淺談四期排送焦油氨水分離裝置

梅冠宇(中冶焦耐（大連）工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116000)

淺談四期排送焦油氨水分離裝置

梅冠宇(中冶焦耐（大連）工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116000)

寶鋼四期排送裝置配套四期焦?fàn)t項(xiàng)目（設(shè)計(jì)年產(chǎn)焦炭135萬(wàn)t/a），設(shè)計(jì)煤氣處理量為80000m3/h，焦油產(chǎn)率為4%。四期煤氣初冷系統(tǒng)與寶鋼三期基本相同，僅對(duì)電捕焦油器位置進(jìn)行了優(yōu)化，將其放置在鼓風(fēng)機(jī)前，而四期焦油氨水分離裝置流程則與目前寶鋼一二三期有較大區(qū)別。

焦油氨水分離;工藝流程

1 工藝流程簡(jiǎn)介

由氣液分離器分離下來(lái)的焦油氨水混合物首先進(jìn)入到焦油渣預(yù)分離器，大于8mm的固體顆粒被阻截，經(jīng)焦油壓榨泵粉碎后，返回焦油渣預(yù)分離器入口打循環(huán)。從焦油渣預(yù)分離器出來(lái)的焦油氨水進(jìn)入焦油氨水分離槽，進(jìn)行氨水和焦油的分離。在焦油氨水分離槽下部設(shè)有錐形底板，介質(zhì)比重不同，焦油沉底后由焦油中間泵抽出，送至超級(jí)離心機(jī)脫渣脫水，之后焦油自流到焦油槽（或焦油中間槽），通過(guò)焦油泵送往中間產(chǎn)品槽區(qū)裝置，焦油渣排至焦油渣箱，定期用叉車送往備煤車間。焦油氨水分離槽上部氨水滿流到下部循環(huán)氨水中間槽（氨水側(cè)），由循環(huán)氨水泵送至焦?fàn)t集氣管噴灑冷卻荒煤氣。剩余氨水從焦油氨水分離槽分離側(cè)出來(lái)，先自流到剩余氨水中間槽沉淀分離重質(zhì)油后，自流至剩余氨水槽，用剩余氨水泵送至中間產(chǎn)品槽區(qū)氨水槽，再由氨水輸送泵送至溶劑脫酚裝置。在焦油氨水分離器的中段部位處設(shè)有乳化液排放口，可將乳化液送至煤氣初冷器冷凝液循環(huán)槽和直接式煤氣初冷器循環(huán)冷卻水管更新噴灑液。

2 工藝分析對(duì)比及改進(jìn)

四期焦油氨水分離裝置采用的流程、設(shè)備與一二三期不同，但基本原理都是相同的。為兩座焦油氨水分離槽，采取“開(kāi)一備一”的方式運(yùn)行，下面就簡(jiǎn)要分析一下。

2.1 重力分離基本原理

焦油氨水分離裝置所應(yīng)用的原理為油水重力分離原理，滿足Stokes定律。 對(duì)液滴進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，即得到Stokes公式：

式中Ust——液滴沉降或浮升的終端速度，m／s；

ρd——分散相液滴的密度，kg／m3；

ρc——連續(xù)相流體的密度，kg／m3；

d——液滴粒徑，m；

μ——連續(xù)相流體的動(dòng)力粘度，Pa.S

Stokes公式表明，由于油水兩相具有密度差，在重力的作用下，分散相液滴以終端速度Ust進(jìn)行著浮升或沉降運(yùn)動(dòng)。終端速度的大小與兩相密度差和液滴粒徑的平方成正比，與連續(xù)相流體的粘度成反比。由于液滴加速段所需時(shí)間很短，在實(shí)際應(yīng)用中往往忽略液滴初始階段的加速過(guò)程，使用液滴終端速度進(jìn)行計(jì)算。由Stokes公式可知，適當(dāng)提高油水分離時(shí)的操作溫度，可降低連續(xù)相流體的粘度，同時(shí)增大了液滴間相互碰撞和聚結(jié)的機(jī)率，從而提高了分離效果。

2.2 氨水停留時(shí)間分析

焦油氨水的分離效果與停留時(shí)間密切相關(guān)：下面對(duì)三、四期焦油氨水停留時(shí)間作比較。

循環(huán)氨水蒸發(fā)量約占循環(huán)氨水量的3%；焦油發(fā)生量按焦油產(chǎn)率4%計(jì)算；循環(huán)氨水量按1400m3/h計(jì)算；而焦油氨水分離槽的分離側(cè)體積為715m3。由以上數(shù)據(jù)得出四期焦油氨水的分離時(shí)間約0.52h，即31min。而三期循環(huán)按水量1600m3/h，焦油發(fā)生量12m3/h，其停留時(shí)間約為0.77h，即46min。由此可見(jiàn)，四期焦油氨水分離系統(tǒng)的停留時(shí)間約為三期工藝的2/3。

對(duì)于循環(huán)氨水質(zhì)量，還要考慮循環(huán)氨水中間槽的停留時(shí)間，四期的循環(huán)氨水中間槽（即分離槽的氨水側(cè)）體積為442m3，三期為200m3。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，四期以及三期循環(huán)氨水的另一部分停留時(shí)間分別為19min以及8min，與前面的31min以及46min相加可得：四期循環(huán)氨水停留時(shí)間約為50min，三期循環(huán)氨水停留時(shí)間約為54min。兩者較為接近，因此從理論上來(lái)說(shuō)，四期焦油氨水分離時(shí)間足夠，循環(huán)氨水及剩余氨水含油應(yīng)當(dāng)能保證。

2.3 工藝對(duì)比及改進(jìn)

對(duì)于焦油氨水分離工藝而言，分離設(shè)備中會(huì)存在一個(gè)包含焦油、煤粉、焦炭粉末和氨水的乳化層，從而影響到分離效果。四期焦油氨水分離槽在中段設(shè)有乳化液排放口以及觀察口，可以視情況排放系統(tǒng)中乳化液，有利于提高分離效果。

四期焦油氨水分離槽底部為錐形，對(duì)槽體內(nèi)部焊接質(zhì)量要求較高，分離側(cè)及氨水側(cè)一圈焊縫易出現(xiàn)泄漏，影響分離效果；錐形底部以產(chǎn)生焦油沉積，堵塞焦油抽送管道。

針對(duì)這些問(wèn)題寶鋼四期采取了以下措施：

·針對(duì)焊縫易泄漏的問(wèn)題，延長(zhǎng)試水試驗(yàn)時(shí)間。將分離側(cè)灌滿，靜置一周左右時(shí)間，以觀察焊縫的情況，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察并未發(fā)現(xiàn)泄漏。

·四期焦油氨水分離槽原設(shè)計(jì)在側(cè)面至錐底有一路焦油排放管線，調(diào)研發(fā)現(xiàn)：利用焦油泵從錐形底部抽取焦油送至超離是可行的，因此將此路焦油排放管改為焦油回流管，由焦油泵出口送出。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）根據(jù)Stokes公式可知，保持一定溫度，可降低連續(xù)相流體粘度，同時(shí)增大液滴間相互碰撞和聚結(jié)機(jī)率，有利于提高沉降終端速度，從而提高了分離效果。

（2）四期排送的焦油氨水分離系統(tǒng)停留時(shí)間為三期2/3左右，但是循環(huán)氨水停留時(shí)間與三期基本一致，剩余氨水停留時(shí)間較三期長(zhǎng)（將剩余氨水槽、剩余氨水中間槽計(jì)算在內(nèi)）。

（3）四期焦油氨水分離槽設(shè)置有乳化液觀察口及排放口，有利于增強(qiáng)分離效果。

（4）針對(duì)目前該流程存在的問(wèn)題采取的措施：

延長(zhǎng)試水試驗(yàn)，以觀察焊縫的情況，未發(fā)現(xiàn)泄漏。

增加焦油回流管線，防止錐形底部焦油沉積，堵塞焦油排放路由。