浅谈鲁奇煤气水分离难点及质量控制

高超

内蒙古赤峰市 025350

摘要：煤炭化工技术中煤气水产生是不可避免的，作为一种高浓度大量有机和无机物、高温度分离温度617摄氏度和高毒性混合物，在处理方面也需要格外注意。根据目前我国煤炭化工生产的特点，一般采取冷却或洗涤的方式，在引入鲁奇工艺之后，煤气化水分离工艺的发展也来月成熟。鲁奇碎煤加压气化工艺生产过程中因气化温度较低，气化剂未完全分解，产生大量的煤气水，煤气水富含氨、焦油、油、膨胀气等物质。本文通过对气化废水处理工艺介绍，对煤气水处理过程存在的问题，对煤气水分离生产工艺的优化和改造进行探讨。

关键词：煤气水分离 ；排放气 ；分离

鲁奇加压气化炉出口气体中组分复杂。正常情况下鲁奇炉的工作压力为3．1MPa，使用3．8MPa的蒸汽和纯氧气作为气化剂，粒度为5～50mm的块煤气化制得粗煤气。煤中的轻质组分在气化过程中转化为焦油、酚、氨、烷烃类、芳香烃类、杂环类、氨氮和氰、砒啶、烷基吡啶等物质与煤气同时产生。

一、煤气水介绍

煤气水在煤炭化工中是一个过程名词，因此。它的来源也相当的广泛。首先，气化装置是煤气水的主要来源，在鲁奇工艺当中，一部分废水有汽化炉排出，废水的形成是粗煤气在洗涤过程中被冷却造成的冷却器或废热锅炉。一般来说，汽化炉中产生的煤气水总量占据整个工艺流程的50％左右，同时还伴有大量的粉尘、溶解氧、二氧化碳以及焦油和酚类。所以在煤气水的处理工艺中，汽化炉是最主要的部分。其次，从一氧化碳变换装置中出现的煤气水。一氧化碳变换装置是从粗煤气流经洗涤器过程中的第一次交换，这粗煤气经过洗涤器，然后流汽水分离器(装置)，这一阶段产生的煤气水大盖占总工艺流程的30％，主要的成分是油、粉尘、氨和脂肪酸。再次，还有一部分煤气水在高压作用下，经过汽水分离器之后，最终进入了冷却器冷却凝结，这一部分占据了整个工艺流程的10％，成分也不太复杂。以上部分是整个煤气水在碎煤加压气化过程中产生的最多的部分，在其他流程中同样会产生煤气水，并且成分含量差异明显。前期主要是循环水、粉尘、氨、酚类等，中期主要以二氧化碳、脂肪酸、游离氨、焦油等为主，后期主要是硫化氢、氯、脂肪酸等。

二、煤气水分离工艺原理

1、煤气水一般分离步骤。碎煤加压气化技术中所产生的煤气水处理工艺原理，主要有一下的步骤。第一，煤气水收集之后先通过洗涤、冷却等工艺过程，然后进行焦油和轻油的分离。这两个步骤是可以不断重复进行的，所以化工企业会对鲁奇炉等设备进行设定，可以出去大部分的固体杂质以及粉尘。第二，将焦油和轻油分离过之后的煤气水(多余废水)进行高温和高压分离处理，主要的目的是对酚和氨进行回收，随后进行生化处理。第三，经过前两部分对有机类物质的回收之后，在进入生化处理之后就意味着进入了环境保护处理过程，最后通常使用的手段是活性炭吸附、沉淀、化学制剂中和等。第四，经过观察、化验、审定之后，废水进行排放。

2、煤气水分离工艺。煤气水的分离是一个非常复杂的过程，需要经过多次的预处理，当然工艺的设定也和回收产品的目的有关。以化肥厂为例，主要将煤气水中的二氧化碳、一氧化碳、氨气、氢气、焦油、液体油类等分离出来，并加以净化使用。预处理方法通常有冷却、沉淀、高压、高温等，其中温度和压力是对煤气水分离工艺效益影响最为明显的因素；温度的影响主要针对于工艺中的有机物，如油、酚类和脂肪酸，而压力影响主要是在物理变化过程中的变化，例如对于沉淀的速度、溶解性和饱和度等。例如，从汽化炉中出来的煤气水在一氧化碳变换装置中，经过高压与煤气水混合，可以加速混合状态的分离效果，而温度从200摄氏度下降到150摄氏度，再与变换装置和煤气冷却装置中的煤气水结合，可以实现液态水和焦油的分离。简单地说，煤气水分离工艺有三个主要部分，分别是闪蒸、沉淀和隔油。其中，闪蒸是利用减少压力、实现膨胀来降低煤气水液体平衡的气相分压，随着温度的快速上升，溶解在液体中的气体就会变化成气象状态，这一过程是实现了气体和液体的分离；同样，沉淀的方法是实现液体和固体的分离，这一环节中回收的物质是焦油，主要利用了固体和液体的密度差。隔油是将煤气水中的焦油等比水轻的物质过滤，收集，实现回收的目的。

3、煤气水分离中温度．压力的影响。温度和压力是煤气水分离中主要涉及到的两个影响因素，而这两个因素影响的作用体现在煤气水分离的装置中。

第一，油分离器中，理论压力为～O．5千帕到4千帕，温度为120摄氏度，实践中最佳的分离压力为0．5千帕到2千帕，温度为69摄氏度。

第二，双介质过滤器中，理论压力为790千帕，温度为100摄氏度，实践中最佳的分离压力为400千帕，温度为37摄氏度。以上设备是碎煤加压气化中煤气水分离的主要设备。截至目前而言，随着鲁奇工艺的发展，国内在煤气水分离过程中逐渐出现了一些新型的设备，例如膨胀器、焦油分离器、煤气水冷却器、均化器等等，在实际的应用中要根据分离工艺的方向来设定参数。

三、煤气水分离生产难点

1、排放气。煤气水在分离器、贮槽中减压闪蒸过程中产生 大量的闪蒸气，主要有害成分为 CH4、H2S、CO。 原设计煤气水分离装置产生的排放气直接排放大气， 导致厂区刺激性气味较大。排放漏斗敞口，日常操 作过程中大量排放气从漏斗冒出。

2、含煤粉焦油。气化炉未充分燃烧的煤粉带入煤气水系统中， 装置运行过程中常见的问题是余热回收器、含尘煤气水冷却器堵塞，初焦油分离器堵塞。换热器堵塞后，进含尘煤气水膨胀器的煤气水温度不能到达 70 ℃，温度较高导致煤气水发生乳化现象。乳化的煤气水进入初焦油分离器不能靠重力沉降分离出来。带入后系统，影响酚回收装置稳定运行，影响二异丙基醚萃取酚类物质。初焦油分离器器底部堵塞，大量的煤尘集聚在设备锥体，如果不能及时排放，导致排放管线堵塞，设备搅拌器损坏，煤气水在初焦油分离器内的分离空间减小，出水油含量超标。

四、煤气水分离工艺改进

1、排放气技改方法

（1）初焦油分离器、最终油分离器、油分离、焦油污水槽顶部排放气汇集后将排放气管线引入气化火炬，进行燃烧处理，彻底解决排放气污染问题。

（2）将设备排放漏斗全部封堵，防止设备取样、排净过程中排放气污染环境。

2、含煤粉焦油处理方法。各换热器正常运行时严禁打开旁路，防止煤尘在列管中集聚。含尘煤气水冷却器底部定期排放，将换热器下封头重组分排放至焦油污水槽中，减少堵塞频率。初焦油分离器底部含尘焦油每天按时排放，减少煤尘集聚。含尘焦油原计划采用间断排放装车外运，因含煤粉量较高不能外售，增加三相卧螺沉降离心机能连续将初焦油分离器底部的含尘焦油进行分离，分离出的煤气水进入初焦油分离器再次分离 ；纯焦油进入纯焦油槽经泵送入罐区外售 ；废渣装车运至热电装置与粉煤掺烧。增加的离心机能分离出纯焦油，优化含尘焦油处理程序，提高经济效益，可彻底解决含尘焦油装车外排的问题，避免固体排放物污染环境。

煤气水工艺改进后达到零排放，达到新环保法要求，含尘焦油采用三相分离技术的采用，为煤气水处理技术的优化和技改提供了借鉴，为同行业企业节能降耗，解决环保 压力提供了思路。总之，煤气水处理对整个煤炭化工工业的发展具有举足轻重的作用，是对资源重新利用和环境保护的重要工业。

参考文献：

[1] 冯永权. 鲁奇加压气化焦油酚水分离技改方案[J]. 化工技术与开发，2018.5.

[2] 张俊霞，秦福涛．超疏水分离膜的制备与油水分离应用研究[D]．大连理工大学，2019．