煤化工气化细渣的脱水速率研究

2023-08-12于露张弦张婷易汉平王瑞祥李思佳

当代化工研究 2023年16期

＊于露张弦,2* 张婷易汉平王瑞祥李思佳

（1.鄂尔多斯市紫荆创新研究院内蒙古 017000 2.鄂尔多斯应用技术学院化学工程系内蒙古 017000 3.内蒙古汇能煤化工有限公司内蒙古 017000）

引言

鄂尔多斯市作为国家大型煤炭基地、全国现代煤化工产业示范区，煤工业企业中煤制油、烯烃、天然气、甲醇及乙二醇等现代煤化工企业就发展到了28家之多，这些企业的发展极大地推动了当地工业经济的增长，但煤炭化工转化过程中的灰渣量“蔚为壮观”，并每年保持一定速度在高速增长，这一问题已经成为鄂尔多斯市的一个重要环境挑战。

因此，煤气化灰渣的大规模安全处置和优质化利用已受到广泛重视。气化细渣残碳量较高，由于含水量较大，且大部分水分存于渣粒多孔结构中，干燥难度大、成本高，是资源化利用的制约因素，提高干燥速率，降低脱水的能耗与费用将是一个很关键的问题，本文旨在找到更高效节能的干燥脱水条件为更好的利用气化细渣的热值、提高利用率做基础。

1.材料与方法

(1)原料

实验取鄂尔多斯市某煤化工厂的气化细渣。

(2)设备

选用天津市睿智科技发展有限公司型号BDGZ-B的洞道式干燥器实验装置。

(3)测定方法--干燥特性曲线测定实验

①将样品先加水浸没10min，然后取一定质量（1.5g、3g、4.5g、6g、7.5g）样品放入50mL烧杯中，将干燥速率测定仪设定温度至（60℃、70℃、80℃、90℃、100℃），测定样品的干燥速率曲线。

②打开仪器电源，全开空气阀，启动风机，待流量调节到指定值并稳定后打开加热电源，设置干球温度到实验指定温度。

③待空气温度和流量稳定的时候，记录下支架的重量。

④将处理好的样品放置到重力传感器上读取数据。

⑤在系统稳定的情况下，每隔3min读取重量数据，直至物料不在有明显的变化为止。

⑥改变温度、质量、目数、流量重复步骤①～⑤。

2.结果与讨论

(1)细渣原样干燥速率的测定

根据细渣原样测得数据，作图1干燥速率曲线图。

图1 干燥速率曲线U-XAV图

从图1可以得出：

(2)质量对干燥速率的影响

根据表2作图2，如下：

图2 质量对干燥速率曲线影响

表2 质量对干燥速率的影响

图2探究的是湿选和干选两种不同的筛分方法，针对质量对干燥速率的影响。湿选法洗出一些含水量较大的物质，快速脱除外水，干燥速率越来越高，总体来讲，湿选后的气化渣更容易干燥。

(3)流量对干燥速率的影响

根据表3作图3，如下：

图3 流量对干燥速率曲线影响

表3 流量对干燥速率的影响

图3探究的是湿选和干选两种不同的筛分方法针对流量对干燥速率的影响。干湿选后的气化渣都在流量为8.5×10-4m3/s时产生了一个速率最低点，可以初步判定流量在8.5×10-4m3/s时，干燥速率较好，脱水所用时间也最短。

(4)目数对干燥速率的影响

根据表4作图4，如图4。

图4 目数对干燥速率曲线影响

表4 目数对干燥速率的影响

图4探究的则是湿选和干选两种不同的筛分方法针对目数对干燥速率的影响。从图中大致可以看出湿选和干选这两种方法在目数上对干燥速率和临界含水量的影响趋势大致是相同的，都是呈增加再降低的趋势，但是在＜40m时，干燥速率很低，其原因可能为粒度较大，内水不容易脱除。分布在40～100m之间的粒度比较干燥，粒度太小也会影响气化渣的干燥速率，所以建议将气化渣先筛分后干燥。

3.结论

本文研究了干选、湿选条件下，粒度、温度、质量、流量因素对脱水速率的影响，经过实验的对比分析，湿选的气化细渣干燥速率都要优于干选，脱水工艺前对气化渣进行湿选，将气化渣中含水量较大的物质洗出去，降低气化渣的含水量和灰分、提高碳含量。

在干燥气化渣之前，分离40目以下的大颗粒，这些较大、内含水分较多的颗粒会影响干燥效率。温度控制在60～70℃之间，并通入8.5×10-4m3/s的空气流量，以有效脱除气化细渣中的水分。由于实验装置的限制，实验使用烧杯烘干，虽然有一定的局限性，但在相同条件下仍能实现较高的干燥速率。在其他条件被优化之后，可以预计处理的气化渣量将比传统处理方式更大。