乙二醇生產(chǎn)氣化灰水系統(tǒng)結(jié)垢原因及對策分析

賀竹林，張慶，李自恩，曹博，尹從從

（陜煤集團榆林化學(xué)有限責(zé)任公司，陜西榆林 719000）

榆林化學(xué)有限責(zé)任公司180萬t/年乙二醇工程項目建于陜西榆林榆神工業(yè)園區(qū)清水煤化學(xué)工業(yè)園內(nèi)。本項目以產(chǎn)自陜北區(qū)域榆林地區(qū)小保當(dāng)1、2號煤礦和曹家灘煤礦的煤為原料，同時可接收粉煤熱解裝置產(chǎn)生的粉焦和細(xì)煤粉，采用粉煤氣化技術(shù)制取粗合成氣，粗合成氣經(jīng)變換和凈化后，再經(jīng)H2/CO深冷分離，將合格CO、H2產(chǎn)品送往DMO裝置和乙二醇裝置，最終產(chǎn)品為乙二醇。

1 閃蒸系統(tǒng)流程

閃蒸系統(tǒng)采用三級閃蒸的方式，共用黑水沉降和壓濾系統(tǒng)。黑水閃蒸系統(tǒng)用來回收氣化爐、旋風(fēng)分離器及洗滌塔排放的黑水中所含的熱量。來自氣化爐激冷室、旋風(fēng)分離器及洗滌塔底部的黑水分別經(jīng)過減壓送入高壓閃蒸塔下部，減壓后的黑水在高壓閃蒸塔蒸發(fā)室內(nèi)發(fā)生閃蒸，水蒸氣及部分溶解在黑水中的酸性氣體CO2、H2S等被迅速閃蒸出來。通過上升管進入高壓閃蒸塔上部熱水室，與除氧水泵送來的除氧水及變換低溫冷凝液直接接觸，除氧水被加熱，閃蒸氣大部分被冷凝。熱水室被加熱的除氧水進入高溫?zé)崴藿?jīng)高溫?zé)崴眉訅汉笏腿胂礈焖胁考皻饣癄t下降管噴水環(huán)處。熱水室未冷凝的閃蒸氣體進入酸性氣冷卻器，酸性氣體被冷凝后經(jīng)酸性氣分離器進行氣液分離，酸性氣體排放至鍋爐（開車時去酸性氣火炬），冷凝液（送入灰水槽）。高壓閃蒸后的黑水通過高壓閃蒸塔液位調(diào)節(jié)閥送入低壓閃蒸罐，閃蒸產(chǎn)生的蒸汽送入除氧器，用于循環(huán)灰水和系統(tǒng)補水的加熱除氧。閃蒸后的黑水通過液位調(diào)節(jié)閥送入真空閃蒸罐，進一步閃蒸。來自渣池的水送入真空閃蒸罐，在真空閃蒸罐內(nèi)進行真空閃蒸，大量溶解的氣體釋放出來，黑水進一步濃縮，含固量增大，溫度進一步降低。閃蒸后的氣體進入真空閃蒸冷凝器，經(jīng)循環(huán)水換熱冷凝后，再送往真空閃蒸分離器，從分離器頂部出來的閃蒸汽送往真空泵，真空閃蒸分離器底部冷凝液依靠重力送往灰水槽。真空閃蒸罐底部再次濃縮的黑水依靠重力自流入沉降槽。為了加速固體顆粒在沉降槽中的沉降速度，在系統(tǒng)中加入了絮凝劑。沉降槽底部進一步濃縮沉降后的黑水經(jīng)沉降槽底流泵送入板框過濾機處理。沉降槽上部澄清的灰水溢流至灰水槽?；宜?jīng)低壓灰水泵加壓后送至各用戶點。流程圖如圖1所示。

圖1 閃蒸系統(tǒng)流程圖

2 運行中存在的問題

2.1 高壓閃蒸塔熱水室塔盤結(jié)垢

氣化系統(tǒng)排出的黑水經(jīng)減壓閥后進入高壓閃蒸塔，經(jīng)減壓后的黑水壓力迅速降低，固體顆粒及不溶性鹽類隨同閃蒸汽進入高壓閃蒸塔的熱水室與除氧水進行直接換熱，固體顆粒及不溶性鹽類就慢慢形成較厚的垢層吸附在塔盤上，造成塔盤堵塞。

2.2 黑水管線堵塞、磨損

閃蒸系統(tǒng)罐內(nèi)和管道內(nèi)壁結(jié)有大量垢層，在開停車過程中，由于垢層和設(shè)備對溫度的敏感特性不一樣，極易脫落堆積在罐子的底部，堵塞罐的出口和管道。同時由于氣化排出的黑水含固量較高，壓降較大，水的流速過快，因此加速了管道及設(shè)備的磨損[1]。

3 閃蒸系統(tǒng)結(jié)垢、堵塞的原因分析

閃蒸系統(tǒng)是氣化裝置重要的組成部分，主要作用是回收熱量和濃縮黑水。氣化系統(tǒng)排出的黑水經(jīng)減壓閥后依次進入高壓閃蒸塔、低壓閃蒸罐和真空閃蒸罐。氣化系統(tǒng)排至高壓閃蒸塔處的黑水本身懸浮物含量高，一般情況下固體顆粒濃度在3 000～4 000 mg/L，經(jīng)減壓后黑水壓力迅速降低，固體顆粒及不溶性鹽類吸附在設(shè)備及管道內(nèi)壁上，慢慢就形成較厚的垢層[2]。

閃蒸罐處垢樣的成分主要為MgO 13.0%、Al2O332.9%、SiO228%、CaO 3.36%以及Fe2O316.5%。從成分分析結(jié)果中可以看出，閃蒸罐處垢樣的主要成分為 MgO、Al203、SiO2、Fe203[1]。鈣垢和鎂垢是水中最為常見的水垢，碳酸鈣、碳酸鎂的溶解度較低，因此很容易析出碳酸鹽晶體，這些晶體相互碰撞，不斷增大，吸附在金屬表面形成水垢。在pH不高的情況下，這些晶體在水中主要以HCO3－形式存在，pH較高的情況下，水中存在大量CO32－，會與鈣鎂離子結(jié)合，形成溶解度很低的碳酸鈣、碳酸鎂，最后析出附在管壁上，形成垢層。造成閃蒸罐內(nèi)和管道內(nèi)壁結(jié)有大量垢層。在開停車過程中，由于垢層和設(shè)備對溫度的敏感特性不一樣，垢層極易脫落堆積在罐子的底部，堵塞罐的出口、管道及閥門，影響系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行[3]。

4 解決措施

（1）嚴(yán)格工藝指標(biāo)，確?；宜到y(tǒng)穩(wěn)定?？刂普骈W壓力，保證真閃系統(tǒng)穩(wěn)定，進而提高絮凝效果；保證廢水外排量，減少Ca2+、Mg2+離子積聚[4]；沉降槽內(nèi)細(xì)渣、細(xì)灰及時送出，防止細(xì)渣、細(xì)灰大量聚集。

（2）優(yōu)化變換凝液進入高壓閃蒸塔水質(zhì)。變換凝液的含氨量較高，進入閃蒸系統(tǒng)造成灰水系統(tǒng)pH升高，CO32-離子濃度增高，促進了碳酸鹽的生成。因此應(yīng)最大限度降低變換凝液的氨含量，保證灰水系統(tǒng)pH為8～9[2]。

（3）選用高效的絮凝劑和分散劑。高分子絮凝劑投加后，通常可能出現(xiàn)以下兩個現(xiàn)象：高分子投量過少，不足以形成吸附架橋；高分子投量過多，出現(xiàn)“膠體保護”現(xiàn)象[5]。選擇合適的分散劑是控制水質(zhì)的關(guān)鍵，高效分散劑選擇見表1。實驗表明，233型較231型能夠達到更好的阻垢效果，本項目所加分散劑量為60～80 mg/L。

表1 分散劑實驗對比數(shù)據(jù)

（4）現(xiàn)工藝采用將閃蒸冷凝液直接加入灰水槽，利用閃蒸凝液的高堿度與灰水槽內(nèi)的高硬度灰水相混合，將出灰水槽的灰水的硬度降下來，進而減緩結(jié)垢。

（5）現(xiàn)工藝在絮凝劑的加入口設(shè)置靜態(tài)混合器，可有效減少鈣垢和鎂垢附著在設(shè)備及管道的內(nèi)壁。

（6）采用四噴嘴的閃蒸流程，有效減少了機泵磨損、堵等問題。

5 結(jié)語

從以往的運行情況來看，一般閃蒸系統(tǒng)連續(xù)運行4個月以上就會出現(xiàn)高閃塔塔盤結(jié)垢，壓差增大、補水流量減少情況。通過以上措施，有效降低了閃蒸系統(tǒng)設(shè)備及管道的結(jié)垢，大大的增加了系統(tǒng)的運行時間，現(xiàn)連續(xù)運行時間為6個月以上。