1 现代焦油蒸馏模式
现代焦油蒸馏的模式大致有:采用大型设备，如德国最大的焦油蒸馏装置，处理能力为50万t/a；采用常减压连续蒸馏操作方式，设置全部余热利用，使吨焦热耗小于0.879MJ提高塔的分离效率，使萘的回收率大于90%，萘的浓度大于90%；通过& ldquo闪蒸& rdquo获得不同软化点沥青的方法；有效抑制焦油过程中的聚合反应，特别是避免结焦；采用微机控制，实现开停工切换和正常运行所有工艺参数的自动调整；寻求扩大焦油原料来源。
2煤焦油加工的发展方向
2.1集中加工和大规模
集中加工、规模化煤焦油的优势是:成本低；能耗低，产量高；投资省份；产品品种多、档次高，有利于深加工；环保性好。目前，国内焦油加工厂普遍分散，规模小(小于3万t/a)，吨焦油能耗高达2.0MJ，导致环境污染严重，产品品种少，质量差，生产成本高，经济效益差。
2.2扩大加工原料的来源。
也就是混合一部分& ldquo蒸汽裂解生产烯烃& rdquo生产过程中& ldquo裂解焦油& rdquo与煤焦油一起加工。该工艺已在Luetge公司实现工业化。然而，我国仍有较多的煤焦油直接用作燃料油，未能实现资源的综合利用。
3煤焦油加工新技术
3.1焦油蒸馏技术
在中国，常压、一塔和切割两种或三种混合馏分的蒸馏工艺被广泛采用。进口煤焦油蒸馏装置具有以下特点:采用连续脱水-脱轻油，蒸馏塔减压操作，塔顶抽出酚油，压力13.3kPa，塔底使用软化点65℃的软沥青；采用方箱管式炉，出口焦油温度330℃；余热得到很好的利用，其中软沥青与焦油进行热交换，各馏分利用蒸汽发生器产生0.3MPa低压蒸汽；蒸馏塔塔顶油气采用空气体冷凝冷却器，减压操作，可节能15% ~ 50%左右。排出的尾气和分离出的酚水送入管式炉焚烧；蒸馏塔的材料是耐腐蚀的低碳合金钢。
3.2工业萘蒸馏技术
目前国内大部分焦化厂生产95%的工业萘是不经过酸洗的，只有那些回收喹啉的工厂生产95%的工业萘是经过稀酸洗涤的。此外，生产95%工业萘的原料也不同:窄馏分(即萘油馏分)、四混馏分(轻、酚、萘、洗)、三混馏分(酚、萘、洗)、二混馏分(萘、洗)等。
工业萘蒸馏工艺可分为常压间歇蒸馏、减压间歇蒸馏、两釜双塔常压连续蒸馏、两炉双塔常压连续蒸馏、一炉双塔常压连续蒸馏、一炉一塔常压连续蒸馏、一炉双塔常压连续蒸馏。从精馏塔的实际塔板数来看，开始是50层，然后增加到63层、64层、70层。精馏塔的塔型包括填料塔(瓷环、鲍尔环、波纹板等。)、圆形鼓泡塔、条形鼓泡塔、斜孔板塔、浮阀塔等。目前大型焦化厂大多采用70层浮阀塔，以两种或三种混合馏分为原料，采用常压双炉双塔连续精馏工艺。常压单炉双塔连续工艺比较常见，宝钢常压加压单炉双塔连续工艺能耗最低。随着微机的应用，单炉单塔连续精馏过程有着广阔的发展前景。
3.2.1双釜、双塔常压连续蒸馏工艺这是我国中小型焦化厂最常用的95N生产工艺，特点是运行稳定，易于控制。
3.2.2双炉双塔常压连续蒸馏工艺流程见图2。该工艺的特点是:初馏塔和精馏塔的底部供热由各自专用的管式炉提供，以控制塔底温度；两塔塔顶温度通过调节回流来控制，有各自独立的温度系统，操作方便，易于控制。
3.2.3单炉双塔常压连续蒸馏工艺流程见图3。该工艺的特点是:一个管式炉向两个塔底供热，管式炉的面积分布尤为重要；两个塔顶的温度仍然由它们各自的回流控制；通过调节管式炉(如煤气量、空煤气量、二次空煤气量、烟道翻板等)实现两塔底部的温度控制。).如果两个塔的底部温度不能调整到要求的值，说明管式炉的面积分布设计不合理，必须调整。
3.2.4单炉单塔常压连续蒸馏工艺
3.2.5宝钢单炉双塔(加压蒸馏塔)连续精馏流程如图5所示。其特征在于蒸馏塔加压，粗萘油与蒸馏塔底油换热，温度达到120-125℃，再与来自回流罐的95N蒸汽换热，温度达到180-200℃后进入初馏塔。初馏塔塔底油一部分泵入精馏塔，另一部分泵入再沸器。精馏塔塔顶的95N蒸汽作为热源，温度升至235 ~ 245℃后返回初馏塔底部。精馏塔塔底油一部分与萘油换热后排出，其余用管式炉加热至319℃返回精馏塔提供塔底热源。塔底是甲基萘油，含萘不到1%。初馏塔底部加热不依赖管式炉，这是对萘蒸馏塔加压的根本目的。各馏分的余热通过蒸汽发生器产生0.3MPa的低压蒸汽
3.3焦油蒸馏所得馏分的洗涤技术
这里指的是碱洗脱酚或酸洗脱喹啉装置，可以分别得到酚盐和硫酸喹啉。一般先脱酚，再脱喹啉。它也只能去除苯酚和喹啉。原料根据焦油蒸馏切割的馏分而变化，包括窄馏分和宽馏分。洗涤过程可以间歇或连续进行。洗涤设备有空气体搅拌、机械搅拌、泵混、静态混合器、喷射混合器等。后两种洗涤器先进，洗涤效果好，便于连续操作和自动控制。碱洗脱苯酚的主要控制因素有:碱浓度、洗涤温度、分离时间、洗涤顺序等。每个馏分的洗涤要求该馏分含有少于0.5%的苯酚。
宝钢引进全连续碱性酚洗脱工艺，碱液浓度较低，在8% ~ 10%之间。轻油和酚油均为一级脱酚，脱酚效率分别为~ 38%和88%。其轻油脱酚可提纯苯酚钠。萘分三个阶段脱酚，脱酚率为79%。脱酚设备采用静态混合器。另外，喹啉的连续酸洗脱分别只用酚化酚油和甲基萘油，酸浓度为30% ~ 39%，效率分别为38.5%和52.2%。该设备还采用静态混合器。
3.4粗蒽的制备工艺
国内工厂均采用间歇操作工艺，设备为转鼓结晶器。为了提高粗蒽的收率，开发了两段结晶法。宝钢引进工艺采用全连续程序控制操作，包括:ⅰ装蒽油& rarr冷却& rarrPut & rarr离心机等。，持续44h。改进后采用自然冷却和强制冷却相结合，降到35h，晶粒大。设备采用立式冷却结晶机，有利于实现连续操作；粗蒽中蒽的含量高达38%，但含油量很低。
3.5苯酚钠分解技术
国内多采用硫酸分解法，缺点是产生浓酚水，处理困难。70年代发展了烟气分解法，但仍有二次污染。宝钢引进工艺采用高炉煤气分解法，分两段操作，分解率达98%。配有苛化装置，可获得浓度为8% ~ 10%的苛性碱液，苛化率为77%；无二次污染。
3.6精萘制备技术
我国一直采用浓硫酸精制法，但其缺点是废酸量大，处理困难，能耗高，收率低。20世纪80年代，间歇操作分步结晶法得到发展和广泛应用。宝钢曾引进区熔法，其特点是连续操作，但精萘收率低，只有56%。最近几年，已经改成& ldquoPraobd & rdquo该工艺为箱式分步结晶，精萘收率为90%；全部都是自动控制，按照程序连续运行。
3.7粗酚精制技术
在我国，常压脱水-减压除渣和精馏工艺被广泛采用，所得酚醛产品质量较差。介绍了五塔连续脱水除渣精馏和六塔间歇操作的工艺流程。各塔减压操作，苯酚回收率高达42%，比国内高出10%左右。产品质量特别好，包括特种苯酚(结晶点40℃以上)、邻甲酚(结晶点29℃以上)、间甲酚、对甲酚、二甲酚等。
3.8粗吡啶和粗喹啉的精制工艺
国内采用烧碱溶液中和分解硫酸喹啉，国外多采用液氨中和分解硫酸喹啉。通过间歇操作、共沸脱水和真空蒸馏来精制粗吡啶和粗喹啉。与国内不同的是，进口装置采用6塔间歇脱水和真空空精馏操作；采用空冷却器，可节约冷却水。
3.9精蒽、精咔唑、蒽醌生产技术
我国以粗蒽为原料，用溶剂精馏法得到精蒽，再用催化氧化法制备蒽醌。宝钢介绍& ldquoPraobd & rdquo工艺，即以I蒽油为原料，加入溶剂进行分步结晶(简称溶剂结晶法)，然后进行减压蒸馏，得到精蒽(含蒽95%以上)和精咔唑(纯度90%以上)。蒽醌生产工艺是瑞士Ciba Geigy公司的技术。经过多级固定床催化氧化和多级冷却，可以得到纯度大于99%的蒽醌。和国内比，工艺装备水平差不多。特点是整个生产过程产生的废液少，可送至活性污泥装置处理；产生的废气量大，但经过废气燃烧装置的破坏后，可以回收、过滤，然后排放，所以不会给环境带来危害；也采用美国Foxboro公司的DCS控制系统。
3.10沥青的利用和改性技术
目前，煤焦油沥青主要用于生产沥青焦、电极和阳极糊用粘结剂(改性沥青)、型煤粘结剂、道路沥青、各种沥青防腐漆等。国外已经研制成功& ldquo航空航天空和航天器用煤和碳纤维制成的超高功率电极用针状焦& rdquo生产技术，这是未来煤焦油沥青的利用方向。
3.10.1沥青延迟焦的生产技术石油沥青生产延迟焦的技术在石油化工行业的应用由来已久，而煤沥青生产延迟焦的技术——沥青焦最早出现在20世纪80年代。焦炭通常由箱式焦炉法和延迟焦化法生产。最近，德国开发了旋转炉法，但没有工业化。炭化室焦炉法污染严重，国内已淘汰，宝钢采用延迟焦化法。
3.10.2颗粒沥青生产技术20世纪80年代，国内颗粒沥青生产技术开发成功并工业化。它的生产原理是沥青通过雾化喷嘴被泵雾化成细小的液滴，然后在冷空气流中冷却成型，沥青靠自身的表面张力变成颗粒状沥青。
3.10.3道路沥青的生产工艺过去道路沥青是由60% ~ 80%的软沥青和40% ~ 20%的蒽油熔融混合而成。目前，德国已成功研制出焦油-石油混合沥青，即30%煤沥青和70%石油沥青，具有良好的混溶性，结合料组分分布均匀，可用作高速公路路面的沥青混凝土。这种沥青铺路，具有石油沥青的优点，施工时凝固快，夏天路面不易变形。同时还具有焦油沥青的优点，如与石材的附着力强、耐油腐蚀、加工使用方便、铺装牢固等。近年来，橡胶、废橡胶和废塑料改性的煤基道路沥青研制成功，降低了道路沥青的成本。
3.10.4沥青碳纤维的生产工艺煤沥青制备碳纤维的工艺为:(焦油沥青)rarr热处理& rarr(制备沥青)& rarr熔融纺丝& rarr(沥青纤维)& rarr不熔化处理；碳化(在惰性气体下加热)& rarr碳纤维。这一过程中最重要的工序是:预处理，通过调制使原料沥青具有足够的可纺性；不溶处理使沥青纤维表面不溶。
预处理方法一般是惰性气流干馏或减压干馏，以除去原料沥青中的低分子成分，提高原料的分子量。萃取法也可用于除去原料中的游离碳和聚合物不溶物。在比沥青软化点高100℃左右的温度下，直接压滤可以除去一些降低纤维质量的喹啉不溶物或矿物成分。
熔融纺丝得到的纤维软化点低于其分解温度，这将导致沥青纤维进一步热处理的困难，只能通过非熔融处理来克服。不熔化处理是一个氧化过程。其作用是将热反应性高的含氧官能团引入热反应性差的芳香族化合物中，生成氧桥键，使稠环相互交联，在表面形成不熔化的薄膜。
因为煤焦油沥青具有含碳量高、易于不熔化处理等优点。用空气吹制的煤焦油沥青和石油沥青的混合物可作为原料用熔融热解沥青制备碳纤维，所得产品质量符合普通碳纤维的要求。制备过程如下:将上述两种物质的混合物在380℃蒸馏1h，然后将剩余产物在真空空下在270 ~ 340℃热处理。如有必要，可在残留物中加入过氧化二异丙苯，并在干燥氮气流中于280℃对混合物进行热处理。所得残渣具有良好的可纺性，形成的纤维在290℃以下被氧化成不熔物，最后在1000℃碳化，得到力学性能较好的熔融热解沥青碳纤维。
3.10.5改性沥青生产技术
(1)氧化和热聚合。将软沥青放入间歇加热蒸馏釜的底部，然后通入压缩空气体加热氧化。氧化过程中裂解产生的芘、辉石、荧蒽等物质通过蒸馏塔再通过冷凝冷却器回收。蒸馏釜内的液体温度一般控制在340 ~ 350℃。用这个过程，可以提高沥青的软化点，然后& ldquo硬沥青& rdquo。然而，很难获得良好的质量和合格的电极间距。
(2)加热聚合。间歇加热釜直接用气体加热，将软沥青加入釜中加热保温一段时间，可在常压或一定压力下操作。而no 空气体用于氧化，目的是通过热聚合蒸发提高沥青软化点，只能产生& ldquo硬沥青& rdquo，得不到质量好的改性沥青。由于工艺简单，目前在国内生产中广泛使用& ldquo阳极膏& rdquo粘合剂。
(3)加压热聚合。工艺如下:将熔融的软沥青泵入方箱式加热炉中，加热至420 ~ 430℃，然后依次送入5个容积为2m3的并联反应器中。保持釜内温度在1.0 ~ 1.2 MPa，420 ~ 430℃，热沥青保温4 ~ 6小时，进行热聚合，然后将沥青从釜底泵入闪蒸塔，用其他油品调节其软化点。塔底改性沥青自流至中间罐，定期送至沥青冷却器或沥青高位罐冷却成型。从反应器闪蒸塔顶部逸出的反应气和油气分别被冷凝冷却器冷凝成液体，然后流入闪蒸罐。尾气经串联运行的两级洗涤塔洗涤后，送至加热炉。
(4)吕特格热聚合法。该方法以软沥青为原料，将普通软沥青连续泵入反应釜中，在搅拌条件下进行热聚合，形成& ldquo电极& rdquo。蒸馏出的挥发性气体经冷凝冷却后排入储罐；沥青被连续排放到产品沥青罐中。不凝气，软沥青每吨约4m3/h，热值约25000kJ/m3，可作为燃料使用。沥青规格可以通过改变釜中的加热温度和反应时间来调节。加入调整油(一般是顶置油或蒽油)可以改变电极的软化点。所得普通级电极沥青质量指标为:软化点(Hg法)80 ~ 90℃，BI 25% ~ 35%，QI 6% ~ 14%，β；超过19%的树脂和0.3%的灰分。
(5) Cherry-T法(简称C-T法)。该方法是日本大阪煤气公司开发的一种综合工艺流程，以重质渣油为原料进行升级精制，可生产软化点为80℃、β；树脂含量超过32%的高等级改性沥青的产率比热聚法高10%。工艺流程如下:将煤焦油原料压入脱水塔，除去几乎全部水分，煤焦油从装置底部抽出，送入低压脱水塔，蒸发掉剩余的水分和轻油。然后焦油在管式炉中用泵加热到400 ~ 410℃，进入反应釜。反应釜装有特殊结构的搅拌装置。煤焦油中的不稳定组分在高温高压下冷凝，馏分中的可冷凝部分与沥青质结合，对沥青进行改性。从反应器出来的轻油蒸汽在冷凝冷却器中被水冷却，动力油、气体和冷凝水在油水分离器中分离。反应后的焦油经减压后进入闪蒸塔，分离出馏分油。过热蒸汽从闪蒸塔底部引入，调节沥青的软化点。侧线从闪蒸塔的上部引出，分别切割轻油馏分和重油馏分。沥青从闪蒸塔的下部泵出，并被送到高位槽。从罐中出来的液体沥青送到造粒机，直接与循环水接触，冷却造粒，由输送机送到仓库。
(6)针状焦生产技术。根据原料的不同，针状焦可分为石油系列和煤炭系列。石油针状焦于20世纪60年代由美国大陆石油公司开发成功并工业化。煤基针状焦于80年代初由新日铁化学公司和三菱化学公司开发成功并工业化。制备煤系针状焦的方法很多，但只有日本有工业化生产，采用溶剂法。我国煤系针状焦的制备研究一直没有突破。其简要信息见表1。
表1国内外煤系针状焦制备方法%
