關(guān)于煤焦油脫水技術(shù)的探討

摘要：文章介紹了煤焦油水分對焦油加工工藝、產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并簡單對于常用的煤焦油脫水技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：煤焦油；脫水；技術(shù)

中圖分類號：TQ522.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2011）16-0173-02

煤焦油是煉焦工業(yè)煤裝入焦?fàn)t炭化室高溫干餾，經(jīng)干燥、熱解析出吸附在煤中的水、二氧化碳和甲烷等，隨著煤的溫度升高，煤含氧多的分子結(jié)構(gòu)分解為水、二氧化碳等；當(dāng)煤層溫度達(dá)到500℃～550℃，則發(fā)生煤大分子側(cè)鏈和基團(tuán)的斷裂，形成大量的初次熱解產(chǎn)物，亦稱為初焦油；其受爐墻、焦餅中心和爐頂空間的高溫作用，在800℃～1000℃的條件下發(fā)生深度熱分解，生成二次熱解產(chǎn)物，或稱為高溫焦油，其產(chǎn)量約占裝爐煤的3%～4%。

1煤焦油脫水的原因

煤焦油在蒸餾前必須脫水。焦油的含水，直接影響著蒸餾的穩(wěn)定操作和設(shè)備使用壽命等，造成蒸餾塔系統(tǒng)壓力顯著提高、阻力加大，甚至打亂蒸餾操作制度，增加能源消耗；若直接作為產(chǎn)品銷售，也會降低產(chǎn)品質(zhì)量等級，影響企業(yè)的企業(yè)形象和經(jīng)濟(jì)效益。冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YB/T 5075-1993)規(guī)定了煤焦油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其水分指標(biāo)要求不大于4%。

2煤焦油水分的影響

2.1煤焦油水分對焦油加工精制的影響

含水較高的煤焦油在預(yù)處理、蒸餾過程中，會延長脫水時間而增加蒸汽、水等能源消耗及儲罐的周轉(zhuǎn)時間，降低設(shè)備生產(chǎn)能力。特別是由于水的存在，形成焦油和水的乳濁液，使焦油加熱不均勻。其中水分會因過熱而突然沸騰，引起焦油的噴出，造成事故。因此，煤焦油加工蒸餾前必須脫水。焦油所含的水以稀氨水的形式存在，伴隨水分帶人腐蝕性介質(zhì)——固定氨鹽，當(dāng)加熱到220℃～250℃時，固定銨鹽會分解成氨和游離酸，引起設(shè)備和管道腐蝕。此外，煤焦油中的水分是含有氨、氰和酚等很多有毒有害物質(zhì)的廢水，污染環(huán)境。

2.2煤焦油水分對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

煤焦油水分對質(zhì)量指標(biāo)密度和黏度的影響是明顯的，水分越大，密度和黏度就會越小；水分越小，密度和黏度會越大。通過大量數(shù)據(jù)分析，得出煤焦油的水分與密度、黏度的關(guān)系曲線（圖1、圖2）。從趨勢曲線和生產(chǎn)實際檢驗發(fā)現(xiàn)，煤焦油水分與密度、黏度成反比，水分含量在8%以下，密度和黏度變化不大。因此，控制煤焦油水分是提升其質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。

3煤焦油脫水技術(shù)

煤焦油脫水分為初步脫水和最終脫水。初步脫水技術(shù)有加熱靜置法、離心分離法，最終脫水技術(shù)有管式爐脫水法、加壓脫水法、輕油共沸連續(xù)脫水法和反應(yīng)釜脫水法。

3.1加熱靜置法

這是焦油加工企業(yè)最簡單、最常用的脫水技術(shù)。含水焦油在儲槽內(nèi)加熱靜置脫水，焦油溫度維持在70℃～80℃，經(jīng)靜置36 h，水和焦油會因密度不同而分離，此法的缺點是分離時間長，脫水效率低，且需定期人工清理焦油儲罐的焦油渣。

3.2離心分離法

離心機(jī)就是一種澄清池，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓所產(chǎn)生的離心力取代了重力的作用，利用這種作用力，就能夠以一種易于控制的方式有效地從液體中分離出固態(tài)物質(zhì)，超級離心機(jī)的工作方式。其轉(zhuǎn)鼓在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，將焦油、氨水和渣同時有效分離。固相渣沿轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁通過螺旋輸送到排渣口排出；輕相液體（水分）在轉(zhuǎn)鼓的最內(nèi)層，通過重力經(jīng)輕相液體排放口排出；重相液體（焦油）在轉(zhuǎn)鼓的外層，通過重力經(jīng)重相液體排放口排出。采用超級離心法脫水，可使焦油含水≤2%，并不用人工定期清除焦油槽焦油渣，且蒸汽耗量低。此法廣泛使用于大型煤焦油加工企業(yè)。

3.3管式爐脫水法

此技術(shù)適用于連續(xù)焦油蒸餾的最終脫水，可使焦油脫水至0.5% 以下。其原理是將初步脫水的焦油置于管式爐對流段被加熱到120℃～130℃，然后在一次蒸發(fā)器內(nèi)閃蒸脫水。此法目前被廣泛采用，但缺點是管式爐加熱所需要的能耗高。

3.4加壓脫水法

加壓脫水法是在專設(shè)的密閉分離器內(nèi)，使焦油在加壓（0.3～1.0 MPa）和加熱（130℃～135℃）條件下，使焦油分成水、脫水焦油和焦油渣3層。此法的優(yōu)點是水不汽化，分離水以液態(tài)排出，降低了水汽化所需的熱耗，但投資大，工藝流程長。

3.5輕油共沸連續(xù)脫水法

此法采用國際較通行的焦油常壓脫水技術(shù)，原料與產(chǎn)品之間的相互換熱，具有節(jié)能降耗的特點，可使焦油脫水至0.1℃～0.2%。其原理為：粗焦油與部分經(jīng)換熱和預(yù)熱的高溫?zé)o水焦油混合進(jìn)人脫水塔，塔頂用輕油作回流。水與輕油形成共沸混合物由塔頂餾出，經(jīng)冷凝冷卻流入分離器，分出水后的輕油返回至脫水塔。

3.6反應(yīng)釜脫水法

此技術(shù)適用于焦油加工規(guī)模較小的企業(yè)，采取間歇焦油蒸餾實現(xiàn)最終脫水，可使焦油脫水至0.5 以下。其原理是焦油裝入脫水釜中（一般容積約為24 m3），用煤氣或其他燃料加熱脫水釜，釜內(nèi)焦油加熱至100℃ 以上，使水蒸發(fā)脫除。

4結(jié)語

煤焦油的組成復(fù)雜，其水分的高低直接影響煤焦油的產(chǎn)品質(zhì)量。為從煤焦油中分離加工高附加值的化學(xué)產(chǎn)品，我們可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的實際，選擇以上探討方法，在考慮規(guī)模化生產(chǎn)及節(jié)能降耗的同時，實現(xiàn)煤焦油加工的高效脫水和穩(wěn)定生產(chǎn)，追求經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高紅鋼，蔡健.煤焦油脫水技術(shù)的探討[J].武鋼技術(shù).2009， (6).