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）工程技術有限公司，遼寧 大連 116000)

寶鋼四期排送裝置配套四期焦爐項目（設計年產焦炭135萬t/a），設計煤氣處理量為80000m3/h，焦油產率為4%。四期煤氣初冷系統與寶鋼三期基本相同，僅對電捕焦油器位置進行了優化，將其放置在鼓風機前，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別。

焦油氨水分離;工藝流程

1 工藝流程簡介

由氣液分離器分離下來的焦油氨水混合物首先進入到焦油渣預分離器，大于8mm的固體顆粒被阻截，經焦油壓榨泵粉碎后，返回焦油渣預分離器入口打循環。從焦油渣預分離器出來的焦油氨水進入焦油氨水分離槽，進行氨水和焦油的分離。在焦油氨水分離槽下部設有錐形底板，介質比重不同，焦油沉底后由焦油中間泵抽出，送至超級離心機脫渣脫水，之后焦油自流到焦油槽（或焦油中間槽），通過焦油泵送往中間產品槽區裝置，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氨水中間槽（氨水側），由循環氨水泵送至焦爐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出來，先自流到剩余氨水中間槽沉淀分離重質油后，自流至剩余氨水槽，用剩余氨水泵送至中間產品槽區氨水槽，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有乳化液排放口，可將乳化液送至煤氣初冷器冷凝液循環槽和直接式煤氣初冷器循環冷卻水管更新噴灑液。

2 工藝分析對比及改進

四期焦油氨水分離裝置采用的流程、設備與一二三期不同，但基本原理都是相同的。為兩座焦油氨水分離槽，采取“開一備一”的方式運行，下面就簡要分析一下。

2.1 重力分離基本原理

焦油氨水分離裝置所應用的原理為油水重力分離原理，滿足Stokes定律。 對液滴進行動力學分析，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——連續相流體的密度，kg／m3；

d——液滴粒徑，m；

μ——連續相流體的動力粘度，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進行著浮升或沉降運動。終端速度的大小與兩相密度差和液滴粒徑的平方成正比，與連續相流體的粘度成反比。由于液滴加速段所需時間很短，在實際應用中往往忽略液滴初始階段的加速過程，使用液滴終端速度進行計算。由Stokes公式可知，適當提高油水分離時的操作溫度，可降低連續相流體的粘度，同時增大了液滴間相互碰撞和聚結的機率，從而提高了分離效果。

2.2 氨水停留時間分析

焦油氨水的分離效果與停留時間密切相關：下面對三、四期焦油氨水停留時間作比較。

循環氨水蒸發量約占循環氨水量的3%；焦油發生量按焦油產率4%計算；循環氨水量按1400m3/h計算；而焦油氨水分離槽的分離側體積為715m3。由以上數據得出四期焦油氨水的分離時間約0.52h，即31min。而三期循環按水量1600m3/h，焦油發生量12m3/h，其停留時間約為0.77h，即46min。由此可見，四期焦油氨水分離系統的停留時間約為三期工藝的2/3。

對于循環氨水質量，還要考慮循環氨水中間槽的停留時間，四期的循環氨水中間槽（即分離槽的氨水側）體積為442m3，三期為200m3。根據以上數據，四期以及三期循環氨水的另一部分停留時間分別為19min以及8min，與前面的31min以及46min相加可得：四期循環氨水停留時間約為50min，三期循環氨水停留時間約為54min。兩者較為接近，因此從理論上來說，四期焦油氨水分離時間足夠，循環氨水及剩余氨水含油應當能保證。

2.3 工藝對比及改進

對于焦油氨水分離工藝而言，分離設備中會存在一個包含焦油、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有乳化液排放口以及觀察口，可以視情況排放系統中乳化液，有利于提高分離效果。

四期焦油氨水分離槽底部為錐形，對槽體內部焊接質量要求較高，分離側及氨水側一圈焊縫易出現泄漏，影響分離效果；錐形底部以產生焦油沉積，堵塞焦油抽送管道。

針對這些問題寶鋼四期采取了以下措施：

·針對焊縫易泄漏的問題，延長試水試驗時間。將分離側灌滿，靜置一周左右時間，以觀察焊縫的情況，通過現場觀察并未發現泄漏。

·四期焦油氨水分離槽原設計在側面至錐底有一路焦油排放管線，調研發現：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 結語

（1）根據Stokes公式可知，保持一定溫度，可降低連續相流體粘度，同時增大液滴間相互碰撞和聚結機率，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停留時間為三期2/3左右，但是循環氨水停留時間與三期基本一致，剩余氨水停留時間較三期長（將剩余氨水槽、剩余氨水中間槽計算在內）。

（3）四期焦油氨水分離槽設置有乳化液觀察口及排放口，有利于增強分離效果。

（4）針對目前該流程存在的問題采取的措施：

延長試水試驗，以觀察焊縫的情況，未發現泄漏。

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。