[其他]机械搅拌式焦油脱水装置

说明书

本发明属于煤炭化学工业装置。

常规的室式炼焦炉炼焦时产生的煤焦油，一般含水量为3～10%。这种焦油即使在50～80℃的温度下静置数十小时，也难以使水分降低到2%以下。这是由于这些水分呈细分散的小水滴被焦油紧紧包住所造成的。含有水分的焦油，在蒸馏过程中容易产生爆沸，蒸馏釜内压力增大，操作难以控制，故要求焦油的水分应＜0.3%。同样，在炭黑生产中，作为原料的焦油也应有严格的水分含量指标，否则水分过高，影响炭黑的产量和质量，也影响设备寿命，一般炭黑生产中要求焦油含量应≤0.2%。近年来城市煤气工业的发展，势必产生大量发生炉焦油，这种焦油与热压型焦产生的焦油一样，均属于难脱水的焦油。为了扩大这些焦油综合利用途径，同样要求有一种既简便又高效的脱水方法。

到目前为止，在工业上实现煤焦油的脱水，仍以蒸发脱水方法为主。该法是将焦油送入管式炉内加热至120～130℃，然后焦油进入一个蒸发器内，在蒸发器中由于体积突然扩大，压力骤减，使焦油中的水分和部分轻质馏分在蒸发器内成为气体，这些气体被冷凝和分离，由此焦油水分被降到约0.3%。该法的主要缺点是能耗大，脱水时间长和效率低。另外，该法的分离水中含有较多的酚（达12000毫克/升），而且焦油中含有残留的铵盐，需加入6～8%的碳酸钠溶液处理（加入量约为焦油量的0.05～0.06%）。

本发明旨在解决上述脱水装置存在的问题，缩短脱水时间，使脱水后焦油水分含量在0.1%以下。

本发明为一间歇式焦油脱水装置，该装置如附图1所示。由鼓风机1（也可用抽风机代替）、预热器2、脱水器3及净化系统的洗涤塔4、捕雾器5、循环水贮槽6和油水分离槽7等组成。利用该装置进行焦油脱水的工艺流程如图5所示。

焦油脱水的工艺过程如下：

用焦油泵将含水焦油送入脱水器，用间接蒸汽加热到60～100℃，然后通入含有N₂、O₂、CO₂等经预热的压缩气体，通入的气体使焦油的汽液界面迅速更生，迫使焦油中水分迅速而高效地脱除，得到水分含量＜0.1%的无水焦油。

从脱水器顶部出口管排出的气体含有少量轻油，它们进入一个带有一块脱水筛板的洗涤塔，被循环水洗涤冷却。经冷却脱除微量油珠的气体，经洗涤塔内的脱水筛板脱水后，进入捕雾器。气体在捕雾器内沿螺旋方向流动，在撞击作用和离心作用下进一步脱去气体中的油珠与水雾。分离出轻油的气体从捕雾器上部排气管排放（达标）。

洗涤塔的循环水和捕雾器下部的分离水，进入循环贮槽。循环水被鼓入的空气蒸发冷却后，进入油水分离器。在油水分离器中，轻油被收集后回收，循环水经水泵送到洗涤塔循环使用。

本装置之所以能高效脱水，主要技术关键是：利用气液两相之间蒸汽压差和气液两相介面迅速更生的原理，设计了合理机械搅拌装置-脱水器，并选择了合理的工艺控制参数。该脱水器如附图2所示，它由钢制罐体1、加热蒸汽蛇管2和搅拌器3所组成。加热蒸汽管是传热面积较大的蛇形钢制弯管，可垂直或水平的安装在脱水器内。蛇管一般水平放置（以不超出焦油的液面为宜），蛇管的排数由脱水器的容积而定，一般为1～5排。

搅拌器是脱水器的核心部件，其结构如图3所示，它由1～50根鼓泡管所组成，其一端与压缩气体相连，另一端则伸入脱水器内。这些鼓泡管可以呈不同方位，它们在水平面内最好是均匀分布，鼓泡管是一个钢制的弯管，如图4所示，为防止堵塞，在弯管的出口端开有2～20个气体分配槽。

选择合适的工艺控制参数，是提高脱水率的重要途径，也是本发明的一个重要部分。各主要控制参数如下：

1、脱水器装油量

该间歇式脱水器的装油量以相当于脱水器容积的一半左右为宜，油料高度约2～3米。装油量过多容易引起溅液或将较大量的油料夹带到洗涤塔，装油量过少则降低了脱水效率。

2、风量与风油比值

本装置的鼓风量一般为800～4800米³/时，风油比为30～200米³/吨油·时，以上数据为对煤焦油而言。油料改变后可适当改变风油比，以达到最佳操作状态。

3、脱水的操作温度

煤焦油脱水的操作温度一般控制在60～100℃。操作温度高则脱水效率有所提高，但温度过高容易引起溅油和外溢事故。若脱水油料比焦油比重轻，则操作温度应适当降低，相反则适当提高。