煤气水分离装置含尘焦油处理措施研究

煤气水分离装置含尘焦油处理措施研究

姚金栋，单姜超，何玲玲

伊犁新天煤化工有限责任公司 新疆伊犁 835000

摘要：含尘焦油来自煤气水分离装置中的焦油分离器，含尘焦油中含有煤尘和焦油，如何有效处理含尘焦油的排放问题成为了业内的难题。通过对目前现有含尘焦油装车外运、返回气化炉循环处理和离心机三相分离三种方法进行对比分析，发现采用离心机三相分离方法，可以有效解决含尘焦油的排放问题，不仅避免了环境污染问题，而且能够分离出焦油产品，提高了经济效益。

关键词:煤气水分离；含尘焦油；三相分离

引言

煤气化技术是煤化工的龙头，是发展清洁、高效煤炭转化技术的核心。从煤加压气化产生的粗煤气中，含有大量的水蒸汽和杂质(焦油、油、萘、酚、脂肪酸、溶解的气体和无机盐类)，需要进行冷却和洗涤，以降低温度和去除其中的有害杂质。在洗涤和冷却过程中，这些杂质进入水中，形成了有气、液、固三态同时存在的多种成分的煤气水。

一、简述煤气水分离装置应用背景

在煤化工中起到领导地位的是煤气化技术，同时煤气化技术也是清洁、高效煤炭转换技术的核心。煤气化技术主要采用的是加压气化的方式，通过加压气化会产生粗煤气，通过这种方式得到的粗煤气中不仅仅含有大量的水蒸气，而且也会含有多种杂质，这些杂质主要有：油、焦油、酚、脂肪酸、萘以及各种无机盐。为了去除粗煤气所含有的有害杂质，我们通常会对粗煤气进行冷却、洗涤操作，在这个过程中大量的杂质会进入到水中，形成气液固三态共存的含多种成分的煤气水。

其中煤气水的主要来源又是气化装置，在气化过程中会产生一部分的废水，这些废水的产生主要是在粗煤气的冷却过程产生的。这些粗煤气经过洗涤冷却器的过程当中，降温冷却于是就产生了这些废水。而煤气水也是在这个过程产生的，但由于废水的存在，煤气水只占百分之五十左右，而且还伴有大量的粉尘与废气，比如二氧化碳之类。另外在一氧化碳变换器中也会产生煤气水，这部分的煤气水是由粗煤气经过冷却处理得到的。详细步骤是将粗煤气通入洗涤器洗涤，再通入煤气水分离器进行分离，将得到的产品放入第一热交换器中冷却，经过这些步骤之后就得到了我们想要的煤气水。这一部分产生的煤气水只占总煤气水的百分之三十左右，主要由油、粉尘、脂肪酸和氨混合而成。另一部分的煤气水则是经由变化气经过分离、冷却得到的。这一部分煤气水占总煤气水的含量更少，只有百分之十左右，主要成分与之前得到的煤气水也有所差别，这部分煤气水主要由油、游离氨、酚类组成。从上面我们可以知道煤气水主要有两部分的来源，一部分是煤气装置的含尘煤气水，另一部分是变换和冷却装置中得到的。分离装置的主要作用就是对这两部分的煤气水进行分离，它会将煤气水中的各个部分分离开，主要有溶解气、固态颗粒、油、煤焦油以及较为清洁的酚水这五部分。

二、煤气水分离工艺原理

煤气水经冷却系统冷却至70℃，利用减压膨胀原理，通过膨胀器分离出溶解在煤气水中的气体，再利用无压重力沉降分离原理，根据不同组分密度差，经由焦油分离器和油分离器分别分离出油、焦油和尘，分离后的煤气水通过双介质过滤器过滤系统进行进一步处理，处理后的煤气水一部分返回煤气化装置和变换及冷却装置进行再利用，剩余的煤气水送酚氨回收装置做进一步处理。

三、含尘焦油的来源

含尘焦油来自焦油分离器。含尘煤气水经过冷却和减压膨胀后进入焦油分离器，煤气水通过中心管进入第一沉降区，在这个区域物流沿径向流向分离器壁，煤气水沿分离器内壁环缝上升至第二沉降区。在第二沉降区，煤气水沿径向流向分离器中心，通过环形溢流堰收集进环状槽中。槽内煤气水由槽底管道引出到后续处理系统。粘稠的含尘焦油和大部分纯焦油沉降到分离器的锥形底部，纯焦油靠焦油分离器外部液位调节器从分离器间断排出，靠重力流入纯焦油槽，由纯焦油泵输送至罐区。含尘焦油则从分离器的底部分离出来，焦油分离器内装有防止固体物沉积电动刮刀，用于清除含尘焦油。为防止焦油碳化和裂化，并保持有好的流动性，在焦油分离器锥底的外壁有蒸汽加热盘管，以免含尘焦油因冷却粘度增大而凝固。

四、含尘焦油的处理

（一）对含尘焦油进一步的处理

对于含尘焦油我们都知道，它是由煤尘和焦油共同组成的，其中煤尘含有的量多，而焦油含有的量少。物质的结构往往可以决定性质，含尘焦油粘稠而且不像水似的具有良好的流动性。而且如果含尘焦油中所含的煤尘太多就不能进行出售，所以含尘焦油的处理较为复杂。在上文我们已经提到过对含尘焦油进行分离主要有三种方案：含尘焦油装车外运、返回气化炉循环处理以及离心机三相分离。在接下来的文章中，笔者将对三种焦油分离方案进行分析，从而得到它们的优缺点。

（二）装车外运处理

我们都知道含尘焦油的黏度很大，如果在得到含尘焦油之后不能进行及时的处理，它就有可能在排放管处凝固，堵住排放管甚至是造成设备的损坏。在目前，国内大部分采用了装车外放的方法对含尘焦油进行处理。为了防止对分离器堵塞，实际的生产过程中，工作人员每天会间断性的将分离器底部打开，使焦油流出，然后装车运走，进行处理。而这里的处理方法往往就是送入电厂，作为电厂的火力发电的原材料。由于焦油中含有大量的C元素，在燃烧的过程当中，会产生大量有毒有害气体，造成环境污染。而且焦油当中还含有许多可以被重新利用的物质，直接将焦油烧掉，便相当于将这些物质一起烧掉，还造成了经济上的损失。

（三）返回气化炉循环处理

在此方法中，我们会使用到均化器。首先我们打开分离器底部，是焦油流入到均化器当中。然后启动均化器，使焦油变成易于流动的液态，然后通过高压泵将其送回到含尘焦油管道进行再次循环。相对于方案一来说，这个方法帮助我们有效的解决了焦油对环境的污染问题，但是并没有将煤焦油回收利用，造成了其中有价值的物质被浪费，从而使造成了经济的损失。此外由于处理含尘管道较长，有可以会出现管道堵塞问题。

（四）离心机三相分离处理

在这个方案中，我们使含尘焦油从分离器底部流入到三相分离机中。开动三相分离机，在分离机的离心作用之下，根据含尘焦油中成分密度的不一样，含尘焦油会被分离开。其中密度大的成分会被分离出来，沉降到转鼓壁上。密度低几种不同液体组分则会形成同心圆柱，密度较小的液体在外侧，密度较大的液体在内测。我们可以通过调节溢流堰和可变叶轮来改变液体的厚度。经过离心处理之后，固体渣会被输送到转筒体的锥形段，最后被排除送到锅炉用作燃料。然后我们将其中的组分进行收集，便可以得到有用的焦油以及去除无用的废液。采用这种方法不仅仅可以避免装车外运处理中造成的环境污染，还能得到额外的煤焦油产品、得到一定的利润回报。

结语：

相比较含尘焦油外运处理的污染环境和资源浪费，虽然含尘焦油返回气化炉循环处理方法解决了排放污染的问题，但没有回收焦油，且循环管路较长，还是存在一定的管道堵塞检修的问题。而离心机处理方案是以离心机为主要设备的三相分离装置，能够分离出产品焦油，脱水后的焦油渣也可做电厂燃料用，该方法不仅解决了含尘焦油的排放污染问题，而且还提高了经济效益。在当前环保要求日益严格的形势下对改善生产环境和提高企业经济效益具有较高的价值。

参考文献：

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