攀鋼煤化工廠二期煤氣凈化系統采用AS循環脫硫洗氨工藝，由于剩余氨水帶油和懸浮物，造成系統換熱器、洗滌塔、脫酸蒸氨塔堵塞，影響煤氣凈化效果。為此，通過離心分離技術對剩余氨水進行了油水分離，由試驗的結果表明，離心分離能使油和水得到很好的分離，基本上能解決后續的系統堵塞問題。

1 離心分離技術除油原理

1.1 剩余氨水中焦油的存在形態分析

剩余氨水是一個含有乳化液滴和膠體的復雜體系，其中所含焦油不溶于水，焦油是一種十分復雜的多組份混合物，特別是其中的有機物如酚類、吡啶堿等的分子結構中既含有親油基，又含有親水基，在細小的油滴表面上會形成親油基向油滴內部、親水基向水側的定向排列，而將油滴保護起來。因此，在油滴之間的表面同性電荷相互排斥，很難相互碰撞凝聚成大油滴，焦油中的酚類，吡啶堿類這些物質在氨水中起著乳化劑的作用。焦爐的集氣管用循環氨水噴灑冷卻煤氣，以及高壓氨水噴灑無煙裝煤過程中，會有焦、煤粉以及石墨粉塵進入液相。克勞斯尾氣經尾氣冷卻器也會帶入細小的硫粉等進入液相。這些固體微粒有些是親水性的（或有親水表面區），有些是親油性的（或有親油表面區），常常位于油與水的界面處，固體微粒進入剩余氨水后，親水性微粒的大部分處于水層中，而在油滴側則要小得多，在油滴表面就形成了保護層，保護著油滴不能聚集分離，也起到乳化劑的作用。從以上分析不難看出，含焦油的剩余氨水中存在著形成乳化液和膠體的必要條件。而液體在泵中的攪拌及在管路中的湍流運動，則是形成乳化液和膠體的充分條件。由此可見，剩余氨水中的焦油除了懸浮部分外，另外部分是與氨水呈溶融狀態存在的。

靜止水層中，油滴的沉淀速度可用斯托克斯定律計算。計算結果表明：粒徑大于3.04μm的油滴在48小時內從液面沉淀距離超過10cm；而小于3.04μm粒徑的油滴，尚在液面下10cm的高度范圍內。含油滴粒徑小于3.04μm的水屬于乳化液，經48小時沉淀后，呈乳化狀態的油仍然很多，所占比例為32.0%，乳化狀油與剩余氨水呈互溶狀態，在實際生產中它們堵塞換熱器和蒸氨塔的可能性不大。堵塞換熱器和塔的主要是懸浮在剩余氨水中的懸浮物。因為懸浮物與剩余氨水不互溶，所以在剩余氨水流動的過程中，懸浮物就容易附在設備的管壁上，時間一長就堵塞設備。

通過對剩余氨水進行靜置沉降實驗，分別靜置2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、20h、24h、30h、36h、42h、48h，測其含油量，從實驗結果可以看出，隨著時間的延長，剩余氨水的除油效率提高，但超過8h后，曲線變得平緩。因此，剩余氨水僅靠靜置沉淀48h仍然不能把焦油徹底除去。

1.2 離心分離原理

離心分離除油技術是目前一種應用較為廣泛、技術成熟的油水處理技術。通常需被分離的物料按理論說，只要有密度差，均可以通過自然沉降法將其分開，但是分離后的澄清度在很大程度上是由時間和容器的沉降面積而定。而離心機的工作原理，則是利用其高速旋轉所產生的幾千倍于地球重力加速度的離心作用力，和相對大的碟片沉降面積的情況下，使被分離的物料在極短的時間內分離開來。即所謂的高分離因數、極大的沉降面積，依靠被分離物料——即剩余氨水、焦油和固體顆粒之間的密度差在高分離因數、極大的沉降面積作用下，使剩余氨水、焦油和固體顆粒同時分離開來。

根據單一顆粒離心分離公式，可知，該物料在一定的圓周加速度和一定的旋轉半徑作用下，其分離沉降速度就可被確定。而另外部分數據是由物料本身決定。

如果要分離無數多的顆粒（無論是固體顆粒，還是液體的液滴），其離心分離的原理公式需引入沉降面積的因素。物料分離的效果好壞與物料本身的參數如密度、顆粒、粘度及流量有關，同時也和離心機的參數相關，即轉速、轉鼓直徑、碟片大小、碟片頂部的半夾角、碟片的片數（也就是碟片之間的間隙大小）等有關。

無論是固體顆粒，還是液體液滴，它們與輕相液體的分離，均在大于5000倍地球重力加速度的離心力作用下，在碟片離心機中，上百個碟片間隙不足0.5毫米的通道中進行分離。

選擇適當大小的碟片離心機，適當的碟片離心機轉速以及適當大小的碟片間隙，在適當的流量及適當的溫度下，就可以將具有一定密度差的物料分離得足夠好。

2 試驗過程

2.1 試驗主要設備及工作流程

試驗所選離心機為瑞典阿法拉伐公司的生產型號為MAPX207碟片離心機。該碟片離心機具有間歇排渣功能，適合分離輕相多，重相少的流體物料。

2.2 試驗方案

攀鋼煤化工廠回收二系大氨水泵旁，安裝了阿法拉伐的MAP×207離心機，將原來剩余氨水放空管處安裝了一個三通管，一個口作為離心機物料的進料口，另一個口用閥門連接，保證能正常取樣，出口直接接入酚水道。重油出口也直接接入酚水道，排渣處用一個高10cm左右的廢酚桶底接住。冷卻水和電均在回收二大氨水泵旁邊接。進、出離心機的物料穩定后10分鐘開始對進液、出液同時取樣，連取三個樣品。樣品化驗數據應當以算術平均值為準。

3 結果與討論

3.1 懸浮物的討論

在試驗初期，能清楚看見剩余氨水進離心機前和出離心機后處的剩余氨水顏色差異非常大。但是為什么看上去很透亮的氨水液中仍有那么高的含油數值？從靜置層降的理論分析中獲知，剩余氨水中有部分與氨水的密度比較接近的輕油，用分離因數在5000-6000G的碟片離心機很難將其分離干凈，除非采用分離因數在12000G以上的高速碟片離心機。要解決的主要問題是系統的堵塞，就涉及到懸浮物含量的問題。離心前的懸浮物含量（9854mg/l）是用離心機后的懸浮物含量（29mg/l）的340倍。現有工藝條件下除油后的剩余氨水的懸浮物平均值為293.8mg/l，是用離心機后的10倍。

3.2 H2S富液出口處的試驗討論

進入離心機前H2S富液的油平均含量為0.6g/l，離心后H2S富液的油平均含量為0.385g/l，油的去除率為35.8%。進入離心機前H2S富液的懸浮物平均含量為125.5mg/l，離心后的H2S富液懸浮物平均含量為33.5mg/l，懸浮物的去除率為73.3%。

4 結論

通過以上試驗數據分析，得出以下結論：

（1）堵塞換熱器、蒸氨設備的主要是剩余氨水中的懸浮物和重油。

（2）用離心分離技術能夠去除剩余氨水中堵塞設備的懸浮物和重油，離心分離對剩余氨水進行除油，去除率為80.5%。比現有工藝條件下的剩余氨水含油下降了55%。

（3）用碟片離心機去除懸浮物，能夠使懸浮物去除到29mg/l，比進離心機前的9854mg/l，去除率為99.7%。現有工藝條件下除油后的剩余氨水的懸浮物平均值為293.8mg/l，是用離心機后的10倍。

（4）在H2S富液出口可以用離心機來除油及懸浮物。油含量的去除率為35.8%，懸浮物的去除率為73.3%。