噴淋式飽和器在焦爐煤氣凈化中的應(yīng)用

秦義才，陳 莉

（昆明焦化制氣有限公司，云南昆明 650211）

噴淋式飽和器在焦爐煤氣凈化中的應(yīng)用

秦義才，陳 莉

（昆明焦化制氣有限公司，云南昆明 650211）

介紹噴淋式飽和器生產(chǎn)硫銨的工藝流程及其生產(chǎn)運行中存在的問題，總結(jié)了噴淋式飽和器的運行控制經(jīng)驗，與鼓泡式飽和器進行了比較。

噴淋式飽和器；焦爐煤氣凈化；硫酸銨

昆明焦化制氣有限公司4座焦爐的焦炭產(chǎn)能為130萬t／a，煤氣凈化系統(tǒng)中的飽和器為易地新建的兩臺DN4800／DN3600噴淋式飽和器，用于硫酸銨工序，處理4座焦爐產(chǎn)生的焦爐煤氣，于2007年11月14日建成投產(chǎn)。

1 噴淋式飽和器的工藝流程和作用

1．1 噴淋式飽和器的工藝流程

煤氣在噴淋式飽和器內(nèi)與硫銨母液中的硫酸反應(yīng)生產(chǎn)硫酸銨。但是當母液酸度較大時，則生成硫酸氫銨。當母液含氨飽和時，硫酸氫銨轉(zhuǎn)變成硫酸銨。因此，母液中硫酸氫銨和硫酸銨的比例取決于母液酸度，而當母液酸度為1%～2%時，主要生成硫酸銨。圖1為昆明焦化制氣有限公司凈化車間硫銨工序噴淋式飽和器硫銨生產(chǎn)工藝流程。

圖1 噴淋式飽和器的硫酸銨生產(chǎn)工藝Figure 1 Processes for p roduction of ammonium sulfate by spray type saturator

如圖1所示，來自1?！?＃焦爐的焦爐煤氣，分別經(jīng)過A、B段冷鼓鼓風(fēng)機加壓送至硫酸銨工序煤氣預(yù)熱器前匯合進入煤氣預(yù)熱器，預(yù)熱后的煤氣分兩路進入噴淋式飽和器的上段，與噴淋的母液接觸吸收煤氣中的氨。然后，兩路煤氣匯合，從切線方向進入飽和器中心的旋風(fēng)分離部分。煤氣中夾帶的酸霧分離后沉降至錐形漏斗，凈化的煤氣從飽和器中心出口管離開，進入粗苯工序［1］。

1.2 噴淋式飽和器的作用

在噴淋式飽和器內(nèi)硫酸銨形成結(jié)晶體需要經(jīng)過兩個階段：第一階段是在母液中形成細小的結(jié)晶中心——晶核的形成，第二階段是晶核（或小晶體）的長大。在通常，晶核的形成和長大是同時進行的。在一定的結(jié)晶條件下，若晶核形成速率大于成長速率，當達到固液平衡時，得到的硫酸銨晶體粒度較小；反之，則可以得到大顆粒的結(jié)晶體。因此，較好的控制兩者的速率，便可以控制硫酸銨的粒度。

2 噴淋式飽和器在生產(chǎn)應(yīng)用中存在的問題

1）離心機分離母液出口至結(jié)晶槽回流母液管中心距僅5 mm，母液回流管沒有坡度，分離出的母液不能及時排出，結(jié)晶槽回流母液倒灌進離心機，離心機無法正常開車；飽和器小母液循環(huán)泵噴灑量不足，噴嘴經(jīng)常堵塞，影響吸收效果，飽和器后煤氣含氨高。

2）飽和器下段結(jié)晶泵抽出管插入深度不夠，經(jīng)常導(dǎo)致結(jié)晶抽吸不完，造成降液管堵塞，母液呈過飽和狀態(tài)，影響母液的正常循環(huán)和吸收效果；飽和器內(nèi)大母液循環(huán)系統(tǒng)母液噴頭角度偏離環(huán)行室中央切線方向，該噴頭角度固定不可調(diào)整，導(dǎo)致循環(huán)母液噴淋位置偏心，使母液噴淋極不均勻，影響吸收效果，飽和器后煤氣含氨高。

3）結(jié)晶槽的進料口安裝在槽頂部中央，由于進料的直接沖擊，槽內(nèi)結(jié)晶被不斷的攪動，很難沉淀在槽中下部形成有效的結(jié)晶墊層，造成離心機下料不均勻，引起離心機的振動。

3 改進措施

針對以上問題進行了調(diào)查分析，借鑒同行業(yè)其他廠家的經(jīng)驗進行了以下改造［2］。

1）為解決高位結(jié)晶槽回流母液倒灌入離心機的問題，將離心機回流母液管由原水平管改為有一定坡度（坡度30°左右），并將該管道直接接到飽和器滿流槽中，形成結(jié)晶槽回流母液與離心機分離母液分開，徹底消除了結(jié)晶槽回流母液倒灌入離心機的現(xiàn)象。

2）由于小母液循環(huán)泵出口管為?89×4，而飽和器前后室的小母液噴灑管直徑為DN65；當硫銨母液從管徑為?89×4小母液循環(huán)泵出口管進入4根直徑為DN65的小母液噴灑管噴嘴時，硫銨母液流速減慢，母液中的結(jié)晶沉積在水平管道中，造成水平管道及噴嘴堵塞；為提高母液在水平管道內(nèi)及噴嘴處的流速，將原來流量Q＝55 m3／h、揚程H＝33m的泵改為流量Q＝100m3／h、揚程H＝33m的結(jié)晶泵，運行效果良好。

3）飽和器循環(huán)母液吸收效果差，器后煤氣含氨量高的問題原因是：圖紙上設(shè)計的飽和器內(nèi)大母液循環(huán)噴嘴的固定法蘭上的螺孔是可以調(diào)節(jié)角度的弧形孔，而制造廠商將該固定法蘭上的螺孔加工成不可以調(diào)節(jié)角度的固定孔，大母液噴嘴安裝后，大母液噴嘴角度均偏離上段煤氣環(huán)形室中央切線方向，導(dǎo)致母液噴淋偏移，母液噴淋極不均勻，造成部分煤氣未被母液噴淋而短路。根據(jù)此實際情況，將飽和器內(nèi)大母液噴嘴的固定法蘭上的螺孔按設(shè)計要求加工成可以調(diào)節(jié)角度的弧形孔，并把大母液噴嘴角度調(diào)整到與上段煤氣環(huán)形室中央切線對準。通過此項改造，飽和器后煤氣含氨從改造前200～500mg／m3降到改造后的30 mg／m3以下。

4 噴淋式飽和器的生產(chǎn)操作經(jīng)驗

4.1 母液循環(huán)量的控制

母液循環(huán)量的大小直接關(guān)系到母液在飽和器內(nèi)的噴淋密度，直接影響飽和器后煤氣含氨量高低的關(guān)鍵參數(shù)。母液循環(huán)量用循環(huán)泵電機電流作參考，調(diào)整母液循環(huán)量直至器后煤氣含氨合格。

4.2 溫度的控制

煤氣預(yù)熱器后煤氣溫度為50～60℃，飽和器后煤氣溫度為42～48℃。循環(huán)母液溫度為44～48℃。在以上溫度條件下進行生產(chǎn)控制，可以保持飽和器內(nèi)的水平衡，符合硫銨結(jié)晶成長的需要。

4.3 循環(huán)母液酸度控制

3座焦爐生產(chǎn)時，循環(huán)母液酸度應(yīng)控制在2.0%～2.5%；4座焦爐生產(chǎn)時，循環(huán)母液酸度應(yīng)控制在2.5%～3.0%。在此酸度條件下進行生產(chǎn)控制，有利于保持晶體成長所必須的過程飽和程度，可以得到顆粒較大的硫銨結(jié)晶。因此，在實際生產(chǎn)中要嚴格執(zhí)行連續(xù)加酸制度，每小時對酸度進化驗分析并記錄，根據(jù)分析結(jié)果及時地調(diào)節(jié)好加酸量。

4.4 晶比的控制

根據(jù)噴淋式飽和器生產(chǎn)的特點，改變過去每天兩班抽取結(jié)晶分離的制度，每班根據(jù)晶比情況按時抽取分離。結(jié)晶泵采取連續(xù)運行，當結(jié)晶槽內(nèi)有半槽結(jié)晶時，開啟離心機分離結(jié)晶，結(jié)晶槽內(nèi)結(jié)晶下降到四分之一槽時，停離心機干燥系統(tǒng)，待下一周期。這樣經(jīng)過調(diào)整改造和工藝指標的嚴格控制，強化操作，確保生產(chǎn)的正常進行。

4.5 加酸做母液控制

做母液以72 h為一個周期，每一周期的接點以加完水的時間為準，做母液時的酸度控制在8%～10%。加完酸后循環(huán)1 h加水，煤氣溫度提高到65～70℃，每次做3槽。

5 噴淋式飽和器與鼓泡式飽和器的比較

從整個系統(tǒng)運行的情況看，噴淋式飽和器的生產(chǎn)工藝與鼓泡式飽和器相比，具有煤氣系統(tǒng)阻力小，硫銨結(jié)晶顆粒較大、工藝流程短、設(shè)備使用壽命長等優(yōu)點。

5.1 設(shè)備投資

噴淋式飽和器集酸洗、除酸和結(jié)晶于一體，而鼓泡式飽和器的酸洗和除酸部分別在飽和器和除酸器中完成，其設(shè)備直徑也較噴淋式飽和器大。因此，鼓泡式飽和器不僅占地面積大，而且設(shè)備投資也遠高于噴淋式飽和器。

5.2 能耗

鼓泡式飽和器系統(tǒng)的煤氣阻力為6.5 kPa，而噴淋式飽和器系統(tǒng)的煤氣阻力為1.4～1.6 kPa，系統(tǒng)阻力較鼓泡式飽和器小得多，可以大幅降低鼓風(fēng)機的耗電量。

5.3 設(shè)備維護費用

鼓泡式飽和器的檢修周期為6個月，最長為8個月，大修期為3年。因檢修頻繁，給生產(chǎn)管理帶來極大困難，同時增加了設(shè)備的維護費用。噴淋式飽和器不需要頻繁檢修，大修期為15年，可明顯降低設(shè)備的維護費用。

5.4 硫酸銨質(zhì)量

鼓泡式飽和器生產(chǎn)的硫銨晶體呈粉狀，粒徑為0.3 mm左右，且游離酸含量高。而噴淋式飽和器生產(chǎn)的硫銨不僅顆粒大，粒徑可達0.5～1.0 mm，而且質(zhì)量好。

［1］ 萬清生，于濤.噴淋式硫銨飽和器的生產(chǎn)操作［J］.燃料與化工，2004，35（2）：42-44.

［2］ 賈印貴，李新美，任武宏，等.硫銨工段的改造與效果［J］.燃料與化工，2007，38（3）：55-56.

App lication of Sp ray Type Saturator for Coke Oven Gas Purification

Q IN Yi-cai，CHEN Li

（Kunming coking and Gas Co.Ltd.，Kunming 650211，China）

The processes and problems in the production of ammonium sulfate by spray type saturator were introduced，the spray saturator operational control experience was summed up，and comparative with bubbling saturator weremade.

spray saturator；coke oven gas purification；ammonium sulfate

TQ051

： A

： 1004-275X（2014）01-0068-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2014.01.020

收稿：2013-09-13

秦義才（1969-），男，貴州湄譚人，工程師，從事煤碳深加工工作。