試析低溫干餾煤焦油回收率的影響因素及對(duì)策

王俊 劉政偉 周海濤

作者簡介：王?。?982.12-），男，陜西渭南人，原料分廠廠長/助理工程師，本科，研究方向：煤化工技術(shù)。

摘?要： 根據(jù)神木市電石集團(tuán)能源發(fā)展有限責(zé)任公司的發(fā)展情況來看，在生產(chǎn)煤焦油的過程中，采用低溫干餾的方式，該生產(chǎn)方式主要產(chǎn)物為半焦，附產(chǎn)品為煤氣以及煤焦油。煤焦油的生產(chǎn)質(zhì)量以及效率在一定程度上會(huì)影響整個(gè)公司的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要內(nèi)容通過探究影響煤焦油回收率的因素，提出了針對(duì)性的解決對(duì)策，希望能為神木市電石集團(tuán)能源發(fā)展有限責(zé)任公司的發(fā)展有所啟示。

關(guān)鍵詞： 回收率;低溫;干餾煤焦油

【中圖分類號(hào)】TQ523?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.27.207

前言：根據(jù)該公司低溫干餾生產(chǎn)裝置運(yùn)行的開展情況來看，公司蘭炭生產(chǎn)是將煤在隔絕空氣的條件下進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱到500℃～600℃時(shí)，煤會(huì)受熱分解成煤焦油、煤氣、半焦以及熱解水，這一過程被稱為煤的低溫干餾。相較于高溫干餾生產(chǎn)活動(dòng)而言，該生產(chǎn)手段的煤氣產(chǎn)出率較低、焦油產(chǎn)率較高，是神木市廣泛應(yīng)用的一種煤炭轉(zhuǎn)化工業(yè)，對(duì)于神木市經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著十分重要的作用。

1?工程案例

本文以神木市電石集團(tuán)能源發(fā)展有限責(zé)任公司為例，探究了該公司煤的低溫干餾生產(chǎn)活動(dòng)。該公司屬于陜西投資集團(tuán)旗下二級(jí)子公司，成立于2010年，注冊(cè)資本高達(dá)7.1億元。根據(jù)該有限責(zé)任公司發(fā)展情況來看，以建設(shè)現(xiàn)代化工綠色示范產(chǎn)業(yè)園為目標(biāo)，依靠得天獨(dú)厚的資源和區(qū)域優(yōu)勢，開展120萬/噸電石資源循環(huán)綜合利用項(xiàng)目。目前年產(chǎn)電石30萬噸、年蘭炭40萬噸等，本文主要論述了有關(guān)煤的低溫干餾生產(chǎn)活動(dòng)，探究了影響煤焦油回收率的相關(guān)因素。

2?影響煤焦油回收率的影響因素

2.1?焦油直接在干餾爐內(nèi)冷卻

根據(jù)該公司生產(chǎn)活動(dòng)來看，在煤的低溫干餾過程中，采用SH2007內(nèi)熱式直立炭化爐生產(chǎn)運(yùn)行。在煤料到達(dá)干餾段后，溫度通常情況下在700℃左右。煤在此條件下會(huì)分解成煤氣以及煤焦油，煤焦油會(huì)與荒煤氣同時(shí)沿著煤層不斷上升，直到升到集氣陣傘。在此過程中，荒煤氣會(huì)與溫度低的煤料進(jìn)行熱能傳遞，促使煤料溫度得以升高，而荒煤氣在此過程中，溫度會(huì)逐漸降低。一般情況下，等到荒煤氣進(jìn)入到集氣陣傘中，溫度已經(jīng)降低到90℃左右。在此情況下，煤焦油也會(huì)逐漸冷凝，基于此，煤焦油在上升到集氣陣傘的過程中，會(huì)因?yàn)闇囟鹊南陆?，一部分發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，凝結(jié)的煤焦油可能直接附著在煤料上，最終導(dǎo)致煤焦油的回收率難以提高[1]。

2.2?煤焦油的二次分解

在低溫干餾生產(chǎn)活動(dòng)中，煤干餾終溫的產(chǎn)品產(chǎn)率和組成是影響煤焦油回收率的重要因素。煤在低溫干餾過程中，在較高溫度的條件下會(huì)出現(xiàn)熱解產(chǎn)物，多數(shù)情況下為烷烴成分發(fā)生脫氫反應(yīng)，最終形成了烯烴。隨著溫度的不斷升高，會(huì)發(fā)生二次熱解活動(dòng)，直接影響焦油以及蘭炭的產(chǎn)率，增加了煤氣的產(chǎn)量。在公司生產(chǎn)運(yùn)行中，蘭炭生產(chǎn)采用SH2007內(nèi)熱式直立炭化爐，該設(shè)備理論上爐內(nèi)溫度可達(dá)700℃，但是因?yàn)樵谏a(chǎn)活動(dòng)中，爐內(nèi)氣流分布達(dá)到不理想狀態(tài)，存在分布不均等現(xiàn)象，導(dǎo)致爐內(nèi)各區(qū)域之間的溫度不同，部分區(qū)域可能會(huì)因?yàn)闇囟冗^高的因素，導(dǎo)致爐料的加工溫度高達(dá)800℃左右，導(dǎo)致煤焦油的二次分解速率不斷提高，直接將煤焦油分解成了煤氣與其他相關(guān)產(chǎn)品，最終嚴(yán)重影響煤焦油的產(chǎn)出率。

2.3?入爐煤料粒度較大

根據(jù)煤的低溫干餾生產(chǎn)活動(dòng)來看，煤料的入爐粒度在很大程度上會(huì)影響最終的熱解產(chǎn)物。根據(jù)實(shí)踐表明，粒度越大最終焦油產(chǎn)品的產(chǎn)出率越低，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因在于低溫干餾活動(dòng)中，煤熱解反應(yīng)會(huì)發(fā)生二次反應(yīng)。在此過程中揮發(fā)物從煤的內(nèi)部向外部析出過程中，會(huì)受到較大的阻力，進(jìn)而導(dǎo)致相關(guān)物質(zhì)不能成功地在適當(dāng)溫度區(qū)間析出，往往在高溫度區(qū)間發(fā)生析出現(xiàn)象，并且析出時(shí)間還會(huì)出現(xiàn)延長現(xiàn)象，為二次分解現(xiàn)象提供了有利條件，最終影響煤焦油的產(chǎn)率[2]。

2.4?煤焦油冷凝不完全

在生產(chǎn)運(yùn)行中，有關(guān)荒煤氣的冷卻凈化工作主要利用循環(huán)氨水洗滌降溫冷卻方式，在洗滌之后，煤焦油會(huì)伴隨循環(huán)氨水直接被運(yùn)送到循環(huán)水池當(dāng)中開展靜置分離工作。在凈化煤氣過程中，難以保證煤焦油完全冷凝，可能存在有未冷凝便隨著煤氣直接排出的現(xiàn)象。在煤焦油靜置的過程中，氨水池內(nèi)溫度會(huì)直接影響煤焦油分離效果，另外氨水循環(huán)流速，也會(huì)影響煤焦油沉淀效果。

3?提高煤焦油回收率的幾種思路

3.1?有效控制爐頂溫度

針對(duì)于煤的低溫干餾生產(chǎn)活動(dòng)而言，只有嚴(yán)格控制爐頂溫度，才能夠促使相關(guān)分解物快速導(dǎo)出，進(jìn)而有效減少爐頂壓力，確保煤焦油產(chǎn)出活動(dòng)順利開展。

3.2?降低干餾段溫度

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)來看，當(dāng)煤料干餾段溫度為550℃～600℃時(shí)，有關(guān)煤焦油的產(chǎn)出率最高，但是在該生產(chǎn)活動(dòng)中得出蘭炭揮發(fā)份含量較高，直接降低蘭炭的整體產(chǎn)出質(zhì)量。從理論上來看，想要促使蘭炭生產(chǎn)裝置順利運(yùn)行，不斷提高煤焦油生產(chǎn)量，降低蘭炭質(zhì)量，使其能夠達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就需要合理設(shè)置煤料通過溫度。在此過程中，可以將干餾爐進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，將其分為兩大部分，將上段的爐內(nèi)溫度控制在550℃～600℃，而后將干餾爐的下段溫度控制在750℃。在爐內(nèi)運(yùn)行過程中，煤料會(huì)直接通過上段進(jìn)入到下段。上段的主要作用在于干燥煤塊，下段的主要作用在于降低爐料的揮發(fā)份，提高焦油的回收率以及蘭炭的生產(chǎn)質(zhì)量。

3.3?合理控制原煤粒度

通常情況下，在煤的低溫干餾生產(chǎn)活動(dòng)中，如果原煤粒度不斷增大，那么將會(huì)導(dǎo)致煤焦油的產(chǎn)出率難以提高。因此在生產(chǎn)過程中一定要嚴(yán)格控制煤的粒度。在此過程中需要注意的是，煤的粒度如果過小，將會(huì)直接堵塞氣體，導(dǎo)致方爐內(nèi)的氣體難以排除?；诖?，要結(jié)合生產(chǎn)活動(dòng)的實(shí)際情況，選擇科學(xué)合理的煤炭粒度，使其滿足生產(chǎn)活動(dòng)的需求。在該公司生產(chǎn)活動(dòng)中，炭化爐的煤料入爐粒度通常情況下控制在30～80mm。

3.4?控制循環(huán)氨水溫度

目前，在煤的低溫干餾工作中，想要對(duì)荒煤氣開展冷卻工作，需要利用循環(huán)氨水對(duì)荒煤氣進(jìn)行冷卻。在煤氣與循環(huán)氨水相互接觸的過程中，通過對(duì)煤氣進(jìn)行換熱、洗滌，促使氨氣蒸發(fā)，進(jìn)而吸收荒煤氣的熱量，降低干餾活動(dòng)中荒煤氣的溫度。但是在此過程中，荒煤氣的溫度還會(huì)通過熱傳遞的方式與循環(huán)氨水進(jìn)行換熱，最終降低整個(gè)荒煤氣的溫度。根據(jù)熱能傳遞活動(dòng)的開展情況來看，兩種溫差物質(zhì)在相互接觸的過程中，溫差越大，那么存在的熱能傳遞動(dòng)力便會(huì)越大?；诖?，在生產(chǎn)活動(dòng)中，只有循環(huán)氨水中的氨達(dá)到了一定含量，那么溫度越低，冷卻煤氣的效果會(huì)越好，最終有關(guān)煤焦油的冷凝效果便越高，促使煤焦油的回收率得以有效提高。

參考文獻(xiàn)

[1]?馬書云.提高荒煤氣中焦油回收率的技術(shù)措施探討[J].中國化工貿(mào)易， 2018， 10（029）：90-90.

[2]?徐茂偉.原煤中低溫干餾技術(shù)的運(yùn)用[J].科學(xué)導(dǎo)報(bào)， 2015， 000（011）：254-254，255.