煤直接液化油渣制备针状焦及其工艺方法与流程

本发明属于制备针状焦的，具体涉及煤直接液化油渣制备针状焦的工艺方法。

背景技术：

1、煤直接液化已经实现商业化运行，年产油渣70万吨。利用煤直接液化油渣作为原料制取沥青的装置已建成打通全流程，具备连续生产高级沥青能力。煤直接液化油渣中含有50％四氢呋喃不溶物，剩余50％为重质油和沥青类物质，煤直接液化油渣利用溶剂萃取后，再进行离心分离、沉降分离，得到灰分为0.5％左右的混合物料，这种物料直接制备针状焦不满足灰分和喹啉不溶物的指标要求，故采用萃取离心+沉降分离+特种陶瓷膜过滤的方式将灰分降至0.05％以下，再通过针状焦制备工艺完成针状焦的生产制备，过程采用的制备方法为萃取+沉降+过滤+焦化。

2、传统针焦制备针状焦的制备对原料有严格的要求，技术关键在于控制煤焦油沥青中的喹啉不溶物的含量和合理的分子量分布。目前国内已经进行工业化试验的原料预处理工艺有：闪蒸热缩聚工艺。

3、闪蒸热缩聚技术是在不添加溶剂的条件下对原料软沥青进行加热闪蒸，除去喹啉不溶物及机械杂质(包括原生喹啉不溶物)，然后再将纯净的闪蒸油进行热缩聚处理，获得适宜软化点和分子量分布的精制沥青。在生产中如何确定合适的热处理条件，既能有效控制反应深度，使原料有效成分甲苯可溶物和β组分含量调整到合适的指标，又能保证生产的连续顺行是该技术的关键。由于闪蒸油的芳香度较高，分子量分布较为集中，在热缩聚过程中其反应行为可控性差，温度低，不易发生缩聚反应，一旦达到反应条件，反应速度很快，物料粘度急剧上升，导致热缩聚条件的恶化，使生产系统不能保持长周期运行。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种由煤直接液化油渣制备针状焦及其工艺方法，该方法操作简单，质量稳定，可调节性强。

2、为了实现本发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

3、本发明在第一方面提供了煤直接液化油渣制备针状焦的工艺方法，该工艺方法包括：

4、(1)将煤直接液化油渣与溶剂油混合后经水冷器降温至120℃以下后送至萃取罐内进行萃取，萃取罐底部流出的萃取液经萃取液输送泵送至离心机内进行离心分离；

5、(2)离心分离所得的固相经冷却干燥后作为固体燃料，所得的离心液进行沉降处理至混合液中的固含量为1％以下，灰分在0.5％以下，所得的沉降顶液经膜过滤单元过滤至灰分降至0.05％以下；

6、(3)所得的过滤液经常压分馏塔分离，塔底得到的精制液进入减压蒸馏塔进行蒸馏，塔底得到的精制油进入针状焦制备单元进行焦化反应，制得针状焦。

7、本发明中使用的煤直接液化油渣是一种高灰、高硫和高热值的物质，室温下呈固体沥青状，其主要由无机物和有机物两部分组成。无机物包括煤中矿物质和外加的铁系催化剂；有机物包括重质油和沥青以及未转化的煤。通常煤直接液化油渣中无机物占20％左右，有机物占80％左右。有机物中能被四氢呋喃溶解的物质称为沥青类物质，煤液化油渣中沥青类物质约占50％。

8、在本发明工艺方法的具体实施方式中，步骤(1)中煤直接液化油渣与溶剂油的混合比例为(2～3):1；一般按照3:1进行混合。在一些优选的实施方式中，所述溶剂油选自煤焦油中的洗油馏分油，一般情况下洗油馏分油的馏程为230～300℃。

9、在一些具体的实施方式中，经混合后的油渣与溶剂油的混合液经水冷器温度降至120℃后送至萃取罐，萃取罐为连续萃取，物料计算停留时间为30～45min。具体地，萃取罐采用框式加桨叶式组合搅拌方式进行萃取混合。

10、在一些具体的实施方式中，用0.45mpa(g)低压蒸汽对所述萃取罐进行外保温，保证萃取温度稳定在120℃，以防止物料的热损失过大。

11、在一些具体的实施方式中，本发明工艺方法的步骤(2)中的沉降处理在沉降分离器内进行，沉降分离器间歇操作，在170～180℃下经72～80h小时沉降。如本领域技术人员所熟知，经过一段时间沉降后，沉降液由下至上一般会形成三层，沉降底液、沉降中间液和沉降顶液；在本发明的工艺方法中，沉浆底液返回至萃取罐内继续萃取，沉降中间液在170～180℃下加热闪蒸后收集，用于制备中级沥青后外售；沉降顶液经沉降顶液泵输送至膜过滤单元进行过滤。

12、在一些具体的实施方式中，沉降处理直至沉降顶液中固含量为1％以下，灰分在0.5％以下。

13、在本发明工艺方法中，所得的沉降顶液通过输送泵送至膜过滤单元进行过滤，使得过滤后的清液灰分降低至0.05％以下，在一些具体的实施方式中，所述膜过滤单元采用无机膜过滤，沉降顶液进入无机膜组件的管程，经过与所述无机膜组件中的无机膜错流过滤，从壳程排出过滤后的过滤液。

14、在本发明工艺方法的步骤(3)中，过滤液进入常压分馏塔连续切割，塔顶的温度控制在170～180℃，在塔顶得到的气液混合物进入气液分离罐内收集轻馏分油；塔底的温度控制在300～350℃，塔底得到的精制液经循环泵进入减压蒸馏塔进行减压蒸馏。

15、在一些具体的实施方式中，所述减压蒸馏塔中减压蒸馏在如下条件下进行：温度为300～350℃，比如，330℃，340℃，压力为15～30kpa(a)，比如，20kpa(a)，25kpa(a)，28kpa(a)。

16、在一些具体的实施方式中，步骤(3)中焦化反应的操作条件：温度为480～490℃，比如，485℃，压力为0.15～0.40mpa，比如，0.20mpa，0.25mpa，0.30mpa，0.35mpa。

17、本发明在第二方面提供了一种煤直接液化油渣制备的针状焦，采用上述的工艺方法制备得到；

18、所述针状焦的灰分为0.04～0.06wt％，比如，0.05wt％，硫含量为0.03～0.06wt％，比如，0.04wt％，0.05wt％。

19、采用上述的技术方案，具有如下的技术效果：

20、本发明的工艺方法利用具有高灰、高硫和高热值煤直接液化油渣作为原料，通过萃取、沉降、膜过滤和常减压分馏工序去除物料中的灰分，制得具有低灰、低硫含量的高品质针状焦。本发明的工艺方法操作简单，质量稳定，可调节性强。

21、本发明提供的针状焦的灰分含量能降低至0.04wt％，硫含量降低至0.03wt％。

技术特征：

1.煤直接液化油渣制备针状焦的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，在步骤(1)中，煤直接液化油渣与溶剂油的混合比例为(2～3):1；

3.根据权利要求1或2所述的工艺方法，其特征在于，所述萃取罐内进行连续萃取，混合液在萃取罐内的停留时间为30～45min；

4.根据权利要求1～3中任一项所述的工艺方法，其特征在于，步骤(2)中，所述沉降处理后得到的沉降中间液在170～180℃下加热闪蒸后，收集。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的工艺方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述沉降处理在170～180℃下进行72～80h，至混合液中的固含量为1％以下，灰分在0.5％以下。

6.根据权利要求5所述的工艺方法，其特征在于，所述膜过滤单元采用无机膜过滤，沉降顶液进入无机膜组件的管程，经过与所述无机膜组件中的无机膜错流过滤，从壳程排出过滤后的过滤液。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的工艺方法，其特征在于，步骤(3)中，所述过滤液进入常压分馏塔连续切割，塔顶的温度控制在170～180℃，塔顶得到的气液混合物进入气液分离罐内收集轻馏分油，塔底的温度控制在300～350所述的，塔底得到的精制液经循环泵进入减压蒸馏塔进行减压蒸馏。

8.根据权利要求7所述的工艺方法，其特征在于，所述减压蒸馏的条件为：温度为300～350℃，压力为15～30kpa(a)。

9.根据权利要求8所述的工艺方法，其特征在于，步骤(3)中焦化反应在如下条件下进行：温度为480～490℃，压力为0.15～0.40mpa。

10.一种煤直接液化油渣制备的针状焦，其特征在于，采用权利要求1～9中任一项所述的工艺方法制备得到；

技术总结本发明提供了煤直接液化油渣制备针状焦的工艺方法，该工艺方法包括：(1)将煤直接液化油渣与溶剂油混合后经水冷器降温至120℃以下后送至萃取罐内进行萃取，萃取罐底部流出的萃取液经萃取液输送泵送至离心机内进行离心分离；(2)离心分离所得的固相经冷却干燥后作为固体燃料，所得的离心液进行沉降脱灰至混合液中的固含量为1％以下，灰分在0.5％以下后，所得的沉降液经膜过滤单元过滤至灰分降至0.05％以下，过滤液经常压蒸馏塔蒸馏、减压分馏塔进行分馏后，塔底得到精制油；(3)精制油进入针状焦制备单元进行生焦得到针状焦。本发明的工艺方法操作简单，质量稳定，可调节性强，本发明制得的针状焦低灰分、低硫含量。技术研发人员：李帅,李佳,张源,张东,李瑞平,张东洋,石多良,陈庆,周永如,张鹏飞受保护的技术使用者：中国神华煤制油化工有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/6