一種焦油渣分離回收工藝研究及應(yīng)用

劉 偉

（唐山中潤煤化工有限公司，河北 唐山 063611）

0 前言

焦油渣是煉焦過程中由煤粉、焦粉、石墨等固體成分和有機(jī)焦油氣冷卻后形成的一種粘稠固液混合物，焦油渣里面含有煤粉、焦粉、煤焦油、樹枝狀聚合物和機(jī)械雜質(zhì)，也含有苯類、酚類、多環(huán)芳烴等多種有毒成分，對人和動(dòng)物有致癌作用，其中重金屬含量較少[1]。國家生態(tài)環(huán)境部明文規(guī)定焦化生產(chǎn)過程產(chǎn)生的焦油渣為固體危險(xiǎn)廢棄物，應(yīng)集中進(jìn)行無害化處理。

我公司鼓冷工段設(shè)置有4 個(gè)臥式機(jī)械化氨水澄清槽和1 個(gè)焦油分離器，焦油渣產(chǎn)生在機(jī)械化氨水澄清槽及焦油分離器的底部，通過底部的刮板刮出到排渣口底部的渣車中，整個(gè)過程為敞開式操作，之后拖拉機(jī)將渣車?yán)?，將焦油渣與煉焦煤進(jìn)行摻混后配煤入爐使用。由于焦油渣粘稠度較大，配煤時(shí)容易出現(xiàn)下料不暢造成配煤準(zhǔn)確率降低，經(jīng)常出現(xiàn)粘皮帶，無法正常下料的情況，影響焦炭質(zhì)量穩(wěn)定；焦油渣中含20%～30%左右煤焦油，隨焦油渣配煤入爐后燃燒造成焦油損失，降低化工產(chǎn)品收益；焦油渣收集過程及存放于煤場影響環(huán)境質(zhì)量，職工反映強(qiáng)烈，部分職工出現(xiàn)嚴(yán)重的身體不適現(xiàn)象，嚴(yán)重影響職工身心健康。經(jīng)過反復(fù)論證和考察，決定新增加1 套焦油渣分離回收裝置。

1 煤焦油渣處理技術(shù)

煤焦油渣的處理方法可分為兩大類。

第一類：直接作為燃料或者配煤，作為燃料由于其不充分燃燒會造成二次污染，直接配煤由于煤焦油渣的粘稠性和組分的波動(dòng)性使得配料難以精準(zhǔn)，從而造成焦炭質(zhì)量不穩(wěn)定，也使焦?fàn)t的熱負(fù)荷增加[2]。

第二類：通過物理或化學(xué)手段將固液分離，然后分別對固渣和液體油進(jìn)一步加工再利用。固液分離手段主要有：（1）萃取分離，該方法是利用煤焦油中有機(jī)組分與萃取溶劑的互溶機(jī)理，將含油廢渣與溶劑按所需的比例混合而達(dá)到完全混溶，再經(jīng)過濾、離心或沉降等達(dá)到油渣分離的目的[3]。常用的萃取劑有石腦油、蒽油以及一種新興的離子液體[4]。萃取分離法處理焦油渣高效，但工藝鏈長，投入高，適用于大規(guī)模焦油渣處理。（2）將煤焦油渣在無氧或缺氧的條件下高溫加熱，使有機(jī)物分解，將有機(jī)物的大分子裂解成為小分子的可燃?xì)怏w、液體燃料和焦炭，從而獲得可燃?xì)怏w、油品和焦炭或者活性炭、石墨等化工產(chǎn)品。該方法同樣環(huán)保，但是投入高，耗能也較高。（3）離心分離法，該方法是通過機(jī)械設(shè)備的高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，可以快速地將比重不同的固渣和液體油進(jìn)行分離。將焦油渣直接離心分離，效果較差，容易造成焦油渣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，一般先對焦油渣進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理手段有：①閃蒸或者自由沉降分離，然后離心深度分離，但分離后的焦油渣因黏度較大，且管線較長，向煤場輸送較為困難，且可能有較大顆粒仍含一定焦油；②洗油預(yù)混，然后離心分離，這樣既增加流動(dòng)性也提高分離效率，但此法成本較高；③直接加熱增加其流動(dòng)性，再經(jīng)過離心分離，簡單有效。

結(jié)合我公司焦油渣特性及上下游工藝特點(diǎn)選取離心分離方法，最終焦油渣配煤處理，并根據(jù)鼓冷工段工藝選取了以下工藝路線，見圖1。

圖1 焦油渣分離回收工藝路線圖

焦油渣分離是將焦化廠機(jī)械化氨水澄清槽、焦油分離器產(chǎn)生的焦油渣經(jīng)過液化罐一次破碎、加熱到65 ℃溶解并攪拌、二次破碎后用泵輸送到自卸式離心機(jī)，將焦油渣分離成焦油和煤粉，焦油送到焦油分離器作為焦油產(chǎn)品進(jìn)行銷售或加工，煤粉送到煤場作為煉焦油使用。該工藝有以下特點(diǎn)：

（1）液化罐與機(jī)械化氨水澄清槽密封連接，改進(jìn)了原排渣口泄漏焦油氣的情況，并設(shè)置了尾氣收集管道，過程更環(huán)保。

（2）在液化罐頂層設(shè)置了一次研磨裝置，將大粒徑的焦油渣初步破碎。

（3）液化罐內(nèi)通過攙兌工段內(nèi)自產(chǎn)的焦油作為萃取劑，通過工段內(nèi)的熱氨水對焦油進(jìn)行加熱，保證溶解效果，并設(shè)置了攪拌，保證固液混合均勻，液化罐作為離心分離的第一步預(yù)處理。

（4）液化罐后設(shè)置研磨泵，進(jìn)一步對焦油渣破碎，保證固液分離效果。

（5）分離出的焦油回到焦油氨水分離器，作為產(chǎn)品送往油庫，整個(gè)工藝簡單高效，且與鼓冷工段工藝高度耦合。

2 主要設(shè)備

表2 主要設(shè)備列表

3 投車試用情況

分離裝置投用前焦油渣含油45.3%，含水12.1%，投入使用后焦油渣含水＜15%，焦油渣成粉末狀，粒徑較小，含焦油＜10%，能很好地配到煉焦煤中不粘皮帶。機(jī)械化氨水澄清槽下渣口密封較好，解決了焦油氣在排渣口逸散造成的污染環(huán)境問題。

運(yùn)行中遇到的突出問題是離心機(jī)濾布磨損嚴(yán)重，更換頻繁，初始濾布是100 目不銹鋼絲網(wǎng)，經(jīng)過研究將其更換為80 目不銹鋼濾網(wǎng)，并將鋼絲加粗，效果較好，減少了濾網(wǎng)更換頻次。

4 效益分析

根據(jù)公司情況，每天產(chǎn)生焦油渣約10 t，按回收其中焦油30%計(jì)算，則每年回收焦油量為10×0.3×30×12=1080 t，焦油價(jià)格按2000 元/t 計(jì)算，則每年增加收益216 萬元。

處理后的焦油渣中，干渣、焦粉、煤粉占比近80%，可配入焦煤，有利于焦炭質(zhì)量穩(wěn)定。

5 結(jié)語

根據(jù)我公司工藝特點(diǎn)選取了萃取、加熱、破碎預(yù)處理+離心分離+配煤的焦油渣處理工藝，最終焦油渣含水＜15%，含焦油＜10%，能很好地配入焦煤，并且不影響焦炭質(zhì)量。