焦油渣的綜合處理技術(shù)應(yīng)用

＊賀心才 徐利軍

（國家能源集團(tuán)煤焦化有限責(zé)任公司西來峰分公司焦油廠 內(nèi)蒙古 016031）

1.前言

焦油渣主要來自于煤氣化和煤焦化過程，是一種粘稠狀的固體物質(zhì)，主要包括多環(huán)芳烴類以及煤粉、焦粉等有害物質(zhì)[1]，且已被環(huán)?？偩謩澏槲ｋU(xiǎn)固體廢棄物[2]，不能隨意排放，必須對其無害化處理。同時(shí)，由于焦油渣具有芳烴化合物含量高且熱值高的特點(diǎn)[3]，研究者以及工程人員一直在探索如何最大程度的利用焦油渣資源。

目前焦油渣的利用主要有兩大類：直接利用和分離利用。焚燒處理是最簡單的直接利用方式之一[3]，但其中的焦油直接燒掉會(huì)造成資源浪費(fèi)。配煤煉焦是第二種直接的利用方式，由于其工藝簡單，目前得到了廣泛的應(yīng)用[4-5]。其主要問題是由于焦油渣的高黏度和組分的波動(dòng)性影響了配料的準(zhǔn)確性，從而造成焦炭質(zhì)量不穩(wěn)定[6]。第三種直接利用方式是使用焦油渣制備活性炭材料[7-8]，雖然其附加值得到了極大地提高，但是目前尚未有工業(yè)化應(yīng)用。分離利用主要有機(jī)械分離、熱解分離、萃取分離和加氫裂解等。機(jī)械分離是目前應(yīng)用較多的處理方式[9-10]，操作性強(qiáng)、工藝簡單。熱解分離的主要問題是能耗較高、分解出的致癌物質(zhì)苯并且難以處理[1]，應(yīng)用較少。目前也有固化-干餾熱解組合工藝[11]，但是僅限于室內(nèi)研究。萃取分離效果好，但是所用溶劑多含芳烴、萘和苯并呋喃或蒽、菲、茐、苊等多種有毒物質(zhì)，在使用及溶劑回收過程中難免造成二次污染[1]。加氫裂解則是在催化劑的作用下將焦油渣中重質(zhì)組分加氫裂解為小分子輕質(zhì)油品的工藝過程，該過程本質(zhì)上是直接對焦油渣中的焦油進(jìn)行處理，仍以實(shí)驗(yàn)室研究為主[3]。

國家能源集團(tuán)煤焦化公司西來峰分公司焦油廠每年約有1700t的焦油渣，目前主要是采用配煤煉焦的方式加以利用。但是存在如下問題：首先，由于焦油渣黏度較大，配煤過程中容易出現(xiàn)下料不暢和堵塞的問題，造成配煤的準(zhǔn)確率降低，進(jìn)而影響焦炭產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，這也是前述的問題之一；其次，焦油渣中含30%～40%左右的煤焦油，此部分焦油隨焦油渣配煤入爐后的燃燒會(huì)造成煤焦油損失，從而降低產(chǎn)品的整體收益；最后，也是影響最大的環(huán)境問題。由于焦油渣中存在多種揮發(fā)組分，在集中存放和配煤煉焦的輸送過程中嚴(yán)重影響著周邊環(huán)境，這是亟待解決的主要問題。因此，焦油廠開發(fā)了焦油渣的綜合處理技術(shù)，并建設(shè)了應(yīng)用裝置。

2.西來峰焦油廠焦油渣的綜合處理工藝

為綜合處理焦油渣，焦油廠采用了將其先物理分離為焦油和渣粉的處理工藝，其中焦油可滿足現(xiàn)行行標(biāo)的質(zhì)量要求，能進(jìn)一步加工處理，而渣粉則可以配煤煉焦加以利用，有利于焦炭質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)大大改善現(xiàn)場環(huán)境。

首先將來自超級離心機(jī)下料口的焦油渣進(jìn)入液化罐，利用蒸汽冷凝水的溫度對液化罐中的焦油渣進(jìn)行加溫液化，冬天溫度低于-5℃以下需要用蒸汽加熱液化罐，之后通過破碎、研磨，使焦油渣變?yōu)楸阌谳斔偷牡牧黧w，進(jìn)入分離裝置，通過物理分離方式，將焦油渣最終分離成焦油和渣粉。液化罐上部接口與超級離心機(jī)焦油渣出口連接，而后通過管道輸送至物理分離設(shè)施，物理分離設(shè)施設(shè)有尾氣回收接口，可與現(xiàn)有尾氣回收裝置連接，實(shí)現(xiàn)分離過程中尾氣回收凈化，不會(huì)產(chǎn)生廢氣。具體工藝流程見圖1。

圖1 焦油渣處理工藝流程

焦油廠采用該工藝建成了一套處理能力為2m3/h的焦油渣分離裝置，處理前焦油渣含油和水含量大于60wt%，處理后渣粉含水量低于20wt%，整體呈現(xiàn)粉末狀態(tài)，顏色為黑灰色，處理后的渣粉含油率低于2wt%。焦油渣處理裝置主要包括焦油渣液化設(shè)備、研磨機(jī)、焦油渣泵以及分離設(shè)備等。

3.應(yīng)用效果

焦油廠采用該裝置處理焦油渣后，所得渣粉與焦油渣的組成見表1，焦油的組成見表2。從表1可知，經(jīng)過本工藝的處理，渣粉中焦油和水分的含量顯著降低，與焦油渣的表觀性質(zhì)對比顯著（見圖2），呈現(xiàn)固體粉末狀，便于運(yùn)輸和計(jì)量，在配煤煉焦時(shí)避免了計(jì)量不準(zhǔn)的問題，有利于焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定。

表1 焦油渣和渣粉的組成

圖2 焦油渣處理前后

焦油渣分離后得到的焦油基本組成如表2所示，同時(shí)列出了國內(nèi)黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)焦油的技術(shù)要求[12]。由表2可以看到，本工藝所得焦油滿足現(xiàn)行行標(biāo)的要求，可以進(jìn)行進(jìn)一步的加工處理。

表2 焦油的組成

由以上分析可知，本工藝不僅實(shí)現(xiàn)了焦油渣中焦油和渣粉的最大程度的資源化利用，可為焦油廠帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，而且可以完全利用余熱能源，不增加焦化廢水，更重要的是解決了焦油渣的危廢問題，環(huán)保效益和社會(huì)效益更為突出。

4.結(jié)論

焦油廠開發(fā)的焦油渣的綜合處理技術(shù)可以得到滿足配煤煉焦要求的渣粉，又能生產(chǎn)滿足現(xiàn)行行標(biāo)要求的焦油，同時(shí)解決了困擾焦油廠多年的焦油渣危廢環(huán)保問題，該工藝有效的兼顧了經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益，值得進(jìn)一步推廣。