《兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置》是中冶焦耐工程技術有限公司於2012年11月28日申請的專利，該專利的公布號為：CN101475819B，專利公布日：2008年12月11日，發明人是：姜秋；孫虹；楊雪松；葉煌；單春華。
《兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置》涉及一種兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置，原料焦油在預脫水塔、脫水塔內常壓下脫除水分和輕油餾份，在1#蒸餾塔內減壓操作得到酚油、萘油和輕洗油餾份，在2#蒸餾塔內減壓操作得到重洗油、一蒽油、二蒽油和中溫瀝青。預脫水塔、脫水塔的熱量由導熱油提供；1#蒸餾塔的熱量由塔底混合油在1#管式加熱爐內循環加熱提供；2#蒸餾塔的熱量由1#蒸餾塔塔底混合油在2#管式加熱爐內加熱後進2#塔底閃蒸提供。主要設備包括脫水塔、1#蒸餾塔、2#蒸餾塔、脫水塔重沸器、1#管式加熱爐、2#管式加熱爐、各餾份換熱器、冷卻器、蒸汽發生器等。《兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置》工藝流程短、設備投資省、能耗少，適用於大規模煤焦油加工工程。
2020年7月14日，《兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置》摘要附圖 ）
基本介紹
- 中文名：兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置
- 公布號：CN101475819B
- 申請日：2008年12月11日
- 申請號：2008102295844
- 發明人：姜秋；孫虹；楊雪松；葉煌；單春華
- 地 址：遼寧省鞍山市鐵東區勝利南路27號
- 專利代理機構：鞍山嘉訊科技專利事務所
- Int. Cl.：C10C1/04(2006.01)I
- 專利權人：中冶焦耐工程技術有限公司
- 公布日：2012年11月28日
- 代理人：張群
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
煤焦油中含有上萬種物質，已查明的物質有500多種，能加工的產品有200餘種。由於焦油加工是由粗分離、精加工、獲得高附加值產品這一全過程組成，粗分離是後續加工必不可少的基礎，而且粗分離效果會直接影響後續深加工產品的質量、收率和能耗。
2008年前，中國國內外的煤焦油蒸餾工藝就蒸餾塔的操作壓力而言，可分為減壓蒸餾、常減壓蒸餾和常壓蒸餾三大類。
一、減壓蒸餾工藝流程
蒸餾過程由脫水和餾份蒸餾組成。焦油在脫水塔內常壓下脫除水分和輕油餾份，然後無水焦油在管式爐內加熱到330℃左右進入餾份塔進行減壓蒸餾，分離得到酚油、萘油、洗油、蒽油餾份和軟瀝青。
該工藝餾份塔在減壓下操作，降低了蒸餾溫度，減少了管式爐的結焦；而且減壓操作可改善操作環境，有利於環境保護。但是由於無水焦油需要在單塔內分離成多個餾份，各餾份之間切割不夠精細，導致高附加值產品容易流失。生產的軟瀝青如果直接銷售由於其軟化點低、需液態運輸等特點銷路有限，如果進一步加工生產中溫瀝青，則需增加設備投資和運行成本。
另外，由於多個餾份的分離是在同一個塔內完成，蒸餾所需熱量由一台管式爐提供，受管式爐設備結構設計所限，單套裝置處理能力較低，一般為年處理無水焦油13～15萬噸。
二、常減壓蒸餾工藝流程
蒸餾過程由常壓脫水、常壓初餾和減壓分餾組成。
原料粗焦油在脫水塔內常壓下脫除水和輕油餾份，脫水塔底的無水焦油經管式爐加熱之後進入初餾塔，常壓下在塔內進行初步分離。塔底得到中溫瀝青，塔側線切取二蒽油餾份，塔頂油汽進入急冷塔。在急冷塔內冷凝後的混合油經加鹼之後送入減壓分餾系統。分餾塔塔頂采出酚油餾份，塔的側線分別切取酚油、萘油、洗油和一蒽油餾份，塔底采出二蒽油餾份，分餾塔蒸餾所需熱量由塔底二蒽油進管式爐循環加熱提供。
該工藝流程合理分配蒸餾塔的壓力，達到能量與分餾組分合理最佳組合；餾份分割較細，減少後續加工餾份的重複加熱。但是工藝複雜，設備繁多，基建投資大。焦油中主要餾份在初餾和減壓分餾過程中兩次加熱，煤氣消耗量大。
三、常壓蒸餾工藝流程
常壓蒸餾工藝是焦油首先在脫水塔內脫除水和輕油餾份，脫水焦油進入管式爐內加熱到405℃左右，進入瀝青塔，瀝青塔塔底采出中溫瀝青，塔頂油汽進入餾份塔，然後在餾份塔內將其切取成各種餾分。餾分切取既可按窄餾分，也可以按兩混、三混餾分進行。為了降低操作溫度，瀝青塔、餾份塔塔底通入過熱的直接蒸汽。
該工藝流程短，基建投資低，控制簡便，但與減壓蒸餾和常減壓蒸餾相比煤氣耗量較高。蒸餾所需熱量同樣是由一台管式爐提供，單套裝置處理能力最大為年處理無水焦油20萬噸。而且通入的直接蒸汽經過油水分離後變成含酚廢水，增加了水污染。
以上三種焦油蒸餾工藝各有各自的特點，工藝一和工藝三是中國國內比較成熟的技術，但處理能力限於年處理無水焦油20萬噸的生產裝置。工藝二是中國國外的專利技術，中國國內曾有引進的先例，由於工藝複雜，設備繁多，再加上專利技術和主要設備的引進，工程一次投資很大，而且工藝的複雜性決定了操作的複雜性，現場操作難度較大。
綜上所述，中國國內外冶金焦化行業急需設計具有工藝流程簡單，易於操作，投資低、環保效果好、能耗少並能適用於大規模煤焦油加工的焦油蒸餾新工藝。
發明內容
專利目的
《兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置》的目的是提供一種適用於大規模煤焦油加工、工藝流程操作簡單、設備投資省、減少環境污染、能量消耗低的兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置。
技術方案
兩塔式減壓焦油蒸餾工藝，包括原料焦油在預脫水塔、脫水塔內脫除水分和輕油餾份，脫水焦油在1#蒸餾塔塔頂采出酚油餾份，側線切取萘油和輕洗油餾份，塔底混合油經2#管式加熱爐加熱後在2#蒸餾塔塔頂采出重洗油餾份，側線切取一蒽油、二蒽油餾份，塔底采出中溫瀝青，原料焦油在預脫水塔、脫水塔內是在常壓條件下脫除水分和輕油餾份，預脫水塔、脫水塔的熱量由導熱油提供；脫水焦油在1#、2#蒸餾塔內是在減壓條件下蒸餾分離得到各種餾份和中溫瀝青；1#蒸餾塔的熱量由塔底混合油在1#管式加熱爐內循環加熱提供，2#蒸餾塔的熱量由1#蒸餾塔塔底混合油在2#管式加熱爐內加熱提供。
1#蒸餾塔塔頂壓力控制在絕對壓力10～30千帕，塔頂溫度115～140℃，萘油餾份采出板溫度165～190℃，輕洗油餾份采出板溫度180～220℃，塔底溫度240～270℃，1#管式加熱爐循環油出口溫度260～290℃，塔頂酚油回流比為0.7～0.85t/t，回流比為塔頂酚油與無水焦油的比例。
2#蒸餾塔塔頂壓力控制在絕對壓力10～30千帕，塔頂溫度190～210℃，一蒽油餾份采出板溫度260～280℃，二蒽油餾份采出板溫度320～340℃，塔底溫度350～370℃，2#管式加熱爐混合油出口溫度350～385℃，塔頂重洗油回流比為0.15～0.25t/t，回流比為塔頂酚油與無水焦油的比例。
兩塔式減壓焦油蒸餾工藝採用的裝置，包括兩台蒸餾塔，由兩台管式爐分別供熱，預脫水塔、脫水塔、1#蒸餾塔、2#蒸餾塔依次通過管路連線，1#蒸餾塔連線1#管式加熱爐，2#蒸餾塔連線2#管式加熱爐；脫水塔底設有脫水塔重沸器；1#蒸餾塔側線設有換熱器、冷卻器、餾分采出泵；2#蒸餾塔側線設有蒸汽發生器，餾分采出泵、冷卻器依次連線，2#蒸餾塔還連線有加熱原料焦油的換熱器。
1#蒸餾塔、2#蒸餾塔均為浮閥塔，採用大孔徑新型浮閥，材質為不鏽鋼，1#蒸餾塔有15～50塊理論塔板，2#蒸餾塔有8～30塊塔板。
1#管式加熱爐和2#管式加熱爐均為立式盤管圓筒爐，爐體上部為與煙氣換熱的節能段，下部為輻射段，爐管材質為不鏽鋼。
改善效果
1）與中國國內的常壓流程、減壓流程相比，餾份的切取在兩台蒸餾塔內分別完成，由兩台管式爐分別供熱，解決了用單套裝置處理大規模焦油的技術難題；
2）與中國國外的常減壓流程相比，流程短，設備投資省，控制簡便，易於操作，產品質量穩定，設備運轉、維護費用較低；
3）焦油脫水在常壓下進行，蒸餾在減壓下進行，溫度、壓力制度分配合理，減壓蒸餾降低了操作溫度，煤氣消耗量低；
4）脫水塔、1#蒸餾塔塔底採用油循環加熱的供熱方式，便於操作和調節；
5）蒸餾過程不需通入直接蒸汽，不產生含酚廢水；
6）餾份分割較細，減少後續加工餾份的重複加熱，減少總能耗；
7）餘熱利用充分，如瀝青和各餾份的熱量可通過換熱得到充分的回收和利用；
8）由於蒸餾是在負壓下操作，可改善操作環境，有利於環境保護；
9）易結晶、易凝固的餾份用溫水冷卻，減少設備、管道堵塞；
10）焦油脫水用導熱油加熱替代蒸汽加熱，節約蒸汽，減少冷凝水排量。
附圖說明
圖1為《兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置》的工藝流程示意圖。
技術領域
《兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置》涉及冶金焦化行業煤焦油加工工藝技術領域，是一種將焦油蒸餾分離得到各種餾份和中溫瀝青的工藝及其裝置，特別適用於大規模煤焦油加工的新建工程。
權利要求
1.兩塔式減壓焦油蒸餾工藝，其特徵在於，包括原料焦油在預脫水塔、脫水塔內脫除水分和輕油餾份，脫水焦油在1#蒸餾塔塔頂采出酚油餾份，側線切取萘油和輕洗油餾份，塔底混合油經2#管式加熱爐加熱後在2#蒸餾塔塔頂采出重洗油餾份，側線切取一蒽油、二蒽油餾份，塔底采出中溫瀝青，原料焦油在預脫水塔、脫水塔內是在常壓條件下脫除水分和輕油餾份，預脫水塔、脫水塔的熱量由導熱油提供；脫水焦油在1#、2#蒸餾塔內是在減壓條件下蒸餾分離得到各種餾份和中溫瀝青；1#蒸餾塔的熱量由塔底混合油在1#管式加熱爐內循環加熱提供，2#蒸餾塔的熱量由1#蒸餾塔塔底混合油在2#管式加熱爐內加熱提供。
2.根據權利要求1所述的兩塔式減壓焦油蒸餾工藝，其特徵在於，1#蒸餾塔塔頂壓力控制在絕對壓力10～30千帕，塔頂溫度115～140℃，萘油餾份采出板溫度165～190℃，輕洗油餾份采出板溫度180～220℃，塔底溫度240～270℃，1#管式加熱爐循環油出口溫度260～290℃，塔頂酚油回流比為0.7～0.85t/t。
3.根據權利要求1所述的兩塔式減壓焦油蒸餾工藝，其特徵在於2#蒸餾塔塔頂壓力控制在絕對壓力10～30千帕，塔頂溫度190～210℃，一蒽油餾份采出板溫度260～280℃，二蒽油餾份采出板溫度320～340℃，塔底溫度350～370℃，2#管式加熱爐混合油出口溫度350～385℃，塔頂重洗油回流比0.15～0.25t/t。
4.根據權利要求1所述的兩塔式減壓焦油蒸餾工藝採用的裝置，其特徵在於，包括兩台蒸餾塔，由兩台管式加熱爐分別供熱，預脫水塔、脫水塔、1#蒸餾塔、2#蒸餾塔依次通過管路連線，1#蒸餾塔連線1#管式加熱爐，2#蒸餾塔連線2#管式加熱爐；脫水塔底設有脫水塔重沸器；1#蒸餾塔側線設有換熱器、冷卻器、餾分采出泵；2#蒸餾塔側線設有蒸汽發生器，餾分采出泵、冷卻器依次連線，2#蒸餾塔還連線有加熱原料焦油的換熱器。
5.根據權利要求4所述的兩塔式減壓焦油蒸餾工藝採用的裝置，其特徵在於，1#管式加熱爐和2#管式加熱爐均為立式盤管圓筒爐，爐體上部為與煙氣換熱的節能段，下部為輻射段，爐管材質為不鏽鋼。
6.根據權利要求4所述的兩塔式減壓焦油蒸餾工藝採用的裝置，其特徵在於，餾分換熱器、冷卻器為管殼式，根據流體性質的不同選擇固定管板，U形管或浮頭式；換熱器材質根據介質的腐蝕情況選用碳鋼或不鏽鋼。
實施方式
如圖1所示，原料焦油首先進入焦油/重洗油換熱器18與重洗油餾份換熱後，進焦油預熱器9，在此由導熱油加熱到125～135℃，然後進入預脫水塔1。
預脫水塔塔頂溫度約110～125℃，塔頂逸出的輕油餾份和水先經1#輕油空冷器7冷卻到50～60℃，再經1#輕油冷卻器10冷卻到40～45℃，流入1#輕油分離器26，分離出的輕油作為脫水塔回流用，分離水進一步分離油後流入氨水槽。預脫水塔塔底的焦油自流入脫水塔2。
脫水塔塔頂溫度為100～115℃，餾出的輕油餾份和水先經2#輕油空冷器8冷卻到50～60℃，再經2#輕油冷卻器11冷卻到40～45℃，流入2#輕油分離器27，在此分離出輕油，一部分輕油由脫水塔回流泵29送脫水塔頂作為回流，其餘作為產品由輕油采出泵40送油庫裝置；分離水進一步分離油後流入氨水槽，定期由氨水輸送泵送煤氣淨化車間，分離出的油流入放空槽。脫水焦油由脫水塔塔底抽出泵31抽出，送入1#蒸餾塔的下部。
脫水塔用導熱油作為熱源，脫水塔底焦油用脫水塔循環泵30抽出，經脫水塔重沸器12循環加熱到200～220℃，返回脫水塔底以提供脫水蒸餾所需熱量。
1#蒸餾塔3為減壓操作，塔頂壓力約為絕對壓力10～30千帕，塔頂溫度為110～140℃，自塔頂餾出的酚油汽在酚油分縮器13內冷凝，一部分作為回流自流回塔頂；另一部分作為中間產品采出，經酚油冷卻器14冷卻到50～60℃後，流入酚油槽，定期用泵送至後續生產裝置。
自1#蒸餾塔3側線分別切取萘油餾份、輕洗油餾份。萘油餾份出塔溫度約165～190℃，先進入軟水/萘油換熱器15給軟水加熱，再用萘油采出泵32抽出，經萘油冷卻器16用溫水冷卻到85～95℃，送萘油槽貯存，定期用泵送至後續生產裝置。輕洗油餾份出塔溫度約180～220℃，經輕洗油冷卻器17用溫水冷卻到65～75℃，用輕洗油采出泵33抽出送輕洗槽貯存，定期用泵送至油庫裝置。
1#蒸餾塔塔底溫度約為240～270℃，塔底混合油一部分用1#塔底循環泵34抽出，經1#管式加熱爐5加熱到260～290℃，然後回到塔底，提供蒸餾所需熱量；另一部分由1#塔底泵抽出泵35抽出，送入2#管式加熱爐6。
1#蒸餾塔塔頂不凝性氣體經真空冷凝器24冷凝後，進入真空系統。
由1#蒸餾塔底來的混合油在2#管式加熱爐內加熱到350～385℃，進入2#蒸餾塔4的下部。2#蒸餾塔為減壓操作，塔頂壓力約為絕對壓力10～30千帕，塔頂溫度為190～210℃，自塔頂餾出的重洗油汽經焦油/重洗油換熱器18與原料焦油換熱後，在重洗油冷卻器19內用溫水冷卻到85～95℃，再流入重洗油回流槽28，在此用重洗油回流泵36將一部分重洗油送往2#蒸餾塔塔頂作為回流，另一部分至重洗油槽貯存，定期用泵送油庫裝置。
自2#蒸餾塔側線分別切取一蒽油餾份和二蒽油餾份。一蒽油餾份出塔溫度約260～280℃，經蒸汽發生器20換熱後溫度約170～190℃，然後用一蒽油采出泵37經一蒽油冷卻器21用溫水冷卻到85～95℃，送至一蒽油槽貯存，定期用泵送油庫裝置。二蒽油餾份出塔溫度約320～340℃，經蒸汽發生器20換熱後溫度約170～190℃，然後用二蒽油采出泵38經二蒽油冷卻器22用溫水冷卻到85～95℃，送至二蒽油槽貯存，定期用泵送油庫裝置。
2#蒸餾塔塔底溫度約為350～370℃，中溫瀝青由2#蒸餾塔塔底抽出泵39抽出經送瀝青/導熱油換熱器23與導熱油換熱後，送至後續生產裝置。
2#蒸餾塔的真空排氣由重洗油冷卻器抽出，經真空冷凝器25冷凝後進真空系統，
所述的1#蒸餾塔和2#蒸餾塔為浮閥塔，1#蒸餾塔有15～50塊理論塔板，2#蒸餾塔有8～30塊理論塔板，採用大孔徑新型浮閥，材質為不鏽鋼。
所述的1#管式加熱爐和2#管式加熱爐為立式盤管圓筒爐，爐管材質為不鏽鋼。
所述的換熱器、冷卻器為管殼式，根據流體性質的不同選擇固定管板、U型管或浮頭式。換熱器材質根據介質的腐蝕情況選用碳鋼或不鏽鋼。
榮譽表彰
2020年7月14日，《兩塔式減壓焦油蒸餾工藝及其裝置》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
