一种焦油渣分离回收工艺研究及应用

刘 伟

（唐山中润煤化工有限公司，河北 唐山 063611）

0 前言

焦油渣是炼焦过程中由煤粉、焦粉、石墨等固体成分和有机焦油气冷却后形成的一种粘稠固液混合物，焦油渣里面含有煤粉、焦粉、煤焦油、树枝状聚合物和机械杂质，也含有苯类、酚类、多环芳烃等多种有毒成分，对人和动物有致癌作用，其中重金属含量较少[1]。国家生态环境部明文规定焦化生产过程产生的焦油渣为固体危险废弃物，应集中进行无害化处理。

我公司鼓冷工段设置有4 个卧式机械化氨水澄清槽和1 个焦油分离器，焦油渣产生在机械化氨水澄清槽及焦油分离器的底部，通过底部的刮板刮出到排渣口底部的渣车中，整个过程为敞开式操作，之后拖拉机将渣车拉走，将焦油渣与炼焦煤进行掺混后配煤入炉使用。由于焦油渣粘稠度较大，配煤时容易出现下料不畅造成配煤准确率降低，经常出现粘皮带，无法正常下料的情况，影响焦炭质量稳定；焦油渣中含20%～30%左右煤焦油，随焦油渣配煤入炉后燃烧造成焦油损失，降低化工产品收益；焦油渣收集过程及存放于煤场影响环境质量，职工反映强烈，部分职工出现严重的身体不适现象，严重影响职工身心健康。经过反复论证和考察，决定新增加1 套焦油渣分离回收装置。

1 煤焦油渣处理技术

煤焦油渣的处理方法可分为两大类。

第一类：直接作为燃料或者配煤，作为燃料由于其不充分燃烧会造成二次污染，直接配煤由于煤焦油渣的粘稠性和组分的波动性使得配料难以精准，从而造成焦炭质量不稳定，也使焦炉的热负荷增加[2]。

第二类：通过物理或化学手段将固液分离，然后分别对固渣和液体油进一步加工再利用。固液分离手段主要有：（1）萃取分离，该方法是利用煤焦油中有机组分与萃取溶剂的互溶机理，将含油废渣与溶剂按所需的比例混合而达到完全混溶，再经过滤、离心或沉降等达到油渣分离的目的[3]。常用的萃取剂有石脑油、蒽油以及一种新兴的离子液体[4]。萃取分离法处理焦油渣高效，但工艺链长，投入高，适用于大规模焦油渣处理。（2）将煤焦油渣在无氧或缺氧的条件下高温加热，使有机物分解，将有机物的大分子裂解成为小分子的可燃气体、液体燃料和焦炭，从而获得可燃气体、油品和焦炭或者活性炭、石墨等化工产品。该方法同样环保，但是投入高，耗能也较高。（3）离心分离法，该方法是通过机械设备的高速旋转，产生离心力，可以快速地将比重不同的固渣和液体油进行分离。将焦油渣直接离心分离，效果较差，容易造成焦油渣质量不达标，一般先对焦油渣进行预处理，预处理手段有：①闪蒸或者自由沉降分离，然后离心深度分离，但分离后的焦油渣因黏度较大，且管线较长，向煤场输送较为困难，且可能有较大颗粒仍含一定焦油；②洗油预混，然后离心分离，这样既增加流动性也提高分离效率，但此法成本较高；③直接加热增加其流动性，再经过离心分离，简单有效。

结合我公司焦油渣特性及上下游工艺特点选取离心分离方法，最终焦油渣配煤处理，并根据鼓冷工段工艺选取了以下工艺路线，见图1。

图1 焦油渣分离回收工艺路线图

焦油渣分离是将焦化厂机械化氨水澄清槽、焦油分离器产生的焦油渣经过液化罐一次破碎、加热到65 ℃溶解并搅拌、二次破碎后用泵输送到自卸式离心机，将焦油渣分离成焦油和煤粉，焦油送到焦油分离器作为焦油产品进行销售或加工，煤粉送到煤场作为炼焦油使用。该工艺有以下特点：

（1）液化罐与机械化氨水澄清槽密封连接，改进了原排渣口泄漏焦油气的情况，并设置了尾气收集管道，过程更环保。

（2）在液化罐顶层设置了一次研磨装置，将大粒径的焦油渣初步破碎。

（3）液化罐内通过搀兑工段内自产的焦油作为萃取剂，通过工段内的热氨水对焦油进行加热，保证溶解效果，并设置了搅拌，保证固液混合均匀，液化罐作为离心分离的第一步预处理。

（4）液化罐后设置研磨泵，进一步对焦油渣破碎，保证固液分离效果。

（5）分离出的焦油回到焦油氨水分离器，作为产品送往油库，整个工艺简单高效，且与鼓冷工段工艺高度耦合。

2 主要设备

表2 主要设备列表

3 投车试用情况

分离装置投用前焦油渣含油45.3%，含水12.1%，投入使用后焦油渣含水＜15%，焦油渣成粉末状，粒径较小，含焦油＜10%，能很好地配到炼焦煤中不粘皮带。机械化氨水澄清槽下渣口密封较好，解决了焦油气在排渣口逸散造成的污染环境问题。

运行中遇到的突出问题是离心机滤布磨损严重，更换频繁，初始滤布是100 目不锈钢丝网，经过研究将其更换为80 目不锈钢滤网，并将钢丝加粗，效果较好，减少了滤网更换频次。

4 效益分析

根据公司情况，每天产生焦油渣约10 t，按回收其中焦油30%计算，则每年回收焦油量为10×0.3×30×12=1080 t，焦油价格按2000 元/t 计算，则每年增加收益216 万元。

处理后的焦油渣中，干渣、焦粉、煤粉占比近80%，可配入焦煤，有利于焦炭质量稳定。

5 结语

根据我公司工艺特点选取了萃取、加热、破碎预处理+离心分离+配煤的焦油渣处理工艺，最终焦油渣含水＜15%，含焦油＜10%，能很好地配入焦煤，并且不影响焦炭质量。