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[摘 要]煤焦油加工工艺的改进有助于焦油在加工过程保证化产品质量，尤其是在我国煤焦油加工工艺相对落后、装置规模较小、加工过程环境污染严重、分离设备应用水平较低、加工深度有限的前提下，更有效的从煤焦油中提取更多有价值的组分，提高资源的综合利用率。本文重点介绍八钢焦化厂4万t/a焦油加工过程及工艺所需改进的一些建议。
[关键词]煤焦油 加工过程 加工工艺
中图分类号：TQ113.24+1 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）34―0633―02
在焦化厂，混合煤在焦炉炭化室内热解，煤热解的产物常称为一次热解产物，而此产物在流经高温的焦炭、炉墙和炉顶空间等热的气相中发生进一步的化学变化，常称为二次热解，主要是裂解和缩聚反应，其主要特征是：（1）焦油反生裂解反应，生成 CO、H2、CH4等，同时，焦油的二次热解也消除了焦油中芳香族化合物的侧链和其中的杂原子，改变了它们的毒性，同时由于热解的加剧，使芳香族化合物发生开环反应。（2）焦油的一部分缩聚转化为焦炭。煤焦油就这样通过高温干馏和气化过程中副产的具有刺激性臭味、黑色或黑褐色、黏稠状液体产品，产率大约占炼焦干煤的3%—4%，几乎完全是有芳香族化合物组成的复杂混合物，组分上万种，已从中分离并确认的单种化合物约500余种，占煤焦油总量的55%。因此，从煤焦油中提取市场急需各类化产品，不仅有助于资源综合利用，提高产品附加值，而且经济效益、环境效益、社会效益明显，对煤焦油的精加工极为重要。
1、煤焦油加工过程及工艺改进
1.1煤焦油的预处理过程及工艺改进
八钢焦化厂采用静止分层的方法对煤焦油进行脱渣、脱水。从煤焦炉发生的荒煤气，首先需进行初步冷却、焦油汽和水汽的冷凝及初步净化。在初步冷却过程中，还可得到粗焦油及氨水。焦炉煤气从炭化室经上升管出来时的温度，与炭化室装焦煤的程度以及在炭化初期和末期煤气发生的情况有关，大约是650-750℃，此时煤气中含有焦油汽、苯族烃、水汽、氨、硫化氢、氰化氢、萘及其它化合物。因此，煤气冷却过程其实也就是一个汽液分离过程，在液态焦油氨水混合物分离时，用循环氨水喷洒在集气槽内约有60%的焦油冷凝下来，这种集气管焦油是重质焦油，20℃时的比重为1.22左右，粘度较大，其中混有一定数量的焦油渣，焦油渣内含有煤尘、焦粉、焦炉顶部热解产生的游离炭及清扫上升管和集气管所带出的多孔物质，其量约占焦油渣量的30%，其余70%为焦油。为了使焦油渣更容易沉淀下来，改善混合焦油的质量，在采用混合流程时，初冷器轻质焦油和集气管重质焦油混合后，将20℃时焦油比重控制到1.15-1.19，粘度比重质焦油可减少20-45%。之后，焦油的脱水受温度和循环氨水中固定铵盐的影响，此时将混合焦油温度控制在80-90℃时，和在氨水中的固定铵盐浓度较低的情况下，焦油与氨水分离最佳。将含水≤4%焦油进入焦油油库焦油贮槽，在槽内加热到70-80℃，以静止、脱水后焦油中的水份≤2-3%，由焦油泵送至管式炉对流段加热至120-130℃后进入一次蒸发器经过闪蒸进行最终脱水。因此，在煤焦油预处理阶段，改进以下工艺要求，会得到较为合格的焦油。（1）要求焦炉操作制定稳定，尽量减少煤气中夹带能形成焦油渣的煤粉和焦粉等。（2）严格控制集合温度，鼓风机吸力在满足焦炉操作的情况下尽可能降低，以减少煤粉和焦粉的带入。（3）减少杂油、杂水进入机械化沉淀槽，以得焦油澄清分层。焦油渣易被刮出。（4）机械化澄清槽内焦油层厚度严格控制在1.5-2米，压油要均匀连续，不宜过快，如果间断压没要求不过水，不过渣。
1.2煤焦油蒸馏，切取各种成分及各馏分的分离过程及工艺改进
根据图1我们可以看到，一次蒸发器顶出来的水汽、一次轻油及部分低沸点蒸馏份进入冷凝冷却器降温至40-60℃后进入油水分离器，进行油和水的分离，酚水进入配水槽后排往化产酚水池最后送往生化站进行脱酚，一次轻油经油水分离器上部排出和二次轻油管相通一起进入轻油槽，一部分用于焦油蒸馏塔顶打回流，一部分作为最终产品进入粗苯槽。经过脱水的焦油从一次蒸发器蒸发段进入器底无水焦油槽，再用二段泵送入管式炉辐射段，在此加热到400-410℃，进入二次蒸发器，在器内经再次闪蒸后，器内液体流到器底形成中温沥青，中温沥青从器底出来自流到沥青反应釜1#，被加热到385-405℃，并经一定时间后进入2#反应釜再次加热到405-420℃，经液位调节后进入沥青中间槽，中间槽液位到一定位置后用高温液下泵打入沥青高位槽，在槽内经冷却至170-240℃通过槽底放沥青进入沥青放料口，经筛板到沥青链板机上，在沥青链板机链板上被链板池内的循环冷却水冷却成型后经机头放料口和流槽进入沥青库，由行车进行分类堆放。从二次蒸发器顶出来的油汽（温度207-330℃）进入焦油蒸馏塔下部，在塔内经提馏和精馏后，塔底排出混合蒽油，蒽油经冷凝冷却器冷却至75-95℃，进入蒽油槽，槽满后送往油库蒽油大槽外发；蒸馏塔顶出来的二次轻油经冷凝冷却器冷却至30-50℃进入二次轻油油水分离器，分离后轻油进入轻油槽，酚水进入酚水槽。从蒸馏塔中部出来的未洗三混馏份进入未洗三混馏份槽。未洗三混馏份由洗涤一次连洗泵抽出打入一次连洗塔，同时在一次泵前配入由二次连洗塔底出来的碱性酚盐，未洗三混馏份进入一次连洗塔后经静止分层，上部三混馏份进入缓冲槽由二次连洗泵抽出进入二次连洗塔，同时在泵前加入8-13%的NaOH溶液，在二次连洗塔内经静止分层后，顶部经碱性脱酚后的三混馏份进入已洗三混槽，底部排出的碱性酚盐经一次连洗泵前和未洗三混馏份一起进入一次连洗塔。从一次连洗塔底出来的中性配盐进入中性酚盐槽，再用蒸吹泵抽出经换热器进入蒸吹柱及蒸吹釜经直接蒸汽和间接蒸汽加热蒸吹至102-110℃脱除其中的油份后经冷却器进入净酚钠盐槽，蒸吹柱顶出来的油汽经换热器冷却器后进入油水分离器，酚水进入酚水槽。进入净酚钠盐槽的净酚盐由打碱泵抽出进入酚盐分解器，在分解器内加入浓度78-93%的浓硫酸，经鼓风搅拌，8小时静止分层后，先放出底部的硫酸钠溶液，再排出上部的粗酚入油库粗酚槽外发。因此，在焦油蒸馏、切取、分离阶段，改进以下工艺要求。（1）原料焦油最终必须脱水至0.5%以下。（2）管式炉对流段温度宜控制较低的出口温度，一般不超过130℃，目的是减少一些酚和萘随水分及轻油夹带出去。（3）在操作过程中，要控制对流段的焦油处理量比辐射段的处理量多0.5～1.0m3/h，以使无水焦油满足辐射段处理量的需要。但两者相差不宜太大，否则多余的无水焦油送回原料焦油槽，将重新吸收水分并导致焦油灰分增加和热量损失。（4）焦油加热到规定的温度，使一次汽化过程充分完成，并得到软化点合格的沥青产品。因此，应很好地控制辐射段出口温度，其温度为400±5℃；经常检查、观察炉膛火焰，防止火焰直接灼烧炉管或砌体；及时检查煤气耗量、各部位温度和焦油流量，力求稳定。（5）焦油脱水不好，处理量增加或加热温度提高，均会造成二段泵后压力升高。当炉管内结焦或泄漏时，泵后压力也有显著波动。二段焦油泵出口压力应不超过1.176MPa。（6）要控制二段蒸发器通入的过热蒸汽量，直接水气可降低一次汽化温度，通常每增加1%的过热蒸汽可降低一次汽化温度约15℃。但直接水气量过多，易夹带油渣，使沥青软化点升高和使一部分屈油馏分进入蒽油馏分，降低了蒽油质量。此外，饱和蒸汽温度必须过热至400℃。（7）随着馏分切取制度不同，但主要是控制与调节塔顶温度、回流量、过热蒸汽量、馏分采出量及侧线位置馏分塔应最大限度地提高萘集中度，尽量减少酚油、洗油和蒽油等馏分的含萘量。
1.3精制产品的进一步深加工过程及工艺改进
八钢焦化厂焦油精加工价值最高莫过于工业萘。根据图2我们看到，当进入已洗三混槽的三混馏份用工业萘原料泵抽出经换热器加热至210-230℃进入工业萘初塔，初塔塔底液体由初热油泵抽出进入工业萘初管式炉被加热至250-270℃再次进入初塔，以供初塔蒸馏所需的热量，同时一部分原料从初热油泵后被切入工业萘精塔。在初塔内经精馏的气体至初塔塔顶，从塔顶出来后经酚油冷却器冷却后进入酚油槽，一部份用初回流泵打至初塔塔顶控制塔顶温度在168-184℃，其余作为产品送入油库酚油槽外发。从初热油泵后进入工业萘精塔的原料，在塔底由精热油泵抽出送至工业萘精管式炉，被加热至270-300℃后重新回到精塔内以供精塔蒸馏所需热量，同时从精热油泵后切出洗油，经冷却器后进入洗油槽，槽满后送至油库洗油槽外发。从工业萘精塔塔顶出来的萘蒸汽经和工业萘原料泵的原料换热后进入工业萘汽化器再次被冷却后进入工业萘回流槽，待工业萘回流槽液位达一定位置且化验合格后用成品泵送至结晶工业萘高位槽，工业萘液体从高位槽底流出进入工业萘转鼓结晶机，冷却结晶后经流槽装袋，推入工业萘库外发。在焦油深加工阶段，改进一下工艺要求。（1）正常生产时，严格控制各操作参数保持比较稳定，保证波动范围不大，塔底循环油液面也很稳定。（2）保持塔顶温度稳定，控制工业萘采出量的大小。
2、八钢煤焦油加工现状
八钢焦化厂现煤焦油加工生產的产品有轻油、酚油、洗油、蒽油及改质沥青，各馏分再深加工后制取产品有苯、粗酚、工业萘。产品数量达到8种，但是，由于从生产规模上看，属于10万t/a以下能力的小型加工单位，作为焦炉化产品回收最后一道工序，对以钢铁产品做为主要产品的钢铁企业来说，焦油加工产品只是作为副产品对待。希望在不久的将来，八钢煤焦油加工在规模和重视力度上有好的改观。
[关键词]煤焦油 加工过程 加工工艺
中图分类号：TQ113.24+1 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）34―0633―02
在焦化厂，混合煤在焦炉炭化室内热解，煤热解的产物常称为一次热解产物，而此产物在流经高温的焦炭、炉墙和炉顶空间等热的气相中发生进一步的化学变化，常称为二次热解，主要是裂解和缩聚反应，其主要特征是：（1）焦油反生裂解反应，生成 CO、H2、CH4等，同时，焦油的二次热解也消除了焦油中芳香族化合物的侧链和其中的杂原子，改变了它们的毒性，同时由于热解的加剧，使芳香族化合物发生开环反应。（2）焦油的一部分缩聚转化为焦炭。煤焦油就这样通过高温干馏和气化过程中副产的具有刺激性臭味、黑色或黑褐色、黏稠状液体产品，产率大约占炼焦干煤的3%—4%，几乎完全是有芳香族化合物组成的复杂混合物，组分上万种，已从中分离并确认的单种化合物约500余种，占煤焦油总量的55%。因此，从煤焦油中提取市场急需各类化产品，不仅有助于资源综合利用，提高产品附加值，而且经济效益、环境效益、社会效益明显，对煤焦油的精加工极为重要。
1、煤焦油加工过程及工艺改进
1.1煤焦油的预处理过程及工艺改进
八钢焦化厂采用静止分层的方法对煤焦油进行脱渣、脱水。从煤焦炉发生的荒煤气，首先需进行初步冷却、焦油汽和水汽的冷凝及初步净化。在初步冷却过程中，还可得到粗焦油及氨水。焦炉煤气从炭化室经上升管出来时的温度，与炭化室装焦煤的程度以及在炭化初期和末期煤气发生的情况有关，大约是650-750℃，此时煤气中含有焦油汽、苯族烃、水汽、氨、硫化氢、氰化氢、萘及其它化合物。因此，煤气冷却过程其实也就是一个汽液分离过程，在液态焦油氨水混合物分离时，用循环氨水喷洒在集气槽内约有60%的焦油冷凝下来，这种集气管焦油是重质焦油，20℃时的比重为1.22左右，粘度较大，其中混有一定数量的焦油渣，焦油渣内含有煤尘、焦粉、焦炉顶部热解产生的游离炭及清扫上升管和集气管所带出的多孔物质，其量约占焦油渣量的30%，其余70%为焦油。为了使焦油渣更容易沉淀下来，改善混合焦油的质量，在采用混合流程时，初冷器轻质焦油和集气管重质焦油混合后，将20℃时焦油比重控制到1.15-1.19，粘度比重质焦油可减少20-45%。之后，焦油的脱水受温度和循环氨水中固定铵盐的影响，此时将混合焦油温度控制在80-90℃时，和在氨水中的固定铵盐浓度较低的情况下，焦油与氨水分离最佳。将含水≤4%焦油进入焦油油库焦油贮槽，在槽内加热到70-80℃，以静止、脱水后焦油中的水份≤2-3%，由焦油泵送至管式炉对流段加热至120-130℃后进入一次蒸发器经过闪蒸进行最终脱水。因此，在煤焦油预处理阶段，改进以下工艺要求，会得到较为合格的焦油。（1）要求焦炉操作制定稳定，尽量减少煤气中夹带能形成焦油渣的煤粉和焦粉等。（2）严格控制集合温度，鼓风机吸力在满足焦炉操作的情况下尽可能降低，以减少煤粉和焦粉的带入。（3）减少杂油、杂水进入机械化沉淀槽，以得焦油澄清分层。焦油渣易被刮出。（4）机械化澄清槽内焦油层厚度严格控制在1.5-2米，压油要均匀连续，不宜过快，如果间断压没要求不过水，不过渣。
1.2煤焦油蒸馏，切取各种成分及各馏分的分离过程及工艺改进
根据图1我们可以看到，一次蒸发器顶出来的水汽、一次轻油及部分低沸点蒸馏份进入冷凝冷却器降温至40-60℃后进入油水分离器，进行油和水的分离，酚水进入配水槽后排往化产酚水池最后送往生化站进行脱酚，一次轻油经油水分离器上部排出和二次轻油管相通一起进入轻油槽，一部分用于焦油蒸馏塔顶打回流，一部分作为最终产品进入粗苯槽。经过脱水的焦油从一次蒸发器蒸发段进入器底无水焦油槽，再用二段泵送入管式炉辐射段，在此加热到400-410℃，进入二次蒸发器，在器内经再次闪蒸后，器内液体流到器底形成中温沥青，中温沥青从器底出来自流到沥青反应釜1#，被加热到385-405℃，并经一定时间后进入2#反应釜再次加热到405-420℃，经液位调节后进入沥青中间槽，中间槽液位到一定位置后用高温液下泵打入沥青高位槽，在槽内经冷却至170-240℃通过槽底放沥青进入沥青放料口，经筛板到沥青链板机上，在沥青链板机链板上被链板池内的循环冷却水冷却成型后经机头放料口和流槽进入沥青库，由行车进行分类堆放。从二次蒸发器顶出来的油汽（温度207-330℃）进入焦油蒸馏塔下部，在塔内经提馏和精馏后，塔底排出混合蒽油，蒽油经冷凝冷却器冷却至75-95℃，进入蒽油槽，槽满后送往油库蒽油大槽外发；蒸馏塔顶出来的二次轻油经冷凝冷却器冷却至30-50℃进入二次轻油油水分离器，分离后轻油进入轻油槽，酚水进入酚水槽。从蒸馏塔中部出来的未洗三混馏份进入未洗三混馏份槽。未洗三混馏份由洗涤一次连洗泵抽出打入一次连洗塔，同时在一次泵前配入由二次连洗塔底出来的碱性酚盐，未洗三混馏份进入一次连洗塔后经静止分层，上部三混馏份进入缓冲槽由二次连洗泵抽出进入二次连洗塔，同时在泵前加入8-13%的NaOH溶液，在二次连洗塔内经静止分层后，顶部经碱性脱酚后的三混馏份进入已洗三混槽，底部排出的碱性酚盐经一次连洗泵前和未洗三混馏份一起进入一次连洗塔。从一次连洗塔底出来的中性配盐进入中性酚盐槽，再用蒸吹泵抽出经换热器进入蒸吹柱及蒸吹釜经直接蒸汽和间接蒸汽加热蒸吹至102-110℃脱除其中的油份后经冷却器进入净酚钠盐槽，蒸吹柱顶出来的油汽经换热器冷却器后进入油水分离器，酚水进入酚水槽。进入净酚钠盐槽的净酚盐由打碱泵抽出进入酚盐分解器，在分解器内加入浓度78-93%的浓硫酸，经鼓风搅拌，8小时静止分层后，先放出底部的硫酸钠溶液，再排出上部的粗酚入油库粗酚槽外发。因此，在焦油蒸馏、切取、分离阶段，改进以下工艺要求。（1）原料焦油最终必须脱水至0.5%以下。（2）管式炉对流段温度宜控制较低的出口温度，一般不超过130℃，目的是减少一些酚和萘随水分及轻油夹带出去。（3）在操作过程中，要控制对流段的焦油处理量比辐射段的处理量多0.5～1.0m3/h，以使无水焦油满足辐射段处理量的需要。但两者相差不宜太大，否则多余的无水焦油送回原料焦油槽，将重新吸收水分并导致焦油灰分增加和热量损失。（4）焦油加热到规定的温度，使一次汽化过程充分完成，并得到软化点合格的沥青产品。因此，应很好地控制辐射段出口温度，其温度为400±5℃；经常检查、观察炉膛火焰，防止火焰直接灼烧炉管或砌体；及时检查煤气耗量、各部位温度和焦油流量，力求稳定。（5）焦油脱水不好，处理量增加或加热温度提高，均会造成二段泵后压力升高。当炉管内结焦或泄漏时，泵后压力也有显著波动。二段焦油泵出口压力应不超过1.176MPa。（6）要控制二段蒸发器通入的过热蒸汽量，直接水气可降低一次汽化温度，通常每增加1%的过热蒸汽可降低一次汽化温度约15℃。但直接水气量过多，易夹带油渣，使沥青软化点升高和使一部分屈油馏分进入蒽油馏分，降低了蒽油质量。此外，饱和蒸汽温度必须过热至400℃。（7）随着馏分切取制度不同，但主要是控制与调节塔顶温度、回流量、过热蒸汽量、馏分采出量及侧线位置馏分塔应最大限度地提高萘集中度，尽量减少酚油、洗油和蒽油等馏分的含萘量。
1.3精制产品的进一步深加工过程及工艺改进
八钢焦化厂焦油精加工价值最高莫过于工业萘。根据图2我们看到，当进入已洗三混槽的三混馏份用工业萘原料泵抽出经换热器加热至210-230℃进入工业萘初塔，初塔塔底液体由初热油泵抽出进入工业萘初管式炉被加热至250-270℃再次进入初塔，以供初塔蒸馏所需的热量，同时一部分原料从初热油泵后被切入工业萘精塔。在初塔内经精馏的气体至初塔塔顶，从塔顶出来后经酚油冷却器冷却后进入酚油槽，一部份用初回流泵打至初塔塔顶控制塔顶温度在168-184℃，其余作为产品送入油库酚油槽外发。从初热油泵后进入工业萘精塔的原料，在塔底由精热油泵抽出送至工业萘精管式炉，被加热至270-300℃后重新回到精塔内以供精塔蒸馏所需热量，同时从精热油泵后切出洗油，经冷却器后进入洗油槽，槽满后送至油库洗油槽外发。从工业萘精塔塔顶出来的萘蒸汽经和工业萘原料泵的原料换热后进入工业萘汽化器再次被冷却后进入工业萘回流槽，待工业萘回流槽液位达一定位置且化验合格后用成品泵送至结晶工业萘高位槽，工业萘液体从高位槽底流出进入工业萘转鼓结晶机，冷却结晶后经流槽装袋，推入工业萘库外发。在焦油深加工阶段，改进一下工艺要求。（1）正常生产时，严格控制各操作参数保持比较稳定，保证波动范围不大，塔底循环油液面也很稳定。（2）保持塔顶温度稳定，控制工业萘采出量的大小。
2、八钢煤焦油加工现状
八钢焦化厂现煤焦油加工生產的产品有轻油、酚油、洗油、蒽油及改质沥青，各馏分再深加工后制取产品有苯、粗酚、工业萘。产品数量达到8种，但是，由于从生产规模上看，属于10万t/a以下能力的小型加工单位，作为焦炉化产品回收最后一道工序，对以钢铁产品做为主要产品的钢铁企业来说，焦油加工产品只是作为副产品对待。希望在不久的将来，八钢煤焦油加工在规模和重视力度上有好的改观。