煤气水分离工艺说明书

4.1 煤气水分离

4.1.1 概述

1 装置设计规模，装置组成

本装置设计处理煤气水能力206m 3/h，装置由含尘焦油煤气水的闪蒸和初分离、含油煤气水的闪蒸和初分离、煤气水的最终分离和煤气水过滤组成。

本装置按单系列设计，以800为工序代号。工序名称为煤气水分离。 2 生产方法、流程特点

本装置设计的目的是冷却，膨胀分离从气化（200），煤气冷却（400），低温甲醇洗（500）来的煤气水中的溶解气、固体颗粒及焦油/油。

煤气水中的物理溶解气经膨胀至接近大气压后部分除去。焦油、油和固体物靠重力分离，控制适当的温度，以保证水和焦油/油有足够的重度差。煤气水分离装置的主要产品是纯焦油、油和净化废水。净化废水中基本上不含焦油、油、尘及膨胀气，含尘焦油就地装车外卖。纯焦油和油送罐区。膨胀气作为排放气送加压气化火炬放空。净化后的煤气水用泵送往下游工段进一步处理。

本流程合理，分离效果高，出工段水的油及固体物可低到10mg/l，根据国内外多年的生产经验，为防止或减少乳化现象的发生，本流程采用含油煤气水与含尘煤气水分两股进入两个结构不同的膨胀器后进入油分离器和初焦油分离器，以达到最佳的分离效果，设置了双介质过滤器保证送往气提的煤气水不含尘。

3 本装置的三废治理及环境保护的措施

本装置所有的设备和管道的排净都收集到地下的焦油废水槽内，然后用泵返回系统，排出的气体（即膨胀气）含有CO2、H2O 、CO 、H2、CH4等有害物，用鼓风机送加压气化火炬烧

掉。

4 生产制度

按照工程规定，年操作小时为8000小时。五班制、三班倒、连续生产。 4.1.2 原材料、产品（包括中间产品）及催化剂、吸附剂、化学品的主要技术规格

1 原材料技术规格，见表4.1.2-1。

表4.1.2-1 原材料技术规格

表

4.1.2-2 产品技术规格

3 催化剂、吸附剂、化学品技术规格，见表4.1.2-3。

表4.1.2-3 催化剂、吸附剂、化学品技术规格

本装置的危险性物料主要是指膨胀气、焦油和油。膨胀气中主要含有一氧化碳、氢气、甲烷等易燃易爆介质；油和焦油都是烃类混合物，也是易燃介质。

表4.1.3 危险性物料主要物性表

* 按《职业性接触毒物危害程度分级》（GB5044）的规定填写。

** 按《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160）和《建筑防火规范》（GBJ 16）中规定的类别填写。 ***按《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB 50058）的规定填写。 4.1.4 生产流程简述

(1)含尘煤气水冷却

从加压气化来的高压含尘煤气水，进入余热回收器（80-W003）回收热量，产生143℃的饱和蒸汽。煤气水从199℃降温到155℃。从余热回收器出来的含尘煤气水进入含尘煤气水冷却器（80-W002A~R）进一步冷却。

(2).含尘焦油煤气水的闪蒸和初分离

冷却后的高压含尘煤气水进入含尘煤气水膨胀器（80-F003AB ）中膨胀至接近常压然后进

入初焦油分离器

从气化来的低压含尘煤气水和开车含尘煤气水也进入到含尘煤气水膨胀器（80-F003AB ）。 在开车期间，如果开车含尘煤气水到含尘煤气水膨胀器（80-F003）的管线堵塞，开车煤气水管线可选择到焦油污水槽（80-B008）的工艺路线。

从加压气化、煤气冷却和本装置的导淋及溢流液也收集在焦油污水槽（80-B008）。

高压含尘煤气水、低压含尘煤气水以及开车煤气水分别进入含尘煤气水膨胀器（80-F003AB ）膨胀至大气压，煤气水靠重力进入两个并联的初焦油分离器（80-F004AB ）。

焦油污水槽（80-B008）中的煤气水由泵（80-P009）送到初焦油分离器（80-F004AB ）。从泥浆液槽（80-B005）中的泥浆液也由泵（80-P007AB ）送到初焦油分离器（80-F004AB ）。

如果焦油/油在煤气水中出现乳化现象，含尘煤气水可选择部分进入初焦油分离器（80-F004AB ），含油的富氨煤气水可作为破乳剂进入初焦油分离器（80-F004AB ）。

设置初焦油分离器（80-F004AB ）的目的是从煤气水中分离尘和焦油。

煤气水进到初焦油分离器中心，在此，煤气水通过一个中心管进入第一沉降区，在这个区域物流朝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，分离器装有两台电机驱动的刮泥机，以防止固体物沉积在壁上。为了保持焦油的流动性，分离器的锥底外部装有蒸汽蛇管。

初焦油分离器的操作温度维持在65℃和90℃之间。在分离器下部，纯焦油从煤气水中靠浮力分离出来，由于油的上升，在锥板周围，物流流向第二沉降区的液面，并靠外部一可调溢流管，从分离器间断排出，靠重力流入纯焦油槽。

煤气水从第一沉降区通过分离器四周一个环缝进入第二沉降区分离，油顺锥板底部的降油管回到第一分离区。

在第二沉降区，煤气水沿径向返到分离器中心，到安装在分离器中心管四周的固定溢流管上。靠重力流到相应的最终油分离器（80-F005A~C）。煤气水也可溢流到第一缓冲槽（80-B001）。

在第二区沉降的焦油通过锥形板四周的管子排放到分离器底部。含尘焦油从初焦油分离器的底部分离出来，直接装车送出厂外出售。

(3).含油煤气水的闪蒸和初分离

从400＃煤气冷却来的含油煤气水与500＃净化来的煤气水分别进入含油煤气水膨胀器A 和B （80-F001AB ）膨胀至大气压。从冷却400#来的含油煤气水在大约1800KPa 和71℃时排到含油煤气水膨胀器（80-F001A ），由于此时煤气水温度以接近膨胀器最佳操作温度，故在降压前不需进一步冷却。从低温甲醇洗500#来的含油煤气水在大约1800KPa 和8℃时排到含油煤气水膨胀器（80-F001B ）。

膨胀后的煤气水靠重力通过管道分别流入油分离器A 和B （80-F002AB ），膨胀气与含尘煤气水膨胀器（80-F003AB ）的膨胀气汇合一起到膨胀气冷却器（80-W007AB ）冷却，经膨胀气气液分离器（80-B010AB ）分离后由膨胀气鼓风机（80-V001AR ）加压后去加压气化火炬烧掉放空。

油分离器（80-F002）的用途是从煤气水中分离油和少量焦油，煤气水从中心进入分离器，通过中心管沿内壁进入第一沉降区，形成均匀的径向流。在分离器锥形底部已分离的焦油不会搅混，其分离形式与初焦油分离器（80-F004）相似，且在两上沉降区完成。

在第一沉降区焦油沉降在分离器的锥形底部，底部外壁装有蒸汽加热蛇管。在这个沉降区，油靠浮力从煤气水中分离出来，升到第二沉降区煤气水表面。

在第二沉降区，凝结的油滴从煤气水中分离出来，并升到液面。分离的油沿径向返到分离器中心，经内部固定的溢流管到环状槽。这个环状槽与内部固定煤气水溢流管同心。在这儿，油通过外部可调溢流管排到油槽（80-B007）。

第二沉降区与第一沉降区被锥形板隔开，相对的第一沉降区的含油煤气水沿径向返到分离器中心，它是通过等距分布在与中心管同心的周围孔，且向上流入一个环状槽。该槽装在中心管上，煤气水由该槽靠重力流入最终分离器（80-F005），或到第一缓冲槽（80-B001）。

为维持油分离器煤气水的低粘度，其操作温度控制在65℃和80℃之间。

含油煤气水也可选择直接进入含尘煤气水膨胀器，靠重力到初焦油分离器（80-F004）、最终油分离器（80-F005）。

(4).煤气水的最终分离

经过初焦油分离器（80-F004）、油分离器（80-F002A ）分离出焦油和油的煤气水混合后进最终油分离器（80-F005ABC ），而从油分离器（80-F002B ）油的煤气水单独进入最终油分离器（80-F005D ）。煤气水从最终油分离器（80-F005）的底部进入，即首先进入焦炭过滤框。由底部来的煤气水通过焦炭框内的焦炭向上流，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－焦油的分离。在油的分离过程中，一些油滴离开焦炭过滤框，直接上升到液体表面，且收集在最终油分离器（80-F005）的集油室。

焦炭过滤框由挡板隔开，且可以移到外部清洗、检查及再装填。因此，分离器设有导轨和起吊过虑框的链条。

通过焦炭过虑框的含有更小油滴的煤气水进入最终油分离器（80-F005）的TPI 组件。 最终油分离器（80-F005）配有4个TPI 组件（TPI 为倾斜板式中间收集器）以增强分离效果。每个组件包括24个间隔为39mm 的波纹不锈钢板，组成一个波纹板框。组件在分离器

里以45o 倾斜安装。油、水、焦油混合物在组件里的邻近板之间进行分离。物流由TPI 内向外流动时，流体保持层流状态。

在组件里部分分离出的油与煤气水逆流上升到分离器的集油室，大部分分离出的油随煤气水流动，通过浮力上升到煤气水表面并进入集油室，TPI 组件在操作期间也可移到外部清理、维修、检查，也装有导轨和吊链。

由焦炭过虑框侧和TPI 侧分离出的油靠重力流入油槽（80-B007）。

为防止焦油在锥体部分凝固并阻塞，最终焦油分离器（80-F005）锥底也装有蒸汽蛇管。 分离后的煤气水从组件底部离开，然后向上流到其集水室并经一溢流堰靠重力流到第二缓冲槽（80-B002）。

上述煤气水也可送到第一缓冲槽（80-B001），然后经煤气水输送泵（80-P001）送到煤气水冷却器（80-W009A ～D ）冷却，其中每台冷却器都设有旁路，这样可灵活调节煤气水的最佳操作温度。使得最终油分离器可在70℃（不冷却）和40℃（完全冷却）间操作。

最终油分离器（80-F005）的水溢流到第二缓冲槽（80-B002），由泵（80-P004）将煤气水送双介质过滤器（80-F006A~D），

煤气水输送泵（80-P001）除了向煤气水冷却器（80-W009A ～D ）输送煤气水外，还向整个工段提供低压冲洗煤气水。

第一缓冲槽（80-B001）和第二缓冲槽（80-B002）用一平衡管线连接。喷射煤气水泵（80-P002）可由第一缓冲槽（80-B001）和第二缓冲槽（80-B002）交替取水。向400＃提供高压喷射煤气水。

煤气水可有三种工艺路线（主要由最终油分离器所选择的操作温度而定），为了防止乳化现象产生，最终油分离器的操作温度视现场操作情况而定。

A ．一般路线

煤气水完全不通过煤气水冷却器（80-W009A ～D ），即最终油分离器（80-F005）的操作温度确定为70℃。

煤气水进入最终油分离器（80-F005），经第二缓冲槽（80-B002），由过滤器供料泵（80-P004）送煤气水冷却器（80-W009A ～D ），冷却到40℃后送双介质过滤器。

B ．来自初焦油分离器（80-F004）和油分离器（80-F002）的煤气水直接送入第一缓冲槽（80-B001），用煤气水输送泵送煤气水冷却器（80-W009A ～D ）冷却到40℃，进入最终油分离器（80-F005）后，靠重力流入第二缓冲槽（80-B002），再由过滤器供料泵（80-P004）送入双介质过滤器。

C ．煤气水部分经煤气水冷却器（80-W009A ～D ）冷却（如冷却到50℃），然后进入最终油分离器，煤气水靠重力流入第二缓冲槽（80-B002），由过滤器供料泵（80-P004）送入双介质过滤器。

(5).煤气水过滤

经过最终油分离器（80-F005）分离后的煤气水中还含有悬浮固体，油和焦油，可在双介质过滤器（80-F006）中清除。在正常情况下，煤气水从双介质过滤器（80-F006）顶部进入经床层过虑后到底部，过滤后送煤气水贮槽（80-B003）。

双介质过滤器的床层分三层： a. 过虑介质（焦炭） b. 沙子 c. 支撑石子

该过滤器最大允许通过流量为135m 3/h。

过滤后的煤气水送入煤气水贮槽（80-B003），煤气水输送泵（80-P005）从缓冲槽（80-B003）取水，作为产品煤气水送出界区。

过滤器返洗由煤气水贮槽（80-B003）来的37℃的煤气水高速逆流冲洗。 (6).过滤器返洗

当过滤器床层压差增大，超过60KPa 时，过滤器必须冲洗，正常运行，每隔24－48小时定期对过滤器返洗一次。两台过滤器的正常过滤和返洗交替进行，这里设置自动控制系统。

过滤器的冲洗由过滤器冲洗泵（80-P008A/B）来完成，在预反洗阶段只有一台泵操作，在反洗操作时，两台泵同时操作。

为了防止泥浆液夹带过滤焦炭最大冲洗量为1000m 3/h。从冲洗过滤器来的泥浆液收集在泥浆液槽（80-B005），然后用泵（80-P007AB ）送到初焦油分离器（80-F004）。

过滤器返洗分四个过程： a. 过滤器的排放

过滤器停止使用后，残留液靠重力流到泥浆液槽（80-B005），过滤器底部的焦油排至焦油污水槽（80-B008），直至液位稍高于过虑床（焦炭层）为止。

b. 通氮气和低压蒸汽

过滤器用氮气吹扫。使床层焦碳松散然后再通入0.5MPa(g),158℃的低压蒸汽吹扫升温，使过滤器焦碳层所吸附的焦油和油与焦碳分离。

c. 返冲洗阶段

启动第一台冲洗泵（80-P008A ），慢慢增加流量到500m 3/h（约需30～60秒内），过滤器用煤气水贮槽（80-B003）的煤气水冲洗约12分钟。一分钟后启动第二台泵（80-P008B ），其流量也应该象第一台泵一样慢慢增大，两台泵运行约6分钟。在此过程中滤床处于悬浮状态，

滤床的上层按其密度和粒径重新分布。密度小的焦炭升到床层顶部，滤沙留在下部。

d. 过滤器的填充

冲洗完毕后，用煤气水将过滤器重新填充。

过滤器的返洗造成一部分滤料的粉碎。因此一部分小颗粒的滤料就被夹带到泥浆液槽（80-B005）。因此，每隔2～3年需添加一些滤料，时间更长一些，一部分滤沙也可能被破坏，故必须更换。

4.1.5 主要设备的选定说明

(1)含尘煤气水膨胀器

设置为卧式结构，减轻含尘煤气水减压膨胀时对设备的冲刷磨损设备内件材料采用了硬镍以增加设备的耐磨性。

直径Φ2185，长L ＝10795，V ＝18m 3 二台 (2)初焦油分离器

立式容器，下部为锥形，有利于重焦油尘的沉降分离，在分离器内有电动刮刀，可清除粘在壁上的焦油和尘，内设搅拌装置增加分离效果。

直径Φ8000，长H ＝11710，V ＝428m 3 二台 (3)最终油分离器

立式容器，下部为锥形，内部装有TPI 板组件，以提高油的分离效果。 直径Φ6500，长H ＝3500，V ＝167m 3 四台

4.1.6 原材料、动力（水、电、汽、气）、催化剂、吸附剂和化学品消耗定额及消耗量

1 原材料消耗，见表4.1.6-1。

表4.1.6-1 原材料消耗定额及消耗量

*消耗定额以每吨产品计。

2 动力消耗，见表4.1.6-2。

表 4.1.6-2 动力（水、电、汽、气）消耗定额及消耗量

* 使用情况系指连续、间歇、开停车频率和使用量等情况 ** 消耗定额以每吨产品计。

3 催化剂、吸附剂、化学品消耗，见表4.1.6-3。

表 4.1.6-3 催化剂、吸附剂、化学品消耗定额及消耗量

* 规格包括型号、尺寸 ** 消耗定额以每吨主要产品计

4.1.7 定员表, 见表4.1.7。

表4.1.7 定 员 表

4.1.8 三废排放量，见表4.1.8。

* 按气、液、固成混合相填写 ** 应说明有害物质名称。

4.1.9 主要节能措施，

从加压气化来得199℃的高温含尘煤气水，进入余热回收器（80-W003）进行余热回收，生产低压蒸汽。含尘煤气水降温到155℃，然后经含尘煤气水冷却器用循环冷却水进行冷却。这样一来减少了循环水的消耗量，同时又生产了低压蒸汽。