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煤焦油脱水技术的探讨 高红钢 蔡健 （武汉平煤武钢联合焦化公司， 武汉 430082） 摘 要：介绍了煤焦油水分对其后序加工工艺、产品质量的影响，并对7种常用的脱水技术的优劣进行了探讨评述。 关键词：煤焦油 脱水 技术 煤焦油是煤在高温干馏和气化过程中获得的油类产品。装入焦炉炭化室的煤料，首先析出吸附在煤中的水、二氧化碳和甲烷等，随着煤料温度的升高，煤含氧多的分子结构分解为水、二氧化碳等；当煤层温度达到300～550℃，则发生煤大分子侧链和基团的断裂，所得产物为初次分解产物，亦称为初焦油；一部分通过炭化室中心的煤层，一部分经过赤热的焦炭层沿着炉墙进入炭化室顶部空间，在800℃～1000℃的条件下发生深度热分解，所得产物为二次分解产物，或称为高温焦油。 煤焦油水分产生的影响 煤焦油所含水分，直接影响着后序的蒸馏稳定操作、设备使用寿命等，会延长脱水时间，造成蒸馏塔系统负荷加大，增加能源消耗；若直接作为产品销售，也会降低产品质量等级，影响企业的经济效益。冶金行业标准（YB/T5075-1993） 图1 煤焦油水分与密度的关系曲线 图2 煤焦油水分与粘度的关系曲线 从趋势曲线和生产实际检验发现，煤焦油水份与密度和粘度成反比，水份含量在8%以下，密度和粘度变化不大。因此，控制煤焦油水分是提升其质量的关键指标。 2 煤焦油的脱水技术 煤焦油脱水分为预脱水和最终脱水。预脱水技术一般有加热静置法、超级离心法，最终脱水技术有管式炉脱水法、脱水塔法、加压脱水法、反应釜脱水法和薄层脱水法5种。 2.1 加热静置法 这是焦油加工企业最简单、最常用的脱水技术。含水焦油一般储存于3－4个焦油储槽，储槽槽底和槽顶外壁分别设置有蒸汽加热器和带旋塞的排水口。煤焦油用蒸汽间接加热到80－85℃后静置36小时，水和焦油因为相对密度不同而分离，分离水从上部排水口排出，焦油渣沉积在储槽底部。此法的缺点是分离时间长，脱水效率低，且需定期人工清理焦油储罐的焦油渣。 2.2离心分离法 一般使用螺旋卸料沉降式卧螺离心机（见图3），它主要由高转速的转鼓、与转鼓转向相同且转速比转鼓略低的带空心转轴的螺旋输送器和差速器等部件组成。当煤焦油由空心转轴送入转筒后,在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩入转鼓腔内。高速旋转的转鼓产生强大的离心力把比液相密度大的固相颗粒甩贴在转鼓内壁上，形成固体层(称为固环层)； 图3 超级离心机示意图 水分由于密度较小，离心力小，因此只能在固环层内侧形成液体层， 称为液环层。由于螺旋和转鼓的转速不同，二者存在有相对运动（即转速差），利用螺旋和转鼓的相对运动把固 环层的油渣缓慢地推动到转鼓的锥端，并经过干燥区后，由转鼓 圆周分布的出口连续排出；液环层的液体(水)则靠重力由堰口连续“溢流”排至转鼓外，形成分离液。采用超级离心法脱水，可使焦油含水≤2%，并不用人工定期清除焦油槽焦油渣，且蒸汽耗量低。此法广泛地使用于大型煤焦油加工企业。 2.3管式炉脱水法 此技术适用于连续焦油蒸馏的最终脱水，可使焦油脱水至0.5%以下。其原理是经过初步脱水的焦油送入管式加热炉连续加热到130℃左右，然后再送入蒸发器，焦油所含水份在蒸发器内被迅速汽化闪蒸，最终实现脱水目的。此法可使焦油脱水至0.3～0.5％以下，目前，在我国大型冶金联合煤化工企业广泛使用，但缺点是管式炉加热所需要的能耗高。 2.4脱水塔法 此法采用国际较通行的焦油常压脱水焦油经过预热后进脱水塔，脱水塔顶蒸排出轻组分氨水，无水焦油130－140℃）条件下，使焦油分成水、脱水焦油和焦油渣三层，焦油含水由10－12%降到2－3%，并部分脱渣。此法虽然节省了水汽化所需潜热，降低总耗热量，但投资大，工艺流程长。 2.6反应釜法 此技术适用于焦油加工规模较小的企业，采取间歇焦油蒸馏实现最终脱水，可使焦油脱水至0.5%以下。其原理是焦油装入脱水釜中（一般容积约为24m3），然后用煤气或其他燃料加热脱水釜，釜内焦油加热至100℃以上，使水蒸发脱除。 2.7 薄层法 此技术源于波兰煤化学研究所。其原理为：经设备顶部箱室的导向板使焦油成薄膜状同时溢流到所有的导管壁，并被加热到130～135℃，水被汽化冷凝后收集，焦油则收集在室的底部并导入贮槽。这种技术只适用于规模比较小的工厂，在国内不多见。 表2 主要脱水方法优缺点比较 序号 方法 优点 缺点 1 加热静置法（初步脱水） 简单实用、投资小 效率低，需人工清渣 2 离心分离法（初步脱水） 效率高，占地小、油槽不需人工清渣 投资大，运行维护费用高 3 管式炉法（最终脱水） 效率高 能耗高 4 脱水塔法（最终脱水） 技术先进，脱水效果好，能耗低 投资大，工艺较复杂 5 加压法（最终脱水） 能耗低 投资大，运行管理难度较大