CN108237136A - 三级逆流萃取煤焦油渣装置及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三级逆流萃取煤焦油渣装置及处理方法，包括预分离单元、三级逆流萃取单元、溶剂回收单元、水煤浆制备单元。预分离单元主要设备有液位计、原料分离罐、煤焦油渣输送泵，三级逆流萃取单元主要设备有一级自混式高效萃取塔、二级自混式高效萃取塔、三级自混式高效萃取塔、粗苯泵，萃取剂回收单元主要设备有汽提塔、蒸馏塔、冷却器、再沸器，水煤浆制备单元主要设备有球磨机、粗苯水分离罐。本发明所述装置开停灵活，操作弹性大，易控制，设备投资较少，适合连续操作、能稳定大规模处理，所述处理方法原料利用率高、焦油提取率高，环保，无二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种三级逆流萃取煤焦油渣装置及其处理方法，属于煤焦油渣处理技术领域。
背景技术
中国是世界最大的煤炭生产国，在如今石油、天然气紧缺的形势下，实施煤炭资源的清洁、高附加值转化的加工利用途径具有重要的战略意义。然而煤炭在消耗和利用的过程中不可避免地会产生大量的副产品和废弃物，煤焦油渣就是其中的废弃物之一。煤焦油渣是煤在气化和焦化过程中，在高温条件下生成的高沸点有机化合物在冷凝时与煤气中夹带的煤粉、焦粉等固体微粒等混杂在一起而形成的。随着煤化工的快速发展，生产能力的不断扩大，产生的煤焦油渣的数量也逐渐增加。我国环保总局明文规定焦化厂产生的煤焦油渣属于危险固体废弃物，应集中进行无害化处煤焦油渣是一种有害有毒的废渣，处理不当易造成环境污染。
通常对于煤焦油渣的处理方法可以分为两类：第一类是采用物理的或化学的方法将煤焦油渣中的油、渣进行分离，并从中回收有价值的焦油和煤粉，然后对其进行进一步的加工再利用，油、渣分离回收技术是处理煤焦油渣的一种理想途径，该方法可实现焦油和煤粉的回收利用，使其利用价值达到了最大化；第二类是将煤焦油渣作为燃料、配煤添加剂或进行资源化的开发利用等。
煤焦油渣为工业废渣，直接外排会对农田、地下水、大气等周围环境造成严重的污染，所以必须对其进行严格地处理。此外，煤焦油渣中还含有大量的固定碳和有机组分，具有较高的发热量，如果能将之化害为利、变废为宝，则是解决煤焦油废渣的最佳途径。
发明内容
本发明目的在于提供一种三级逆流萃取煤焦油渣装置，开停灵活，操作弹性大，易控制，设备投资较少，适合连续操作、能稳定大规模处理，具有较高哦的原料利用率和焦油提取率，环保，无二次污染。
本发明所述的三级逆流萃取煤焦油渣装置，包括预分离单元、三级逆流萃取单元、溶剂回收单元；
所述预分离单元包括原料分离罐；
所述三级逆流萃取单元包括一级自混式高效萃取塔、二级自混式高效萃取塔、三级自混式高效萃取塔，一级自混式高效萃取塔轻相进料管与二级自混式高效萃取塔轻相区出口连接，一级自混式高效萃取塔重相区出口与二级自混式高效萃取塔重相进料管连接，二级自混式高效萃取塔轻相进料管与三级自混式高效萃取塔轻相区出口连接，二级自混式高效萃取塔重相区出口与三级自混式高效萃取塔重相进料管连接；一级自混式高效萃取塔、二级自混式高效萃取塔、三级自混式高效萃取塔高度比例为5:4:3，两相邻自混式高效萃取塔存在高度差，重相进入一级自混式高效萃取塔之后经萃取之后下沉至底部，一级自混式高效萃取塔与二级自混式高效萃取塔根据连通器原理，这样重相就会自流至下一级自混式高效萃取塔；同样轻相从三级自混式高效萃取塔上部出来进入二级自混式高效萃取塔下部，轻相自流至下一级自混式高效萃取塔。
所述溶剂回收单元包括汽提塔、蒸馏塔、冷却器、溶剂分离罐，三级自混式高效萃取塔重相区出口与汽提塔进料口连接，一级自混式高效萃取塔轻相区出口、汽提塔顶部出口均与蒸馏塔进料口连接，蒸馏塔顶部出口与溶剂分离罐顶部进料口连接，蒸馏塔与溶剂分离罐连接的管线的设有冷却器，溶剂分离罐的高位溶剂出口与三级自混式高效萃取塔轻相进料管连接，溶剂分离罐与三级自混式高效萃取塔连接的管道上设有溶剂输送泵；
其中：原料分离罐低位煤焦油渣出口与一级自混式高效萃取塔重相进料管连接，分离罐与一级自混式高效萃取塔连接的管线上设有煤焦油渣输送泵。
还设水煤浆制备单元，水煤浆制备单元包括球磨机，球磨机均与原料分离罐低位出水口、溶剂分离罐低位出水口、汽提塔底部出口连接。
蒸馏塔底部连有再沸器。
原料分离罐设有第一液位计，溶剂分离罐设有第二液位计。
一级自混式高效萃取塔、二级自混式高效萃取塔、三级自混式高效萃取塔均具有以下结构：轻相进料管上半部管壁设有均匀分布的喷料孔，重相进料管下半部管壁设有均匀分布的喷料孔，萃取分离区横向设有多层固定在萃取塔内壁上的若干个条状“人”字形挡板，煤焦油渣经煤焦油渣输送泵送入到煤焦油渣进料管呈扇柱面向下喷射，萃取剂从自混式高效萃取塔进料管输入呈扇柱面向上喷射，在萃取分离区煤焦油渣向下经“人”字形挡板切割成更细小流柱，萃取剂向上流动经固定塔板阻挡返混后增加与煤焦油渣的接触面积，大大提高了萃取效率。
含水的煤焦油渣原料分离罐内静置分层，水层在原料分离罐内最上层，在收集原料分离罐的内上层脱除水和溶剂分离罐内下层水送入球磨机，收集汽提塔塔底出来的固体送入球磨机，开启球磨机球磨生产水煤浆产品。
对蒸馏塔塔底的煤焦油产品进入再沸器回流至蒸馏塔内。
本发明所述三级逆流萃取煤焦油渣的处理方法，包括以下步骤：
(1)煤焦油渣的三级萃取：将煤焦油渣进行预脱水后依次经过一级自混式高效萃取塔、二级自混式高效萃取塔、三级自混式高效萃取塔进行萃取，一级自混式高效萃取塔所使用的萃取剂为二级自混式高效萃取塔轻相区分离出的溶剂和提取油，二级自混式高效萃取塔所使用的萃取剂为三级自混式高效萃取塔轻相区分离出的溶剂和提取油；
(2)萃取溶剂的循环利用：三级自混式高效萃取塔所分离的重相进入汽提塔进行汽提，一级自混式高效萃取塔分离出的轻相和汽提塔塔顶出来的蒸汽混合后进入蒸馏塔蒸馏，收集蒸馏塔塔底的煤焦油产品，蒸馏塔塔顶出来的蒸汽经冷却器冷凝后进入溶剂分离罐储存进行水、溶剂的分层分离，溶剂分离罐上层溶剂送入三级自混式高效萃取塔作为萃取剂进行循环利用。
溶剂为粗苯、甲苯、二甲苯中的一种。
煤焦油渣采用原料分离罐预脱水，收集原料分离罐的脱除水和溶剂分离罐内下层水送入球磨机，收集汽提塔塔底出来的固体送入球磨机，开启球磨机球磨生产水煤浆产品。
对蒸馏塔塔底的煤焦油产品进入再沸器回流至蒸馏塔内。
煤焦油渣在一级自混式高效萃取塔内的萃取温度为60-75℃，萃取时间为0.5-1.5h；煤焦油渣在二级自混式高效萃取塔内的萃取温度为60-75℃，萃取时间为0.4-1.2h；煤焦油渣在三级自混式高效萃取塔的萃取温度为60-75℃，萃取时间为0.3-0.9h；蒸馏塔内蒸馏温度为120-130℃。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果。
(1)本发明原料利用率高，煤焦油提取率高，可达90％以上，实现了煤焦油渣充分有效的资源化利用，解决了传统工艺原料利用率低、焦油提取率低的技术问题；
(2)本发明可以连续操作、能稳定大规模处理，解决了传统工艺不连续、不能实现规模化的技术问题；
(3)本发明生产过程不耗水，无废物排放，完全达到环保要求；
(4)本发明装置开停灵活，操作弹性大，易控制，设备投资较少，经济效益明显，解决了传统工艺操作弹性小、投资大的技术问题。
附图说明
图1、本发明实施例结构示意图；
图2、图1中一、二、三级自混式高效萃取塔结构示意图；
图3、图1中重相、轻相进料管结构示意图。
图中：1、第一液位计2、原料分离罐3、煤焦油渣输送泵4、一级自混式高效萃取塔5、二级自混式高效萃取塔6、三级自混式高效萃取塔7、汽提塔8、球磨机9、蒸馏塔10、冷却器11、再沸器12、煤焦油产品13、溶剂输送泵14、第二液位计15、溶剂分离罐16、水煤浆产品17、“人”字形挡板。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，三级逆流萃取煤焦油渣装置，包括预分离单元、三级逆流萃取单元、溶剂回收单元；
所述预分离单元包括原料分离罐2；
所述三级逆流萃取单元包括一级自混式高效萃取塔4、二级自混式高效萃取塔5、三级自混式高效萃取塔6，一级自混式高效萃取塔4轻相进料管与二级自混式高效萃取塔5轻相区出口连接，一级自混式高效萃取塔4重相区出口与二级自混式高效萃取塔5重相进料管连接，二级自混式高效萃取塔5轻相进料管与三级自混式高效萃取塔6轻相区出口连接，二级自混式高效萃取塔5重相区出口与三级自混式高效萃取塔6重相进料管连接；
所述溶剂回收单元包括汽提塔7、蒸馏塔9、冷却器10、溶剂分离罐15，三级自混式高效萃取塔6重相区出口与汽提塔7进料口连接，一级自混式高效萃取塔4轻相区出口、汽提塔7顶部出口均与蒸馏塔9进料口连接，蒸馏塔9顶部出口与溶剂分离罐15顶部进料口连接，蒸馏塔9与溶剂分离罐15连接的管线的设有冷却器10，溶剂分离罐15的高位溶剂出口与三级自混式高效萃取塔6轻相进料管连接，溶剂分离罐15与三级自混式高效萃取塔6连接的管道上设有溶剂输送泵13；
其中：原料分离罐2低位煤焦油渣出口与一级自混式高效萃取塔4重相进料管连接，分离罐2与一级自混式高效萃取塔4连接的管线上设有煤焦油渣输送泵3。
还设水煤浆制备单元，水煤浆制备单元包括球磨机8，球磨机8均与原料分离罐2低位出水口、溶剂分离罐15低位出水口、汽提塔7底部出口连接。
蒸馏塔9底部连有再沸器11。
原料分离罐2设有第一液位计1，溶剂分离罐15设有第二液位计14。
如图2-3所示，一级自混式高效萃取塔4、二级自混式高效萃取塔5、三级自混式高效萃取塔6均具有以下结构：轻相进料管上半部管壁设有均匀分布的喷料孔，重相进料管下半部管壁设有均匀分布的喷料孔，萃取分离区横向设有多层固定在萃取塔内壁上的若干个条状“人”字形挡板17。
本实施例中，所述三级逆流萃取煤焦油渣的处理方法，包括以下步骤：
(1)煤焦油渣的三级萃取：将煤焦油渣进行预脱水后依次经过一级自混式高效萃取塔4、二级自混式高效萃取塔5、三级自混式高效萃取塔6进行萃取，一级自混式高效萃取塔4所使用的萃取剂为二级自混式高效萃取塔5轻相区分离出的溶剂和提取油，二级自混式高效萃取塔5所使用的萃取剂为三级自混式高效萃取塔6轻相区分离出的溶剂和提取油；
(2)萃取溶剂的循环利用：三级自混式高效萃取塔6所分离的重相进入汽提塔7进行汽提，一级自混式高效萃取塔4分离出的轻相和汽提塔7塔顶出来的蒸汽混合后进入蒸馏塔9 蒸馏，收集蒸馏塔9塔底的煤焦油产品12，蒸馏塔9塔顶出来的蒸汽经冷却器10冷凝后进入溶剂分离罐15储存进行水、溶剂的分层分离，溶剂分离罐15上层溶剂送入三级自混式高效萃取塔6作为萃取剂进行循环利用。
溶剂为粗苯、甲苯、二甲苯中的一种。
煤焦油渣采用原料分离罐2预脱水，收集原料分离罐2的脱除水和溶剂分离罐15内下层水送入球磨机8，收集汽提塔7塔底出来的固体送入球磨机8，开启球磨机8球磨生产水煤浆产品16。
对蒸馏塔9塔底的煤焦油产品12进入再沸器11回流至蒸馏塔9内。
煤焦油渣在一级自混式高效萃取塔4内的萃取温度为60-75℃，萃取时间为0.5-1.5h；煤焦油渣在二级自混式高效萃取塔5内的萃取温度为60-75℃，萃取时间为0.4-1.2h；煤焦油渣在三级自混式高效萃取塔6的萃取温度为60-75℃，萃取时间为0.3-0.9h；蒸馏塔9内蒸馏温度为120-130℃。
本实施例中，汽提塔7塔底出来的固体部分主要是含少量灰分的碳粉(有机物含量低于 EPA规定的标准)，与溶剂分离罐15，原料分离罐2产生的少量水混合作为生产水煤浆产品 16的原料。整个生产过程没有废物排放，将煤焦油渣进行了充分有效的资源化利用，完全达到国家环保要求，经济效益明显；经检测，蒸馏塔9塔底出来的煤焦油产品12运动粘度(50℃) ＜55m2/s，水分(质量分数)＜3，残炭＜18m/m，总热值＞9000卡/千克，可做煤焦油深加工的原料，提高其附加值。
Claims (10)
1.一种三级逆流萃取煤焦油渣装置，其特征在于：包括预分离单元、三级逆流萃取单元、溶剂回收单元；
所述预分离单元包括原料分离罐(2)；
所述三级逆流萃取单元包括一级自混式高效萃取塔(4)、二级自混式高效萃取塔(5)、三级自混式高效萃取塔(6)，一级自混式高效萃取塔(4)轻相进料管与二级自混式高效萃取塔(5)轻相区出口连接，一级自混式高效萃取塔(4)重相区出口与二级自混式高效萃取塔(5)重相进料管连接，二级自混式高效萃取塔(5)轻相进料管与三级自混式高效萃取塔(6)轻相区出口连接，二级自混式高效萃取塔(5)重相区出口与三级自混式高效萃取塔(6)重相进料管连接；
所述溶剂回收单元包括汽提塔(7)、蒸馏塔(9)、冷却器(10)、溶剂分离罐(15)，三级自混式高效萃取塔(6)重相区出口与汽提塔(7)进料口连接，一级自混式高效萃取塔(4)轻相区出口、汽提塔(7)顶部出口均与蒸馏塔(9)进料口连接，蒸馏塔(9)顶部出口与溶剂分离罐(15)顶部进料口连接，蒸馏塔(9)与溶剂分离罐(15)连接的管线的设有冷却器(10)，溶剂分离罐(15)的高位溶剂出口与三级自混式高效萃取塔(6)轻相进料管连接，溶剂分离罐(15)与三级自混式高效萃取塔(6)连接的管道上设有溶剂输送泵(13)；
其中：原料分离罐(2)低位煤焦油渣出口与一级自混式高效萃取塔(4)重相进料管连接，分离罐(2)与一级自混式高效萃取塔(4)连接的管线上设有煤焦油渣输送泵(3)。
2.根据权利要求1所述的三级逆流萃取煤焦油渣装置，其特征在于：还设水煤浆制备单元，水煤浆制备单元包括球磨机(8)，球磨机(8)均与原料分离罐(2)低位出水口、溶剂分离罐(15)低位出水口、汽提塔(7)底部出口连接。
3.根据权利要求1所述的三级逆流萃取煤焦油渣装置，其特征在于：蒸馏塔(9)底部连有再沸器(11)。
4.根据权利要求1所述的三级逆流萃取煤焦油渣装置，其特征在于：原料分离罐(2)设有第一液位计(1)，溶剂分离罐(15)设有第二液位计(14)。
5.根据权利要求1-4任一所述的三级逆流萃取煤焦油渣装置，其特征在于：一级自混式高效萃取塔(4)、二级自混式高效萃取塔(5)、三级自混式高效萃取塔(6)均具有以下结构：轻相进料管上半部管壁设有均匀分布的喷料孔，重相进料管下半部管壁设有均匀分布的喷料孔，萃取分离区横向设有多层固定在萃取塔内壁上的若干个条状“人”字形挡板(17)。
6.一种三级逆流萃取煤焦油渣的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)煤焦油渣的三级萃取：将煤焦油渣进行预脱水后依次经过一级自混式高效萃取塔(4)、二级自混式高效萃取塔(5)、三级自混式高效萃取塔(6)进行萃取，一级自混式高效萃取塔(4)所使用的萃取剂为二级自混式高效萃取塔(5)轻相区分离出的溶剂和提取油，二级自混式高效萃取塔(5)所使用的萃取剂为三级自混式高效萃取塔(6)轻相区分离出的溶剂和提取油；
(2)萃取溶剂的循环利用：三级自混式高效萃取塔(6)所分离的重相进入汽提塔(7)进行汽提，一级自混式高效萃取塔(4)分离出的轻相和汽提塔(7)塔顶出来的蒸汽混合后进入蒸馏塔(9)蒸馏，收集蒸馏塔(9)塔底的煤焦油产品(12)，蒸馏塔(9)塔顶出来的蒸汽经冷却器(10)冷凝后进入溶剂分离罐(15)储存进行水、溶剂的分层分离，溶剂分离罐(15)上层溶剂送入三级自混式高效萃取塔(6)作为萃取剂进行循环利用。
7.根据权利要求6所述的三级逆流萃取煤焦油渣的方法，其特征在于：溶剂为粗苯、甲苯、二甲苯中的一种。
8.根据权利要求6所述的三级逆流萃取煤焦油渣的方法，其特征在于：煤焦油渣采用原料分离罐(2)预脱水，收集原料分离罐(2)的脱除水和溶剂分离罐(15)内下层水送入球磨机(8)，收集汽提塔(7)塔底出来的固体送入球磨机(8)，开启球磨机(8)球磨生产水煤浆产品(16)。
9.根据权利要求6所述的三级逆流萃取煤焦油渣的方法，其特征在于：对蒸馏塔(9)塔底的煤焦油产品(12)进入再沸器(11)回流至蒸馏塔(9)内。
10.根据权利要求6所述的三级逆流萃取煤焦油渣的方法，其特征在于：煤焦油渣在一级自混式高效萃取塔(4)内的萃取温度为60-75℃，萃取时间为0.5-1.5h；煤焦油渣在二级自混式高效萃取塔(5)内的萃取温度为60-75℃，萃取时间为0.4-1.2h；煤焦油渣在三级自混式高效萃取塔(6)的萃取温度为60-75℃，萃取时间为0.3-0.9h；蒸馏塔(9)内蒸馏温度为120-130℃。
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Denomination of invention: Three stage countercurrent extraction coal tar residue device and its treatment method Granted publication date: 20230815 Pledgee: Postal Savings Bank of China Limited Jinan Branch Pledgor: SHANDONG HENGLI NEW ENERGY ENGINEERING Co.,Ltd. Registration number: Y2024980001294 |