CN109722272A

CN109722272A - 一种溶剂纯化方法及装置

Info

Publication number: CN109722272A
Application number: CN201811540673.0A
Authority: CN
Inventors: 史伟隆
Original assignee: Nanjing Pan Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Pan Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2019-05-07

Abstract

本发明涉及一种溶剂纯化方法及装置，属于溶剂精制技术领域。采用陶瓷滤膜技术，操作简单、产品品质好，能耗低，实现了清洁生产，减少了占地面积。陶瓷滤膜技术显著提升了产品品质，煤焦油含水率降至100mg/L以下，悬浮物含量降至0.5mg/L以下，适用于工业生产。

Description

一种溶剂纯化方法及装置

技术领域

本发明涉及一种溶剂纯化方法及装置，属于溶剂精制技术领域。

背景技术

煤焦油是一种高芳香度的碳氢化合物的复杂混合物，绝大部分为带侧链或不带侧链的多环、稠环化合物和含氧、硫、氮的杂环化合物，并含有少量脂肪烃、环烷烃和不饱和烃，还夹带有煤尘、焦尘和热解炭。刚回收的煤焦油还含有5%左右的溶有多种无机盐和其他杂质的水分。由于有颗粒极细的热解炭的存在，水分往往和油形成稳定的乳化液。

现有技术中，并未存在较好的对煤焦油进行纯化处理的方法。

发明内容

本发明的目的是：提供一种煤焦油进行纯化处理的方法。

技术方案是：

本发明的第一个方面，提供了：

一种溶剂纯化方法，所述的溶剂是煤焦油，包括如下步骤：

对煤焦油粗品使用陶瓷膜进行过滤，得到截留液和渗透液，其中渗透液是经过纯化后的煤焦油。

在一个实施方式中，所述的煤焦油含水量范围在0.001～10wt%，更优选的范围是0.01～5wt%，再优选是0.05～2wt%。所述的煤焦油悬浮物含量范围在0.001～5wt%，更优选的范围是0.01～2wt%，再优选是0.05～1wt%。

在一个实施方式中，煤焦油在进入陶瓷膜进行过滤之前，先通过静置分层的方式除水。

在一个实施方式中，所述的陶瓷膜可以是陶瓷微滤膜或者是陶瓷超滤膜，微滤膜为平均孔径可以是0.05μm～1μm的膜，用于本发明的超滤膜平均孔径可以是0.005μm～0.05μm，或者为截留分子量是10000～500000Da的膜。

在一个实施方式中，陶瓷膜过滤过程中，跨膜压差范围是0.01～1Mpa，优选0.05～0.2MPa。

在一个实施方式中，陶瓷膜过滤过程中，膜面流速是0.1～10m/s，优选3～5m/s。

在一个实施方式中，陶瓷膜过滤过程中，过滤温度优选是10～100℃，优选20～40℃。

在一个实施方式中，在煤焦油中加入分子筛，分子筛的加入量了煤焦油重量的1～5%。

本发明的第二个方面，提供了：

一种溶剂纯化装置，所述的溶剂是煤焦油，包括：

洗油塔，用于采用吸收液对煤气进行洗涤处理；

初馏塔，连接于洗油塔，用于对洗涤得到的富液进行预蒸馏处理，脱除重组分，得到煤焦油蒸汽；

冷凝器，连接于初馏塔，煤焦油煤焦油；

第一分层罐，连接于冷凝器，用于对煤焦油进行静置分层；

陶瓷膜过滤器，连接于第一分层罐，用于对第一分层罐中得到的煤焦油进行过滤处理；

产品收集罐，连接于陶瓷膜过滤器的渗透侧，用于收集获得的纯化后的煤焦油。

在一个实施方式中，还包括第二分层罐，连接于陶瓷膜过滤器的截留侧，用于对截留液进行分层处理，第二分层罐还连接于陶瓷膜过滤器的进口。

在一个实施方式中，陶瓷膜过滤器中的陶瓷膜可以是陶瓷微滤膜或者是陶瓷超滤膜，微滤膜为平均孔径可以是0.05μm～1μm的膜，用于本发明的超滤膜平均孔径可以是0.005μm～0.05μm，或者为截留分子量是10000～500000Da的膜。

有益效果

本发明提供了一种膜分离技术纯化煤焦油杂质的方法，采用陶瓷滤膜技术，操作简单、产品品质好，能耗低，实现了清洁生产，减少了占地面积。

附图说明

图1是本发明提供的溶剂纯化装置图；

其中，1、洗油塔；2、初馏塔；3、冷凝器；4、第一分层罐；5、陶瓷膜过滤器；6、产品收集罐；7、第二分层罐。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种溶剂的纯化方法及装置，特别是涉及一种通过膜分离技术纯化煤焦油杂质的方法，需要降低煤焦油悬浮物含量、减少煤焦油中水含量，且操作简单、污染小、能实现清洁生产、适用于大规模生产。主要是通过陶瓷滤膜技术进行纯化脱水除杂操作。

本发明所适用的陶瓷膜精制纯化方法，所适用的物料煤焦油含水量范围在0.001～10wt%，更优选的范围是0.01～5wt%，再优选是0.05～2wt%，也可以是例如0.1%、0.3%、0.8%、1.2%、2.2%、3.4%、4.2%等水含量范围。所述的煤焦油悬浮物含量范围在0.001～5wt%，更优选的范围是0.01～2wt%，再优选是0.05～1wt%，也可以是例如0.2%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2%等悬浮物含量范围。

为了使陶瓷膜分离煤焦油中的水分和杂质的去除率更好，在优选的实施方式中，可以对上述的反应料液预先经过静置、分层处理，将水层去除，再将含水量、含悬浮物量降低的有机相送入陶瓷膜中进行过滤，由于有机相中的水分含量更低，使得油相在膜孔中是连续相，可以使膜孔中润湿，使水分的截留率更高。

在上述的方法中，所用的陶瓷膜可以是陶瓷微滤膜或者是陶瓷超滤膜，微滤膜为平均孔径可以是0.05μm～1μm的膜，用于本发明的超滤膜平均孔径可以是0.005μm～0.05μm，或者为截留分子量是10000～500000Da的膜，在此，由于超滤膜的孔径过小而难以用电子显微镜等来测定膜表面的孔径，所以用称为截留分子量的值代替平均孔径来作为孔径大小的指标。关于截留分子量，如本领域的教科书中所记载的那样：“将以溶质分子量为横轴、阻止率为纵轴，对数据进行绘制而成的曲线称为截留分子量曲线。而且将阻止率为90%的分子量称为膜的截留分子量”，截留分子量作为表示超滤膜的膜性能的指标，为本领域技术人员所熟知。其滤芯形状包括，平板膜、管状膜、多通道式膜、螺旋膜、中空纤维膜等、所有模块形式。

作为构成陶瓷膜的多孔膜材料，能够从现有公知的陶瓷材料中适当选择。例如，可以使用氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化钇，钛酸钡等氧化物类材料；堇青石、多铝红柱石、镁橄榄石、块滑石、硅铝氧氮陶瓷、锆石、铁酸盐等复合氧化物类材料；氮化硅，氮化铝等氮化物类材料；碳化硅等碳化物类材料；羟基磷灰石等氢氧化物类材料；碳、硅等元素类材料；或者含有它们的两种以上的无机复合材料等。还可以使用天然矿物（粘土、粘土矿物、陶渣、硅砂、陶石、长石、白砂）或高炉炉渣、飞灰等。其中，优选选自氧化铝、二氧化锆、氧化钛、氧化镁、氧化硅中的1种或2种以上，更优选以氧化铝、二氧化锆或者氧化钛作为主体构成的陶瓷粉末。其中，这里所说的“作为主体”表示陶瓷粉末总体的50wt%以上（优选75wt%以上、更优选80wt%～100wt%）为氧化铝或二氧化硅。例如，在多孔材料中，氧化铝较为廉价且操作性优异。并且，能够容易地形成具有适合于液体分离的孔径的多孔结构，因此能够容易地制造具有优异的液体透过性的陶瓷分离膜。并且，在上述氧化铝中，特别优选使用α-氧化铝。α-氧化铝具有在化学方面稳定、且熔点和机械强度高的特性。因此，通过使用α-氧化铝，能够制造可以在宽泛用途（例如工业领域）中利用的陶瓷分离膜。另外，也可以采用对陶瓷膜表面进行有机物接枝改性的陶瓷膜，其具有较好的亲油性。

经过大量试验摸索，滤膜的平均孔径的范围是50～200nm，因为孔径太大，会导致产物的纯度下降；孔径太小，通量较低。在过滤滤过程中，跨膜压差的选择与超滤膜的平均孔径、过滤通量有着相互影响的关系，如果跨膜压差过大，膜污染加快，***稳定性减弱，如果跨膜压差过小，则过滤通量过小，投资成本增加。经过大量试验的摸索，优选的跨膜压差范围是0.05～0.2MPa。膜面流速会影响到过滤通量，如果膜面流速过大，能耗增加导致运行成本增加，如果膜面流速过小，膜面污染会加剧，通量稳定性会降低，优选的范围是3～5m/s。过滤温度优选是20～40℃，浓缩比优选是物料浓缩20～30倍。在一个改进的实施方式中，可以在采用陶瓷膜过滤器进行煤焦油纯化时，在煤焦油中加入1～5wt%的3A分子筛，分子筛具有较好的吸水效果，在与煤焦油共同进入陶瓷膜过滤器后，会在膜的表面形成一层滤饼层；由于陶瓷膜在对主要含油的物料进行过滤时，油为连续相，会将水截留在膜孔外，因此，分子筛形成滤饼层之后，由于其具有的吸水性，防止水形成浓差极化层，可以保持油作为连续相，提高对水的截留率，同时由于分子筛具有颗粒物的性状，在表面可以有效地随错流物料进行运动，防止煤焦油中的细小悬浮物形成致密的滤饼层，进一步地防止了膜污染，提高了膜运行通量。上述的陶瓷膜过滤器可以是陶瓷微滤膜或者是陶瓷超滤膜，微滤膜为平均孔径可以是0.05μm～1μm的膜，用于本发明的超滤膜平均孔径可以是0.005μm～0.05μm，或者为截留分子量是10000～500000Da的膜，在优选的实施例中，陶瓷膜的平均孔径50～200nm。

基于以上的方法，本发明还提供了溶剂纯化装置，如图1所示：

包括：

洗油塔1，用于采用吸收液对煤焦油进行洗涤处理；

初馏塔2，连接于洗油塔1，用于对洗涤得到的富液进行预蒸馏处理，脱除重组分，得到煤焦油蒸汽；

冷凝器3，连接于初馏塔2，煤焦油煤焦油；

第一分层罐4，连接于冷凝器3，用于对煤焦油进行静置分层；

陶瓷膜过滤器4，连接于第一分层罐4，用于对第一分层罐2中得到的煤焦油进行过滤处理；

产品收集罐6，连接于陶瓷膜过滤器4的渗透侧，用于收集获得的纯化后的煤焦油。

在一个实施方式中，还包括第二分层罐7，连接于陶瓷膜过滤器4的截留侧，用于对截留液进行分层处理，第二分层罐7还连接于陶瓷膜过滤器4的进口。

在一个实施方式中，陶瓷膜过滤器4中的陶瓷膜可以是陶瓷微滤膜或者是陶瓷超滤膜，微滤膜为平均孔径可以是0.05μm～1μm的膜，用于本发明的超滤膜平均孔径可以是0.005μm～0.05μm，或者为截留分子量是10000～500000Da的膜。

以下实施例对以下指标进行考察

1.陶瓷膜渗透液的悬浮物：采用GB11901-89测定。

2.物料水分：采用卡尔费休水分滴定仪测定。

3. 截留率=（1-C1/C2）×100%，其中，C1为超滤液浓度，C2为原液浓度。

实施例1

将含水约5wt%、悬浮物1.4wt%的煤焦油溶液通入沉降罐，将反应产物分层，水层弃去，有机层（含水约2wt%）送入陶瓷膜进行过滤，料液温度是30℃，陶瓷滤膜的平均孔径是分别是5、nm、20nm、50 nm、200nm、500nm，材质是氧化铝，跨膜压差0.1Mpa，膜面流速3.5 m/s，将料液浓缩25倍后停止，得到纯化后的煤焦油。

从上可以看出，本发明提供的方法可以有效地对煤焦油进行纯化。

实施例2

将含水约1.4wt%、悬浮物0.8wt%的煤焦油溶液通入沉降罐，将反应产物分层，水层弃去，有机层（含水约0.4wt%）送入陶瓷膜进行过滤，料液温度是25℃，陶瓷滤膜的平均孔径是50nm，材质是氧化铝，跨膜压差分别是0.05、0.1、0.2、0.3、0.4Mpa，膜面流速4 m/s，将料液浓缩25倍后停止，得到纯化后的煤焦油。

实施例3

将含水约2wt%、悬浮物1.1wt%的煤焦油溶液通入沉降罐，将反应产物分层，水层弃去，有机层（含水约0.5wt%）送入陶瓷膜进行过滤，料液温度是35℃，陶瓷滤膜的平均孔径是50nm，材质是氧化铝，跨膜压差分别是0.1Mpa，膜面流速分别是0.5、1、2、3、4、5 m/s，将料液浓缩30倍后停止，得到纯化后的煤焦油。

实施例4

将含水约5wt%、悬浮物1.4wt%的煤焦油溶液通入沉降罐，将反应产物分层，水层弃去，有机层（含水约2wt%）中加入3wt%3A分子筛送入陶瓷膜进行过滤，料液温度是30℃，陶瓷滤膜的平均孔径是分别是5、nm、20nm、50 nm、200nm、500nm，材质是氧化铝，跨膜压差0.1Mpa，膜面流速3.5 m/s，将料液浓缩25倍后停止，得到纯化后的煤焦油。

Claims

1.一种溶剂纯化方法，所述的溶剂是煤焦油，其特征在于，包括如下步骤：对煤焦油使用陶瓷膜进行过滤，得到截留液和渗透液，其中渗透液是经过纯化后的煤焦油。

2.根据权利要求1所述的溶剂纯化方法，其特征在于，所述的煤焦油含水量范围在0.001～10wt%，更优选的范围是0.01～5wt%，再优选是0.05～2wt%。

3.所述的煤焦油悬浮物含量范围在0.001～5wt%，更优选的范围是0.01～2wt%，再优选是0.05～1wt%。

4.根据权利要求1所述的溶剂纯化方法，其特征在于，煤焦油在进入陶瓷膜进行过滤之前，先通过静置分层的方式除水。

5.根据权利要求1所述的溶剂纯化方法，其特征在于，所述的陶瓷膜可以是陶瓷微滤膜或者是陶瓷超滤膜，微滤膜为平均孔径可以是0.05μm～1μm的膜，用于本发明的超滤膜平均孔径可以是0.005μm～0.05μm，或者为截留分子量是10000～500000Da的膜。

6.根据权利要求1所述的溶剂纯化方法，其特征在于，陶瓷膜过滤过程中，跨膜压差范围是0.01～1Mpa，优选0.05～0.2MPa。

7.根据权利要求1所述的溶剂纯化方法，其特征在于，陶瓷膜过滤过程中，膜面流速是0.1～10m/s，优选3～5m/s。

8.根据权利要求1所述的溶剂纯化方法，其特征在于，陶瓷膜过滤过程中，过滤温度优选是10～100℃，优选20～40℃。

9.一种溶剂纯化装置，所述的溶剂是煤焦油，其特征在于，包括：

洗油塔（1），用于采用吸收液对煤气进行洗涤处理；

初馏塔（2），连接于洗油塔（1），用于对洗涤得到的富液进行预蒸馏处理，脱除重组分，得到煤焦油蒸汽；

冷凝器（3），连接于初馏塔（2），煤焦油煤焦油；

第一分层罐（4），连接于冷凝器（3），用于对煤焦油进行静置分层；

陶瓷膜过滤器（4），连接于第一分层罐（4），用于对第一分层罐（2）中得到的煤焦油进行过滤处理；

产品收集罐（6），连接于陶瓷膜过滤器（4）的渗透侧，用于收集获得的纯化后的煤焦油。

10.根据权利要求9所述的溶剂纯化装置，其特征在于，还包括第二分层罐（7），连接于陶瓷膜过滤器（4）的截留侧，用于对截留液进行分层处理，第二分层罐（7）还连接于陶瓷膜过滤器（4）的进口。

11.根据权利要求9所述的溶剂纯化装置，其特征在于，陶瓷膜过滤器（4）中的陶瓷膜可以是陶瓷微滤膜或者是陶瓷超滤膜，微滤膜为平均孔径可以是0.05μm～1μm的膜，用于本发明的超滤膜平均孔径可以是0.005μm～0.05μm，或者为截留分子量是10000～500000Da的膜。