提高蒸餾溫度改善洗油品質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究

谷小虎，楊帥遠(yuǎn)，林雄超

（1.中國(guó)平煤神馬集團(tuán) 煉焦煤資源開(kāi)發(fā)及綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 平頂山467000；2.河南開(kāi)炭新材料有限公司，河南 許昌461000；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），北京100083）

引 言

洗油為焦油蒸餾時(shí)230 ℃～300 ℃餾分，產(chǎn)率一般為無(wú)水焦油質(zhì)量的6%～8%，基本物理性質(zhì)如下：沸程230 ℃～300 ℃，平均沸點(diǎn)265 ℃，相對(duì)分子質(zhì)量145，密度1 040 kg/m3～1 060 kg/m3。利用毛細(xì)管氣相色譜，可從洗油中分析出149 種組分[1-3]。

洗油主要用于洗滌吸收煤氣中的苯族烴、溶劑法生產(chǎn)針狀焦用溶劑油、提取喹啉類(lèi)化合物、酚類(lèi)化合物、甲基萘、二甲基萘、萘、吲哚、聯(lián)苯、苊、氧芴和芴等，其中洗滌吸收煤氣中的苯族烴為主要應(yīng)用方向，但是洗油產(chǎn)品270 ℃前餾出量、密度和萘含量指標(biāo)不易達(dá)到國(guó)標(biāo)水平，影響洗油品質(zhì)[4-5]。

洗油活性組分（230 ℃～270 ℃餾分）餾程的收窄與餾分塔塔底循環(huán)物料的溫度有直接關(guān)系，塔底循環(huán)物料溫度由向循環(huán)物料提供熱量的管式加熱爐決定，因此，管式加熱爐出口溫度對(duì)洗油活性組分餾程的收窄至關(guān)重要。本文通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中模擬生產(chǎn)裝置進(jìn)行了洗油沸程及其餾出物的分析研究，得到合適的蒸餾溫度，以對(duì)生產(chǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)管式爐出口溫度的優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料分析

原料洗油取自河南開(kāi)炭新材料有限公司。該公司煤焦油蒸餾采用單爐雙塔常減壓焦油餾分分離工藝，該工藝從餾分塔塔頂采出三混油，最大限度地富集焦油中的萘餾分，生產(chǎn)出的洗油產(chǎn)品萘含量偏高（萘容易結(jié)晶堵塞設(shè)備，洗油中萘含量不宜過(guò)高），且含有較多高沸點(diǎn)的芴、氧芴和蒽，對(duì)洗油的產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。原料洗油各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 原料洗油指標(biāo)

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

取洗油600 mL，轉(zhuǎn)移入1 000 mL 蒸餾瓶中，連接好帶分餾柱的蒸餾裝置，設(shè)定數(shù)顯電加熱套控制溫度（305 ℃、308 ℃或310 ℃），進(jìn)行第1 次蒸餾，待無(wú)餾出物餾出時(shí)，停止加熱；將第1 次蒸餾完成時(shí)蒸餾瓶中剩余的洗油移入500 mL 蒸餾瓶中，連接好帶分餾柱的蒸餾裝置，設(shè)定數(shù)顯電加熱套控制溫度（312 ℃、315 ℃或318 ℃），進(jìn)行第2 次蒸餾，待無(wú)餾出物餾出時(shí)，停止加熱，檢測(cè)產(chǎn)品餾出物的水分、密度、餾程以及各組分含量[6-7]。

2 結(jié)果與分析

二次蒸餾后洗油實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 二次蒸餾后洗油實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表2 可知，與原料洗油相比，提高蒸餾溫度，洗油產(chǎn)品密度降低，表明分子量變小。提高蒸餾溫度，230 ℃前餾出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低至0，270 ℃前餾出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加并穩(wěn)定在95%以上。萘質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨一次蒸餾溫度的提高而逐漸降低，從7.0%降至3.0%以下；一次蒸餾溫度為305 ℃時(shí)，產(chǎn)品性能較差，萘含量不達(dá)標(biāo)；一次蒸餾溫度為308 ℃和310 ℃時(shí)，產(chǎn)品品質(zhì)相近，二次蒸餾溫度為315 ℃和318 ℃時(shí)，產(chǎn)品性能優(yōu)于一次蒸餾溫度為305 ℃時(shí)的性能。因此，將一次蒸餾溫度和二次蒸餾溫度分別設(shè)置為308 ℃和315 ℃比較適宜。

洗油中各組分吸收苯族烴的能力大小為：甲基萘＞二甲基萘＞吲哚＞聯(lián)苯＞苊＞萘＞芴＞氧芴，這是因?yàn)橐后w吸收劑的吸收能力與分子量成反比，洗油平均分子量越接近苯，苯就越容易溶解，洗油吸收能力就越強(qiáng)[8-10]。將一次蒸餾溫度308 ℃和二次蒸餾溫度315 ℃下制得的洗油樣品進(jìn)行氣相色譜分析，結(jié)果見(jiàn)圖1，圖1 中各序號(hào)代表的洗油組分及含量見(jiàn)表3。

圖1 二次蒸餾后洗油的氣相色譜分析

表3 二次蒸餾后洗油組分及含量

從圖1 和表3 可以看出，二次蒸餾后洗油樣品有效成分甲基萘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到51.09%，萘質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有2.4%，無(wú)酚類(lèi)化合物，是一種高質(zhì)量的洗苯溶劑。

3 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)條件下，提高一次蒸餾溫度與二次蒸餾溫度，可以明顯改善洗油質(zhì)量，當(dāng)一次蒸餾溫度為308 ℃，二次蒸餾溫度為315 ℃時(shí)，洗油質(zhì)量如下：230 ℃前餾出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0，270 ℃前餾出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于96.0%，密度為1 035 kg/m3，作為洗苯溶劑的有效成分甲基萘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到51.09%，萘質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3.0%，無(wú)酚類(lèi)化合物，水分為0。