五環(huán)氣化爐濕洗塔結(jié)垢淺析及改進

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

河南龍宇煤化工有限公司(以下簡稱龍宇煤化工)二期40萬t/a醋酸的煤氣化裝置采用中國五環(huán)工程有限公司國內(nèi)首創(chuàng)的兩臺五環(huán)氣化爐工藝。自2014年以來，經(jīng)過試車和改進，現(xiàn)已達到穩(wěn)定生產(chǎn)。

1 五環(huán)氣化爐流程

五環(huán)爐采用干粉加壓進料，液態(tài)排渣方式，利用水冷壁副產(chǎn)中壓蒸汽。反應室產(chǎn)生的高溫粗煤氣(1400～1600℃)在激冷段被濕洗塔出口送來的激冷氣冷卻(約700℃)，經(jīng)過輸氣管，進入激冷罐被水激冷(180～200℃)，然后送入濕洗塔洗滌降溫后(含灰量 ≤1mg/Nm3，溫度165～185℃)，再送入變換工序。

激冷罐和濕洗塔產(chǎn)生的灰水送到三級閃蒸工序進行處理，濃縮后的灰水送到澄清槽進行沉降，較干凈的溢流水循環(huán)至氣化和濕洗單元作為激冷水和洗滌水。

2 濕洗系統(tǒng)流程

經(jīng)過激冷罐洗滌和降溫后(180～190℃)的粗煤氣經(jīng)過文丘里洗滌器和灰水充分混合進入濕洗塔。上行的粗煤氣和工藝水、鍋爐水和閃蒸工序過來的灰水在塔盤上逆向接觸，去除粗煤氣中的細灰和H2S、HCl等酸性氣體。濕洗系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 濕洗系統(tǒng)工藝流程注：1—高壓灰水泵；2—濕洗塔；3—文丘里洗滌器；4—濕洗塔循環(huán)水泵

濕洗塔共有4層固閥塔盤。1、2層塔盤為單溢流，3、4層為雙側(cè)溢流。塔盤1、2層進水為高壓工藝水和鍋爐水，3、4層進水為P13707打過來的高壓灰水。

2.1 濕洗塔運行中結(jié)垢問題

自2017年11月開車，濕洗塔很快就出現(xiàn)壓差增高的現(xiàn)象，導致濕洗塔帶液嚴重，將細灰和灰水帶至變換系統(tǒng)，嚴重影響變換單元正常操作和運行周期，只能短停處理。在2018年2月，一個月短停了3次，打開第3、4層塔盤(從上至下)發(fā)現(xiàn)結(jié)垢嚴重(見圖2)，第4層塔盤空隙幾乎完全堵塞，平均10天就要短停1次來清理塔盤，嚴重影響裝置長周期運行。

圖2 塔盤結(jié)垢情況

2.2 原因分析和改進

進入濕洗塔的粗煤氣在經(jīng)過激冷罐初步洗滌后攜帶大量的飛灰，隨著煤種的改變、負荷氣量的變化、灰水水質(zhì)水量的影響等因素，在短期運行后會造成塔盤不可逆的結(jié)垢。

2.2.1原煤灰分優(yōu)化

高灰分的煤種不僅增加氧耗、煤耗和設(shè)備的磨損，也增加了渣水系統(tǒng)和水處理系統(tǒng)的負荷。在試車初期，氣化爐激冷罐的下降管和底錐出現(xiàn)不同程度的積灰、積泥問題，通過提高合成氣速率、優(yōu)化配煤等手段基本解決了問題。

通過公司采購煤種的優(yōu)化和運行過程的摸索，已經(jīng)采用灰含量和黏度適中的配煤，為濕洗塔長周期運行做好基礎(chǔ)保障。

2.2.2水量優(yōu)化

第1層塔盤上方的工藝水和鍋爐水總量約35m3/h，隨著濕洗塔的結(jié)垢，運行后期加大了鍋爐水和工藝水用量。一方面，加大干凈水用量增加了運行成本；另一方面，增加了閃蒸和澄清單元灰水處理負荷。

經(jīng)研究后，將高壓灰水水量由280m3/h減少至260m3/h。在開車初期，將一期甲醇裝置來的變換冷凝液引入50m3/h，減少工藝水和鍋爐水的成本。

2.2.3灰水調(diào)整

泵P13707 的灰水來源是經(jīng)過澄清槽沉降后的溢流水，其濁度指標通過澄清槽絮凝劑的添加量來控制。水質(zhì)的好壞很大程度上影響著設(shè)備和管線結(jié)垢程度和運行周期。優(yōu)質(zhì)水源加重了沉降后泥水的處理負擔和絮凝劑成本。

經(jīng)技術(shù)人員研究，決定把第3、4層存在積灰隱患的高壓灰水直接旁路至第4層塔盤以下的受液盤內(nèi)。3、4層塔盤正常運行時的水為1層、2層塔盤上干凈的溢流水，可大大減少第3、4層塔盤的積灰問題。

2.3 優(yōu)化操作

在生產(chǎn)中，操作員控制好氣化爐溫度，盡量減少爐溫大幅度波動造成的粗煤氣帶水量變化對塔盤結(jié)垢的影響。同時，控制好濕洗塔的液位，避免液位波動造成粗煤氣帶水。

3 結(jié)語

技改后，濕洗塔運行穩(wěn)定，最長運行時間達到106天，大大延長了運行周期。檢修后，發(fā)現(xiàn)4層塔盤均未結(jié)垢(見圖3)。在運行期間，出現(xiàn)濕洗塔壓差周期波動的現(xiàn)象，并未出現(xiàn)帶液現(xiàn)象。

圖3 技改后的塔盤

近幾次氣化爐停車檢修，發(fā)現(xiàn)濕洗塔上方折流板除沫器積有松散的灰塵。濕洗塔結(jié)垢是一個需要不斷探討和優(yōu)化的問題，既要保證去后續(xù)工序合成氣充分洗滌干凈，又要減緩塔盤結(jié)垢保證裝置長周期運行。通過對龍宇煤化工五環(huán)爐氣化裝置濕洗塔運行狀況的分析和總結(jié)，以期能更好地服務生產(chǎn)。