一種焦化粗酚的精制裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工物料蒸餾分離技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提高焦化酚類產(chǎn)品純度、縮短分離過程的精制裝置和方法，具體涉及一種焦化粗酚的精制裝置和方法
【背景技術(shù)】
[0002]酚類產(chǎn)品早期從煤焦油中分離精制而得，現(xiàn)在國內(nèi)仍有不少焦化企業(yè)生產(chǎn)此類產(chǎn)品?，F(xiàn)在有大量苯酚、鄰甲酚產(chǎn)品可由化學(xué)合成工藝生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，目前世界92%以上的苯酚采用異丙苯法生產(chǎn)，能獲得純度99.9%以上的苯酚，滿足生產(chǎn)聚碳酸酯的要求。
[0003]在焦化行業(yè)中，酚的回收主要用10%?12%的氫氧化鈉，洗滌焦油蒸餾的餾分及煤氣精制的剩余氨水萃取油，與酚類物質(zhì)反應(yīng)得到堿性酚鹽。酚鹽經(jīng)蒸吹脫除中性油和水分得到凈酚鹽，凈酚鹽再用二氧化碳和濃硫酸進(jìn)行分解精制得到中間產(chǎn)品粗酚。粗酚精制有連續(xù)和間歇二種方法，連續(xù)法采用減壓連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾相結(jié)合的方法，共有五個連續(xù)蒸餾塔和六個間歇蒸餾塔。設(shè)備要求高，投資高，產(chǎn)品質(zhì)量好，適用于較大規(guī)模的精酚加工裝置。間歇法采用減壓蒸餾工藝，包括脫水脫渣、粗餾和精餾。該工藝占地面積小，投資少，操作較簡單，適用于較小規(guī)模的精酚裝置。
[0004]20世紀(jì)60年代左右，國內(nèi)焦化企業(yè)酚類精制裝置主要采用減壓式二塔和三塔的間歇式蒸餾裝置，完成脫水脫渣、蒸餾精制過程，生產(chǎn)工業(yè)苯酚、鄰甲酚等產(chǎn)品。80年代寶鋼引進(jìn)日本酚精制技術(shù)，采用二氧化碳加硫酸分解裝置生產(chǎn)粗酚，用五個連續(xù)蒸餾塔和六個間歇蒸餾塔的組合蒸餾裝置處理粗酚，生產(chǎn)純度大于99.0%的苯酚和99.0%的鄰甲酚和其他酚類產(chǎn)品。隨后到21世紀(jì)以后，國內(nèi)大型焦化企業(yè)都采用相同的二氧化碳分解法和連續(xù)蒸餾法工藝進(jìn)行酚類產(chǎn)品的精制。
[0005]寶鋼原有粗酚精制裝置蒸餾工藝流程如圖2所示，粗酚經(jīng)預(yù)熱器加熱后進(jìn)入脫水塔，塔底用蒸汽間接加熱。塔頂蒸汽經(jīng)凝縮器凝縮為酚水，一部分作為回流，另一部分送出裝置。塔底油由泵送到脫重塔，塔頂餾出酚餾分，經(jīng)冷凝后流入回流槽，部分作為塔頂回流，另一部分送到苯酚塔，塔底的重組分用蒸汽間接加熱以提供蒸餾所需熱量。塔底采出的重質(zhì)餾分作為1#間歇蒸餾塔釜的原料。苯酚塔頂逸出的油氣經(jīng)凝縮器凝縮后，部分作為內(nèi)回流，另一部分進(jìn)入苯酚餾分槽，作為3#-6#間歇蒸餾塔釜的原料。塔底的重組分進(jìn)入鄰甲酚塔。在塔頂采出鄰甲酚，排入鄰甲酚產(chǎn)品槽，塔底油由泵送入間對甲酚塔。在塔頂采出間對甲酚，排入產(chǎn)品槽，塔底油經(jīng)冷卻后送二甲酚餾分槽作為生產(chǎn)二甲酚的原料。用苯酚餾分作為間歇蒸餾的原料，每釜間歇產(chǎn)出酚水、苯酚餾分、焦化苯酚、酚密，根據(jù)生產(chǎn)能力常配有四套間歇蒸餾釜。重質(zhì)餾分用1#和2#間歇蒸餾釜生產(chǎn)出二甲酚和甲酚I號產(chǎn)品。
[0006]焦化酚類產(chǎn)品是從煤焦油和氨水中分離出來的，因焦油和氨水中有很多的含硫和含氮等化合物，現(xiàn)有連續(xù)和間歇二步生產(chǎn)方法很難全部分離產(chǎn)品中的雜質(zhì)，焦化苯酚和鄰甲酚的純度與合成產(chǎn)品相比有一點偏低。所產(chǎn)的苯酚產(chǎn)品質(zhì)量瞬間最高為99.77%，最低為99.02%，平均99.46%0鄰甲酚產(chǎn)品質(zhì)量最高為99.67%，最低為98.2%，平均99.29%。
[0007]現(xiàn)有生產(chǎn)廠家中，南京大唐化工有限責(zé)任公司用合成法生產(chǎn)鄰甲酚，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到99.5%以上。其他焦化公司采用由焦油回收的方法生產(chǎn)鄰甲酚，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到99.3%的水平，尚沒有超過99.5%的水平。
[0008]目前酚類產(chǎn)品的高純精制技術(shù)，絕大多數(shù)是有關(guān)化學(xué)合成酚的提純，中國專利CN99109416.6，含硫粗酚的精制方法。該發(fā)明提供了石化系統(tǒng)含硫粗酚的兩種精制方法，第一種方法是在含硫粗酚中加入氧化劑使硫醇性硫充分氧化，然后在> 0.02MPa壓力下進(jìn)行減壓蒸餾，收集到脫水后餾份即為精制酚。第二種方法是在含硫粗酚中加入堿液，使粗酚完全溶解于堿液中，加入氧化劑使硫醇性硫充分氧化，然后分離油相和水相，在水相中加入無機(jī)酸，再分離油相和水相，對油相進(jìn)行蒸餾即可。該發(fā)明提供的含硫粗酚的精制方法，脫硫脫臭效果好，可以得到硫含量低、無臭味、質(zhì)量合格的各類酚產(chǎn)品。吳明清等人提出的這一石化酚類精制技術(shù)，其是向粗酚中加入KOH或NaOH堿性溶液，待粗酚溶解完全后，繼續(xù)加入氧化劑(如雙氧水、高錳酸鉀、臭氧或空氣等)將粗酚中的硫醇硫進(jìn)行氧化，然后進(jìn)行蒸餾分離。上述第二種工藝方法是將粗酚加堿變成酚鹽，存在處理周期長、所產(chǎn)的苯酚水分高，中性油高，無法同高純產(chǎn)品相比。
[0009]日本專利JP62-012731A采用雙氧水和白土精制法預(yù)處理焦化粗酚，將粗酚中的硫醇硫等轉(zhuǎn)化為二氧化硫，然后通過蒸餾精制得到精制酚。此工藝脫臭脫硫效果較好，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，但該分離技術(shù)脫除雜質(zhì)過程比較復(fù)雜、白土處理效果不佳，生產(chǎn)成本較高。
[0010]近幾年有幾項授權(quán)的涉及到煤氣化粗酚和焦化粗酚的專利技術(shù)。中國專利CN201110061871.0,煤氣化粗酚的連續(xù)精制分離裝置及方法，張力明、張帆等發(fā)明。該發(fā)明公開了一種煤氣化粗酚的連續(xù)精餾分離裝置和方法，包括由刮膜蒸發(fā)器、一次調(diào)酸罐組和緩沖罐組成的一級預(yù)處理加酸單元。包括由靜態(tài)混合器和二次調(diào)酸罐組成的二級預(yù)處理氧化單元；包括脫渣塔、脫水塔、苯酚精制塔、鄰甲酚精制塔和間對甲酚精制塔的精餾塔系統(tǒng)。一級預(yù)處理加酸單元連接脫酚渣塔，脫酚渣塔連接二級預(yù)處理氧化單元，然后依次連接各精餾塔系統(tǒng)。有效地對煤氣化粗酚原料進(jìn)行脫色、脫臭、脫硫和除雜質(zhì)等過程，可得到高純苯酚> 99.5wt%、高純鄰甲酚> 96.0wt%、高純間對甲酚> 99.0wt%、混合二甲酚和酚渣油產(chǎn)品。該工藝流程主要回收精制煤氣化過程產(chǎn)生的粗酚，是在處理低溫焦油和煤氣氨水過程中產(chǎn)生的一種特殊酚類物質(zhì)精制技術(shù)。是近幾年在焦化粗酚精制技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出來的專項技術(shù)。
[0011]專利CN200910228047.2，公開了焦化粗酚的連續(xù)精制分離裝置及方法。該發(fā)明涉及焦化粗酚的連續(xù)精餾分離裝置和方法。包括由靜態(tài)混合器、一級攪拌槽和刮膜蒸發(fā)器組成的一級預(yù)處理加酸單元；包括由二級攪拌槽和緩沖罐組成的二級預(yù)處理氧化單元；脫酚渣塔和包括脫水塔、苯酚精制塔、鄰甲酚精制塔和間對甲酚精制塔的精餾塔系統(tǒng)。一級預(yù)處理加酸單元連接脫酚渣塔，脫酚渣塔連接二級預(yù)處理氧化單元，然后依次連接各精餾塔系統(tǒng)。本發(fā)明通過合理設(shè)計，有效地對焦化粗酚原料進(jìn)行脫色、脫臭、脫硫和除雜質(zhì)等過程，可得到苯酚> 99.5wt%、高純鄰苯酚> 99.0wt%、高純間對苯酚> 99.(^丨％和二甲酚產(chǎn)品。
[0012]專利CN200910228047.2，公開了焦化粗酚的連續(xù)精制分離裝置及方法，整個工藝所產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量與現(xiàn)有焦化企業(yè)中的質(zhì)量指標(biāo)相吻合，但該專利目前僅在煤氣化行業(yè)的酚精制裝置中進(jìn)行實踐，尚沒有在焦化行業(yè)中進(jìn)行粗酚精制的實際應(yīng)用。該專利技術(shù)實際上是由煤氣化粗酚精制派生出來的技術(shù)，該專利技術(shù)中的產(chǎn)品質(zhì)量并沒有突破現(xiàn)有焦化粗酚大規(guī)模處理裝置的水平，在焦化企業(yè)生產(chǎn)中尚沒有應(yīng)用的報告。該專利二級預(yù)處理氧化單元技術(shù)實際上是使用了中國專利CN99109416.6，含硫粗酚的精制方法和日本專利JP62-12731的部分技術(shù)，如加雙氧水進(jìn)行氧化處理，然后進(jìn)行蒸餾處理，最后得到酚類產(chǎn)品。該專利的操作條件是以煤氣化粗酚組成為原料，經(jīng)過蒸餾得到的，并不適合處理焦化粗酚原料，即根據(jù)該專利條件處理焦化粗酚無法生產(chǎn)出合格的酚產(chǎn)品。該專利先進(jìn)行脫渣，再進(jìn)行氧化，然后再脫水過程，實際上粗酚含