破乳剂在太钢焦油氨水分离中的应用
李守成 张鹏飞（太钢不锈钢股份有限公司焦化厂太原030024） 齐洪涛（太钢不锈钢股份有限公司技术中心，太原030024）
太钢焦化厂现有2座7.63m焦炉，设计能力年产焦炭220万吨。为了节能增效，于2008年底采用了煤调湿技术，将焦炉入炉煤水分从10％逐步降低至8.0%。 煤调湿采用STD技术，通过间接加热来降低和控制入炉煤的水分。其效果是焦炭和化工产品产量增加、焦炉煤气发生率提高、焦炉加热用的煤气用量减少、剩余氨水量减少。但是，煤调湿装置投入使用后，煤气中的煤粉夹带量明显增加，焦油与氨水分离困难，导致氨水中的悬浮物及焦油含量上升、循环氨水喷嘴堵塞、鼓风机前导向调节范围变小、横管初冷器阻力居高不下、焦油质量下降、蒸氨塔件堵塞，影响焦炉、鼓冷、蒸氨工序的正常生产。
目前，解决焦油、氨水分离困难的方法有机械、物理、化学等方法。使用化学破乳剂来加强焦油氨水的分离在国外已经应用了较长时间，属于比较成熟的技术，而且破乳剂还能改善焦油的流动性，从而减弱氨水中残余焦油的沉积趋势。根据目前国际先进技术，结合太钢现状，决定使用化学破乳剂技术，即在焦油氨水系统和横管初冷器的循环喷洒液中投加一定量的破乳剂，以解决焦油氨水分离困难的问题。
1 破乳剂的性质及工作原理
1.1破乳剂的理化性质
破乳剂可分为离子型和非离子型，由于非离子型化学破乳剂具有用量少、不产生沉淀、脱除的水中含油少和脱水成本低等优点，故选用了
非离子型化学破乳剂。非离子型化学破乳剂主要分为水溶性和油溶性两类，由于油溶性化学破乳剂不会被脱除的水带走，且随着脱水量的增加浓度逐渐增高，更有利于继续脱除水分。因此，决定选用型号为N71700的破乳剂。
1.2破乳剂的工作原理
N71700是一种羟基、油包水、煤焦油的破乳剂。它既可以作为破乳剂，又是一种有效的减黏剂。作为破乳剂，N-71700可以中和因乳化作用而在焦油表面形成的电荷，使冷凝下来的焦油更好结合，从而加强了焦油氨水分离器内氨水和焦油的分离作用，减少了氨水中的焦油和悬浮物含量。
作为减黏结剂，N71700可以紧紧地附着在焦油的表面，形成一层非常薄的膜，从而达到降低焦油黏度，提高焦油流动性，减少沉积的功效。
2 应用情况
2.1投加流程
破乳剂的投加要根据生产运行情况及现场情况决定。经研究决定，在两处分别投加破乳剂。一处为循环氨水泵前。由于循环氨水是闭路循环系统，不便于重新开孔加药，因此利用原有的采样口，通过高压计量泵将破乳剂送入循环氨水泵前的氨水管道内。破乳剂会随着循环氨水进入焦炉进行煤气的喷洒冷却，之后再通过汽液分离器返回机械化焦油氨水澄清槽。在机械化焦油氨水澄清槽内，破乳剂利用破乳及减黏作用，提高焦油和氨水的分离效果，改善循环氨水和焦油质量。另一处投加点为横管初冷器上、下段循环喷洒液内。随着循环喷洒液不断喷洒横管管
壁，可以防止焦油、焦油渣、萘等物质附着在横管壁上，提高了横管初冷器的换热效率，保证了横管初冷器出口煤气温度达标。由于破乳剂的亲油性质，最终它会随着焦油进入焦油的贮存系统。
破乳剂对焦油管道内原有的沉积物还有剥离作用，因此它的调节应该是一个缓慢的过程，以避免过决的沉积物剥离造成管道和设备的堵塞。投加过程中，在保证桥管和集气管循环氨水喷淋不发生严重堵塞的前提下，逐步调节破乳剂的加入量，最终破乳剂投加量要保证在200～400ppm才能有效保证焦油、氨水的分离。
2.2投加效果
投加破乳剂N71700后，对焦炉、焦油、氨水等系统的稳定运行都有积极作用。
（1）循环氨水喷嘴的堵塞率下降了70%，保证了焦炉的正常操作。焦油会随着焦炉煤气的喷淋冷却不断冷凝出来，在循环氨水中的破乳剂会和焦油产生作用，降低焦油的黏度，从而减少沉积的产生。这样可使循环氨水喷头更加清洁，降低了堵塞和清扫的频率，同时循环氨水的喷淋也会变得更加均匀和有效。
（2）提高了循环氨水的质量。破乳剂加强了焦油和氨水的分离作用，使循环氨水变得更加清洁，循环氨水含油和含悬浮物指标大幅下降。投加破乳剂前后的生产数据见表1。
（3）焦油质量明显提高。未加药剂前，焦油质量达不到规定的要求，尤其是黏度、水分以及甲苯不溶物不达标。通过投加破乳剂，降低了焦油黏度，改善了焦油的流动性，从而保证了焦油的质量焦油。详见表2。
（4）由于焦油发生严重乳化，焦油、氨水分离情况非常不好，严重时焦油贮罐内的水分高达40% ,而外发焦油水分也超过客户要求的4%，带来了严重的经济损失。为了保证外发焦油水分合格，在焦油贮罐内也投加了一定量的破乳剂，投加药剂后的焦油水分达到了规定要求。
（5）超级离心机故障清理周期明显延长。由于从机械化焦油氨水澄清槽出来的焦油水分减少，使超级离心机的负荷下降，大幅提高了超级离心机的效率，也使超级离心机的故障清理周期由每天1次延长至15天1次。同时，由于脱水量减少，超级离心机处理的能耗也大幅降低。
（6）氨水过滤器清洗频率降低。为了保证氨水质量，循环氨水在送入焦炉前需经过滤器过滤。煤调湿装置投用后，循环氨水中带有大量的焦油和悬浮物，过滤器的清洗频率变为每天1次，不仅影响正常生产，还加大了劳动强度。投加破乳剂后，循环氨水的质量明显改善，使得氨水过滤器的清洗频率下降至每半年1次。
（7）改善了横管初冷器的运行情况。通过在横管初冷器上、下段循环喷洒液中添加一定量的破乳剂，使原先横管初冷器管壁上附着的焦油类物质脱落下来，增加了横管的换热面积，提高了横管初冷器的换热效率。横管初冷器的阻力也由1500Pa降至800Pa左右，减少了横管的吹扫次数，稳定了横管初冷器出口的煤气温度指标，而且煤气中萘含量平均减少了20 mg/m3。
（8）稳定了蒸氨系统，保证了污水系统的水质达标。之前，由于氨水中有大量的焦油和悬浮物，且氨水在剩余氨水罐中的停留时间短，造成焦油和悬浮物带入蒸氨废水螺旋板换热器及蒸氨塔内，每3个月就必须停产清理蒸氨塔的塔盘，严重影响后续污水处理的正常运行。而且蒸氨废水用的螺旋板换热器内还堵有大量的沥青类物质，严重时必须更换换热器，造成设备费用的增加。使用破乳剂后，剩余氨水指标明显好转，螺板换热器和蒸氨塔盘内的焦油沉积大大减少，蒸氨塔的停产清理周期也延长至每年1次。
3 结论
（1）投加破乳剂可以有效减少循环氨水喷嘴堵塞的频率，减轻清理喷头的劳动强度。
（2）破乳剂可以有效改善循环氨水质量, 降低焦油黏度、降低外发焦油水分，不仅保证了焦油氨水系统的正常运行，还可增加焦油收率。
（3）破乳剂对于蒸氨系统也有积极的作用，可防止蒸氨塔盘及废水换热器内带入大量的焦油和悬浮物，减轻了后续污水系统的处理负荷。
（4）投加破乳剂后可以有效降低横管初冷器的阻力，减少横管管壁上的附着物，提高换热效率，降低煤气中萘的含量。
（5）对于采用煤调湿技术后出现严重乳化现象的焦化厂，可以考虑使用破乳剂来解决生产问题。