焦油的預處理5.1褐煤氣化中低溫煤焦油特征5.2雜質的來源及特性5.3沉降分離5.4離心分離5.5溶劑萃取

在各類煤焦油中，都含有對生產裝置特別是對加氫生產設備，加氫催化劑和產品質量造成危害或產生不良影響的雜質。這些雜質主要是水分（1.5%~4.5%）、金屬（100~400μg/g）和固體雜質（2%~5%）。煤焦油中的水分能引起加熱爐操作溫度波動，使燃料耗量增加，水分氣化后造成設備加壓變化，水蒸氣使催化劑老化而活性下降，或使其粉化堵塞加氫反應器。煤焦油中所含的金屬主要是鈉、鈣、鎂和鐵等，這些金屬不僅會對加氫生產設備和管道造成危害，尤其嚴重的是會使加氫催化劑因中毒而失活。煤焦油中的固體雜質主要是細煤粉、焦粉和炭黑等，這些固體雜質會對加氫生產設備和管道造成嚴重堵塞，尤其是會對加氫反應器床層造成嚴重堵塞。因此，在煤焦油改質生產燃料油過程中，要先了解煤焦油的一般特征，再對煤焦油進行凈化預處理。5煤焦油的預處理由表5-1可知，兩種焦油的宏觀物性之間有很大的差別。魯奇爐焦油的H/C原子比相當高，比高溫焦油高出近1倍，這些差別反映出魯奇爐焦油整體質量較輕，石蠟含量高，芳構化和縮合程度低。5.1.1中低溫煤焦油性質5.1褐煤氣化中低溫煤焦油特征表5-2為焦油的溶劑萃取和族組成分離結果。由表5-2可知，魯奇爐焦油的正戊烷溶解物（油）含量特別高（88.28%），而瀝青烯、苯不溶物很少，表明其大部分為分子量較低的物質。相反，高溫煤焦油含瀝青烯和苯不溶物這類中、高分子量的物質較多，分別為35.70%和10.72%，而低分子量的油相對較少。正戊烷溶解物（油）的柱色層分離結果進一步揭示出焦油的族組成情況。魯奇爐焦油含脂肪烴和極性物較多，它們占油餾分的53.15%，具有明顯的脂肪極性特征，而與高溫焦油有本質差別；后者為典型的芳香型焦油，芳烴占油餾分的92.89%。5.1.1中低溫煤焦油性質5.1褐煤氣化中低溫煤焦油特征低溫煤焦油的來源主要是低階煤（褐煤、長焰煤、不黏煤、弱黏煤和氣煤）等熱解生成的產物。低溫煤焦油的性質與其組成有密切關系，而低溫煤焦油的組成不僅受煤的品位或煤化程度影響，還受到煤熱解時多種因素的影響，如加熱終溫、升溫速度、熱解壓力和熱解氣氛等加熱條件。年輕煤熱解時，煤氣、焦油和熱解水產率高，煤氣中CO、CO2和CH4含量高。中等變質程度類煙煤熱解時，煤氣和焦油產率較高，熱解水少。年老煤如貧煤這類煤種，熱解時煤氣產率低。隨著熱解最終溫度的升高，焦油產率下降，焦油中的芳烴和瀝青增加，酚類和脂肪烴含量降低。5.1.2低溫煤焦油的性質5.1褐煤氣化中低溫煤焦油特征1.低溫煤焦油的性質低溫焦油的性質，如密度、餾分組成、含量、酚類組成、堿性組分及焦油的元素組成也都不一樣。高揮發分煙煤和褐煤的低溫焦油的一般性質見表5-3和表5-4。5.1.2低溫煤焦油的性質5.1褐煤氣化中低溫煤焦油特征2.煙煤低溫焦油的組成王樹東等在500~550℃條件下對陜西神府煙煤進行了熱解，并對其焦油煤的基本性質進行了測定，相對密度為(d204)1.18，凝固點為16℃，康氏殘炭為18.2%，灰分為0.21%。焦油<420℃餾分的相對密度為（d204）0.9769，凝固點為6.1℃，恩氏黏度(E20)為2.79。低溫煤焦油由于熱解原料和條件的差異，在化學組成上有很大不同。特別是非烴類含量很高，酚類化合物含量占干基焦油的一半左右。表5-5和表5-6所列為我國大同煙煤、撫順煙煤低溫焦油的化學組成。5.1.2低溫煤焦油的性質5.1褐煤氣化中低溫煤焦油特征王樹東等對神府煙煤低溫焦油的化學組成進行了測定，其結果如下:（1）酸、堿性組分含量的測定對小于420℃餾分的酸、堿性進行了測定，結果見表5-7，可見酸性組分和中性油的含量較高。、（2）脫酚后小于420℃餾分的色譜分析堿洗脫酚后小于420℃餾分的柱色譜的分析結果列于表5-8，由表可見脫酚后該餾分的鏈烷烴和芳烴含量較高，極性化合物含量較低，適合于加工成燃料油。5.1.2低溫煤焦油的性質5.1褐煤氣化中低溫煤焦油特征何國鋒等以天祝煤為原料，在650℃條件下用多段回轉爐（MRF）進行熱解，對其所產低溫煤焦油做了分析研究。（1）焦油常規分析及元素分析焦油常規分析及元素分析結果見表5-9，由此可知，天祝煤MRF低溫熱解工藝焦油與高溫焦油常規物性及元素組成有明顯差別，和高溫焦油相比，具有較低的密度和殘炭含量及較高的H/C原子比和凝固點。5.1.2低溫煤焦油的性質5.1褐煤氣化中低溫煤焦油特征（2）焦油的餾分分布焦油切割為IBP~170℃、170~210℃、210~230℃、230~300℃、300~360℃、>360℃餾分，其收率分別為7.2%、10.3%、11.4%、11.5%、16.5%、40.2%，損失2.9%。360℃以前輕油和中油餾分約占焦油的59.8%，而一般高溫焦油IBP~170℃輕油餾分產率僅約為0.5%，瀝青（>360℃）產率高達55%左右。5.1.2低溫煤焦油的性質5.1褐煤氣化中低溫煤焦油特征（3）IBP~360℃餾分組成分析將焦油切割為較窄沸程的餾分分別進行色譜分析，分析共定性定量了103種化合物，其中定性定量的酚類物質為13種，低沸點的酚類為苯酚、鄰甲酚、對甲酚、間甲酚，主要分布在230℃之前的餾分中，占焦油總量的13.7%；高沸點酚類為二甲酚、三甲酚、萘酚、萘酚的衍生物，其堿性組分含量少，色譜分析定性定量較為困難，能定性定量的化合物有砒啶類、喹啉類、異喹啉。和高溫焦油相比，MRF工藝熱解焦油成分更復雜，其芳烴化合物分布均勻，大部分是甲基、乙基、丙基、丁基等多烷基取代衍生物。5.1.2低溫煤焦油的性質5.1褐煤氣化中低溫煤焦油特征劉春法等對煤焦油瀝青（簡稱煤瀝青）的組成做了研究。我國對煤瀝青溶劑分離族組成的分析過程，如圖5-1所示。5.2.1煤焦油瀝青的族組成5.2雜質的來源及特性（1）甲苯不溶物（TI）TI是瀝青中不溶于甲苯的殘留物。其平均相對分子質量為1200~1800，，外觀為黑棕色粉末，具有穩定的組分。（2）喹啉不溶物（QI）喹啉不溶物是瀝青中不溶于奎琳的殘留物。其平均相對分子質量為1800~2600。（3）β樹脂煤瀝青中不溶于甲苯而溶于喹啉的組分，其值等于TI與QI之差，平均相對分子質量大約為1000~1800，β樹脂是中/高分子量的稠環芳烴。（4）γ樹脂甲苯可溶物，其平均相對分子質量大約為200~1000，呈帶黏性的深黃色半流體。5.2.1煤焦油瀝青的族組成5.2雜質的來源及特性（1）焦油中焦油渣的含量童仕唐以寶鋼焦化廠的高溫煤焦油為原料，采用離心、抽提相結合的方法測定焦油渣含量，并運用激光粒度分級技術測定焦油渣粒徑分布。結果表明，煤焦油中焦油渣以小于10μm微粒組成為主，占總渣量的88%~97%。其測定結果見表5-11和表5-12。5.2.2煤焦油渣和TI、QI的含量5.2雜質的來源及特性（2）焦油中TI、QI的含量由于煤焦油來源不同，其中所含甲苯不溶物（TI）和喹啉不溶物（QI）的量，具有一定的差異，見表5-13。5.2.2煤焦油渣和TI、QI的含量5.2雜質的來源及特性（1）煤瀝青的基本性質國內研究者對煤瀝青性質的測定結果列于表5-14中。表5-14中的陜西神木縣中溫煤焦油瀝青是由長焰煤內熱式直立爐生產的，其性質與本節內容中的高溫煤焦油不同。5.2.3煤瀝青和QI的特性5.2雜質的來源及特性（2）原生QI的基本性質劉瑞周等對武鋼焦化廠煤焦油原生QI的基本性質做了研究，其結果見表5-15。由此可知，武鋼煤焦油中的原生QI主要由有機QI構成，其所占比例達98%以上。它們是在裝煤和煉焦過程中形成的，即由煤粉、焦粉和煤的裂解縮聚產物（如炭黑和熱解炭等）構成，原生QI的C/H原子比為3.13，遠高于煤瀝青的C/H原子比（小于2），這表明原生QI中有機QI碳質組分芳構化縮聚程度很高。5.2.3煤瀝青和QI的特性5.2雜質的來源及特性原生QI的雜質元素含量見表5-16。由表5-16可知，原生QI除含有碳和氫兩種主要元素外，主要含有氧、鐵、硫和鈉等雜質元素，按質量分數排列，其含量順序為：O＞Fe＞S＞Na＞Cl＞Si＞Al＞Ca。這部分以無機QI為主的雜質元素主要由煤中灰分組分、煉焦爐壁耐火磚粉末組分、設備所含鐵及其氧化物組分等構成。5.2.3煤瀝青和QI的特性5.2雜質的來源及特性任紹梅對攀鋼焦化廠煤瀝青原生QI性質做了分析，其結果見表5-17、表5-18和表5--19。由表5-14和表5-17可知，QI主要有機化合物構成占92.69%，C/H原子比是煤瀝青的2倍，說明它的縮聚程度高于煤瀝青。QI的灰分含量為5.88%，煤瀝青為0.19%，計算可知，煤瀝青中58%的灰分集中在QI中。由表5-18中金屬元素含量可以看出，含量最高的為Fe、Ca、Na和Zn，無機QI主要來源于煉焦爐壁耐火磚粉末、設備所含鐵屑及其氧化物等。5.2.3煤瀝青和QI的特性5.2雜質的來源及特性從表5-19中可以看出，原生QI粒徑非常小，均在5μm以下，其中小于1.0μm的顆粒占33.64%，小于2μm的顆粒占93.65%。這表明QI以非常微細的粒子形式分布在煤瀝青中，這就使從煤瀝青中脫除QI微粒非常困難。5.2.3煤瀝青和QI的特性5.2雜質的來源及特性煤焦油的脫水可分為初步脫水和最終脫水。煤焦油的初步脫水，是通過在煤焦油儲槽內以靜置加熱沉降的方法實現，儲槽內煤焦油溫度維持在80~90℃，經靜止36h以上，水和煤焦油因密度不同而分離。溫度稍高，有利于乳濁液的分離，但溫度過高，會因對流作用增強，反而影響澄清，并使煤焦油揮發損失增大。靜置加熱脫水可使煤焦油中水分降至2%~3%，雖然脫水時間長、所需儲槽容積大，但方法簡單、易操作，是目前普遍采用的一種初步脫水方法。在初步脫水的同時，溶于水中的鹽類（主要是銨鹽）也隨水一起排出。為使煤焦油最終脫水，日本有的加工廠采用加壓靜置沉降脫水法。此法使煤焦油在加壓（0.3~10MPa）和加熱（120~150℃）的條件下進行脫水，靜置30min，水和煤焦油便可分開，降低了熱耗。加壓脫水槽如圖5-2所示。5.3.1沉降分離初步脫水5.3沉降分離為了提高煤焦油靜置分離的脫水率，現已采用和研究的主要方法如下。(1)改造現有的工藝和設備趙煥棟等對原生產工藝過程做了改造。主要工藝是：①增設一臺加熱器，將焦油溫度由50℃提升到60℃，以減小水的密度，并將焦油的運動黏度由464mm2/s降低到86.1mm2/s，加速兩相分離；②在立式焦油氨水分離槽的入口處設置液體分配盤，使焦油先流到分配盤上，再從盤沿流出，從而改變了焦油的流動方向，減少了沖擊，以保證槽內焦油的層流下降，如圖5-3和圖5-4所示。5.3.1沉降分離初步脫水5.3沉降分離

專利CN1746262A公開了一種焦油脫水的方法，該方法包括如下步驟：在加熱靜置脫水的煤焦油儲槽的軸向垂直安裝，由數根開孔直管組成的吹氣鼓泡元件，吹氣鼓泡元件頂部直管與空氣壓縮機相連，在煤油儲槽的放空管法蘭處排氣，主要控制參數為：裝油高度為2~3m，吹氣空氣量與油之比為200~30m3/（t·h），操作溫度為80~95℃，將含水煤焦油用泵送入用于脫水的焦油儲槽加熱至額定溫度后，開啟鼓風機，控制流量，進行脫水，脫水完畢，用泵送入無水焦油儲槽。為了提高內熱式直立爐煉焦中溫焦油的脫水率，丑明等將焦油的脫水溫度調整到80~85℃后，獲得了良好效果。5.3.1沉降分離初步脫水5.3沉降分離（2）添加破乳劑提高焦油脫水效果于世友等以萊鋼焦化廠的焦油為原料，在溫度90℃、破乳劑加入量3μg/g、攪拌速率1200r/min的條件下，攪拌1min后恒溫沉降15min，取脫水后的焦油測定含水量，計算出脫水率。對9種破乳劑進行脫水率試驗，結果見表5-20。經過進一步優化工藝條件后，確定使用水溶性聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳劑，工業試驗用量為循環氨水量的3.5μg/g，連續加入循環氨水中。5.3.1沉降分離初步脫水5.3沉降分離通過1個月的試驗，取得了令人滿意的試驗效果，焦油含水量由≥10%（原生產工藝采用蒸汽加熱沉淀48h后，焦油的含水量只能降低到4.5%~7.5%）降低到2%以下（沒有蒸汽加熱），平均為1.55%；氨水中的焦油含量由500~600μg/g降低到140~150μg/g，焦油渣由原來的流體狀變為試驗后的半粉狀，焦油渣中焦油的含量明顯降低；在焦油不加熱的情況下，焦油中的萘含量由8.9%升到11.0%左右，提高了焦油深加工中萘的產量，減少了萘向大氣中的擴散量。要點講解金學文等以寶鋼的焦油為原料，采用N9961型破乳劑進行了脫水試驗。N9961型破乳劑的性質見表5-21，破乳劑N9961為一種水溶性的破乳和減黏劑，藥劑加入系統后，大部分同氨水中的焦油相結合，在分離器內，可加強焦油氨水分離速度和分離效果，并通過破乳、分散、減黏結作用，使焦油氨水乳化層變薄，達到提升焦油氨水在分離器內分離效率的目的，從而降低了氨水中夾帶的懸浮物含量，適當降低焦油的表面張力，加速焦油與焦油渣的分離以獲得所含水分及殘渣更低的焦油，同時最大限度地減少夾帶進入氨水中的懸浮物及油含量，改善循環氨水質量，加強剩余氨水的處理效果。在現場試驗過程中N9961的加入量為100~400μg/g，試驗結果表明，可使焦油中的水分由3.7%下降到2.0%，氨水層懸浮物由113mg/L下降到78mg/L。5.3.1沉降分離初步脫水5.3沉降分離

為使煤焦油最終脫水，通常采用輕油共沸連續脫水的方法，如圖5-5所示，粗煤焦油與脫水后經換熱和預熱的高溫煤焦油混合如脫水塔1，塔頂用輕油做回流。水與輕油形成共沸混合物由塔頂逸出，經冷凝冷卻器2后入分離器3分出水后的輕油返回至脫水塔1。該法可使煤焦油水分脫至0.1%~0.2%。山西大同低溫熱解焦油為研究對象，配置含水量為20%的煤焦油，在對其進行加壓脫水和破乳脫水的基礎上，又進行了共沸脫水試驗。結果表明：在焦油中加入苯（共沸劑）并進行蒸餾，由苯水共沸物將焦油中的水脫出，其脫水效果優于普通的蒸餾脫水，是一種可采用的焦油最終脫水的方法。5.3.2共沸蒸餾脫水5.3沉降分離

臥式螺旋卸料沉降離心機（簡稱臥螺離心機，又稱潷析機或傾析機，英文名decanter）是一種高效物料分離機械，分為固液、液液兩相分離型和固液液三相分離型。臥螺離心機現已廣泛應用于石油、化工、制藥、造紙、電鍍、釀造、食品加工、木材加工和城市污水處理等行業的懸浮液分離或采礦工程中的粒子分級與提純等方面。5.4離心分離

1.基本原理（1）兩相臥螺離心機兩相臥螺離心機的外形及工作原理如圖5-6所示。轉鼓支撐在兩端的主軸承座上，螺旋推進器借助其兩端軸頸上的軸承安裝在轉鼓內，轉鼓壁與螺旋葉片外緣有微量間隙，轉鼓與螺旋推進器維持一定的轉速差，以便由螺旋推進器將轉鼓內的沉渣推送出轉鼓。被分離的懸浮液通過進料管連續進入螺旋推進器內，物料在螺旋推進器內得到加速，懸浮液經螺旋推進器進料口迅速進入轉鼓內。利用懸浮液中固液兩相的密度差，在離心力場作用下，固相顆粒迅速沉降在轉鼓內壁形成沉渣。由于轉鼓和螺旋推進器之間存在一定的轉速差，使沉積在轉鼓內壁上的物料由螺旋推進器將其推到轉鼓小端的出渣口排出機外，被澄清的分離液沿螺旋葉片通道經轉鼓大端溢流口排出機外，由此實現固液分離。5.4.1原理和特點5.4離心分離（2）三相臥螺離心機三相臥螺離心機的工作原理與兩相臥螺離心機的基本相同。被分離的三相懸浮液通過加料管連續進入螺旋推進器內，物料在螺旋推進器內得到加速，懸浮液經螺旋進料口迅速進入轉鼓內，利用懸浮液中固液液三相的密度差，在離心力場作用下，固相顆粒迅速沉降在轉鼓內壁形成沉渣。由于轉鼓和螺旋推進器之間存在一定的轉速差，這樣沉積在轉鼓內壁上的物料，由螺旋推進器將沉渣推到轉鼓小端的出渣口而排出機外，被澄清的分離液由于液液兩相的密度差在螺旋葉片通道被分離成兩層，為將輕、重液相分開，在轉鼓大端設置有輕、重液相出口，重液相經通道進入環狀空間由撇液管排出，輕液相經溢流堰進入通道靠重力排出。這樣就實現了固液液三相的分離，如圖5-7所示。5.4.1原理和特點5.4離心分離2．主要特點臥螺沉降離心機屬于自動型的連續離心機，其主要特點如下：（1）臥螺沉降離心機是一種較全面、多功能的離心機，因此適用范圍廣泛。（2）對物料的適應性很強，固體顆粒在很大的范圍內均能分離（顆粒直徑可達2μm~20mm），而且對懸浮液濃度的變化適應性也很強。（3）單機的生產能力大。（4）結構緊湊，動力消耗節省，可加壓密封。（5）可用于液液固三相分離，如煤焦油分離。（6）粒度分級的應用，即進行固相粒度的分級。5.4.1原理和特點5.4離心分離臥螺離心機用于焦油脫渣和除水在國內外的煤焦油生產中已得到廣泛應用。俄羅斯于2003年用臥螺離心脫除焦油中的油渣，提高了商品焦油的質量，使其灰分含量由0.14%~0.16%下降到0.08%~0.1%。日本水島廠將臥螺離心機用于焦油除渣，使焦油中的殘渣降低了25%。三相臥螺離心機用于焦油脫水出渣的工藝流程，如圖5-8所示。在生產過程中，離心機控制系統采用西門子S7-300系列的PLC，主要有機架、CPU處理模型、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器和電源模塊等組成。俄羅斯在焦化生產中，采用20TH2201-Y-02型三相臥螺離心機，對焦油進行脫水除渣處理，具有操作穩定及效果良好的特點，該臥螺離心機的技術特性見表5-22。5.4.2臥螺離心機在焦油凈化中的應用5.4離心分離（1）技術參數的選擇轉鼓直徑和長徑比、分離因素和螺旋頭數是臥螺沉降離心機的主要技術參數。轉鼓直徑越大，生產能力也越大，但受材料強度和加工難度的限制，轉鼓直徑不能大到一定數值。同樣，長徑比越大，生產能力也越大，同時可以增加沉降區長度和干燥區長度，既利于沉降，又利于減少濾餅的含濕量，所以盡量選用長徑比大的機器，但制造較難，成本增加，對于易分離的物料，長徑比取1～2；對于難分離的物料，長徑比取3～4。分離因素Fr=ω2R/g和轉鼓轉速（ω）有關，它的選擇取決于懸浮液中固相顆粒的分離難易，轉鼓的轉速受到材料軸承限制，所以在滿足使用要求時，盡可能采用較低轉速。螺旋頭數可以是單頭、雙頭和多頭，難分離的焦油應采用單頭;產量大且又易分離的物料，宜采用多頭。5.4.3選用臥螺離心機應注意的問題5.4離心分離（2）材料的選擇材料的強度性體現在離心機的轉速上，它也直接對體積流量和質量流量產生影響。此外，離心機的腐蝕也與其材料結構有關。轉載和螺旋推進器通常用不銹鋼鑄造和焊接，或用高強度的不銹鋼和鈦鋼制造，也可以用玻璃鋼制造。目前，在國內外設備中，主要部件都采用不銹鋼制造，尤其是轉鼓與螺旋部分全部采用不銹鋼，只有少數國外廠家可針對不同的處理對象及介質的要求，采用合適的材質。為了有效地保護轉鼓，可在排渣孔設置耐磨套或在轉鼓內表面設置筋條和在內表面拉槽;為了減少或避免螺旋推進器葉片的磨損，可對其外援進行碳化鎢熱噴涂處理，焊接合金塊。5.4.3選用臥螺離心機應注意的問題5.4離心分離（3）啟動方式國外機器多帶有液力耦合器，而國內機器由于制造技術的原因大多是直接起動，液力耦合器有兩種作用：①使用機輕載啟動，改善電動機的啟動能力，以確保電動機沉重負載輕快啟動，降低電動機啟動電流，實現軟加速，降低對電網的沖擊；②過載保護，保護電動機和離心機在啟動和超載時不受損壞，降低機器故障率，延長零部件和整機使用壽命。5.4.3選用臥螺離心機應注意的問題5.4離心分離（4）驅動方式國外機型有多種不同的驅動方式，而國內離心機驅動方式通常較為單一，采用最多的驅動方式為雙電動機結構。①單電動機驅動形式，一臺電動機通過主皮帶輪驅動轉鼓，次級皮帶驅動差速器的軸，從而產生差轉速，調整差速時需要停機進行，屬于簡單驅動方式。②雙電機驅動形式，一臺電動機通過皮帶直接驅動轉鼓產生轉動，另一臺電動機通過差速器驅動螺旋。5.4.3選用臥螺離心機應注意的問題5.4離心分離進口設備中除提供常用的雙電動機系統驅動方式外，還有多種驅動方式可供選擇，常用的驅動方式是采用液壓驅動，即轉鼓及螺旋分別由獨立的液壓系統驅動，其優點是：具有更大的驅動轉矩、更為簡便的差速控制方式以及更低的差速。缺點是：設備成本較高，由于液壓的連接點較多，存在泄漏的機會也就較多。因此，這種驅動方式對液壓元件的質量和可靠性均有嚴格的要求。要點講解（5）差速器一般差速器采用周轉輪系結構，常采用行星擺線針輪、漸開線齒輪差速器。優點是：體積小，重量輕，傳動比大，效率高達90%~99%，以及承載能力大等。國內及國外臥螺離心機所采用的差速器結構形式基本相同，一般多為雙級2K-H、3K及K-H-V等形式行星漸開線齒輪差速器或采用行星擺線針輪及漸開線齒輪差速器的組合形式。臥螺離心機生產廠家往往需要專門設計及加工，國內很多廠家進行過差速器的國產化嘗試，部分廠家的機械加工精度及某些性能基本達到國際水平，但從整體來看尤其是在裝配精度和裝配經驗上仍存在一定差距，加之主要部件選用材質不當或受材料質量的制約，往往會導致差速器達不到設計要求，效率較低和壽命較短。5.4.3選用臥螺離心機應注意的問題5.4離心分離液液萃取，簡稱萃取，是利用液體各組分在溶劑中溶解度的差異來分離液體混合物。煤焦油萃取的原理如圖5-9所示。原料中含有溶質A和溶劑B，為使A與B盡可能的分離完全，需選擇一種溶劑，稱為萃取劑S，要求它對A的溶解能力要大，而與原溶劑（或稱稀釋劑）B的相互溶解度則越小越好。萃取的第一步是使原料與萃取劑在混合器中保持密切接觸，溶質A通過兩液相間的界面由原料液向萃取劑中傳遞。在充分接觸及傳質之后，第二步是使兩液相在分層器中因密度的差異而分為兩層。其中，一層以萃取劑S為主，并溶有較多的溶質A，稱為萃取相，另一層以原溶劑B為主，還含有未萃取完的部分溶質A，稱為萃余相。5.5.1液-液萃取原理5.5溶劑萃取由上述過程可知，萃取過程所用的溶劑必須滿足以下四個基本要求。（1）溶劑不能與被分離混合物完全互溶，只能部分互溶，否則充分攪拌后只能在一個液相，不可能實現任何分離。（2）溶劑對A、B兩組分有不同的溶解能力，或者說溶劑具有選擇性。若萃余相S對A、B兩組分等比例溶解，也不可能達到分離的目的。（3）溶劑與被分離混合物需有一定的密度差，這樣萃取相與萃余相才能比較容易地得到分離。（4）溶劑易于回收，分層后萃取相及萃余相通常是以蒸餾法分別進行分離，回收萃取溶劑S供循環使用，因此要求S與其他組分的相對揮發度大，特別是不應有共沸物形成。5.5.1液-液萃取原理5.5溶劑萃取早在1958年，我國就利用焦油中的酚及瀝青質能溶于酒精（溶劑）的性質，對焦油進行萃取分離，并在生產中得到應用。近年來，伍林等對焦油的酒精萃取分離進行了研究。研究結果表明：當工業酒精與焦油質量比約為1∶1，轉速為150r/min，每次攪拌30min，靜置30min，進行5~6次萃取分離時，即可將煤焦油中的1~4環化合物完全萃取，從而得到瀝青，顯示該系統具有較好的萃取分離效果。各組分在萃取相和萃余相中的濃度有很高的相關系數（r＞0.95），符合y=a+b/x形式的雙曲線方程。該萃取體系可能為擴散控制過程。李玉生等采用酒精萃取分離焦油的研究表明，瀝青質的回收率可達到95%以上。目前，在焦油加氫制燃料油的生產中，有的工廠先在蒸餾塔中將焦油的瀝青質分出。將蒸餾塔頂分出的輕質焦油送去催化加氫。5.5.2焦油的酒精萃取分離5.5溶劑萃取酒精萃取分離與蒸餾分離焦油瀝青質相比較，具有如下特點：①操作條件溫和，萃取操作在常溫、常壓下進行，蒸餾溫度低于100℃；②能耗低，用于加熱和蒸發溶劑的能耗占總能耗的80%以上，所用溶劑沸點低于100℃，因此整個工藝能耗較低；③分離效果好，經萃取分離的輕質焦油有利于催化加氫。要點講解煤焦油萃取凈化生產的工藝流程，如圖5-10所示。原料焦油經預加熱至140℃后進入脫水塔脫水，塔頂逸出的水和輕油的混合蒸汽經冷凝冷卻和油水分離后，部分輕油返回脫水塔回流，其余采出。塔底排出的無水焦油進入萃取器，用脂肪族（正己烷、石腦油等）和芳香族（萘油、洗油等）的混合溶劑進行萃取。無水焦油和溶劑混合后分為兩相上部相為凈焦油，下部相為含喹啉不溶物的焦油。下部相送入溶劑蒸發器，器頂蒸出的溶劑即輕餾分經冷凝冷卻后返回萃取器，器底排出軟化點為35℃且含雜質的瀝青，可用于制取筑路焦油和燃料。上部相送入另一臺溶劑蒸出器，蒸出的溶劑返回萃取器。蒸出溶劑后的凈焦油，送去進行加氫。5.5.3焦油的溶劑萃取分離5.5溶劑萃取要點講解專利CN101012385A公布了一種利用溶劑萃取對煤焦油進行預處理的方法，其主要方法步驟為：①將煤油與餾分按體積比1∶（0.2~5）混合均勻，加熱至50~150℃，調節pH值至6~9，加入破乳劑和水，進行第一步萃取，分離出餾分油可溶物、餾分油不溶物和水；②將餾分油不溶物與芳烴按體積比1∶（0.4~2）混合均勻，加熱至25~100℃，進行第二步萃取，分離出芳烴可溶物和芳烴不溶物；③將芳烴可溶物中的芳烴蒸出，蒸余物與第一步萃取所得餾分可溶物混合均勻，即得預處理后的煤焦油。上述的煤焦油可以是煤焦油的切割餾分，未經任何處理的煤焦油可提取某一種或某幾種化學物質的煤焦油；餾分油可以是石油全餾分油、石油直餾餾分油、石油二次加工餾分油、石油餾分加氫油中的一種或多種，也可以是從煤焦油加氫裝置出來的加氫生成油、中油餾分、尾油餾分中的一種或多種。餾分油對煤焦油中的輕組分如烷烴、芳烴等有較好的萃取能力,而且