干法脫萘在三鋼的應用

萬卓耿

干法脫萘在三鋼的應用

萬卓耿

（福建三鋼集團有限責任公司動能公司，福建三明365000）

介紹了三明鋼鐵公司民用煤氣雜質含量及凈化系統(tǒng)的基本情況，民用煤氣柴油洗萘升級為干法脫萘后，降低了民用煤氣的萘及硫化氫等雜質含量，減少了民用煤氣管道腐蝕及儀控表計堵塞。

干法脫萘；吸附劑；堵塞；腐蝕

1 概況

原來三鋼焦爐生產(chǎn)的焦爐煤氣只通過簡單的變溫吸附脫萘，便送至煤氣站民用煤氣凈化系統(tǒng)進行柴油洗萘及方形干箱脫硫（干箱內主要裝煉鋼除塵灰、谷殼及純堿），二次凈化后儲存入20000 m3濕式焦爐煤氣柜（簡稱兩萬柜），再經(jīng)過加壓系統(tǒng)加壓后作為生活用氣。凈化后的萘含量約為172.2 mg/m3，硫化氫含量約為194.2 mg/m3，使得民用煤氣管道出現(xiàn)不同程度的腐蝕及儀控表計堵塞等現(xiàn)象，給民用煤氣輸送及使用帶來安全隱患。為此，三鋼于2014年10月20日建成3000 m3/h民用煤氣凈化干法脫萘裝置投入使用后，現(xiàn)運行狀況較為穩(wěn)定，煤氣凈化效果良好。

2 干法脫萘技術應用及原因分析

2.1 干法脫萘工藝流程

干法脫萘裝置采用“塔式全干法凈化”工藝，脫萘塔內裝填4種吸附劑，底部裝填瓷球和除油劑，先將煤氣中的水和焦油脫除；中部裝填吸附劑主要用于脫除煤氣中大部分的硫化氫和部分萘；頂部裝填精吸附劑用于精脫萘。煤氣進入正處于吸附狀態(tài)的脫萘塔，煤氣中的萘、硫化氫及焦油等組分被裝填吸附劑的發(fā)達孔系所吸附，從而使煤氣得以凈化。脫萘工藝由3臺脫萘塔和1臺換熱器組成，脫萘塔2臺同時進氣，1臺再生。通過閥門切換，高峰期可以3臺同時運行，低峰期也可以只開1臺運行。凈化裝置設有旁通，凈化裝置可與煤氣主管完全隔離，再生和切換脫萘塔的操作均可以實現(xiàn)在線操作。

用0.8 MPa混合蒸汽經(jīng)換熱器將氮氣加熱至150～180℃后，對脫萘塔吸附劑進行高溫再生，將脫萘塔中吸附劑的萘、焦油及硫化氫等雜質脫附出來，再生氣進入混合煤氣管道。

圖1 現(xiàn)民用煤氣凈化系統(tǒng)工藝流程圖（干法脫萘）

2.2 氮氣作為再生載體

干法脫萘有煤氣再生、蒸汽再生及氮氣再生三種較為常用的再生方式，且各有優(yōu)劣。

（1）煤氣再生：民用煤氣凈化前的壓力一般在6 kPa左右，經(jīng)過凈化后壓力都大于2.2 kPa，靠自身壓力可直接儲存入兩萬柜。如果采用凈化后的民用煤氣作為再生載體壓力較低，須經(jīng)過二次加壓。不僅增加加壓系統(tǒng)的投資、運行及檢修維護成本，還增加轉動設備運行過程中機械傷害的安全隱患。

（2）蒸汽再生：蒸汽再生容易破壞吸附劑的內部結構，隨著再生次數(shù)增加，吸附劑吸附容量下降較快，吸附效果銳減，直接影響吸附劑的使用壽命。伴隨有廢水及廢氣產(chǎn)生，造成一定環(huán)境污染。

（3）氮氣再生：廠區(qū)內氮氣壓力為0.6 MPa，純度高達99.99%，經(jīng)過減壓裝置減壓到0.1 MPa以后，可直接作為再生載體。氮氣再生對吸附劑性能及使用壽命影響較小，可頻繁再生吸附劑。再生氮氣用量較少，只需400 m3/h左右，可直接接至混合煤氣管道，對混合煤氣熱值及壓力影響有限，基本上沒有對混合煤氣生產(chǎn)產(chǎn)生影響。同時，再生后的氮氣無需外排，沒有造成二次污染。

根據(jù)吸附劑的再生效果、使用壽命、投資運行費用及環(huán)保等因素綜合考慮，結合民用煤氣凈化系統(tǒng)場地較小、布局緊湊的實際情況，我們采用氮氣作為再生載體較為經(jīng)濟環(huán)保。

2.3 過、飽和蒸汽作為加熱載體

干法脫萘主要有飽和蒸汽加熱、電加熱、飽和蒸汽及電混合加熱等加熱模式。

（1）飽和蒸汽：飽和蒸汽源頭距離民用煤氣凈化系統(tǒng)現(xiàn)場距離較遠，能量損失較大，到達煤氣凈化系統(tǒng)現(xiàn)場飽和蒸汽溫度較低，使得加熱速率較低、加熱時間較長、加熱效果不佳。

（2）電加熱器：需新增電氣設備，且煤氣區(qū)域內要求配套的電氣設備應為防爆型，大大增加了一次性投資費用。同時，煤氣區(qū)域對電氣設備腐蝕較大，縮短電氣設備使用壽命，提高日常運行、檢修及維護成本，電加熱性價比較低。

（3）飽和蒸汽及電混合加熱：需新增飽和蒸汽管線及電氣設備兩套設備，不僅提高一次性投資費用，還提高檢修維護成本，增加操作難度。此外，飽和蒸汽管線及電氣設備交叉運行，安全性不高。

我們采用了過熱蒸汽及飽和蒸汽混合物作為加熱載體，在熱力鍋爐原有分汽缸將過熱蒸汽及飽和蒸汽進行完全混合后，直接沿著蒸汽管道送至加熱器對氮氣進行加熱。進入換熱器的過熱蒸汽及飽和蒸汽混合物溫度高達200℃，經(jīng)過換熱后的氮氣進口溫度150～180℃，大大提高吸附劑再生效果。同時，簡化換熱生產(chǎn)工藝，操作簡單，安全性能較好，減少占地面積。

2.4 降低凈化系統(tǒng)阻力

原來民用煤氣經(jīng)過柴油洗萘塔洗萘及方形脫硫干箱脫硫完后，直接進入兩萬柜。現(xiàn)為了提高整個凈化系統(tǒng)的脫硫脫萘效率，增加了1個方形脫硫干箱及3個干法脫萘塔，使得脫萘塔后壓力在2.5 kPa左右，略高于兩萬柜2.2 kPa設定壓力。隨著運行時間延長，干法脫萘塔、柴油洗萘塔及方形脫硫干箱阻力不斷增加，不僅影響脫硫脫萘效果，還有可能由于壓力過低煤氣無法靠自身壓力進入兩萬柜。

我們優(yōu)化煤氣凈化結構，調整運行模式，提高脫萘塔進口壓力。

（1）全程跟蹤干法脫萘塔的運行情況，當脫萘塔內吸附劑壓力損失增加或者即將到再生周期時，立即按照規(guī)程進行再生，有效降低脫萘塔阻力損失。此外，如果干法脫萘塔前端煤氣指標急劇惡化，立即將干法脫萘塔從凈化系統(tǒng)中撤離，避免短時間內污染脫硫劑，增加干法脫萘塔阻力。

（2）由于新增的干法脫萘塔凈化效果較好，凈化能力能夠滿足生產(chǎn)需要。將干法脫萘代替柴油洗萘，取消柴油洗萘塔運行模式，降低脫萘塔前端阻力。

（3）優(yōu)化方形脫硫干箱運行方式，將方形脫硫干箱由原來全部串聯(lián)調整為二二串聯(lián)后再并聯(lián)的運行方式。

2.5 降低干法脫萘塔進口雜質含量

干法脫萘是吸附劑物理吸附脫萘的過程，當民用煤氣通過脫萘塔吸附劑時，吸附劑不僅吸收了煤氣中的萘，同時還吸收煤氣中的硫化氫及焦油等雜質。當吸附劑吸收硫化氫以后，形成了硫磺，解析難度較大，需在高達400℃才能將其進行解析，在現(xiàn)有換熱器加熱效果基本無法對其進行脫除，降低吸附劑脫萘脫離效率，提高脫萘塔阻力，嚴重時可直接導致民用煤氣無法通過干法脫萘塔。

我們優(yōu)化干法脫萘塔前道脫硫工藝，將原來的3個方形脫硫干箱新增加至4個方形脫硫干箱，延長民用煤氣與脫硫劑的接觸時間，提高脫硫干箱脫硫效率。同時，縮短方形脫硫干箱脫硫劑使用周期，將脫硫劑更換周期由每年一次縮短至半年一次，避免脫硫劑脫除硫化氫后效率大幅下降，使得大量殘余的硫化氫帶入下一道干法脫萘工序，對脫萘塔運行造成不良影響。

2.6 減少干法脫萘塔進口水分

當大量水分隨著民用煤氣進入干法脫萘塔以后，塔底部裝填的瓷球能夠吸收部分水分，還有部分殘余水分繼續(xù)上升與吸附劑接觸，附著在吸附劑的比表面上，減少煤氣與吸附劑的接觸面積，導致脫萘效率有所降低。隨著水分大量進入或時間的延長，水分直接滲進吸附劑內部，直接降低吸附劑的強度，易造成吸附劑坍塌，增加煤氣阻力。

我們嚴格監(jiān)控干法脫萘塔的運行情況，每天定期對脫萘塔進出口管道進行排水。方形脫硫干箱脫硫劑更換后投入使用的前期，煤氣含水量較高時，提高脫萘塔進出口管道排水頻次，每個小時對脫萘塔進出口管道進行排水。炎熱夏天，需往干箱內脫硫劑加濕提高脫硫效果時，應從第一個脫硫干箱加入，不能從最后一個脫硫干箱箱體加入，減少水分隨煤氣帶入干法脫萘塔中。當生產(chǎn)不正常情況，煤氣含水量較大時，可先將干法脫萘塔切離系統(tǒng)，直到原因查明并處理好以后再恢復運行。

3 成效

（1）焦爐煤氣萘含量由原來的172.2 mg/m3降低至30 mg/m3，完全符合了冬天50 mg/m3、夏天100 mg/m3的國家標準，減少了煤氣管道、儀表及生活灶具的堵塞。大幅降低了焦爐煤氣硫化氫量，減少其對20000 m3濕式煤氣柜、煤氣管道及生活灶具的腐蝕。

（2）氮氣作為再生載體，無需進行二次加壓，沒有二次污染，較為經(jīng)濟環(huán)保。

（3）過熱蒸汽及飽和蒸汽混合物作為加熱載體，加熱效率較高，再生效果較好。

（4）精簡脫萘系統(tǒng)結構，減少占地面積，節(jié)省脫萘塔及其配套系統(tǒng)的投資費用及運行成本。

（5）廢除了柴油洗萘塔，杜絕廢柴油泄漏及廢柴油處理的二次污染。

[1]吳曉虎，葉帆.焦爐煤氣干法脫萘的理論分析與實際應用[J].冶金動力，2014（3）：26-28.

[2]韓新萍.焦爐煤氣管道堵塞原因分析及防范措施[J].武鋼技術，2010（12）：33-35.

App lication of Dry De-naphthalene Process in Sanm ing Steel

WAN Zhuogeng
（Power and Energy Co.of Sanming Iron and Steel Group Co.,Ltd.,Sanming,Fujian 365000,China）

The basic conditions of the impurities content in civilian gas and the purification system at Sanming Steel are introduced.After the process of diesel washing of naphthalene was upgraded to dry de-naphthalene process,naphthalene,hydrogen sulfide and other impurities content in civilian gas have been lowered and gas pipeline corrosion and control instrument blockage have been reduced.

dry de-naphthalene;adsorbent;blockage;corrosion

TQ546.5

B

1006-6764(2015)09-0023-02

2015－06－23

萬卓耿（1984-），男，2007年畢業(yè)于武漢科技大學化學工程與工藝專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事煤氣儲運及TRT發(fā)電管理工作。