新产品，才能发挥国内焦油加工项目的高效益。 1.2.4焦油的连续蒸馏

煤焦油的蒸馏按操作方式可分为间歇式焦油蒸馏和连续式焦油蒸馏。焦油加工规模较小时（3万吨/年以下）可以采用间歇式焦油蒸馏，而较大规模的焦油加工（5万吨/年以上）一般采用管式炉连续式焦油蒸馏，此时设备的生产率高，焦油分离效果好，各种馏分产率高，酚和萘可高度集中在一定的馏分中，能耗低，效益明显。

焦油连续式蒸馏一般采用常压蒸馏工艺，可以分为一塔式、二塔式和多塔式。按切取馏分的不同又可分为切取窄馏分、萘洗两混馏分或酚萘洗三混馏分。目前国内大都采用一塔式或二塔式焦油蒸馏工艺，为提高萘集中度，一般切取二混或三混馏分

（1）一塔式焦油蒸馏工艺

一塔式焦油蒸馏工艺在国内也称为一塔半式，就是在二段蒸发器上部加一段精馏塔以切取二蒽油馏分[8]，如图1所示。原料焦油由原料泵送往管式炉一段，加热至120~130℃进入一段蒸发器脱水。无水焦油于管式炉二段加热至405℃左右送入二段蒸发器进行蒸发、分馏，沥青由器底排出。温度为320~335℃的二蒽油自蒸发器上部精馏塔侧线引出，经冷却后送储槽。其余馏分的混合蒸气自顶部逸出进入馏分塔。自馏分塔底排出的270~290℃的一蒽油，经冷却后，一部分用于二段蒸发器顶部打回流，以保持二段蒸发器顶部温度为315~325℃，其余送去处理。由馏分塔下部侧线切取温度为225~245℃的洗油馏分，中部侧线切取温度为200~215℃的萘油馏分，上部侧线切取165~185℃的酚油馏分。各种馏分均经冷却后导入相应的中间槽，然后送去处理。轻油及水的混合蒸气以95~115℃自塔顶逸出，经冷凝冷却油水分离后，部分轻油打回流，其余送粗苯工段处理。当一塔式

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流程在用于切取酚、萘、洗三混馏分 ，馏分塔总塔板层数可由切取窄馏65层塔板减至41层。

酚油 处理 萘油 洗油 处理 一蒽油 回流 贮槽 二蒽油 精馏段 馏分塔 轻油及水 二段蒸发器

原料焦油 管式炉一段 管式炉二段 沥青 图1 一塔式焦油蒸馏流程

（2）二塔式焦油蒸馏工艺

在一塔式焦油蒸馏工艺的基础上，为进一步提高焦油初馏效果，单独设立蒽塔，切取一蒽油和二蒽油，原料焦油用一段焦油泵送人管式炉对流段，加热至120~130℃后进入一段蒸发器[8]。在此，粗焦油中大部分水分和部分轻油蒸发出来，混合蒸气以105~110℃自蒸发器顶逸出，经冷凝冷却和油水分离后得一段轻油和氨水。一段轻油可配人回流轻油中。一段蒸发器排出的无水焦油进入器底的无水焦油槽，无水焦油用二段焦油泵送人管式炉辐射段，加热至405℃左右，进入二段蒸发器一次蒸发，分离成372℃左右的油气进入各种馏分的混合蒸气和液体沥青。从二段蒸发器顶逸出的温度为蒽塔，塔顶用洗油馏分打回流，塔底排出330~355℃的二蒽油。自蒽塔板侧线切取温度为280~295℃的一蒽油。一蒽油、二蒽油分别经冷却器冷却后，放人各自的储槽，以备送出处理。自蒽塔顶逸出的油气进入馏分塔。洗油馏分以225~235℃自塔底排出，温度为198~200℃的萘油馏分自塔中部侧线采出，温度为160~170℃的酚油馏分从塔上侧线釆出。这些馏分经

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