CN102839007A

CN102839007A - 酸性乳化焦油的破乳、中和、脱水处理方法

Info

Publication number: CN102839007A
Application number: CN2011101738438A
Authority: CN
Inventors: 杜亚平; 吴其春; 陈年连
Original assignee: Shanghai Baosteel Chemical Co Ltd
Current assignee: Shanghai Baosteel Chemical Co Ltd
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2012-12-26

Abstract

本发明提供一种酸性乳化焦油的破乳、中和、脱水处理方法，在酸性乳化焦油内添加一定比例的破乳剂如非离子表面活性剂经过混合搅拌、加热、静置，改变油水界面性能，使W/O型乳化焦油水滴凝聚达到初步破乳，油水得到初步分离；再加碱中和，同时利用改质沥青生产用导热油余热，将初步破乳的焦油加热至110～140℃，加压至0.2～0.4MPa，再在一次蒸发器内闪蒸脱水，水分进一步降低，呈中性，脱水后的焦油备用，满足蒸馏生产。

Description

酸性乳化焦油的破乳、中和、脱水处理方法

技术领域

本发明涉及煤化工领域，具体为酸性乳化焦油的化学破乳、加热压力破乳脱水处理技术。

背景技术

焦油中由于酸性表面活性剂等作用，使焦油与水形成稳定的油包水乳化焦油，焦油含水量很大，水分高达15～50％，用加热静置或超离无法脱除水分，这会在生产中产生一系列问题：二段泵压力超标、设备腐蚀，影响产品质量，增加安全风险，也使能耗大大增加。

目前焦油加工工艺适用于一次脱水后焦油含水≤3.0％，经一段蒸发器最终脱水后焦油含水0.5％左右。一旦原料焦油水分高于3.0％，将会出现一段焦油温度偏低、二段泵压力超标、馏分塔操作恶化等现象。此外焦油含水多会降低设备的生产能力，增加能耗；乳化焦油在受热时还会造成突沸冲油事故；煤焦油中水份多，固定铵盐含量也相应增多，能使设备和管道受到腐蚀；煤焦油中的水能与其它组分形成多相共沸混合物，从而影响焦油组份在馏份中的分配。

为了稳定生产，对乳化焦油进行破乳是十分必要的。破乳就是消除乳状液稳定的条件，使乳状液发生破坏。破乳的方法有很多种如化学法、加热静置法、蒸馏法、共沸法、机械法和超声波法等等。但被广泛应用的主要有：

1)加热破乳法

通过加热来破坏界面膜，因为膜在温度升高时会自然膨胀，膜被突破了，膜中的液滴也被解放出来并结合成较大的液滴而使乳液沉降下去。

2)化学破乳法

化学法破乳的机理主要是在乳状液中加入一种或几种化学试剂，以改变乳状液的界面性质，使其变得不稳定。破乳剂加入后向油水界面扩散，由于破乳剂的界面活性高于原油中成膜物质的界面活性，能在油水界面上吸附或部分置换界面上吸附的天然乳化剂，并且与原油中的成膜物质形成具有比原来界面膜强度更低的混合膜，导致界面膜破坏，膜内包裹的水被释放出来，水滴互相聚结形成大水滴沉降到底部，油水两相发生分离，达到破乳目的。破乳剂可分为离子型和非离子型的破乳剂，例如碳酸钠，羟乙基化脂肪酸、改性聚醚破乳剂等。

3)机械破乳法

对乳化液施加离心力，便会促使乳状液分层。这是因为形成的冲撞力或剪切力作用于乳化液滴之间，促使乳化液滴的聚结，进而促进分层，从而破乳。

4)电脱盐法

原油中的金属无机盐大部分可溶于水，在原油中加入一定量的洗涤水充分混合，使原油中的无机盐溶于水中，在破乳剂和电场的共同作用下，在一定的温度条件下破坏油水乳化液，使混入原油并溶解了原油中大部分无机盐的水从原油中分离出来，从而达到原油脱盐的目的，这就是原油电脱盐的实质。

针对原油的破乳的研究和应用较多，如中国专利申请97247972.4和200510045622.7分别公开了原油电场脱水的超声波破乳装置和微波辐射破乳的方法。200710176351.8提供了破乳剂，是聚酰胺-胺化合物与环氧化合物经烷氧基化反应得到的聚醚化合物，但只对原油进行了破乳研究，酸性乳化焦油未必适用。

但对煤焦油的破乳的研究非常少。并且由于原油和煤焦油的组成结构具有相当大的区别，原油成分以直链烃为主，煤焦油成分以芳香烃为主，两者密度也有很大差别。即使同样是煤焦油乳化，由于乳化原因、机理不同，因此采用化学破乳法不能简单借鉴。对于酸性焦油乳化，由于含有芳香族磺酸盐，因此形成的乳化液体系较稳定，须综合采用合适的破乳剂、加热和加压等措施才会有效果。

涉及煤化工领域，具体为酸性乳化焦油的化学破乳、加热压力破乳脱水处理技术。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种酸性乳化焦油的破乳、中和、脱水处理方法。

本发明技术方案采用化学破乳、加碱中和、余热加热压力破乳脱水方法。具体为：在酸性乳化焦油内添加一定比例的破乳剂如非离子表面活性剂，如脂肪胺聚氧乙烯醚

(破乳剂A)，或脂肪醇聚氧乙烯醚RO(C₂H₄O)_nH(破乳剂B)等，经过混合搅拌、加热、静置。改变油水界面性能，使W/O型乳化焦油水滴凝聚达到初步破乳，油水得到初步分离。

通过一段泵进口连续加碱(如稀Na₂CO₃溶液)，将焦油中和至中性，同时利用改质沥青生产用导热油余热，将初步破乳的焦油加热至110～140℃，加压至0.2～0.4MPa，再在一次蒸发器内闪蒸脱水，水分进一步降低，呈中性，脱水后的焦油备用，满足蒸馏生产。

该方法的步骤为：

(1)在70℃～90℃的酸性乳化焦油(含水量15％以上，为15％～50％)内添加破乳剂，破乳剂含量为200～800ppm(重量份)，优选为400～500ppm(重量份)；边搅拌边加入破乳剂，加入时间为10～25hr，继续搅拌混合3～15hr，并加热到90～96℃；静置24～36hr得到初步脱水的焦油，其含水量在6％以下；优选的，将破乳剂溶解后加入酸性乳化焦油，所加入的破乳剂溶液浓度为15～30wt％，优选为20～30wt％。

所述破乳剂为非离子表面活性剂，优选为脂肪胺聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚；

(2)加入碱性溶液，将焦油调节至ph6.5～7.5，并加热至110～140℃，加压至0.2～0.4MPa；所述碱性溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液或氢氧化钠溶液；并经闪蒸脱水，所得到的低水分焦油含水量低于1％。

本发明选择非离子表面活性剂，在一定条件下对酸性乳化焦油进行破乳，使油水得到初步分离，使焦油中大部分水和酸性物质得到分离，焦油含水由脱前的15％以上降低至6％以下。其次采用加热压力法，利用导热油与改质沥青换热后的余热对焦油闪蒸脱水，将水分降至1％以下，避免出现二段泵压力超标、馏分塔操作恶化。同时通过一段泵进口加稀碱中和酸性焦油，避免设备腐蚀。经过对焦油破乳、加碱、闪蒸后，焦油水分和酸碱性满足蒸馏生产，避免安全事故、能耗增加和质量下降等，也就减少了企业的各项经济损失。

附图说明

图1为化学破乳脱水设备和流程。

图2为余热加热压力破乳脱水设备和流程。

1-破乳剂槽，2-计量泵，3-止回阀，4-焦油循环泵，5-焦油槽，6-一段泵，7-焦油换热器 8-导热油泵 9-一段蒸发器 10-无水焦油槽 11-二段蒸发器。

具体实施方式

具体实施方式如表1。其中破乳剂A为脂肪胺聚氧乙烯醚，B为脂肪醇聚氧乙烯醚。

表1酸性乳化焦油破乳效果

	实施例1	实施例2	实施例3
				脱前水分，％	23.9	23.9	15.0
破乳温度，℃	90	94	96

破乳剂	A	B	B
				破乳剂浓度，wt％	30	25	20
破乳剂添加比例，ppm	500	500	400
				破乳剂加入时间，hr	25	15	10
打循环时间，hr	3	10	15
				静置时间，hr	24	30	36
初步脱后水分，％	5～6	3～4	1～2
				焦油加热压力，MPa	0.2	0.3	0.4
焦油换热后温度，℃	140	130	110
				加碱中和后焦油PH	7	7	7
最终脱水后水分，％	0.3	0.5	0.8

实施例1

(1)化学破乳脱水：如图1所示，化学破乳的设备包括焦油槽5和焦油循环泵4，焦油循环泵和焦油槽之间形成回路；破乳剂槽1、计量泵2和止回阀3依次连接到焦油循环泵4进口。

将1500份焦油槽5内含水量23.9％酸性乳化焦油加热至70℃。稀释破乳剂A，在破乳剂槽1中配成30wt％的水溶液。焦油打循环，循环泵4流量100份/h。打开计量泵2和止回阀3，往循环管道中加入破乳剂。计量泵2流量0.1份/h，加入时间25h。破乳剂全部加入后，继续打循环3h。破乳剂的添加比例为500ppm(重量份)。

将焦油加热至90℃。循环结束后静置时间24h。输送焦油时在不同时间段分析初步脱水的焦油水分5％～6％。

(2)余热加热压力破乳脱水：如图2所示，余热加热压力破乳脱水的设备包括依次连接的一段蒸发器9、无水焦油槽10和二段蒸发器11；还包括连接到一段蒸发器的焦油换热器7，一段泵6和导热油泵8分别连接到焦油换热器，并且导热油泵与焦油换热器之间形成回路。加热压力(闪蒸)脱水后的焦油流入无水焦油槽10。

初步脱水后的焦油由一段泵6进行加压0.2MPa，流量为10份/h，在一段泵进口加入15％Na₂CO₃溶液，流量0.01份/h，将焦油中和。

已与改质沥青换后的导热油温度为200℃，初步脱水后的焦油与导热油在焦油换热器7内换热至140℃，导热油再到改质沥青工序换热。

焦油进入一次蒸发器9脱水，脱水后焦油水分为0.3％，呈中性PH＝7，焦油处理合格。

上述份数均为重量份。

实施例2

设备同实施例1。

(1)将1500份焦油槽5内含水量23.9％酸性乳化焦油加热至80℃。稀释破乳剂B，在破乳剂槽1中配成25wt％的水溶液。焦油打循环，循环泵4流量150份/h。打开破乳剂的计量泵2和止回阀3，往循环管道中加入破乳剂。计量泵2流量0.2份/h，加入时间15h。破乳剂全部加入后，继续打循环10h。破乳剂的添加比例为500ppm。将焦油加热至94℃。循环结束后静置时间30h。输送焦油时在不同时间段分析焦油水分3％～4％。

(2)初步脱水后的焦油由一段泵6进行加压0.3MPa，流量为15份/h，在一段泵进口加入15％Na₂CO₃溶液0.04份/h，将焦油中和。已与改质沥青换后的导热油温度为180℃，初步脱水后的焦油与导热油在焦油换热器7内换热至130℃。焦油进入一次蒸发器9脱水，脱水后焦油水分为0.5％，呈中性PH＝7，焦油处理合格。

实施例3

设备同实施例1。

(1)将1500份焦油槽5内含水量15％酸性乳化焦油加热至90℃。稀释破乳剂B，在破乳剂槽1中配成20wt％的水溶液。焦油打循环，循环泵4流量200份/h。打开破乳剂的计量泵2和止回阀3，往循环管道中加入破乳剂。计量泵2流量0.3份/h，加入时间10h。破乳剂全部加入后，继续打循环15h。破乳剂的添加比例为400ppm。将焦油加热至96℃。循环结束后静置时间36h。输送焦油时在不同时间段分析焦油水分1％～2％。

(2)初步脱水后的焦油由一段泵6进行加压0.4MPa，流量为20份/h，在一段泵进口加入15％Na₂CO₃溶液0.09份/h，将焦油中和。已与改质沥青换后的导热油温度为170℃，初步脱水后的焦油与导热油在焦油换热器7内换热至110℃。焦油进入一次蒸发器9脱水，脱水后焦油水分为0.8％，呈中性PH＝7，焦油处理合格。

通过对高水分焦油化学破乳、加碱中和、余热加热压力法破乳处理，不仅减少了由于蒸发焦油中大量水分的能耗；而且由于降低了焦油中水分，因此降低了二段泵出口、炉管中的压力，降低了突沸、泄漏、火灾等安全风险；同时由于蒸馏温度稳定，保证了馏分的正常采出，筑路油等产品合格；也减少了馏分塔的腐蚀。

此外由于没有将焦油外卖及避免不合格产品的出现，因此也避免了生产企业名誉的损失。

Claims

1.一种酸性乳化焦油的破乳、中和、脱水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在70℃～90℃的酸性乳化焦油内添加破乳剂，破乳剂含量为200～800ppm；边搅拌边加入破乳剂，加入时间为10～25hr，继续搅拌混合3～15hr，并加热到90～96℃；静置24～36hr得到初步脱水的焦油；所述破乳剂为非离子表面活性剂；

(2)加入碱性溶液，将初步脱水的焦油调节至ph 6.5～7.5，并加热至110～140℃，加压至0.2～0.4MPa；并经闪蒸脱水，得到低水分焦油。

2.如权利要求1所述酸性乳化焦油的破乳、中和、脱水处理方法，其特征在于，步骤(1)所述破乳剂为脂肪胺聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚。

3.如权利要求1或2所述酸性乳化焦油的破乳、中和、脱水处理方法，其特征在于，步骤(1)所述破乳剂含量为400～500ppm。

4.如权利要求1所述酸性乳化焦油的破乳、中和、脱水处理方法，其特征在于，步骤(1)所述酸性乳化焦油含水量为15％以上。

5.如权利要求1所述酸性乳化焦油的破乳、中和、脱水处理方法，其特征在于，步骤(2)所述碱性溶液为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液或氢氧化钠溶液。

6.如权利要求1所述酸性乳化焦油的破乳、中和、脱水处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述将破乳剂溶解后加入酸性乳化焦油，所加入的破乳剂溶液浓度为15～30wt％。