焦油渣的綜合處理技術應用

＊賀心才 徐利軍

（國家能源集團煤焦化有限責任公司西來峰分公司焦油廠 內蒙古 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，主要包括多環芳烴類以及煤粉、焦粉等有害物質[1]，且已被環保總局劃定為危險固體廢棄物[2]，不能隨意排放，必須對其無害化處理。同時，由于焦油渣具有芳烴化合物含量高且熱值高的特點[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造成資源浪費。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用[4-5]。其主要問題是由于焦油渣的高黏度和組分的波動性影響了配料的準確性，從而造成焦炭質量不穩定[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化應用。分離利用主要有機械分離、熱解分離、萃取分離和加氫裂解等。機械分離是目前應用較多的處理方式[9-10]，操作性強、工藝簡單。熱解分離的主要問題是能耗較高、分解出的致癌物質苯并且難以處理[1]，應用較少。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，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組分加氫裂解為小分子輕質油品的工藝過程，該過程本質上是直接對焦油渣中的焦油進行處理，仍以實驗室研究為主[3]。

國家能源集團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下料不暢和堵塞的問題，造成配煤的準確率降低，進而影響焦炭產品的質量穩定性，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造成煤焦油損失，從而降低產品的整體收益；最后，也是影響最大的環境問題。由于焦油渣中存在多種揮發組分，在集中存放和配煤煉焦的輸送過程中嚴重影響著周邊環境，這是亟待解決的主要問題。因此，焦油廠開發了焦油渣的綜合處理技術，并建設了應用裝置。

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，其中焦油可滿足現行行標的質量要求，能進一步加工處理，而渣粉則可以配煤煉焦加以利用，有利于焦炭質量穩定，同時大大改善現場環境。

首先將來自超級離心機下料口的焦油渣進入液化罐，利用蒸汽冷凝水的溫度對液化罐中的焦油渣進行加溫液化，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，使焦油渣變為便于輸送的的流體，進入分離裝置，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焦油渣出口連接，而后通過管道輸送至物理分離設施，物理分離設施設有尾氣回收接口，可與現有尾氣回收裝置連接，實現分離過程中尾氣回收凈化，不會產生廢氣。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%，整體呈現粉末狀態，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備、研磨機、焦油渣泵以及分離設備等。

3.應用效果

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對比顯著（見圖2），呈現固體粉末狀，便于運輸和計量，在配煤煉焦時避免了計量不準的問題，有利于焦炭質量的穩定。

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，同時列出了國內黑色冶金行業標準焦油的技術要求[12]。由表2可以看到，本工藝所得焦油滿足現行行標的要求，可以進行進一步的加工處理。

表2 焦油的組成

由以上分析可知，本工藝不僅實現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濟效益，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，環保效益和社會效益更為突出。

4.結論

焦油廠開發的焦油渣的綜合處理技術可以得到滿足配煤煉焦要求的渣粉，又能生產滿足現行行標要求的焦油，同時解決了困擾焦油廠多年的焦油渣危廢環保問題，該工藝有效的兼顧了經濟效益、環保效益和社會效益，值得進一步推廣。