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德国VFT公司焦油加工技术的考察报告             温燕明 徐新洲 陈昌华（济南钢铁集团总公司）+ R: t. E& I- [! [5 ]- N
1    基本情况
" I6 y/ I/ B1 z    1997年7月16～30日，我公司组团考察了德国的煤焦油加工、炼焦和煤气净化等技术，先后与Thyseen Still Otto公司、VFT焦油加工公司、Krupp Koppers公司和Kaiserstuhl焦化厂等8个单位进行了技术交流和现场参观。德国的VFT公司主要从事煤焦油加工，该公司由在德国境内的Castrop-Rauxel厂（焦油处理量50万t/a）、比利时的Zelzate厂（焦油处理量25万t/a ）、法国的Marienau厂（焦油处理量18万t/a）和加拿大的Hamitton厂（焦油处理量24万t/a）等4个焦油加工厂组成。VFT公司下设运输、塑料和焦油加工厂等3个部门，煤焦油加工则是公司的主要部分，公司年销售收入达8亿马克，员工1400人。主要产品有煤焦油、粗苯、电极、芳烃、特种溶剂和浸渍树脂等。我们主要参观了德国境内的Castrop-Rauxel厂和比利时的Zelzate厂，现将情况分别介绍如下。
- ]* }( D8 f5 i( Y0 {; d4 m2    Castrop-Rauxel焦油加工厂/ N# Q# R0 v/ q9 e h" c9 `
    该厂焦油蒸馏装置的设计处理能力为65万t/a，实际处理量为48万t/a，全厂职工约1000人, 主要产品有精萘、精蒽、咔唑、菲和酚产品等。
; T( i3 ?. j$ j/ q& s2.1  焦油加工技术
* k8 D5 Z7 t% j6 E1 J    焦油蒸馏采用常减压多塔式工艺，每个主塔均配有1个副塔，塔底油的循环加热都用管式炉，各塔的回流量均可单独调节，工艺流程见图1。
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  图1   Castrop-Rauxel厂的多塔式常减压焦油蒸馏工艺流程图
1 t# C+ o& O- g/ I, V- h5 X# N    如图1所示，原料焦油与脱水塔的轻油蒸汽换热后，再在加热器中用低压蒸汽预热到105℃后送入脱水塔中。脱水塔底的塔底油经管式炉循环加热到150℃后进行脱水，无水焦油先后与酚油塔顶的蒸汽和蒽油塔底的热沥青换热后，其温度可升高到250℃，进入常压操作的酚油塔中部。酚油塔由上下两段组成，下段为10m高的填料层，上段有40块泡罩塔盘组成。从酚油塔顶逸出的酚油蒸汽经冷凝后部分作酚油塔的回流，回流比为16，其余部分作酚油产品。酚油塔的侧线馏出物送入有20层塔盘的副塔顶部，副塔采出萘油。酚油塔的部分塔底油先在换热器中加热副塔的塔底油，然后送入甲基萘塔的中部，甲基萘塔的塔顶压力控制在27kPa，该塔下段为高10m的填料层．上段为40块泡罩塔盘，回流比17, 塔顶产品即为甲基萘馏分。甲基萘主塔的上侧线馏出物引入副塔中，经副塔蒸馏得洗油产品。主塔的下侧线馏分即为芴油，主塔塔底油用管式炉循环加热，副塔的塔底油在换热器中用主塔的塔底油加热。主塔塔底油与副塔塔底油换热后送入蒽塔中部，塔顶压力控制在9kPa。蒽塔的上下段均为高10 m的填料层，塔顶采出蒽油，塔底产品为沥青，其回流比控制在1.5。蒽油蒸汽冷凝时放出的热量用蒸汽发生器回收，塔底油用管式炉循环供热。管式炉出口温度控制在380℃。在该流程中，由于采用了常减压蒸馏技术和采取了完善的余热回收措施，不仅可精细地将粗焦油分为各种馏分，而且加工焦油的耗热量可控制在0.882MJ/t左右。
* q5 g1 [$ @! M: e3 w% @( U  R- W, o2.2  粗酚精制1 e; H: A. T- y* O4 c+ q4 {: r& `7 Z' D
    Castrop-Rauxel厂的精酚装置是集中加工从德国各焦化厂焦油中提取的粗酚和废水脱酚时回收的粗酚，其处理能力为3万t/a。粗酚先用NaOH稀溶液萃取，再用CO2分解，最后用连续蒸馏获得各种酚类产品，工艺流程见图2。6 z4 B  S6 L+ S

       图2   Castrop-Rauxel厂的粗酚精酚装置制流程2 h# B' D+ ~5 f4 \8 Y
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    如图2所示，原料粗酚在换热器中与脱水塔顶的蒸汽换热后进入脱水塔中，塔顶蒸汽经冷凝和油水分离后，所得油类返回脱水塔。分离水送至废水脱酚装置处理。从脱水塔底排出的无水粗酚送入真空蒸渣塔，在此除去高沸点酚和残碱，塔顶蒸汽经冷凝器冷凝后进入苯酚塔，塔顶蒸汽经冷凝后即得产品苯酚。苯酚塔采用塔底再沸器循环加热塔底油的方式供热，部分塔底油作为邻甲酚塔的原料，塔顶采出邻甲酚产品，塔底油也用再沸器循环供热。部分塔底油作为间对甲酚塔的原料，在此蒸馏得间对甲酚馏分，塔底也用再沸器供热，部分塔底油与经残渣洗涤器处理后的蒸渣塔残渣一起送入二甲酚塔的蒸馏釜中，在此用稀硫酸脱除残碱，蒸馏切取二甲酚产品，釜内残渣作为酚渣送至原料焦油槽中。包括蒸渣塔在内的5座蒸馏塔均在真空下进行蒸馏作业，其真空度控制在1～14kPa，其中苯酚塔的真空度为8kPa, 回流比12；邻甲酚塔的真空度为6.5kPa, 回流比25；间对甲酚塔的真空度为4.5kPa,回流比15。
5 c5 p, _# j+ h. y: r3   Zelzate焦油加工厂
0 m9 c: B0 n) E" [- M, s; Y6 J    该厂位于比利时的GHENT海峡，联结欧洲最主要的高速公路，紧靠比利时、德国和荷兰的炼焦厂。年销售收入约1亿美元，有50％以上的产品销售到欧洲以外，全厂员工169人，焦油处理量25万t/a，年产电极沥青12.5万t。为减轻环境污染，沥青采用液态输送。精苯装置的处理能力6.5万t/ a。该厂的主要产品有苯酐、纯苯、电极沥青、铺路沥青、粗蒽、粗喹啉和炭黑油等。% T" r, p) ~+ E
3. 1  焦油蒸馏技术# W* _7 S5 x1 I: ]
    该厂的焦油加工装置采用Still-Otto公司开发的二塔式常减压蒸馏技术，工艺流程见图3。1 N4 x8 n' D5 q

               图3   Zelzate厂的焦油蒸馏工艺流程8 K. Q5 r8 t9 e4 L, H
    如图3所示，原料焦油先后与酚油塔顶蒸汽、真空塔顶蒸汽和塔底沥青换热后进入常压脱水塔中脱水，塔顶的轻油蒸汽经冷凝冷却和油水分离后，部分轻油作回流，其余部分作轻油产品（沸点90℃，180℃前馏出量90%)。塔底的无水焦油经管式炉循环加热后为脱水塔提供热量，部分无水焦油送入酚油塔中部。酚油塔在负压下操作，塔顶采出的酚油，部分作回流，部分作为酚油（沸点140℃, 206℃前馏出量95％）产品，塔底油由管式炉循环加热提供热量，塔侧线切取的萘油送入萘油塔，塔顶蒸汽回送至酚油塔，塔底所得萘油（沸点214℃, 218℃前馏出量95％）即为工业萘。从酚油塔底抽出的部分塔底油送入真空塔底部，该塔在真空度2kPa下操作，故不必补充热量，塔顶馏出洗油（沸点255℃, 290℃前馏出量95％)，上部侧线切取甲基萘油（沸点288℃ , 250℃前馏出量95％)，中间侧线切取一蒽油，下部侧线提取二蒽油，塔底产品即为沥青。加工每吨焦油的能耗为836MJ，耗电12kWh,
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5 _+ O$ G( H4 k% Q8 N) N15℃冷却水2～8m3。该流程的特点是能耗低，我国大厂加工每吨焦油的能耗
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! t1 Z5 M( ^- V5 L# ^/ O* O, E一般在13. 4GJ，而Zelzate厂焦油蒸馏装置的能耗仅为国内大厂的62.5％。另外，由于生产过程全部采用了计算机自动控制，其劳动生产率很高。& g8 A6 k: P+ P" J( O
3.2  苯酐生产技术
$ Z, u3 R) }! v3 B7 O% ]6 V    苯酐生产装置是以液态工业萘为原料，在装有V2O5催化剂的反应器用空' c7 u1 t: w( g) K; s3 k" q
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气氧化成450℃的苯酐蒸汽，在冷却器中冷却到250℃左右进入苯酐结晶器中。废气用铂催化剂催化燃烧后放散，苯酐结晶用热油将其熔化成液态苯酐。* X8 ?# T* k: o+ `# J- |. `
3.3  粗蒽生产技术: d/ u7 Q. ^+ M# h8 l: x6 _7 `
    粗蒽装置的生产能力为3.4万t/a，粗蒽含蒽量约35％ ,蒽结晶机为连续操作的转动机械刮刀式结晶机，与国内相似。蒽油在3台串联的一次结晶机中冷却结晶，然后进行离心过滤，滤液送入4台串联的二次结晶机中进一步结晶和再次离心过滤。每台结晶机的冷却温度是不同的，通常是由高到低逐渐降低到35～40℃，过滤方式也不相同。粗蒽送Castrop-Rauxel厂加工成精蒽。该公司已开发成功了从蒽油直接生产蒽醌的新工艺，即蒽油经一次结晶、蒸馏得含蒽60％的粗蒽，再经溶剂蒸馏制取95％精蒽，最后经氧化得蒽醌，整个工艺过程较简单，其产率高达70%。
9 c/ d# m* [4 z; i2 Y" T4   几点体会6 K# I# u* ]- B+ w
    (1) 德国在炼焦化学产品的集中加工方面已形成了规模经济，煤焦油和粗苯全部实现了集中加工。如德国的VFT公司集中加工德国所产的全部焦油，鲁尔煤矿公司Veba厂的粗苯加氢装置就是集中处理德国所有焦化厂的粗苯，其处理能力达35万t/a。而在我国，年产200万t的焦油却分散在50个厂加工，其中处理能力在10万t/a以上的仅占15%, 3万t/a以下的装置却占了75％。不仅工艺技术落后，而且能耗高，能耗一般都在12～13GJ/t，有的则高达20GJ/t。还存在经济效益差和污染严重等问题，随着市场经济的发展和完善，实现焦油和粗苯加工的规模化才是唯一的出路。
2 Z5 R* u% w1 \* U    (2） 尽管德国的煤化工技术已达到了世界最先进的水平，但他们仍在积极地开展科研工作，不仅科研单位和高等院校进行科研工作，各公司也都有自己的研究室，并与生产密切结合，对传统工艺进行改进，用蒽油直接生产蒽醌的新工艺代替传统工艺就是极好的例子。
1 n& N, X# ~4 U  b3 [! M    (3）在德国，无论是建设新装置、改造旧设备和开发新工艺，始终把节省能耗和提高产品质量放在重要地位。如比利时Zelzate厂的焦油蒸馏装置采用了Still-Otto公司开发的三塔新工艺，可从第二塔侧线直接切取95％工业萘，而第三塔则利用了前面两塔的热物料进行减压蒸馏，就不必再外加热源，从而可大幅度降低焦油加工的能耗；又如在KruppKoppers公司观看录像片时，首先映入眼帘的是99.995％的产品质量要求。
4 w4 _/ V8 S" c9 W* u2 H  `    (4）德国的大型焦炉和焦油蒸馏装置均用计算机自动控制，各生产装置的计算机与总调度室均实现了联机操作，可大大减少岗位操作人员数量，如比利时Zelzate焦油加工厂的职工仅169人；年产焦炭200万吨的Kaiserstuhl焦化厂的定员也只有467人，我们在参观焦炉时，炉顶的操作工仅2人。
9 m* i2 B- V/ n# W0 e, ~    (5) 德国极其重视环保工作，在我们参观的所有焦化厂和焦油加工厂的环境均非常好，包括焦炉在内的各生产装置均设有完善的消烟除尘设备，管道和设备的外观清洁，绿树成荫，空地上都种了草坪，厂区空气中闻不到气味。
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