張成吉，郝秀春，崔富忠(伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊寧 835000)

0 引言

煤氣水分離裝置的主要生產(chǎn)任務(wù)是處理氣化裝置產(chǎn)生的含油含塵煤氣水，設(shè)計(jì)處理量為1 800 t/h，經(jīng)過(guò)換熱冷卻、閃蒸膨脹、沉降分離、油品回收等單元進(jìn)行處理。副產(chǎn)的0.5 MPa低壓蒸汽送入管網(wǎng)，處理后的煤氣水一部分送往氣化裝置進(jìn)行洗滌循環(huán)，其余送往下游酚氨回收裝置進(jìn)一步分離回收酚、氨等副產(chǎn)品。煤氣水裝置運(yùn)行的穩(wěn)定與否，直接決定著煤制天然氣裝置生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定。

1 裝置試運(yùn)行過(guò)程存在的瓶頸問(wèn)題

(1)煤氣水中含固量大，換熱器堵塞嚴(yán)重，設(shè)備故障頻繁，運(yùn)行周期短。由氣化裝置送來(lái)的煤氣水含塵量高，且粒徑大，造成換熱、冷卻設(shè)備堵塞頻繁，工況惡化時(shí)運(yùn)行時(shí)間低于3 d，生產(chǎn)不能長(zhǎng)周期運(yùn)行。不但造成氣化和變換冷卻裝置降低負(fù)荷，煤氣水裝置系統(tǒng)工況大幅波動(dòng)，還導(dǎo)致?lián)Q熱器、初焦油分離器、雙介質(zhì)過(guò)濾器、各個(gè)貯槽故障頻繁，大幅增加檢修頻次，造成裝置運(yùn)行和檢修的安全風(fēng)險(xiǎn)增加。

(2)換熱效果差，導(dǎo)致工藝介質(zhì)溫度高，油水乳化嚴(yán)重，分離器功能無(wú)法有效發(fā)揮。由于原料水含有大量粉末狀固體顆粒，導(dǎo)致關(guān)鍵設(shè)備初焦油分離器積塵嚴(yán)重，不能發(fā)揮固液重力沉降分離作用；同時(shí)，由于換熱不正常導(dǎo)致工藝介質(zhì)溫度高，造成油水互溶、乳化，固體懸浮量大；固體顆粒和油品進(jìn)入后系統(tǒng)，造成機(jī)泵故障頻繁，副產(chǎn)品含水量高，銷售困難，罐區(qū)庫(kù)存高，存在憋庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)；系統(tǒng)排污量持續(xù)增加，間接地增加了運(yùn)行負(fù)荷，減少了分離空間和時(shí)間，形成惡性循環(huán)，同時(shí)也造成產(chǎn)品煤氣水溶解物含量大，COD高，嚴(yán)重影響下游裝置酚氨回收的穩(wěn)定運(yùn)行，副產(chǎn)品粗酚中含油量高，品質(zhì)差，銷售價(jià)格極低；運(yùn)行過(guò)程中萃取劑消耗量較設(shè)計(jì)水平大幅上升，稀酚水各項(xiàng)指標(biāo)難以控制，增加生化處理難度。

(3)固體廢物產(chǎn)出量大，處理難度大，嚴(yán)重影響裝置高負(fù)荷運(yùn)行。由于裝置關(guān)鍵設(shè)備初焦油分離器堵塞嚴(yán)重，使得排放的含油煤塵量平均每天超過(guò)200 t，堆積量大，轉(zhuǎn)運(yùn)處置困難，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成污染，制約系統(tǒng)高負(fù)荷運(yùn)行。

2 深入調(diào)查研究，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，破解瓶頸難題

根據(jù)該裝置試運(yùn)行過(guò)程中暴露出的問(wèn)題，組織開(kāi)展調(diào)查研究，按照“源頭控制、過(guò)程強(qiáng)化、分類治理”的要求，創(chuàng)新和借鑒相關(guān)工藝技術(shù)，在原工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，增加特定功能設(shè)備，完善工藝流程，徹底解決上述難題。

2.1 增加固液旋分分離裝置

在系統(tǒng)進(jìn)口處增加一套固液旋分分離裝置，將上游裝置帶來(lái)的粒徑大于2.5 mm的固體顆粒，通過(guò)旋分沉降，進(jìn)入下部?jī)?chǔ)槽中，能夠定期進(jìn)行切換和清理設(shè)備，防止堵塞換熱設(shè)備的列管、閥門(mén)、管道，確保系統(tǒng)換熱設(shè)備和分離設(shè)備連續(xù)運(yùn)行，減少了檢修頻次，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 添加煤氣水凈化助劑，消除乳化現(xiàn)象，高效分離油、水混合物

由于系統(tǒng)工藝介質(zhì)煤氣水中油類物質(zhì)大量的乳化溶解，導(dǎo)致煤氣水中重芳烴、多元烴、煤塵與水分離效果下降，既影響煤氣水分離產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，又影響酚系統(tǒng)正常運(yùn)行。

工藝凈化助劑組分分子具有“雙親結(jié)構(gòu)”即親水親油性，垂直作用于液體表面上任一單位長(zhǎng)度，與液面相切的收縮表面的力。把煤氣水中物質(zhì)從一相內(nèi)部遷至界面，并富集于界面沉降下來(lái)。將工藝凈化助劑加入到煤氣水中可以改變表面張力從而對(duì)懸浮物及煤塵、混合油起到吸附作用，將乳化的油水混合物高效分離。

2.3 增加三相離心機(jī)高效分離油、塵，提高油水分離器的性能

根據(jù)含塵煤氣水介質(zhì)各組分密度不同，利用超重力原理，在2 500～3 000倍重力條件下，可將不同密度的重芳烴、煤塵、煤氣水進(jìn)行有效分離。因此，采用高效三相離心機(jī)處理含塵焦油，從而達(dá)到過(guò)程強(qiáng)化，分類處理的目的。連續(xù)將初焦油分離器底部的油塵混合物，通過(guò)三相臥螺高效離心機(jī)，進(jìn)行離心分離，合格重芳烴進(jìn)入重芳烴槽經(jīng)泵送入罐區(qū)外售，煤塵裝車運(yùn)至煤場(chǎng)與粉煤摻拌送入鍋爐燃燒，煤氣水返回系統(tǒng)進(jìn)行處理。實(shí)現(xiàn)將固體廢物進(jìn)行減量化處理、資源化利用的目的，大幅減少固廢物處理費(fèi)用，徹底解決固廢物處理難題。

2.4 增加蒸餾裝置，降低重芳烴含水量，提高產(chǎn)品品質(zhì)

由于重芳烴水份為20%～25%，水份含量高，在常壓條件下，重芳烴沸點(diǎn)為160 ℃，煤氣水沸點(diǎn)為100 ℃，油品與水沸點(diǎn)相差大，因此可以通過(guò)加熱蒸餾的方式處理含水重芳烴，提高重芳烴品質(zhì)，設(shè)計(jì)重芳烴加熱蒸餾脫水裝置。優(yōu)化后工藝設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

圖1 優(yōu)化后工藝設(shè)計(jì)圖

3 工藝優(yōu)化完善后的效果

3.1 工藝技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析

(1)如表1所示，增加固液旋分分離裝置后，煤氣水分離換熱器、分離器等設(shè)備運(yùn)行周期大幅延長(zhǎng)，可確保裝置長(zhǎng)周期、高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。

表1 增加固液旋分分離裝置后各設(shè)備優(yōu)化時(shí)間對(duì)比

(2)如表2所示，添加工藝凈化助劑后，副產(chǎn)品分離效果明顯提高，產(chǎn)品煤氣水各項(xiàng)分析指標(biāo)顯著好轉(zhuǎn)，優(yōu)化改造后裝置運(yùn)行穩(wěn)定，工藝指標(biāo)明顯好轉(zhuǎn)，COD明顯降低，提高了水質(zhì)可生化性，提高水處理裝置生產(chǎn)能力，達(dá)到預(yù)期效果。

表2 添加工藝凈化助劑后副產(chǎn)品分離效果

(3)如表3所示，烴類副產(chǎn)品產(chǎn)量明顯增加，尤其是多元烴產(chǎn)量大幅增加，重芳烴質(zhì)量改善明顯，徹底消除了副產(chǎn)品銷售困難，罐區(qū)憋庫(kù)的瓶頸。

表3 烴類副產(chǎn)品產(chǎn)量改造前后對(duì)比

3.2 效益分析

3.2.1 經(jīng)濟(jì)效益

煤氣水裝置經(jīng)過(guò)優(yōu)化改進(jìn)，累計(jì)投資約4 000萬(wàn)元，每年節(jié)約固廢處理費(fèi)用約3 500萬(wàn)元，副產(chǎn)品提質(zhì)增產(chǎn)增加直接經(jīng)濟(jì)效益約3 000萬(wàn)元/a，為企業(yè)降本減虧，改善經(jīng)營(yíng)創(chuàng)造了良好條件。

3.2.2 安全與環(huán)保效益

煤氣水裝置經(jīng)過(guò)優(yōu)化改進(jìn)，生產(chǎn)工藝、設(shè)備的可靠性大幅提升，設(shè)備故障率下降，使得設(shè)備檢修頻率降低，安全風(fēng)險(xiǎn)下降，為本質(zhì)安全創(chuàng)造了良好條件。與此同時(shí)，通過(guò)對(duì)固廢減量化處理，資源化利用，改善了現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，消除了污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)，為企業(yè)環(huán)境保護(hù)、員工職業(yè)健康創(chuàng)造了良好條件。

3.2.3 示范與推廣

通過(guò)對(duì)煤氣水分離裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，消除了原裝置存在的瓶頸問(wèn)題，創(chuàng)造性地應(yīng)用高效離心機(jī)，開(kāi)創(chuàng)了固廢處理的新途徑，優(yōu)化和完善了煤制天然氣煤氣水處理工藝設(shè)計(jì)，該項(xiàng)技術(shù)已取得授權(quán)專利，填補(bǔ)了煤化工相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的空白，成為煤氣水分離裝置的固廢處置的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)煤氣水分離工藝進(jìn)行系統(tǒng)性優(yōu)化，消除了制約裝置運(yùn)行的瓶頸，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，降低頻繁檢修帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高了副產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，節(jié)能和降本的成效顯著。同時(shí)，對(duì)固體危廢進(jìn)行了減量化處置，資源化利用，徹底解決了固體危廢處置難題，消除了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，為煤化工處置固廢開(kāi)拓了新途徑。