第三节 煤焦油氨水的分离
近年来，对煤焦油氨水的分离引起了重视，一方面是由于采用预热煤炼焦和实行无烟装煤给这一分离过程带来了新问题，另一方面是因为要求提供无煤焦油氨水和无渣低水分煤焦油的需要，同时还要求尽量减少煤焦油渣中的煤焦油含量以增产煤焦油。
一、煤焦油氨水混合物的性质及分离要求
在用循环氨水于集气管内喷洒冷却荒煤气时，约60％的煤焦油冷凝下来，这种集气管煤焦油是重质煤焦油，其相对密度（20℃）为1.22左右，黏度较大，其中混有一定数量的煤焦油渣。煤焦油渣是固体微粒与煤焦油形成的混合物。固体微粒包括煤尘、焦粉，炭化室顶部热解产生的游离碳及清扫上升管和集气管时所带入的多孔物质。煤焦油渣中的固体含量为30％，其余约70％为煤焦油。
煤焦油渣量一般为煤焦油量的0.15％～0.3％，当实行蒸汽喷射无烟装煤时，其量可达0.4％～1.0％，在用预热煤炼焦时，其量更高。
煤焦油渣内固定碳含量约为60％，挥发分含量约33％，灰分约4％，气孔率约63％，真密度为1.27～1.3kg/L。因其与集气管煤焦油的密度差小，粒度小，易与煤焦油黏附在一起，所以难以分离。
煤气在初冷器中冷却，冷凝下来的煤焦油为轻质煤焦油，其轻组分含量较多。在两种氨水混合分离流程中，上述轻质煤焦油和重质煤焦油的混合物称之为混合煤焦油。混合煤焦油20℃密度可降至1.15～1.19kg/L，黏度比重质煤焦油减少20％～45％，煤焦油渣易于沉淀下来，混合煤焦油质量明显改善。但在煤焦油中仍存在一些浮煤焦油渣，给煤焦油分离带来一定困难。
煤焦油的脱水直接受温度和循环氨水中固定铵盐含量的影响，在80～90℃和固定铵盐浓度较低的情况下，煤焦油与氨水较易分离。因此，在独立的氨水分离系统中，集气管煤焦油脱水程度较差，而在采用混合氨水分离流程时，混合煤焦油的脱水程度较好，但只进行一步澄清分离仍不能达到要求的脱水程度，还需在煤焦油储槽内保持80～90℃条件下进一步脱水。在图2-9所示流程中采用两步澄清分离设备，可达到要求的质量标准。
图2-9 重力沉降和离心分离结合的煤焦油氨水分离流程
1—机械化焦油氨水澄清槽；2—煤焦油脱水澄清槽；3—卧式连续离心沉降分离机；4—煤焦油渣收集槽；5—煤焦油中间槽；6—煤焦油储槽；7—氨水中间槽；8—氨水槽
目前中国焦化厂生产的煤焦油质量标准见表2-1。经澄清分离后的循环氨水中煤焦油物质含量越低越好，最好不超过100mg/L。
表2-1 煤焦油质量标准（YB/T 5075—93）
注：萘含量指标不作质量考核依据。
二、煤焦油氨水混合物的分离方法和流程
大中型焦化厂一般采用图2-3、图2-5所示的煤焦油氨水分离流程。近年来，为改善煤焦油脱渣和脱水提出了许多改进方法，如用蒽油稀释；用初冷冷凝液洗涤；用微孔陶瓷过滤器在压力下净化煤焦油；在冷凝工段进行煤焦油的蒸发脱水；以及振动过滤和离心分离等。其中以机械化焦油氨水澄清槽和离心分离相结合的方法应用较为广泛，其工艺流程如图2-9所示。
由集气管来的液体混合物先进入机械化焦油氨水澄清槽1，分离了氨水的煤焦油由此进入煤焦油脱水澄清槽2，然后泵送至卧式连续离心沉降分离机3除渣，分离出的煤焦油渣放入煤焦油渣收集槽4，净化的煤焦油放入煤焦油中间槽5，再送入煤焦油储槽6。
卧式连续离心沉降分离机的操作情况如图2-10所示，温度为70～80℃的煤焦油经由中空轴送入转鼓内，在离心力作用下，煤焦油渣沉降于鼓壁上，并被设于转鼓内的螺旋卸料机［见图2-10（b）］连续地由一端排到机体外，澄清的煤焦油也连续地从另一端排出。
图2-10 卧式连续离心沉降分离机操作示意图
用离心分离法处理煤焦油，分离效率很高，可使煤焦油除渣率达90％左右，但基建费用及动力消耗较大。
在采用预热煤炼焦时，为不使煤焦油质量变坏，在焦炉上可设两套集气管装置，将装炉时发生的煤气抽到专用集气管内，并设置较简易的专用氨水煤焦油分离及氨水喷洒循环系统。由装炉集气管所得到的煤焦油（约占煤焦油总量的1％）含有大量煤尘，这部分煤焦油一般只供筑路或作燃料用，也可与集气管下来的氨水在混合搅拌槽内混合，再经离心分离以回收煤焦油。
此外，还可采用在压力下分离煤焦油中水分的装置。将经过澄清仍然含水的煤焦油，泵入一卧式压力分离槽内进行分离，槽内保持81～152kPa，并保持温度为70～80℃。在此条件下，可防止溶于煤焦油中的气体逸出及因之引起的混合液上下窜动，从而改善了分离效果，煤焦油水分可降至2％左右。
三、煤焦油质量的控制
由表2-1可见，煤焦油中水分、灰分、甲苯不溶物是煤焦油质量的重要指标，它主要取决于冷凝工序的生产操作。操作中应注意如下几点：
①机械化焦油氨水澄清槽内应保持一定的煤焦油层厚度，一般为1.5～2m，排出煤焦油时应连续均匀，不宜过快，要求夹带的氨水和煤焦油渣尽可能少，最好应装有自动控制装置。
②严禁在机械化焦油氨水澄清槽内随意排入生产中的杂油、杂水，以利于煤焦油、氨水、煤焦油渣分层，便于分离。
③静置脱水的煤焦油储槽，严格控制温度在80～90℃，保证静置时间在两昼夜以上。同时应按时放水，向精制车间送油时应均匀进行，且保持槽内有一定的库存量。
④严格控制初冷器后的集合温度符合工艺要求，避免因增大鼓风机吸力而增加煤粉和焦粉的带入量。另外，焦炉操作应力求稳定，严格执行各项技术操作规定，尽量减少因煤粉、焦粉带入煤气而形成煤焦油渣，防止煤焦油氨水分离困难。
⑤机械化焦油氨水澄清槽氨水满流情况、煤焦油压油情况、油水界面升降，减速机、刮渣机运行情况保持正常。
⑥严格控制装炉煤细度；采用高压氨水喷射或蒸汽喷射实现无烟装煤技术的厂家，要严格控制高压氨水或蒸汽压力，压力不宜太高。