煤气水课件——刘凯

1、煤气水处理分离课件,讲课人：刘凯,一、煤气水的来源及特点,煤气水的来源及特点,鲁奇加压气化是在3.1MPa的压力下，用 3.8MPa的蒸汽和99的氧气作为气化剂，气化550mm的块煤制得粗煤气，在气化过程中，煤中的轻质组分转化为焦油、酚、氨等物质与煤气同时产生，在煤气的洗涤、冷却、净化过程中，大部分变为液态进入煤气水中。,煤气水的来源及特点,煤气水系统流程：1、鲁奇碎煤加压气化为固定床气化，炉顶操作温度低，煤气中含有较多的焦油、酚等有机物，在煤气洗涤过程产生的污水有机物含量高，可生化性差，须进行处理：先对轻油、焦油分离，酚、氨回收，再进行生化处理。,二、加压气化污水处理系统,加压气化污水处理系

2、统,碎煤加压气化产生的粗煤气中含有大量的水蒸气、粉尘和碳化的付产物焦油、轻油、奈、酚、脂肪酸、溶解的气体和无机盐类，而且温度也较高。因此，需要进行冷却和洗涤，以降低温度和除去粗煤气中的有害物质。在粗煤气的洗涤和冷却过程中，这些杂质成分便进入水中，形成了有气、液、固三态存在的多种成分的煤气水。,加压气化污水处理系统,碎煤加压气化过程中产生的废水成分较为复杂，一般含有焦油、酚、氨、尘等多种杂质。它这种废水用常规的生化、过滤、反渗透等方法不能直接处理，都必须首先将水中的油、尘、酚等进行分离、回收，一方面回收了废水中的有价值物质，可产生一定的经济效益；另一方面也使废水能够达到一般废水处理方法的进水要求

3、。,加压气化污水处理系统,加压气化过程中产生的废水（也就是煤气水）成分较为复杂，一般含有焦油、轻油、酚、氨、尘等多种杂质、 焦油是煤干馏而得的比水重的有机液相物质，而轻油则是比水轻的有机液相物质。 煤焦油是煤炭干馏时生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠状的液体。,加压气化污水处理系统,煤气水中的杂质含量都较高，由于煤种不同，各种成分的含量也不同，但这种煤气水用常规的生化，过滤，反渗透等方法不能直接处理。煤气水分离装置就是把含焦油，轻油和溶解有气体的煤气水通过膨胀闪蒸，分级沉降和气体浮选而进行处理，分离出溶解气，焦油、轻油、循环水的煤气水和较澄清的煤气水。,加压气化污水处理系统,经过焦油、粉尘

4、分离后的煤气水大部分返回工艺装置循环使用，多余的工艺废水，再逐步经过酚、氨回收，生化处理等工艺处理后，使废水达到国家标准后排放。,煤气水中焦油、轻油的回收,洗涤煤气水后的工艺水即 煤气水中含有粉尘、焦油、轻油等杂质，还有一部分溶解的气体。一般焦油含量为0.81.0（质量分数）、轻油含量0.120.5，气化所用原料煤种不同，水中的焦油、轻 油含量也不同。由于生化装置不能处理含油废水，一般均采用不同组分的密度差，采用重力沉降法，将煤气水中的焦油、轻油分离出来。,三、煤气水分离原理,1、溶解气的闪蒸,高压煤气水首先经过闪蒸，使溶解的气体在减压状态下解吸出来，进行气液分离，然后经过重力沉淀，进行固液分

5、离出焦油，最后通过过滤、上浮、隔油、进行油水分离。因此，煤气水分离属于多种单元预过滤。 来自气化、煤气冷却及低温净化装置的煤气水，在压力降低以后，它们所夹带的气体（主要是CO2、但还有微量的CH4、CO、NH3和H2S）就会释放出来。 闪蒸是通过减压膨胀来降低溶液相平衡的气相分压，使溶解于液解吸过程。,溶解气的闪蒸,当高压煤气水进行闪蒸时，根据道尔顿分压定律：压力降至常压，沸点降低，溶质气体在液面上的分压也随之降低。根据亨利定理：由于液面上溶质气体的分压降低，为保证气液平衡，液相中的溶解气体就不断被解吸出来，进入气相使煤气水中溶解的（CO2、CH4、CO、NH3、H2）等被分离出来。高压煤气水

6、闪蒸时，由于膨胀过程速度很快，物质来不及与周围环境进行热量交换，属于绝热等焓过程，部分液体气化时需要的热量，只好从液体本身来吸收，使煤气水的温度有所降低。这有利于使分离后的膨胀气通过冷却器，把气体混合物中的水蒸气和易溶性气体氨冷凝下来，使分离后的可燃性气体热值提高，便于焚烧处理，也有利于酚氨回收。,2、含尘焦油的沉淀,a：沉淀的类型 自由沉淀：煤气水中的悬浮固体浓度较低，在沉降过程中，固体颗粒不相凝结，其形状和大小都保持不变，各自独立地完成沉淀过程。煤气水中砂粒和较重的无机物沉淀属于此类。 絮凝沉淀：若煤气水中的悬浮固体浓度较高，但具有凝聚性能。在沉降过程中，互相碰撞能结成较大的颗粒，其沉淀速

7、度是变化的。,含尘焦油的沉淀,成层沉淀：若煤气水中悬浮物浓度较高，颗粒之间结合成一个整体，液体和颗粒之间形成一个清晰的界面，沉淀过程表现为交界面下沉的过程。 压缩：这时悬浮固体浓度很高，固体颗粒互相接触，相互支撑，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体被挤压出界面，直到沉淀物被上面清液压实为止。,含尘焦油的沉淀,b：沉淀法的基本原理： 利用固体和液体的比重差，固体依靠自身重力作用下沉，从而达到与液体分离的一种过程。 颗粒密度和液体密度差值愈大，液体粘度愈小，颗粒直径愈大，沉降速率愈快。,3、轻油的分离,油水分离工艺广泛用于煤气化处理，从煤气水中除去油类，有机残渣和悬浮的固体物。同时也能从

8、煤气水中分离出重的固体物。用于工业的油-水分离器一般分为重力型分离器和浮力型分离器。重力型分离器依靠煤气水中各组分的比重不同来实现分离，而浮力型分离器则利用空气（气体）来实现分离。,轻油的分离,煤气水中的油类物质，除重质焦油比重大于1.0以外，其余的都是比重小于1.0的轻质油，它们常以三种状态存在。A；可浮油，这种油品分散的颗粒较大，一般不小于60100微米，易于借助油粒于水的比重差而上浮到水面，可通过隔油池预以除去。B:乳化油，这种油品分散的粒径较小，常在160微米之间，呈乳化状态存在，不易从煤气水中上浮而去，只能采取投加混凝剂的混凝沉淀法，混凝溶气浮选，过滤吸附法或粗粒化方法去除。,轻油的

9、分离,C：溶解油，煤气水水中溶解油的含量较小，在常温下515毫克/升，通常也把粒径小于1微米的油粒也包括在溶解油范围。溶解油难以用一般的方法去除，常用活性碳吸附和生物化学方法处理。,轻油的分离,由于煤气水中的油，多数以分散较细的化油存在，所以首先采用充填粒状焦炭的聚结器，使细小油粒聚结成粗大颗粒，成为可浮油然后通过斜板（TPI）隔油池除油。残余的化油和悬浮固体采用混凝溶气浮选（气浮）法预以除去。,轻油的分离,空气浮选基本上是二级煤气水处理过程，用来除去重力分离器不能除去的油类和悬浮的固体物。空气浮选可使煤气水中的油类和悬浮的固体物的浓度降到很低的程度。,四、影响煤气水分离的主要因素,影响煤气水

10、分离的主要因素,1：煤气水分离工艺： 煤气水分离工艺的选择对其分离效果起着至关重要的影响，不同的工艺路线将产生不同的效果。由于鲁奇原设计数据，特别是煤气水中的各组分含量与实际运行数据差距较大，所以，天脊该套装置运行效果极不理想。此后尽管进行了大量技术改造，取得了大量技术改造，取得了一定成效，但冷末达到预期效果。,影响煤气水分离的主要因素,2：原料煤品质： 不同煤进行气化，所产生的煤气水量及其各组分的含量和性质也不尽相同。如原料煤粒度过细或粉煤过多则煤气水中的尘含量将多；原料煤的挥发份含量高，则煤气水中焦油、油含量多，原料煤的活性差及其灰熔点低时则煤气水量多等等。都不同程度地影响煤气水分离过程的

11、操作。,影响煤气水分离的主要因素,3：分离（停留）时间： 由于煤气水的分离主要是靠各物质的不同而进行分离的，所以足够的分离时间将有利于其分离效果。因此气化炉的操作要尽可能的采用较低的气氧比，这样，不尽有利于气化，降低了能耗，同时也使煤气水量减少而相应增加了煤气水的分离时间，从而提高了煤气水的分离效果。,影响煤气水分离的主要因素,4：操作温度; 无论任何物质，在不同的温度下，其比重是不同的，也即物质间的比重差不同根据鲁奇公司提供的数据，焦油和水的比重差在92时为最大；油和水的比重差在37时最大。比重差愈大愈易分离。因此，焦油分离器的操作温度设计为92，油分离器操作温度为37.,五、工艺流程简述,

12、工艺流程简述,从606#来的含尘煤气水进入废热锅炉C623ABCD03回收热量，煤气水从199降到155 ，产生143的饱和蒸汽送除氧站，从C623ABCD01AB出来的含尘煤气水进入串联的含尘煤气水冷却器C623ABCD02A、C623ABCD02B、C623ABCD02C，均用循环冷却水最终冷却到70，冷却后的煤气水进入两个并联的含尘煤气水膨胀器（F623ABCD23ABCD）。,工艺流程简述,另外，从气化（606#）来的低压含尘煤气水、开车期间由废锅来的煤气水以及从低温甲醇洗（610#）一系列来的部分冷凝液和从煤气冷却（609#）来的部分含油煤气水也可以进入F623ABCD23ABCD。

13、,工艺流程简述,上述混合煤气水在F623ABCD23ABCD膨胀至接近大气压，煤气水靠重力进入四个并联的初焦油分离器（623ABCD24ABCD），煤气水进入分离器的中心，在此，煤气水通过一中心管进入第一沉降区，在这个区域物流沿径向方向流入分离器壁，粘稠的含尘焦油和大部分重焦油沉降到分离器的锥形底部，分离器内有两个搅拌器，以防止焦油和尘沉积在分离器壁上。含尘焦油从分离器的底部分离出来，就地装车。,工艺流程简述,在分离器中，纯焦油从煤气水中分离出来，并靠一外部可调溢流堰从分离器间断排出，靠重力流入纯焦油槽F623ABCD06，由纯焦油泵J623ABCD11AR将焦油送往罐区。,工艺流程简述,在第

14、二沉降区，煤气水沿径向返回到分离器中心流到安装在分离器中心管四周的固定溢流管到环状槽，靠重力流到最终油分离器（F623ABCD25ABCD），煤气水也可溢流到缓冲槽（F623ABCD01）。,工艺流程简述,从609#煤气冷却来的部分含油煤气水与601#低温甲醇洗一系列来的部分冷凝液进入两个并联的含油煤气水膨胀槽（F623ABCD21AB），膨胀至接近大气压，煤气水靠重力流入两个并联的油分离器（F623ABCD22AB），通过一中心管沿内壁进入第一沉降区形成一均匀的径向流，在第一沉降区焦油沉降在分离器的锥形底部，底部外壁装有蒸汽伴热管。,工艺流程简述,在这个沉降区，油靠浮力从煤气水中分离出来，物

15、流通过油提升器到第二沉降区的煤气水表面，凝结的油滴从煤气水中分离出来，并升到液面上，分离的油沿径向返到分离器中心，经一内部固定的溢流管到环状槽，在这儿，油通过一外部可调溢流堰排到油槽（F623ABCD07），然后用油泵（J623ABCD12AR）打往罐区。,工艺流程简述,分离后的煤气水靠重力流入最终油分离器（F623ABCD25ABCD）或到缓冲槽（F623ABCD02）。,工艺流程简述,经过初焦油分离器（F623ABCD24ABCD）和油分离器（F623ABCD22AB）分离出焦油和油的煤气水，混合后由最终油分离器（F623ABCD25ABCD）的底部进入，首先进入焦炭过滤框向上流，在上升过

16、程中，使小的油滴相互碰撞形成大的油滴，以增进油、水、焦油的分离，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，收集在最终油分离器（F623ABCD25ABCD）的集油室，油靠重力通过一外部可调溢流堰流入油槽（F623ABCD07）。,工艺流程简述,分离后的煤气水从TPI板件底部离开，然后向上流到其集水室并经一溢流堰靠重力流到缓冲槽（F623ABCD），由泵J623ABCD04AR经冷却器C623ABCD09AR完成冷却后送往双介质过滤器F623ABCD26ABCD进行过滤。,工艺流程简述,经过初焦油分离器（F623ABCD24ABCD）和油分离器（F623ABCD22AB）分离出焦油

17、和油的煤气水也可送到缓冲槽（F623ABCD01），然后经泵（J623ABCD01AR）送到煤气水冷却器（C623ABCD09AR）完成冷却，冷却后的煤气水再进入F623ABCD25ABCD进行分离，分离后的煤气水再到F623ABCD02由泵J623ABCD04AR经冷却器C623ABCD09AR的旁路送往F623ABCD26ABCD双介质过滤器进行过滤。,工艺流程简述,另外，通过调节冷却水的量来调节C623ABCD09AR 出口的温度。这样使得F623ABCD26ABCD可在70（不冷却）和40（冷却）间操作。J623ABCD01AR 还向609#提供低压冲洗煤气水。喷射煤气水泵（J623A

18、BCD02AR）从缓冲槽（F623ABCD01和F623ABCD02）向609#提供高压喷射煤气水。,工艺流程简述,经过最终油分离器（F623ABCD25ABCD）分离后的煤气水中还有悬浮固体、油和焦油，所以由F623ABCD25ABCD 分离后的煤气水经泵J623ABCD04AR从双介质过滤器顶部进入，经床层过滤后从底部排出，过滤后的煤气水进入煤气水贮槽（F623AD03）。,工艺流程简述,双介质过滤器运行一段时间后，床层压差增大，易于损坏床层，因此必须进行返洗。返洗水由反洗泵（J623ABCD08ABR）从煤气水贮槽（F623AD03）送到双介质过滤器的底部，每隔24小时对双介质过滤器进行

19、返洗一次，反洗回水即泥浆液收集在泥浆液槽（F623ABCD05）中，然后用泵（J623ABCD07AR）送到初焦油分离器（F623ABCD24ABCD）进行再处理。,工艺流程简述,来自含油煤气水膨胀器（F623ABCD21AB）的膨胀气，一部分进入含油煤气水膨胀器安全水封F623ABCD28AB后，再经过安全水封气液分离器F623ABCD12AB排入大气，另一部分和来自含尘煤气水膨胀器（F623ABCD23ABCD）的部分膨胀气混合后一起进入膨胀气冷却器（C623ABCD07AB），在此气体被冷却到35-40。,工艺流程简述,冷却后的膨胀气通过膨胀气气液分离器 （F623ABCD10AB）送到

20、J623ABCD14AR（膨胀气鼓风机）入口管线，经（J623ABCD14AR）送入膨胀气鼓风机气液分离器（F623ABCD09）,然后送往606#加压气化装置。,工艺流程简述,来自初焦油分离器（F623ABCD24ABCD）、油分离器（F623ABCD22AB）和最终油分离器（F623ABCD25ABCD）等设备的呼吸气经总管排入大气。 623#所有排放或溢流的煤气水流入F623ABCD08中，然后经焦油污水泵（J623ABCD09AR）将煤气水打往初焦油分离器（F623ABCD24ABCD）。,六、三条路线的选择,三条路线的选择,最终油分离器F623ABCD25ABCD的温度可以在40-7

21、0之间进行调节，以保证有最佳的分离效果。 A、操作温度控制在70 煤气水自F623ABCD22AB、F623ABCD24ABCD直接进入最终油分离器，到缓冲槽F623ABCD02，由煤气水输送泵J623ABCD04AR送到煤气水冷却器C623ABCD09AR冷却到40后送双介质过滤器。,三条路线的选择,B、操作温度控制在40 煤气水自F623ABCD22AB、F623ABCD24ABCD直接进入缓冲槽F623ABCD01，由煤气水输送泵J623ABCD01AR送到煤气水冷却器C623ABCD09AR冷却到40后，进入最终油分离器，靠重力流入缓冲槽F623ABCD02，再由煤气水输送泵J623A

22、BCD04AR送入双介质过滤器。,三条路线的选择,C、操作温度控制在40-70间的某一温度 煤气水自F623ABCD22AB、F623ABCD24ABCD直接进入缓冲槽F623ABCD01，由煤气水输送泵J623ABCD01AR经煤气水冷却器C623ABCD09A或C623ABCD09A/B或C623ABCD09A/B/C/R与旁路TPL623A026-150-150B1-T煤气水混合后，进入最终油分离器，靠重力流入缓冲槽F623ABCD02；再由J623ABCD04AR经C623ABCD09AR中其余的换热器送入双介质过滤器。,七、双介质过滤器,双介质过滤器,双介质过滤器装填由支承石子、沙子

23、、焦炭三部分组成，在初次开车前或长期运行后，须进行装填或更换，装填前须进行以下准备工作：（F026B/C/D同F026A）,准备工作,1. 对以下进出F623A26A的管线上的阀门关闭，盲板倒至盲位。 （1）BF623A051/052 （2）N623A014 （3）TPL623A017 （4）TPL623A035 （5）TPL623A042 （6）TPF623A001 （7）TPF623A009 （8）TPD623A037 （9）TPF623A005,准备工作,2. 打开人孔M1、M2、M3。 3. 通入公用空气进行置换，至O2含量达到18%为止。 4. 对以下进入F623A26A的管线管口用石棉板堵住，防止装填物落入管内。 （1）TPL623A035 （2）TPL623A042 （3）BF623A051 （4）排液管 5. 搭脚手架至人孔M2、M3处，上铺平台，装定滑轮，通过M2向过滤器内装填支承石子。,准备工作完毕，进行装填,填料规格如下： 1. 由M2处装填鹅卵石，装填高度210mm 其中：下层70mm，粒度15-40mm，小于15mm的小于10%；大于40mm的小于10% 中层70mm，粒度7-15mm，小于7mm的小于10%；大于15mm的小于10% 上层70mm，粒度3-7mm，小于3mm的小于10%；大于7mm的小于10% 人工铺平