剩余氨水槽雙槽除油技術(shù)改造

么福影

（天津天鐵煉焦化工有限公司，天津300300）

0 引言

在焦化行業(yè)中，由焦?fàn)t來的荒煤氣需經(jīng)過氣液分離器將煤氣與焦油氨水混合液進(jìn)行分離，而焦油氨水的分離大部分采用機(jī)械化澄清槽和焦油氨水分離槽形式，天津天鐵煉焦化工有限公司采用兩座并聯(lián)立式焦油氨水分離槽的工藝進(jìn)行分離。

分離后的氨水大部分作為焦?fàn)t上升管冷卻噴灑液循環(huán)使用，而小部分送往煤氣凈化回收工序。因工序不同，作用也不同。氨水含焦油量很高，對后續(xù)工序影響很大，因氨水沿管道輸送，一并帶夾著焦油進(jìn)入管道及后續(xù)設(shè)備，因后續(xù)工作中要求液體介質(zhì)的溫度降低，焦油易凝固堵塞。主要表現(xiàn)在設(shè)備填料層、排污口及換熱器的堵塞上，如何在焦油氨水分離源頭及過程控制中降低含油量，一直是各個(gè)企業(yè)及行業(yè)里研究的課題。

1 氨水除油現(xiàn)狀

焦油氨水分離采用兩座立式焦油氨水分離槽并聯(lián)使用，分離槽為柱體內(nèi)錐結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為椎體，外部為環(huán)形液體儲槽。生產(chǎn)中混合液進(jìn)入內(nèi)錐，重力作用下密度重的焦油沉積到椎體底部，氨水浮于上部，上部多余氨水沿上下導(dǎo)管進(jìn)入外部環(huán)形槽，通過定期打開內(nèi)錐底部閥門排出內(nèi)錐底部焦油的操作，進(jìn)行焦油氨水分離。分離后的氨水進(jìn)入氨水槽，氨水槽內(nèi)部有隔斷，在進(jìn)口隔斷區(qū)有排污口，定期排除分離不凈的焦油，后續(xù)氨水還經(jīng)過砂石過濾器濾除油類等，進(jìn)一步進(jìn)行除油。

除油后的氨水部分作為循環(huán)冷卻液進(jìn)入終冷塔；部分作為電捕的沖洗液，而大部分當(dāng)作吸附煤氣中H2S的堿源進(jìn)入車間AS工藝中。為避免管路及塔堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，保證AS脫酸蒸氨效果，解決氨水帶油問題，通過技術(shù)革新，在各個(gè)工序中先后進(jìn)行了除油改造。運(yùn)行車間通過增加AS洗滌工序液相氣浮設(shè)備，對砂石過濾器進(jìn)行瓷管過濾器技術(shù)改造，以及增加剩余氨水槽排油頻率等措施進(jìn)行緩解。但后續(xù)工序中帶油問題仍存在。總之，盡量減少后段工序中日積月累的阻塞物，降低氨水含油，仍是煤氣凈化工序里的重點(diǎn)難點(diǎn)。

1.1 原設(shè)計(jì)瓷管過濾器結(jié)構(gòu)及除油工藝原理

原設(shè)計(jì)的瓷管過濾器結(jié)構(gòu)及工藝情況如圖1所示。瓷管過濾器將瓷管上下分為兩段，每段瓷管長為1 m、直徑108 mm，其中上段瓷管單面帶法蘭，方便與上塔盤固定連接。安裝時(shí)底部設(shè)一塔盤并與罐壁焊接牢固。如圖1所示，頂部的塔盤(如圖中粗虛線所示)為帶孔（孔徑為108 mm）塔盤,并與罐壁焊接牢固。吹掃蒸汽管道安裝時(shí)必須保證每一根瓷管有一根蒸汽管道，并且蒸汽管道必須插入每一根瓷管內(nèi)20 cm。

工作原理：剩余氨水從底部進(jìn)入過濾器，經(jīng)過瓷管外壁進(jìn)入瓷管內(nèi)部，再從瓷管頂部匯合后進(jìn)入下一段工序（如圖1實(shí)線箭頭所示），此時(shí)焦油類物質(zhì)被阻擋在瓷管外壁的微孔中。當(dāng)需要反沖洗時(shí)，先將氨水進(jìn)出口閥關(guān)閉，打開吹掃蒸汽（0.3 MPa），保持罐體壓力在0.3 MPa以下，緩慢地開啟放空閥，此時(shí)吹掃蒸汽從瓷管內(nèi)部往外吹掃，附著在瓷管外壁和瓷管內(nèi)微孔中的焦油又被重新剝落，并和污水一起排入地下放空槽，最終返回荒煤氣管道系統(tǒng)。

圖1 瓷管砂濾器結(jié)構(gòu)圖

1.2 生產(chǎn)運(yùn)行存在的問題

1.2.1 換熱器換熱效果下降，堵塞問題明顯

在煤氣凈化單元中，溫度指標(biāo)的控制起到?jīng)Q定作用，我廠各類換熱器50余臺，主要為螺旋板式換熱器及板式換熱器，其中AS工序中占大部分，因工序介質(zhì)溫度高、壓力大、腐蝕性強(qiáng)，配套的換熱器多數(shù)成本昂貴（多為304、316、鈦材等），且拆裝維修困難。

生產(chǎn)過程中換熱器換熱效率下降問題明顯，不得不增加反沖洗頻率，尤其在夏季一直制約著生產(chǎn)。其主要原因是液相介質(zhì)含油多，遇高溫膠質(zhì)碳化嚴(yán)重，其阻塞換熱器間隙，其中板式換熱器問題凸顯。

1.2.2 管道、設(shè)備有堵塞現(xiàn)象

吸收了煤氣中H2S的氨水（富液、廢水、汽提水統(tǒng)稱液相）貫穿整個(gè)回收工序中，剩余氨水中夾帶的高溫膠質(zhì)碳化的油類（焦油）極易附著在管道壁淤堵塔體排污口、凝固填料層，造成塔阻升高，對生產(chǎn)、檢修帶來很大困難，生產(chǎn)中被迫每天進(jìn)行塔器設(shè)備排污，增加了勞動量。

1.3 解決方法

近幾年槽區(qū)現(xiàn)場罐體腐蝕漏液嚴(yán)重，在環(huán)保壓力日益嚴(yán)峻的大背景下，2017年我廠立項(xiàng)對焦油氨水分離槽、剩余氨水槽進(jìn)行更新。

相關(guān)技術(shù)人員在交流學(xué)習(xí)中，發(fā)現(xiàn)將剩余氨水槽增加內(nèi)錐除油裝置，可以在源頭控制氨水含油量大大減少帶入焦油量，對后續(xù)工序有積極的影響。

我廠利用氨水槽即將更新的契機(jī)，通過交流學(xué)習(xí)并結(jié)合自身工藝情況，對剩余氨水槽進(jìn)行了技改更新，增加內(nèi)錐除油功能，且考慮對兩座剩余氨水槽進(jìn)行雙槽除油技術(shù)創(chuàng)新改造。

2 剩余氨水槽改造結(jié)構(gòu)及原理

（1）分別增加了剩余氨水槽內(nèi)錐除油裝置，可定期從椎底進(jìn)行排油操作。

（2）增加了A/B槽互通倒流液管道，管道高度選取克服了自流壓差值。

（3）增加了內(nèi)錐與環(huán)形槽壓力平衡聯(lián)通管道可實(shí)現(xiàn)內(nèi)錐除油槽與普通儲槽的功能切換。

（4）界定了壓力傳感液位計(jì)在不同功能模式運(yùn)行下的量程關(guān)系。

（5）增大了溢流導(dǎo)管最高溢流高度。

改造情況說明：改造后剩余氨水槽兩帶內(nèi)錐結(jié)構(gòu)如圖2所示。因內(nèi)錐隔層的特殊結(jié)構(gòu)，進(jìn)口需要在錐體內(nèi)，出口需在外部環(huán)形槽上，同時(shí)要兼顧A/B槽既可串聯(lián)使用，又可并聯(lián)使用，且串聯(lián)時(shí)A/B槽可前后切換順序，在一槽檢修時(shí)，另一槽可單獨(dú)投運(yùn)，克服各類復(fù)雜關(guān)系的情況下，從設(shè)計(jì)到施工驗(yàn)收，順利完成了技改任務(wù)。

3 投產(chǎn)及改造效果

圖2 兩帶內(nèi)錐剩余氨水結(jié)構(gòu)圖

剩余氨水槽除油技術(shù)改造于8月底完成，次日投產(chǎn)。投產(chǎn)后系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，采用串聯(lián)使用，前槽為除油槽，后槽為氨水儲槽（打開內(nèi)錐與環(huán)形槽壓力平衡聯(lián)通閥門）。

改造前后效果對比見表1。

通過改造前后氨水化驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比，剩余氨水含油量有效降低，改造前單槽除油率為3.5%，改造后單槽除油率達(dá)到41.1%，其帶入到后段工序的油量大大降低，有效緩解了設(shè)備堵塞現(xiàn)象。經(jīng)過2個(gè)多月的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，其除焦油效果明顯，達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié)束語

剩余氨水槽增加內(nèi)錐除油裝置，可定期進(jìn)行排油作業(yè)，且雙槽內(nèi)錐除油較單槽更加復(fù)雜，但是使用更加靈活，可串聯(lián)或并聯(lián)使用，而且串聯(lián)時(shí)兩槽可前后切換順序，一槽檢修時(shí)，另一槽可單獨(dú)投運(yùn)。

生產(chǎn)上剩余氨水除油改造，可在源頭控制氨水含油量，減少后續(xù)工序的帶入，降低換熱器檢修頻次，延長塔體填料使用壽命，為正常生產(chǎn)運(yùn)行調(diào)節(jié)提供保證。

表1 剩余氨水槽改造前后除油效果

通過對剩余氨水的改造，基本解決了剩余氨水帶油及洗滌系統(tǒng)剩余氨水溫度過高的問題，降低了焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)阻力，保證了焦?fàn)t煤氣的正常輸送。經(jīng)改造，提高了煤氣系統(tǒng)的凈化效率、化產(chǎn)品的回收率及出廠煤氣的質(zhì)量。此項(xiàng)改造投資少，工藝簡單易行，能夠解決國內(nèi)同類廠家面臨的同樣問題，具有推廣應(yīng)用前景。