專利名稱：一種含焦油的混合氣的分離方法
一種含焦油的混合氣的分離方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是關(guān)于一種含焦油的混合氣的分離方法。
技術(shù)背景
煤制天然氣技術(shù)路線，目前以美國大平原示范裝置(已運行20年)和大唐國際 煤制天然氣項目為代表，主要采用魯奇/碎煤加壓氣化，耐硫耐油變換、低溫甲醇洗凈 化和甲烷化。典型的工藝流程是先將煤礦中采出的煤進行煤選，分成碎煤、煤粉和煤矸 石，碎煤用于加壓氣化，煤粉用于干餾，煤矸石與煤粉和/或碎煤配合用于鍋爐產(chǎn)生蒸 汽和發(fā)電。碎煤加壓氣化的主要反應(yīng)是煤與水發(fā)生水煤氣反應(yīng)，得到粗煤氣，粗煤氣的 主要成分是合成氣(包括一氧化碳、氫氣和甲烷)，還有部分未分解的水，以及少量的煤 焦油組分。粉煤干餾是將粉煤在隔絕空氣下加熱，使之分解為氣體如煤氣、液體如焦油 和固體(如焦炭)的過程。一般干餾在直立爐中進行，該直立爐從上至下一般包括干燥 段、干餾段和冷卻段。原料煤首先進入爐上部的干燥段，利用干餾段產(chǎn)生的熱氣流對原 料煤進行預(yù)熱，然后下移至干餾段進行干餾，干餾得到的固體產(chǎn)物高溫半焦浸入水中熄 滅并產(chǎn)生大量的水蒸氣，水蒸氣上升與高溫半焦結(jié)合產(chǎn)生大量的水煤氣，水煤氣上升至 爐頂?shù)膶?dǎo)氣管導(dǎo)出，從導(dǎo)氣管導(dǎo)出的氣體一般稱為荒煤氣，荒煤氣主要由爐內(nèi)干餾產(chǎn)生 的煤氣、加熱后的熱廢氣、從冷卻段上升的水煤氣和干燥原料煤產(chǎn)生的水汽，具體可以 參見CN1966612A公開的低溫煤干餾生產(chǎn)工藝。
從上述描述可知，碎煤加壓氣化和煤干餾均產(chǎn)生一氧化碳和氫氣為主要成分的 粗煤氣，一氧化碳和氫氣進一步甲烷化，得到甲烷氣體(即SNG)。煤制天然氣工藝所得 的產(chǎn)品氣中甲烷的含量可以高達96%，熱值35564kJ/m3以上。
然而，由上述描述的流程可以看出，碎煤的加壓氣化和煤干餾都必須通過急冷 分離來對獲得的產(chǎn)物粗煤氣或荒煤氣進行分離。在急冷分離工藝中，一般采用水作為冷 卻劑，例如，CN1318550C公開了一種干煤粉加壓氣化方法，其中將水直接與粗煤氣或荒 煤氣接觸，使所有沸點高于常溫的物質(zhì)包括粉塵都一起進入沉降槽，收集氣相產(chǎn)物，輕 油從表面流出，焦油浙青從下端分出，中間是含酚和氨的含油廢水，含油廢水主要是由 部分油相與水混溶形成的。由于水包括來自于混合氣中所含的水，也包括來自于作為急 冷劑的水，因此，含油廢水的量比較大。含油廢水的后處理一般通過多級沉降處理來除 去其中的煤焦油。然而，多級沉降處理后的水還含有近IOOOmg/升的油，除去煤焦油后 還需要再進一步進行后續(xù)脫氨脫酚工藝，從而達到工藝水回用或排放標準。由此可見， 含油廢水的處理導(dǎo)致水處理費用增加，因此，含油廢水處理成為煤制天然氣項目中選用 碎煤加壓氣化的主要不足之處。
另外，US4324643公開了一種由固體顆粒含碳材料制備穩(wěn)定的烴類的方法，該 方法包括1)在足以產(chǎn)生氣固混合物的溫度和壓力條件下熱裂解所述固體顆粒含碳材料， 所述氣固混合物含有顆粒固體和熱裂解氣體產(chǎn)品，所述氣體產(chǎn)品含有4個碳原子以上的 大分子烴以及在反應(yīng)中即時生成的揮發(fā)性烴自由基；幻氣固分離，得到基本不含固體的氣體混合物；幻將所述基本不含固體的氣體混合物與含有封端劑的急冷液體混合，急冷 的條件使得在反應(yīng)中即時生成的揮發(fā)性烴自由基幾乎能夠同時全部與封端劑反應(yīng)而終止 反應(yīng)，并使得至少大部分所述大分子烴同時冷凝，從而得到氣體和冷凝且穩(wěn)定的烴。并 進一步公開了冷凝的溫度特別優(yōu)選低于200° F(即95°C)，冷凝液體主要為烴。
盡管采用烴作為冷凝劑的主要成分能夠降低待分離的體系中水的量，然而，上 述方法并不能真正解決含油廢水問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種新的含焦油的混合氣 的分離方法。
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的含油廢水問題，本發(fā)明的發(fā)明人進行了大量的研究， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過采用溫度為70-200°C的有機溶劑(即油)與含焦油的混合氣接觸，并控 制粗煤氣與有機溶劑接觸的時間為10秒至120秒，成功地實現(xiàn)了粗煤氣中的水與煤焦 油等產(chǎn)生含油廢水的有機物之間的相分離，使得水和煤焦油分別進入氣相和液相，并通 過使氣相進一步冷卻和油水分離，能夠使系統(tǒng)廢水含油量降至200mg/L以下，甚至低至 50mg/L 以下。
本發(fā)明提供了一種含焦油的混合氣的凈化方法，該含焦油的混合氣含有一氧化 碳、氫氣、甲烷、二氧化碳、焦油和水，該方法包括以下步驟
(1)使所述含焦油的混合氣與有機溶劑接觸，接觸的條件包括有機溶劑的溫度為 70-200時間為1秒至120秒，得到第一氣態(tài)產(chǎn)物和第一液態(tài)產(chǎn)物；
(2)分離出第一液態(tài)產(chǎn)物；
(3)將所述第一氣態(tài)產(chǎn)物冷卻，得到凈煤氣和第二液態(tài)產(chǎn)物，分離出第二液態(tài)產(chǎn) 物。
本發(fā)明提供的含焦油的混合氣的分離方法通過采用油與含焦油的混合氣直接接 觸，并控制接觸的溫度和時間，使得導(dǎo)致形成含油廢水的焦油和水分別形成不同的相， 以實現(xiàn)相分離，直接得到含水量小于1重量％的煤焦油和輕油，分離出的水中油含量小 于200毫克/升，僅含有少量的氨和酚。從而有效解決了含油廢水問題。由此可見，采 用本發(fā)明提供的方法可以降低廢水處理的成本。本發(fā)明提供的方法可以用于各種會產(chǎn)生 含油廢水問題的含焦油的混合氣體的分離。
實驗證明，有機溶劑的溫度低于70°C時，盡管理論上通過使有機溶劑與粗煤 氣的接觸時間縮短至少于10秒時，也能實現(xiàn)而且能夠快速實現(xiàn)所述含焦油的混合氣的 降溫，使得所述含焦油的混合氣的溫度降低至低于焦油的冷凝溫度(即液化溫度)而高 于水的露點溫度，但是，由于有機溶劑的溫度過低，混合氣與有機溶劑之間的換熱過于 迅速，導(dǎo)致混合氣與有機溶劑之間的接觸不夠充分，從而溶解或包含在混合氣的焦油中 的水分來不及從焦油中逸出，而以油包水的液相乳滴形式與已經(jīng)逸出的氣相成分進行相 分離，從而得到的液相為大量的油包水的液相乳滴，并不能真正實現(xiàn)焦油與水的完全分 離，也就不能真正解決含油廢水問題。
相反，有機溶劑的溫度高于200°C時，盡管通過延長有機溶劑與混合氣的接觸時 間多于120秒時，也能實現(xiàn)所述含焦油的混合氣的降溫，使所述含焦油的混合氣的溫度降低至低于焦油的冷凝溫度(即液化溫度)而高于水的露點溫度，但是，由于有機溶劑的 溫度過高，所述含焦油的混合氣與有機溶劑之間的換熱過于緩慢，導(dǎo)致所述含焦油的混 合氣長時間處于高溫狀態(tài)，而由于焦油中含有大量的不飽和烴，這些不飽和烴在上述高 溫狀態(tài)下很容易發(fā)生進一步聚合，導(dǎo)致焦油的粘度進一步增大，形成更傾向于粘稠態(tài)的 焦，而油的含量則進一步減少。在這種情況下，焦油中未來得及逸出的水就被包覆在這 種粘稠態(tài)的焦中，更難實現(xiàn)分離。


圖1為本發(fā)明提供的含焦油的混合氣的分離方法的工藝流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明中，所述含焦油的混合氣可以是各種同時含有沸點高于水的焦油、水以 及一氧化碳、氫氣、甲烷、二氧化碳的混合氣，例如，可以是碎煤加壓氣化產(chǎn)生的混合 氣，也可以是煤中溫干餾、低溫干餾產(chǎn)生的混合氣。
所述含焦油的混合氣的起始溫度沒有特別限定，只要其中的水以蒸汽形式存在 即可，一般為80-750°C，優(yōu)選為100-650°C ；壓力可以高壓、常壓，也可以為微正壓， 例如可以為0.08-6兆帕，優(yōu)選為0.1-4兆帕。對于不同的來源，含焦油的混合氣的條 件不一樣。例如，對于碎煤加壓氣化產(chǎn)生的混合氣，溫度一般為150-750°C，優(yōu)選為 250-650°C；壓力一般為1-10兆帕，優(yōu)選為2_6兆帕，進一步優(yōu)選為2_4兆帕。對于煤干 餾產(chǎn)生的混合氣，溫度一般為80-200°C，優(yōu)選為90-180°C，壓力一般為0.08-0.3兆帕， 優(yōu)選為0.1-0.13兆帕。
本發(fā)明中，焦油可以是各種沸點高且粘度大的黑色有機物，其沸點一般高達 160°C以上?；旌蠚庵械囊谎趸肌錃?、甲烷、二氧化碳在常溫下即為氣態(tài)組分。
除了上述常溫下為氣態(tài)組分的組分以及焦油和水之外，通常所述混合氣中還含 有沸點低于水或者與水相當例如不超過180°C的有機組分，因含焦油的混合氣來源不同， 具體的組分會有所不同。例如，對于碎煤加壓氣化和煤干餾，所得含焦油的混合氣中的 輕質(zhì)組分通常還包括常溫下為液態(tài)的液體組分如苯酚、二苯酚、甲酸、汽油、沸點低于 180°C的石腦油中的一種或多種。這些組分由于較易揮發(fā)或極易溶于水，因此在所述接觸 的條件下都以氣體形式存在于所述第一氣態(tài)產(chǎn)物中。為了充分利用上述含焦油的混合氣 中的各種有用成分特別是油，優(yōu)選情況下，本發(fā)明提供的方法還包括將第二液態(tài)產(chǎn)物進 行油水分離。
根據(jù)本發(fā)明提供的含焦油的混合氣的分離方法，盡管只要控制與所述粗煤氣接 觸的有機溶劑的溫度為70-200°C，時間為10秒至120秒，即可得到第一氣相產(chǎn)物和第 一液相產(chǎn)物，達到本發(fā)明的目的。但優(yōu)選情況下，為了進一步提高粗煤氣中煤焦油與 水的分離，所述粗煤氣與有機溶劑接觸的條件包括有機溶劑的溫度為80-180°C，時間為 10-100秒，進一步優(yōu)選溫度為80-150°C，時間為20-50秒。
而且實驗證明，當所述含焦油的混合氣的溫度為150_750°C，壓力為2_6兆帕 時，控制所述有機溶劑的溫度為70-200°C、接觸時間為10-120秒，所述有機溶劑的用量 為所述含焦油的混合氣重量的1-15倍；優(yōu)選所述含焦油的混合氣的溫度為250-650°C，壓力為2-4兆帕，控制所述有機溶劑的溫度為80-150°C、接觸時間為10-50秒，所述有機 溶劑的用量為所述含焦油的混合氣重量的1-5倍。在上述范圍特別是優(yōu)選條件范圍內(nèi)， 既能防止由于有機溶劑的溫度過低，含焦油的混合氣與有機溶劑之間的換熱過于迅速， 導(dǎo)致的含焦油的混合氣與有機溶劑之間的接觸可能不夠充分，從而溶解或包含在含焦油 的混合氣的焦油中的水分可能來不及從焦油中逸出，而以油包水的液相乳滴形式與已經(jīng) 逸出的氣相成分進行相分離，從而得到的液相為大量的油包水的液相乳滴，并不能真正 實現(xiàn)焦油與水的完全分離，也就可能不能真正解決含油廢水問題；還能防止由于有機溶 劑的溫度過高，含焦油的混合氣與有機溶劑之間的換熱過于緩慢，導(dǎo)致的含焦油的混合 氣可能長時間處于高溫狀態(tài)，而由于焦油中含有大量的不飽和烴，這些不飽和烴在上述 高溫狀態(tài)下很容易發(fā)生進一步聚合，導(dǎo)致焦油的粘度進一步增大，形成更傾向于粘稠態(tài) 的焦，而油的含量則進一步減少。在這種情況下，焦油中未來得及逸出的水就被包覆在 這種粘稠態(tài)的焦中，更難實現(xiàn)分離。
上述含焦油的混合氣例如為碎煤加壓氣化產(chǎn)物即粗煤氣，該含焦油的混合氣 中，所述水的含量通常為所述含焦油的粗煤氣的10-60重量％，進一步優(yōu)選為25-50重 量％，焦油的含量通常為除水之外的粗煤氣總量的0.1-20重量％，優(yōu)選為2-10重量％， 進一步優(yōu)選為3-6重量％。也就是說，假設(shè)所述含焦油的混合氣中水的含量為30重 量％，焦油的含量則為剩余的70重量％中的0.1-20重量％即所述含焦油混合氣總量的 0.7-14重量％，優(yōu)選(U5-10.5重量％。
由于使所述粗煤氣中的水保持氣態(tài)所需溫度與壓力密切相關(guān)，不同壓力下使所 述粗煤氣中的水保持氣態(tài)所需溫度也不同。為了盡可能減少作為冷卻劑的有機溶劑的用 量，本發(fā)明優(yōu)選使用氣化潛熱盡可能大的有機溶劑，具體優(yōu)選所述有機溶劑的氣化潛熱 為大于50千焦/千克，例如50-2000千焦/千克，進一步優(yōu)選有機溶劑的氣化潛熱為 150-1000千焦/千克。當所述有機溶劑的氣化潛熱為50-2000千焦/千克時，所述接 觸的條件包括所述有機溶劑的用量為所述粗煤氣重量的1-15倍，接觸的時間為10秒至 120秒即可實現(xiàn)使得所述粗煤氣的溫度降低至200-300°C ；當所述有機溶劑的氣化潛熱為 150-1000千焦/千克時，所述接觸的條件包括所述有機溶劑的用量為所述粗煤氣重量的 2-10倍，接觸的時間為10-45秒即可實現(xiàn)使得所述粗煤氣的溫度降低至200-300°C。
本發(fā)明中，除非特別說明，所述氣化潛熱是指1個大氣壓下的氣化潛熱。沸點 是指標準狀態(tài)下的沸點。
而當所述含焦油的混合氣的溫度為80-200°C，壓力為0.08-0.3兆帕，控制有機 溶劑的溫度為80-120°C，接觸時間為10-120秒，所述有機溶劑的用量為所述含焦油的混 合氣的重量的0.5-5倍，優(yōu)選所述含焦油的混合氣的溫度為90-180°C，壓力為0.1-0.13兆 帕，控制有機溶劑的溫度為80-120°C，接觸時間為5-50秒，所述有機溶劑的用量為所述 含焦油的混合氣重量的1-3倍時也能有效防止上述有機溶劑溫度太高或接觸時間太長導(dǎo) 致的含油廢水問題。
所述含焦油的混合氣可以是各種干餾產(chǎn)物如煤干餾、諸如秸稈等的生物質(zhì)干 餾、頁巖油干餾、油砂干餾的產(chǎn)物。上述干餾得到的所述含焦油的混合氣中，焦油的含 量通常為除水之外的所述含焦油的混合氣的總量的1-25重量％，水的含量通常為1-30重量％。
根據(jù)本發(fā)明，當所述含焦油的混合氣溫度較高，特別是其中的焦油為氣相時， 所述有機溶劑相對于所述含焦油的混合氣為冷卻劑或急冷劑；而當所述含焦油的混合 氣溫度較低，特別低于水的沸點溫度時，所述有機溶劑相對于所述含焦油的混合氣為熱 源。
另一方面，在上述兩種情況下，所述有機溶劑還起洗滌劑或萃取劑的作用，通 過所述有機溶劑與所述含焦油的混合氣之間的接觸，所述有機溶劑將所述含焦油的混合 氣中的有機成分特別是焦油洗滌下來或萃取出來。
本發(fā)明中，所述有機溶劑可以是單一溶劑，也可以是多種有機溶劑的混合溶 劑。工業(yè)上優(yōu)選使用餾程為180-500°C的煤焦油、加氫裂化尾油、柴油和蠟油中的一種或 多種作為所述有機溶劑。
進一步優(yōu)選情況下，至少部分所述有機溶劑為通過分離所述含焦油的混合氣得 到的焦油，也即將所述步驟(1)所得的液相產(chǎn)物部分或全部用作所述有機溶劑，這樣一 方面可以減少外購有機溶劑的量，節(jié)約生產(chǎn)成本，另一方面也解決了步驟(1)所得的液 相產(chǎn)物即焦油的排放問題。
根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述含焦油的混合氣與所述有機溶劑的接觸為直接接 觸的方法，所述直接接觸的方式可以是所述含焦油的混合氣與有機溶劑逆流接觸或并流 接觸或者逆流并流同時進行的方式。
為了使有機溶劑與含焦油的混合氣充分接觸，有效進行換熱、洗滌(通過有機 溶劑將所述含焦油的混合氣中的焦油洗滌下來)，本發(fā)明優(yōu)選通過液體分布器或霧化器或 其他塔器容器內(nèi)配件能夠使所述有機溶劑以霧狀形式與含焦油的混合氣接觸。
根據(jù)本發(fā)明提供的方法，將所得塔頂逸出的產(chǎn)物進一步冷卻是為了使水與輕質(zhì) 組分中的油相和氣體分離，因此冷卻的溫度以使水能夠冷卻為液態(tài)為準，優(yōu)選冷卻至 10-60°C,進一步優(yōu)選20-50°C。這樣即可同時實現(xiàn)氣體組分、輕質(zhì)油相和水的分離，提 高分離效率和輕質(zhì)油相的收率。
由于本發(fā)明僅涉及對含焦油的混合氣的分離方法的改進，因此，所述含焦油的 混合氣的獲得方法可以是本領(lǐng)域公知的方法，例如，可以采用本領(lǐng)域公知的碎煤加壓氣 化方法獲得或者采用本領(lǐng)域公知的煤干餾方法獲得。所述碎煤可以是不小于5毫米的各 種碎煤塊，例如大小為5-80毫米的碎煤塊。所述加壓氣化條件包括加壓爐的底部溫度為 1000-1500°C,出口混合氣體溫度可以為150-750°C，壓力可以為2_6兆帕，優(yōu)選溫度為 250-650°C,壓力為2-4兆帕。所述加壓氣化可以在本領(lǐng)域公知的各種氣化爐中進行，例 如，可以在碎煤加壓氣化用加壓氣化爐、直立爐、魯奇爐中進行。所述煤干餾的方法可 以是低溫干餾，也可以中溫干餾，還可以是高溫干餾。干餾條件包括干餾爐的底部溫度 為800-1100°C，頂部氣體出口溫度可以為500-750°C、壓力可以為0.08-0.3兆帕。用于干 餾的煤可以是粉煤和/或碎煤，所述粉煤可以是各種大小不超過5毫米的粉煤。所述干 餾可以在本領(lǐng)域公知的各種氣化爐中進行，例如，可以在干餾領(lǐng)域常規(guī)使用的直立爐、 魯奇爐或流化床干餾工藝爐中進行。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，所述含焦油的混合氣的分離方法如圖1所示。將 含焦油的混合氣如粗煤氣在氣液分離器如急冷分離器中與有機溶劑直接接觸，得到第一 氣態(tài)產(chǎn)物和第一液態(tài)產(chǎn)物，所述含焦油的混合氣中除焦油之外的成分如水和常溫下即為氣態(tài)的組分基本或全部在所述第一氣態(tài)產(chǎn)物中，全部或絕大部分焦油在所述第一液態(tài)產(chǎn) 物中，將所述第一氣態(tài)產(chǎn)物在換熱器如冷凝器中進一步換熱即冷卻后，得到第二氣態(tài)產(chǎn) 物(主要是常溫下即為氣態(tài)的組分)和第二液態(tài)產(chǎn)物(主要是水和輕質(zhì)油)，通過進一步 油水分離，得到水和輕質(zhì)油。水可以循環(huán)用于加壓氣化或干餾工藝中。
下面的實施例將對本發(fā)明做進一步的說明。
實施例1
該實施例用于說明本發(fā)明提供的含焦油的混合氣的分離方法。
采用圖1所示的工藝，將水蒸汽和大小為5-50毫米的褐煤碎煤(相關(guān)物性詳見 表1)以重量比1 1送入氣化爐中進行加壓氣化，氣化爐的底部溫度為1200°c，頂部溫 度為500°C，底部壓力為3.5MPa，頂部壓力為3MRi，得到壓力為3MPa、溫度為500°C的 碎煤加壓氣化產(chǎn)物即含焦油的混合氣從氣化爐頂部排出(除水之外的組成如表2所示，水 的含量為碎煤加壓氣化產(chǎn)物總量的30重量％ )。
然后將該壓力為3兆帕、溫度為500°C的碎煤加壓氣化產(chǎn)物以1000千克/小時的 流量與溫度為100°c、餾程為180-500°c、流量為觀00千克/小時的煤焦油在急冷分離器 內(nèi)接觸，接觸25秒后，將液相產(chǎn)物即第一液態(tài)產(chǎn)物(溫度為觀0°0從塔底排出，在接觸 過程中，氣相產(chǎn)物即第一氣態(tài)產(chǎn)物(溫度為200°C)從塔頂逸出，氣相產(chǎn)物進一步通過換 熱器間接換熱至50°C后送入沉降槽中，收集從沉降槽頂部逸出的氣體組分(合成氣)，將 沉降槽中的液體靜置自然分層，分離出其中的水相和有機相。結(jié)果為水相透明，含油量 為50mg/L。塔底液相產(chǎn)物經(jīng)過分析得知含水量為0.2重量％。
實施例2
該實施例用于說明本發(fā)明提供的含焦油的混合氣的分離方法。
采用圖1所示的工藝，將水蒸汽和大小為5-50毫米的褐煤碎煤(相關(guān)物性詳見 表1)以重量比1 1送入氣化爐中進行加壓氣化，氣化爐的底部溫度為1000°C，頂部溫 度為300°C，底部壓力為3MRi，頂部壓力為2.5MPa，得到壓力為2.5兆帕、溫度為300°C 的碎煤加壓氣化產(chǎn)物從頂部排出(除水之外的組成如表2所示，水的含量為碎煤加壓氣化 產(chǎn)物總量的50重量％ )。
然后將該壓力為2.5兆帕、溫度為300°C的碎煤加壓氣化產(chǎn)物以1500千克/小時 的流量與溫度為150°C、餾程為280-480°C、流量為2200千克/小時的加氫裂化尾油在急 冷分離器內(nèi)接觸，接觸40秒后，液相產(chǎn)物(溫度為觀0°0從塔底排出，氣相產(chǎn)物(溫度 為210°C)從塔頂逸出，氣相產(chǎn)物進一步通過換熱器間接換熱至40°C后送入沉降槽中，收 集從沉降槽頂部逸出的氣體組分(合成氣)，將沉降槽中的液體靜置自然分層，分離出其 中的水相和有機相，發(fā)現(xiàn)水相透明，含油量為lOOmg/L。塔底液相產(chǎn)物經(jīng)過分析得知含 水量為0.3重量％。
實施例3
該實施例用于說明本發(fā)明提供的含焦油的混合氣的分離方法。
采用圖1所示的工藝，將水蒸汽和大小為5-50毫米的褐煤碎煤(相關(guān)物性詳見 表1)以重量比1 1送入氣化爐中進行加壓氣化，氣化爐的底部溫度為1300°c，頂部溫 度為650°C，底部壓力為4Mb，頂部壓力為3.5MPa，得到壓力為3.5兆帕、溫度為650°C 的碎煤加壓氣化產(chǎn)物從頂部排出(除水之外的組成如表2所示，水的含量為碎煤加壓氣化產(chǎn)物總量的20重量％ )。
然后將該壓力為3.5兆帕、溫度為650°C的碎煤加壓氣化產(chǎn)物以800千克/小時的 流量與溫度為80°C、餾程為180-500°C、流量為2500千克/小時的煤焦油在急冷分離器 內(nèi)接觸，接觸30秒后，液相產(chǎn)物(溫度為^KTC )從塔底排出，氣相產(chǎn)物(溫度為190°C) 從塔頂逸出，氣相產(chǎn)物進一步通過換熱器間接換熱至40°C后送入沉降槽中，收集從沉降 槽頂部逸出的氣體組分(合成氣)，將沉降槽中的液體靜置自然分層，分離出其中的水相 和有機相，發(fā)現(xiàn)水相透明，含油量為150mg/L。塔底液相產(chǎn)物經(jīng)過分析得知含水量0.4重 量％。
對比例1
按照實施例1的方法獲取合成氣，不同的是，煤焦油的溫度為50°C，接觸的 時間為10秒，得到氣體組分(合成氣)、水相和油相。結(jié)果為水相不透明，含油量為 500mg/L。塔底液相產(chǎn)物經(jīng)過分析得知含水量為2重量％。
實施例4
該實施例用于說明本發(fā)明提供的含焦油的混合氣的分離方法。
采用圖1所示的工藝，將大小為25-80_的長焰煤塊煤(相關(guān)物性詳見表1) 在直立爐中進行干餾，直立爐的底部溫度為900°C，荒煤氣氨水噴淋后的溫度為100°C， 底部壓力為0.14MPa，頂部壓力為O.llMPa，得到壓力為O.llMRi、溫度為100°C的荒煤 氣即含焦油的混合氣，荒煤氣除水之外的組成如表3所示，水含量為荒煤氣總量的30重 量％。
然后將該荒煤氣以100千克/小時的流量與溫度為180°C、餾程為180-500°C、 流量為200千克/小時的煤焦油接觸，接觸100秒后，液相產(chǎn)物即第一液態(tài)產(chǎn)物從塔底排 出，氣相產(chǎn)物即第一氣態(tài)產(chǎn)物(溫度為100°c、壓力為0.11兆帕)從塔頂逸出，氣相產(chǎn)物 進一步通過換熱器間接換熱至50°c后送入沉降槽中，收集從沉降槽頂部逸出的氣體組分 即為凈煤氣，將沉降槽中的液體靜置自然分層，分離出其中的水相和有機相。發(fā)現(xiàn)水相 透明，含油量60mg/L。塔底液相產(chǎn)物經(jīng)過分析，含水量為0.1重量％。
實施例5
該實施例用于說明本發(fā)明提供的含焦油的混合氣的分離方法。
采用圖1所示的工藝，將大小為25-80mm的長焰煤塊煤(相關(guān)物性詳見表1)在 直立爐中進行干餾，直立爐的底部溫度為700°C，荒煤氣氨水噴淋后的溫度為160°C，底 部壓力為0.12MRI，頂部壓力為0.106MRI，得到壓力為0.108MPa、溫度為160°C的荒煤 氣，荒煤氣除水之外的組成如表3所示，水含量為所述含焦油的混合氣的總量的0.05倍 重量。
然后將該荒煤氣以100千克/小時的流量與溫度為90°C、餾程為180-500°C、流 量為100千克/小時的煤焦油接觸，接觸60秒后，液相產(chǎn)物從塔底排出，氣相產(chǎn)物(溫度 為160°C、壓力為0.106兆帕)從塔頂逸出，氣相產(chǎn)物進一步通過換熱器間接換熱至50°C 后送入沉降槽中，收集從沉降槽頂部逸出的氣體組分即為合成氣，將沉降槽中的液體靜 置自然分層，分離出其中的水相和有機相，發(fā)現(xiàn)水相透明，含油量為llOmg/L。塔底液 相產(chǎn)物經(jīng)過分析，含水量為0.5重量％。
實施例6
該實施例用于說明本發(fā)明提供的含焦油的混合氣的分離方法。
采用圖1所示的工藝，將大小為25-80mm的長焰煤塊煤(相關(guān)物性詳見表1)在 直立爐中進行干餾，直立爐的底部溫度為850°C，荒煤氣氨水噴淋后的溫度為180°C，底 部壓力為0.13MRI，頂部壓力為0.102MRI，得到壓力為0.102MPa、溫度為180°C的荒煤 氣，荒煤氣除水之外的組成如表3所示，水含量為凈煤氣總量的0.1倍重量。
然后將該荒煤氣以100千克/小時的流量與溫度為100°C、餾程為180-500°C、 流量為100千克/小時的煤焦油接觸，接觸20秒后，液相產(chǎn)物從塔底排出，氣相產(chǎn)物 (溫度為180°C、壓力為0.102兆帕)從塔頂逸出，氣相產(chǎn)物進一步通過換熱器間接換熱至 50°C后送入沉降槽中，收集從沉降槽頂部逸出的氣體組分即為合成氣，將沉降槽中的液 體靜置自然分層，分離出其中的水相和有機相，發(fā)現(xiàn)水相透明，含油量為120mg/L。塔 底液相產(chǎn)物經(jīng)過分析，含水量為0.3重量％。
對比例2
按照實施例4的方法獲取荒煤氣，不同的是，煤焦油的溫度為300°C，接觸的 時間為300秒，得到氣體組分(合成氣)、水相和油相。結(jié)果為水相半透明，含油量為 1200mg/L。塔底液相產(chǎn)物經(jīng)過分析，含水量為3重量％。
表 權(quán)利要求
1.一種含焦油的混合氣的處理方法，該含焦油的混合氣含有一氧化碳、氫氣、甲 烷、二氧化碳、焦油和水，該方法包括以下步驟(1)使所述含焦油的混合氣與有機溶劑接觸，接觸的條件包括有機溶劑的溫度為 70-200時間為10秒至120秒，得到第一氣態(tài)產(chǎn)物和第一液態(tài)產(chǎn)物；(2)分離出第一液態(tài)產(chǎn)物；(3)將所述第一氣態(tài)產(chǎn)物冷卻，得到凈煤氣和第二液態(tài)產(chǎn)物，分離出第二液態(tài)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述含焦油的混合氣與有機溶劑接觸的條件包 括有機溶劑的溫度為80-180°C，時間為10-100秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述含焦油的混合氣的溫度為 150-750壓力為2-6兆帕，所述有機溶劑的用量為所述含焦油的混合氣重量的1_15 倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述含焦油的混合氣的溫度為250-650°C，壓 力為2-4兆帕，所述有機溶劑的用量為所述含焦油的混合氣重量的1-5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述含焦油的混合氣中，水的含量為10-60重 量％，焦油的含量為除水之外的所述含焦油的混合氣的總量的0.1-20重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述含焦油的混合氣的溫度為80-200°C， 壓力為0.08-0.3兆帕，所述有機溶劑的用量為所述含焦油的混合氣重量的0.5-5倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述含焦油的混合氣的溫度為90-180°C，壓 力為0.1-0.13兆帕，所述有機溶劑的用量為所述含焦油的混合氣的重量的1-3倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述含焦油的混合氣中，焦油的含量為除水之 外的所述含焦油的混合氣的總量的1-25重量％，水的含量為1-30重量％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括將第二液態(tài)產(chǎn)物進行油水分離。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述有機溶劑為餾程為180-500°C的煤焦油 加氫裂化尾油、柴油和蠟油中的一種或多種。
全文摘要
一種含焦油的混合氣的凈化方法，該含焦油的混合氣含有一氧化碳、氫氣、甲烷、二氧化碳、焦油和水，該方法包括以下步驟(1)使所述含焦油的混合氣與有機溶劑接觸，接觸的條件包括有機溶劑的溫度為70-200℃，時間為10秒至120秒，得到第一氣態(tài)產(chǎn)物和第一液態(tài)產(chǎn)物；(2)分離出第一液態(tài)產(chǎn)物；(3)將所述第一混合氣冷卻，得到凈煤氣和第二液態(tài)產(chǎn)物，分離出第二液態(tài)產(chǎn)物。本發(fā)明提供的含焦油的混合氣的凈化方法能夠直接得到含水量小于1重量％的煤焦油和輕油，分離出的水中油含量小于200mg/L。
文檔編號C10K1/00GK102021045SQ20101019106
公開日2011年4月20日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者梅永剛, 歐書能, 熊亮, 鄭長波, 馬躍龍 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油新能源投資有限責(zé)任公司