焦?fàn)t煤氣橫管初冷器積萘的改進(jìn)措施探討

張文超 潘 攀 趙國(guó)玉

（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司焦化廠回收車間，河南 安陽(yáng) 455000）

在煤氣的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，橫管初冷器的積萘?xí)?dǎo)致初冷器的阻力大幅增加，冷卻效果降低，從而導(dǎo)致煤氣出口的溫度超標(biāo)，使企業(yè)不得不停工對(duì)整個(gè)工藝進(jìn)行清洗，而這將會(huì)導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)效率的大幅降低。因此，只有了解引發(fā)橫管初冷器積萘的原因，并針對(duì)此原因進(jìn)行改進(jìn)，才能使企業(yè)保持正常的生產(chǎn)工序。

1 煤氣生產(chǎn)過(guò)程中的基本工藝簡(jiǎn)介

煉焦過(guò)程產(chǎn)生的荒煤氣含有少量的各種雜質(zhì)，對(duì)煤氣的輸送利用及后續(xù)工序處理都會(huì)產(chǎn)生不利影響。如，萘能以固體結(jié)晶析出、沉積，造成管道及設(shè)備堵塞；焦油會(huì)給回收氯、苯等工藝操作帶來(lái)不利影響，并會(huì)因變質(zhì)硬化或與粉塵混合而產(chǎn)生堵塞物，水能溶解煤氣中的水溶性酸堿物質(zhì)而引起腐蝕：硫化物能腐蝕設(shè)備，生成硫化鐵引起堵塞，燃燒生成二氧化硫污染大氣；不飽和烴類能形成聚合物，引起設(shè)備及管路發(fā)生故障。故自焦?fàn)t導(dǎo)出的荒煤氣需以一定順序進(jìn)行處理，以便回收其中的焦油、粗苯、氨、萘、硫等化學(xué)產(chǎn)品，并得到凈化的煤氣。在荒煤氣的處理及化產(chǎn)回收過(guò)程中，選擇好的初冷工藝技術(shù)方案、確保正常操作是整個(gè)煤氣凈化工藝的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。來(lái)自焦?fàn)t集氣管的溫度為80℃～85℃的荒煤氣通過(guò)煤氣初冷器進(jìn)行冷凝冷卻，將其中大部分焦油氣和水汽冷凝下來(lái)。根據(jù)不同的凈化回收工藝要求，將煤氣冷卻至21℃～23℃或25℃～30℃后送入下道工序。在冷卻的同時(shí)，還應(yīng)盡可能地除去焦油、萘和其它腐蝕性介質(zhì)，以盡量地凈化煤氣。

在煤氣的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，來(lái)自焦?fàn)t的含塵煤氣與焦油氨水混合物需要先經(jīng)過(guò)分離裝置進(jìn)行分離，隨后將82℃的含塵煤氣送入并聯(lián)的橫管式初冷器，并通過(guò)65℃的余熱水、33℃的循環(huán)水與16℃的低溫水將含塵煤氣進(jìn)行冷卻降溫處理。隨后，含塵煤氣將會(huì)在電捕焦油器當(dāng)中除去其中夾帶的焦油，并通過(guò)脫氨、脫苯與脫硫處理，才能夠凈化成為潔凈的煤氣，進(jìn)入煤氣管網(wǎng)當(dāng)中。而在含塵煤氣的凈化過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)橫管初冷器對(duì)含塵煤氣進(jìn)行降溫是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的步驟，而為了清除橫管初冷器上的焦油與萘等雜質(zhì)，需要在其頂部用熱氨水進(jìn)行不斷地沖洗，以此防止積萘與焦油影響煤氣冷卻過(guò)程的效果；而在橫管初冷器上的積萘的處理，就成了煤氣凈化過(guò)程當(dāng)中的關(guān)鍵[1]。

2 煤氣生產(chǎn)過(guò)程中原工藝中存在的問(wèn)題

2.1 噴灑液管堵塞

在煤氣的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，橫管初冷器這一裝置不僅需要對(duì)送入其中的含塵煤氣進(jìn)行冷卻，還需要肩負(fù)起循環(huán)液洗萘、除萘的功效。但是，在煤氣冷卻的過(guò)程當(dāng)中，其冷卻噴灑液會(huì)與煤氣同步流動(dòng)，而在煤氣溫度降低的同時(shí)，冷卻噴灑液的溫度也會(huì)隨之降低，而萘在噴灑液當(dāng)中的溶解程度卻會(huì)隨著溫度的降低而上升。作為一種有機(jī)化合物，萘有一項(xiàng)相對(duì)特殊的性質(zhì)，那就是在50℃以上的溫度幾乎不會(huì)從煤氣當(dāng)中析出，而在50℃以下時(shí)卻會(huì)大量析出。橫管初冷器這一裝置分為三段，在第三段使用16℃的低溫水來(lái)對(duì)煤氣進(jìn)行降溫處理的過(guò)程當(dāng)中將會(huì)析出大量的萘，但在橫管初冷器頂部噴灑的熱氨水的噴淋量卻相對(duì)較小，對(duì)第三段處的積萘難以正常清理，從而容易造成初冷器下端噴灑液管的堵塞。

2.2 經(jīng)常倒用清洗

圖1

圖2

在一般的煤氣冷卻工序當(dāng)中，經(jīng)過(guò)橫管初冷器下端排出的冷凝液將會(huì)沿著水封槽流入下段冷凝液槽，并且在加入一定的來(lái)自焦油氨水分離槽的焦油氨水混合物之后被下段冷卻液泵重新輸送到下段進(jìn)行噴灑，剩余部分則會(huì)沿著交通管流向上段的冷凝液槽。在此過(guò)程當(dāng)中，由于焦油與氨水的密度不同，將會(huì)導(dǎo)致大部分的焦油在溶解萘之后向著下段冷凝液槽進(jìn)行沉積，從而使下段冷卻液的含萘量進(jìn)一步提高，進(jìn)而導(dǎo)致初冷器當(dāng)中的煤氣阻力增大，此時(shí)必須對(duì)初冷器進(jìn)行清洗。而在初冷器的清洗過(guò)程當(dāng)中，一般會(huì)對(duì)多個(gè)初冷器進(jìn)行逐一清洗，這就會(huì)導(dǎo)致流到上段的焦油與萘無(wú)法及時(shí)排出，并再次被輸送到其他的初冷器進(jìn)行噴灑，從而導(dǎo)致焦油當(dāng)中的含萘量增加，形成難以抑制的惡性循環(huán)。

2.3 初冷器的設(shè)計(jì)

煤氣的直接冷卻是在直冷塔內(nèi)由煤氣和冷卻氨水直接接觸傳熱傳質(zhì)而完成的，在冷卻煤氣的同時(shí)，還有部分腐蝕性介質(zhì)和焦油霧、萘被噴淋氨水帶走。直冷塔有空噴塔和填料塔兩種，目前較常用的是耐溫型聚丙烯花環(huán)填料塔。直接冷卻具有冷卻效率較高、煤氣壓力損失小、不易堵塞以及建設(shè)投資小等優(yōu)點(diǎn)，但也具有工藝流程較復(fù)雜、煤氣出口溫度高、動(dòng)力消耗較大、液氣比大、氨水冷卻器數(shù)量多、且易堵占地面積大等缺點(diǎn)，所以目前只在一些小型焦化廠的初期建設(shè)中采用。在煤氣由循環(huán)水冷卻之后，進(jìn)入下段低溫水部分之前，其所處的斷塔盤部分缺乏相應(yīng)的溫度監(jiān)控設(shè)施，從而導(dǎo)致工作人員難以有效控制煤氣進(jìn)入下段部分時(shí)的溫度。上文提到過(guò)，萘在50℃以下會(huì)加速析出，進(jìn)入下段低溫水部分的煤氣溫度越低，煤氣當(dāng)中析出的萘就越多。另外，工作人員對(duì)初冷器的清洗往往會(huì)采用蒸汽吹掃的方法，而這種方法容易使冷卻水管上積聚的萘與焦油等油垢變硬變粘，從而使油垢難以徹底清除。

2.4 初冷器的管道

煤氣初冷方式目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的有：間接冷卻、直接冷卻和間直混合冷卻三種。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)不同的生產(chǎn)規(guī)模工藝要求以及其他條件選擇采用不同的冷卻方式。當(dāng)初冷器的阻力過(guò)高或煤氣出口溫度過(guò)高時(shí)，工作人員往往會(huì)選用熱煤氣或熱氨水蒸汽對(duì)初冷器進(jìn)行清洗，而在清洗過(guò)程當(dāng)中，被洗下的焦油與萘將會(huì)混入噴灑液當(dāng)中，從而導(dǎo)致初冷器的清洗效果難以達(dá)到預(yù)期，甚至導(dǎo)致初冷器煤氣出口管道當(dāng)中出現(xiàn)嚴(yán)重積萘的情況發(fā)生。

3 初冷器改造措施

3.1 上下端管道

在初冷器改造的過(guò)程當(dāng)中，首先需要進(jìn)行改造的就是上下段的噴灑液管。首先，需要對(duì)上下段噴灑液管的管孔截面進(jìn)行擴(kuò)大，將原先6 毫米的標(biāo)準(zhǔn)孔擴(kuò)展至10 毫米到12 毫米左右，以此增加噴灑孔的噴灑液量；其次，在上下段噴灑液泵的位置，需要加裝上直徑6毫米的過(guò)濾網(wǎng)，以此避免噴灑液當(dāng)中的雜質(zhì)混入噴灑液管當(dāng)中，從而導(dǎo)致噴灑液管的堵塞；最后，需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合初冷器工作過(guò)程當(dāng)中的下段水封槽當(dāng)中流出的冷凝液量來(lái)對(duì)噴灑液量進(jìn)行調(diào)整，以此確保噴灑液量能夠更好地去除下段煤氣當(dāng)中的萘[2]。

3.2 下段冷凝液槽

在初冷器改造的過(guò)程當(dāng)中，在上下段管道的改造完成之后，第二個(gè)需要改造的就是下段的冷凝液槽。在此過(guò)程當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員需要在下段冷凝液槽底部增加兩臺(tái)冷凝液外排泵，以此將下段冷凝液槽底部沉積的焦油、萘等雜物抽至焦油氨水分離槽當(dāng)中。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)外排泵的出口截門進(jìn)行調(diào)整，以此控制冷凝液的外排量，比如當(dāng)橫管初冷器下段的水封槽的回液含萘量較高，就可以通過(guò)調(diào)整外排泵的出口截門來(lái)增大冷凝液外排泵的拍液量。而在焦油氨水分離槽當(dāng)中，工作人員可以及時(shí)對(duì)其中的焦油與氨水的比例進(jìn)行調(diào)整，以此控制冷凝液當(dāng)中的焦油含量。

3.3 溫度計(jì)添加

上文提到過(guò)，煤氣當(dāng)中的萘?xí)跍囟鹊陀?0℃時(shí)大量析出，溫度越低析出越快。因此，在橫管初冷器改造的第三步就是在煤氣離開(kāi)循環(huán)水階段后將進(jìn)入低溫水階段之前所處的斷塔盤處設(shè)置煤氣溫度檢測(cè)計(jì)，以此幫助工作人員來(lái)控制進(jìn)入下段的煤氣溫度。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)進(jìn)入下段的煤氣溫度保持在35℃以上時(shí)，就能夠使煤氣當(dāng)中的萘均勻地在初冷器各段當(dāng)中進(jìn)行析出，進(jìn)而防止萘在初冷器當(dāng)中形成嚴(yán)重堵塞。此外，在初冷器下段噴灑液管的入口處需要增設(shè)熱氨水管，借助熱氨水來(lái)更好地去除下段冷卻水管上附著的萘與焦油等物質(zhì)。同時(shí)還能夠避免使用蒸汽吹掃橫管初冷器時(shí)油垢變硬變粘的問(wèn)題，從而使橫管初冷器的清潔效率進(jìn)一步提升。

3.4 增加清洗設(shè)備

除了以上的改造方法之外，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行橫管初冷器改造的過(guò)程當(dāng)中還需要對(duì)下段冷凝液排出口處增設(shè)一個(gè)清洗排液槽與清洗排出泵，借助排出泵將初冷器進(jìn)行氨水清洗過(guò)程當(dāng)中清洗下來(lái)的下段液經(jīng)清洗排出槽直接輸送至焦油氨水分離槽，而不是進(jìn)入下段冷凝液槽，從而避免下段噴灑液萘含量的惡性循環(huán)。使用這樣的方法，可以大幅度提升初冷器的清洗效率，工作人員只需要對(duì)阻力高的初冷器進(jìn)行清洗即可，不需要再對(duì)所有初冷器進(jìn)行清洗。這樣不僅能夠提升后續(xù)生產(chǎn)的效率，還能夠使員工的勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低[3]。

4 初冷器的日常管理操作措施

在初冷器的日常管理過(guò)程當(dāng)中，工作人員需要注意對(duì)冷凝液水封回液當(dāng)中的焦油與氨水含量進(jìn)行檢測(cè)，并以此為依據(jù)對(duì)冷凝液外排泵的排出量與從焦油氨水分離槽送入下段的焦油氨水混合液的排液量進(jìn)行控制，從而保障下段冷凝液的焦油含量。另外，工作人員還需要加強(qiáng)對(duì)初冷器上段循環(huán)水部分的溫度與回水溫度進(jìn)行控制，以此保證經(jīng)斷塔盤進(jìn)入下段的煤氣溫度保持在35℃。只有這樣，才能盡可能緩解橫管初冷器當(dāng)中的積萘情況，從而提升煤氣的生產(chǎn)效率。

5 結(jié)語(yǔ)

橫管初冷器的積萘是含塵煤氣處理過(guò)程當(dāng)中非常常見(jiàn)的一種問(wèn)題，但卻對(duì)含塵煤氣的冷卻與凈化工序有著非常嚴(yán)重的影響。只有找出引發(fā)初冷器積萘的原因，并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施進(jìn)行處理，才能使含塵煤氣的冷卻凈化工序正常進(jìn)行，為企業(yè)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。