中國是世界最大的煤炭生產(chǎn)國，在如今石油天然氣緊缺的形勢下，實施煤炭資源的清潔、高附加值轉(zhuǎn)化的加工利用途徑具有重要的戰(zhàn)略意義。然而煤炭在消耗和利用的過程中不可避免地會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品和廢棄物，煤焦油渣就是其中的廢棄物之一。煤焦油渣是煤在氣化和焦化過程中，在高溫條件下生成的高沸點有機化合物在冷凝時與煤氣中夾帶的煤粉、固體微粒等混雜在一起而形成的。隨著煤化工的快速發(fā)展，生產(chǎn)能力的不斷擴大，產(chǎn)生的煤焦油渣的數(shù)量也逐漸增加。
煤焦油渣
早在1976年，美國資源保護與回收管理條例就已明確規(guī)定煤焦油渣是工業(yè)有害廢渣，需嚴格對這類廢渣的處理。我國環(huán)?？偩置魑囊?guī)定焦化廠產(chǎn)生的煤焦油渣屬于危險固體廢棄物，應集中進行無害化處理。煤焦油渣為工業(yè)廢渣，直接外排會對農(nóng)田、地下水和大氣等周圍環(huán)境造成嚴重污染，所以必須對其進行合理地處理。此外，煤焦油渣中還含有大量的固定碳和有機組分，具有較高的發(fā)熱量，如果能將之化害為利、變廢為寶，則是解決煤焦油廢渣的比較好途徑。
在煉焦生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的高溫焦爐煤氣在集氣管或初冷凝冷卻的條件下，一些高沸點的有機化合物由氣體冷凝成煤焦油半固體，與此同時，煤氣中夾帶的煤粉、半焦等混雜在煤焦油中，形成帶有粘性的煤焦油渣。
一般焦化廠煤焦油渣主要有3個來源：一是來源于機械化焦油氨水澄清槽，由于相對密度較大，煤焦油渣沉積在澄清槽底部，通過刮板機呈半固體狀態(tài)連續(xù)排出，是焦化廠中煤焦油渣的主要來源；二是經(jīng)自然沉降后的焦油，為除去其中更細微的細渣，用超級離心機進一步對其進行分離，分離出來為含渣量較高的半液體狀的煤焦油渣；其余為焦油貯槽自然沉降后的清槽煤焦油渣，稠度介于機械化澄清槽焦油渣和超級離心機焦油渣之間，此焦油渣產(chǎn)量較少。這3類焦油渣構成了焦化廠的主要煤焦油廢渣。
煤氣化技術是煤在特定的設備內(nèi)，于一定溫度及壓力下使煤中有機質(zhì)與氣化劑發(fā)生一系列化學反應，將固體煤轉(zhuǎn)化為含油CO、H2、CH4等可燃氣體和CO2、N2等非可燃氣體的過程。魯齊爐加壓氣化技術作為固定床連續(xù)塊煤氣化技術，因其單爐生產(chǎn)能力大、技術成熟、適應性強，在國內(nèi)外得到廣泛應用
煤焦油渣呈黑色泥砂狀，易黏結成塊。表觀上由水、焦油和粉塵組成，有粘性，經(jīng)自然晾干或烘干后形成細小顆粒，主要處于小顆粒不規(guī)則非晶相狀態(tài)。煤焦油渣的主要成分是苯類、酚類、多環(huán)芳烴、焦油等有機物質(zhì)以及煤粉、焦粉等，其中重金屬含量較少。從相關數(shù)據(jù)得知，幾種煤焦油渣的發(fā)熱量都較高，均大于7500cal/g，均含大量的固定碳和有機揮發(fā)物，而灰分和含硫量都較低，具備很高價值的可回收二次利用能源。
近年來，隨著煤化工生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，大部分企業(yè)不能對其生存過程中產(chǎn)生的大量煤焦油渣進行很好地回收處理和利用。而是隨意堆放或丟棄。久而久之，大量的的煤焦油渣不僅占用大量空間給企業(yè)帶來儲存負擔，還會因雨水沖刷，對周圍環(huán)境和地下水造成嚴重污染，另外，煤焦油渣中揮發(fā)分子也會嚴重污染周圍空氣環(huán)境。據(jù)先關文獻報道，若將煤焦油渣直接作為燒磚燃料使用，基于500~800℃的燃燒溫度，燃燒過程中氧氣供應不足容易導致燃燒不充分，從而產(chǎn)生大量含有多環(huán)芳烴等有毒物質(zhì)的廢氣排入空氣中，造成大氣污染嚴重。因此，對煤焦油渣進行合理處理和二次回收利用稱為企業(yè)當期亟需解決的問題之一。
將煤焦油渣在無氧或缺氧的條件下，高溫加熱使有機物分解。將有機物的大分子裂解稱為小分子的可燃氣體、液體燃料和焦炭，從而獲得可燃氣體、燃料油和焦炭等化工產(chǎn)品。王穎公開了一種煤焦油渣的處理方法，該方法首先將煤焦油渣進行離心分離得到焦油、水和渣，然后將渣加熱到400~500℃，進一步分離焦渣中的焦油和水，最后將剩渣再加熱到600~900℃進行碳化制成焦炭，并與煉焦配煤混合燃燒，解決了其直接與配煤混合使用引起的焦爐干餾熱量上升的問題。
煤焦油渣熱解處理設備及產(chǎn)物
此外，煤焦油渣作為固體廢棄物，成本可以忽略不計，由于含有大量的碳氫化合物，所以通過熱解分離得到的分離產(chǎn)物進一步處理可制成其他高附加值的化工品。徐田采用煤焦油渣碳化爐并在負壓0.3Mpa和350℃的條件下對煤焦油渣進行熱解，使之分離成焦油和渣。然后焦油與加入的添加劑作用生成焦油樹脂，而剩渣則與加入的添加劑生成醒沒或碳棒作為燃料使用。該方法有效地回收率有用物質(zhì)，實現(xiàn)了資源的回收再利用。
煤焦油渣熱解處理設備
煤焦油渣熱解處理技術對煤焦油渣成分的適應性能力強，幾乎不會造成二次污染，但缺點是能耗略高。
煤焦油渣是煤化工行業(yè)中的副產(chǎn)物，含有有毒、有害的物質(zhì)，對環(huán)境影響不利，必須對其進行合理有效的處理。現(xiàn)今，雖然一些煤焦油渣處理技術已實現(xiàn)工業(yè)化，但仍然存在著許多問題，因此對煤焦油渣的開發(fā)和利用仍舊是不少科研工作者研究的重點。從以上分析可知，熱解分離技術對煤焦油渣成分的適應能力強，幾乎不會造成二次污染，但存在能耗較高的缺點。所以，首先將油、渣分離，然后對油和渣進行分別再處理，達到節(jié)約處理成本，利用充分，利潤最大。如果后期能將渣制成活性炭或其他復合材料等，該處理方案可以合理、有效地充分利用資源，真正做到變廢為寶、循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展路徑，實現(xiàn)碳中和。
以上材料引自王雄雷等所著《煤焦油渣處理技術的研究進展》，如有侵權，請聯(lián)系刪除。
陜西煤焦油渣熱解處理設備
河南東盈煤焦油渣熱解處理設備技術成熟，且在國內(nèi)陜西已有成功項目落地，年處理量達40000噸規(guī)模，實現(xiàn)煤焦油渣的減量化、無害化、資源化回收處理。
