停留時間對煤氣水分離效果的影響
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摘 要：本文中煤氣水主要是指碎煤加壓氣化工藝中氣化爐產生的粗煤氣在冷卻分離過程中分離出的含有焦油、油、酚、氨、硫化氫以及其它一些煤燃燒和熱解產生的易溶于水的組分的分離水。煤氣水分離工藝就是為了將煤氣水中的油、焦油等組分從煤氣水中分離出來，以便進一步對煤氣水進行處理的工藝。本文根據目前該工藝的具體應用情況，闡述煤氣水在分離器中的停留時間對煤氣水分離效果的影響。
關鍵詞：煤氣水分離；碎煤加壓氣化；停留時間
0 引言
近幾年來，霧霾已經成為整個社會關注的焦點，霧霾給廣大人民群眾的日常生活帶來了諸多不便，尤其是給人們的身體健康帶來了巨大的威脅，為了治理霧霾，國家開展了幾項清潔能源替代計劃，煤改氣項目在國內污染嚴重地區快速推進，煤改氣項目的開展造成國內天然氣氣源緊張，無法滿足人們的日常使用，煤制天然氣項目也被國家編入了發展規劃。到目前為止有4家煤制天然氣項目已經生產出煤制天然氣產品，其中大部分煤制天然氣項目氣化工藝均采用碎煤加壓氣化技術，該氣化工藝在生產過程中產生大量的煤氣水，煤氣水成分復雜，處理難度大，也成為行業所詬病的主要問題。工藝技術人員通過長時間的試驗和摸索已經積累了很多經驗，煤氣水難題逐步得到解決。煤氣水分離工藝的主要目的就是將煤氣水中的油、焦油和易揮發性的氣體分離出來，以便進一步的處理，同時還可以副產油和焦油，作為產品銷售。
1 碎煤加壓氣化工藝煤氣水產生來源
目前國內已投產運行的煤制天然氣項目大部分氣化工藝采用碎煤加壓氣化工藝，此種氣化工藝是通過蒸汽與氧氣按一定比例混合而成的氣化劑與原料煤在氣化爐內發生氣化反應，其中的水蒸氣主要作為溫度控制的介質，參與反應的比例很小，粗煤氣在冷卻分離過程中會產生大量的煤氣水，煤氣水中還有煤熱解產生的焦油、中油、酚、氨、萘、硫化氫、無機鹽以及其它易溶于水的組分。
2 煤氣水分離工藝概述
2.1 煤氣水分離工藝原理
煤氣水分離工藝的主要原理為無壓重力沉降和減壓閃蒸原理。無壓重力沉降是指利用煤氣水中不同組分的密度差，從而實現煤氣水中含塵焦油、焦油、油和水的分離。減壓閃蒸是利用氣體在液體中的溶解度隨壓力降低而減小的原理，分離出煤氣水中溶解的CO、NH3、CO2等氣體。
2.2 煤氣水分離的工藝流程
煤氣水分離 的工藝流程如下：
煤氣水→冷卻→減壓閃蒸除去CO、NH3、CO2等氣體→分離焦油→分離油→潔凈煤氣水
2.3 煤氣水分離的核心設備
煤氣水分離工藝中的核心設備主要有煤氣水膨脹器、初焦油分離器、油分離器、最終油分離器、雙介質過濾器。煤氣水膨脹器：煤氣水膨脹器的主要作用是通過減壓閃蒸將煤氣水中的CO、NH3、CO2等氣體組分分離出來。初焦油分離器：初焦油分離器內部從下至上可分為四層，其主要工作原理是通過重力沉降將煤氣水中的含塵焦油、焦油和中油從煤氣水中分離出來，在設備內從下至上形成四個分層：含塵焦油、純焦油、煤氣水、輕油，再通過特定的管線將純焦油、含塵焦油、中油從設備內收取出來，以達到油水分離的效果。油分離器：油分離主要是處理來自變換冷卻和低溫甲醇洗的含油煤氣水，其中的油主要是輕油，焦油含量相對較低，其工作原理與初焦油分離器相同。最終油分離器：經過初焦油分離器和油分離器處理過的煤氣水進入最終油分離器中進一步油水分離，最終油分離器中的主要部件有焦炭過濾框和TPI組件，煤氣水由最終油分離器的底部進入，首先進入焦炭過濾框經焦炭過濾后向上流，在上升過程中，使小的油滴相互碰撞形成大的油滴，以增進油、水分離。在油的分離過程中，一些油滴離開焦炭過濾框直接上升到液面，且收集在最終油分離器的集油室。雙介質過濾器：其主要作用是利用焦炭的過濾吸附能力通過焦炭吸附水中剩余的油滴，將煤氣水中的油徹底脫除，從而得到潔凈的煤氣水。
3 煤氣水停留時間對煤氣水油水分離效果的影響
通過煤氣水分離的工藝原理可知，煤氣水在設備中依靠各組分的密度差，通過自由沉降來實現油水分離，將煤氣水中的液下油和液上油分離出來，并回收利用，油水分離效果的好壞決定了煤氣水分離工藝的效果，而油水分離主要是通過重力沉降來實現分離，影響沉降的主要因素有溫度和停留時間，當溫度控制到合適的范圍內時，沉降時間決定了油水分離效果，煤氣水在分離器中停留的時間越長，其沉降的的時間越充足，沉降的效果越好，油水分離的效果越好，煤氣水在分離器中停留的時間越短，其沉降的時間越短，油和焦油還來不及上浮和沉降就被水帶往后續設備，無法實現油水充分分離，也會影響后續水處理系統的運行。
如何才能保證煤氣水在設備中有充足的停留時間呢，在煤氣水量一定的情況下，分離器的容積越大，煤氣水在設備中停留的時間越長，油水分離效果越好，所以，在煤氣水分離設備設計和制造時，在滿足經濟性和設計要求的前提下，分離器應盡可能制作的容積大一些，保證煤氣水在設備中有足夠的停留時間，從而使油水有充足的時間進行分離，以達到煤氣水中油水分離的目的。
4 結語
通過擴大煤氣水分離器的設備容積來延長煤氣水在設備中的停留時間，最終將煤氣水中的中油和焦油分離出來，在滿足后續污水處理工段的用水指標的同時，還得到了中油和焦油副產品，提高了經濟效益，降低了企業的生產成本，提高了裝置的環保性和經濟性。
參考文獻：
[1]張盛武.煤氣水分離新工藝[J].化工環保，1991（4）：214-217.
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