停留时间对煤气水分离效果的影响
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摘 要：本文中煤气水主要是指碎煤加压气化工艺中气化炉产生的粗煤气在冷却分离过程中分离出的含有焦油、油、酚、氨、硫化氢以及其它一些煤燃烧和热解产生的易溶于水的组分的分离水。煤气水分离工艺就是为了将煤气水中的油、焦油等组分从煤气水中分离出来，以便进一步对煤气水进行处理的工艺。本文根据目前该工艺的具体应用情况，阐述煤气水在分离器中的停留时间对煤气水分离效果的影响。
关键词：煤气水分离；碎煤加压气化；停留时间
0 引言
近幾年来，雾霾已经成为整个社会关注的焦点，雾霾给广大人民群众的日常生活带来了诸多不便，尤其是给人们的身体健康带来了巨大的威胁，为了治理雾霾，国家开展了几项清洁能源替代计划，煤改气项目在国内污染严重地区快速推进，煤改气项目的开展造成国内天然气气源紧张，无法满足人们的日常使用，煤制天然气项目也被国家编入了发展规划。到目前为止有4家煤制天然气项目已经生产出煤制天然气产品，其中大部分煤制天然气项目气化工艺均采用碎煤加压气化技术，该气化工艺在生产过程中产生大量的煤气水，煤气水成分复杂，处理难度大，也成为行业所诟病的主要问题。工艺技术人员通过长时间的试验和摸索已经积累了很多经验，煤气水难题逐步得到解决。煤气水分离工艺的主要目的就是将煤气水中的油、焦油和易挥发性的气体分离出来，以便进一步的处理，同时还可以副产油和焦油，作为产品销售。
1 碎煤加压气化工艺煤气水产生来源
目前国内已投产运行的煤制天然气项目大部分气化工艺采用碎煤加压气化工艺，此种气化工艺是通过蒸汽与氧气按一定比例混合而成的气化剂与原料煤在气化炉内发生气化反应，其中的水蒸气主要作为温度控制的介质，参与反应的比例很小，粗煤气在冷却分离过程中会产生大量的煤气水，煤气水中还有煤热解产生的焦油、中油、酚、氨、萘、硫化氢、无机盐以及其它易溶于水的组分。
2 煤气水分离工艺概述
2.1 煤气水分离工艺原理
煤气水分离工艺的主要原理为无压重力沉降和减压闪蒸原理。无压重力沉降是指利用煤气水中不同组分的密度差，从而实现煤气水中含尘焦油、焦油、油和水的分离。减压闪蒸是利用气体在液体中的溶解度随压力降低而减小的原理，分离出煤气水中溶解的CO、NH3、CO2等气体。
2.2 煤气水分离的工艺流程
煤气水分离 的工艺流程如下：
煤气水→冷却→减压闪蒸除去CO、NH3、CO2等气体→分离焦油→分离油→洁净煤气水
2.3 煤气水分离的核心设备
煤气水分离工艺中的核心设备主要有煤气水膨胀器、初焦油分离器、油分离器、最终油分离器、双介质过滤器。煤气水膨胀器：煤气水膨胀器的主要作用是通过减压闪蒸将煤气水中的CO、NH3、CO2等气体组分分离出来。初焦油分离器：初焦油分离器内部从下至上可分为四层，其主要工作原理是通过重力沉降将煤气水中的含尘焦油、焦油和中油从煤气水中分离出来，在设备内从下至上形成四个分层：含尘焦油、纯焦油、煤气水、轻油，再通过特定的管线将纯焦油、含尘焦油、中油从设备内收取出来，以达到油水分离的效果。油分离器：油分离主要是处理来自变换冷却和低温甲醇洗的含油煤气水，其中的油主要是轻油，焦油含量相对较低，其工作原理与初焦油分离器相同。最终油分离器：经过初焦油分离器和油分离器处理过的煤气水进入最终油分离器中进一步油水分离，最终油分离器中的主要部件有焦炭过滤框和TPI组件，煤气水由最终油分离器的底部进入，首先进入焦炭过滤框经焦炭过滤后向上流，在上升过程中，使小的油滴相互碰撞形成大的油滴，以增进油、水分离。在油的分离过程中，一些油滴离开焦炭过滤框直接上升到液面，且收集在最终油分离器的集油室。双介质过滤器：其主要作用是利用焦炭的过滤吸附能力通过焦炭吸附水中剩余的油滴，将煤气水中的油彻底脱除，从而得到洁净的煤气水。
3 煤气水停留时间对煤气水油水分离效果的影响
通过煤气水分离的工艺原理可知，煤气水在设备中依靠各组分的密度差，通过自由沉降来实现油水分离，将煤气水中的液下油和液上油分离出来，并回收利用，油水分离效果的好坏决定了煤气水分离工艺的效果，而油水分离主要是通过重力沉降来实现分离，影响沉降的主要因素有温度和停留时间，当温度控制到合适的范围内时，沉降时间决定了油水分离效果，煤气水在分离器中停留的时间越长，其沉降的的时间越充足，沉降的效果越好，油水分离的效果越好，煤气水在分离器中停留的时间越短，其沉降的时间越短，油和焦油还来不及上浮和沉降就被水带往后续设备，无法实现油水充分分离，也会影响后续水处理系统的运行。
如何才能保证煤气水在设备中有充足的停留时间呢，在煤气水量一定的情况下，分离器的容积越大，煤气水在设备中停留的时间越长，油水分离效果越好，所以，在煤气水分离设备设计和制造时，在满足经济性和设计要求的前提下，分离器应尽可能制作的容积大一些，保证煤气水在设备中有足够的停留时间，从而使油水有充足的时间进行分离，以达到煤气水中油水分离的目的。
4 结语
通过扩大煤气水分离器的设备容积来延长煤气水在设备中的停留时间，最终将煤气水中的中油和焦油分离出来，在满足后续污水处理工段的用水指标的同时，还得到了中油和焦油副产品，提高了经济效益，降低了企业的生产成本，提高了装置的环保性和经济性。
参考文献：
[1]张盛武.煤气水分离新工艺[J].化工环保，1991（4）：214-217.
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