横管式煤气初冷器洗萘工艺的改进

刘三军 侯国杰(安阳钢铁集团公司，安阳455004)

陈文虎（山西安泰集团机焦厂，安阳455004)

 

  安阳钢铁公司焦化厂回收车间的煤气净化系统于2005年9月建成投产，是6m焦炉的配套工程，设计煤气处理量为5.28万m3/h。冷凝鼓风工段煤气初冷器采用3台高效横管冷却器，将煤气从82℃冷却到21～22℃。横管初冷器上段排出的冷凝液经水封槽流入上段冷凝液槽，用上段冷凝液泵将冷凝液再送至初冷器上段喷洒，多余部分送入气液分离器前的吸煤气管道。横管初冷器下段排出的冷凝液经水封槽流入下段冷凝液槽，并在此兑入一定量的焦油氨水分离槽相界面的乳浊液，再用下段冷凝液泵送至初冷器下段喷洒，多余部分经交通管流入上段冷凝液槽。为了保证初冷器冷却效果，在其顶部用热氨水不定期冲洗，以清除管壁上的焦油、萘等杂质，见图1。

              图1 改进前的洗萘工艺

1－-横管初冷器；2－下段液封槽；3－上段液封槽；4－下段循环液槽；5－上段循环液槽；6－下段喷洒泵；7－上段喷洒泵。

 

1 存在问题

  鼓风冷凝工段有3台横管初冷器（2开1备），以满足初冷后煤气集合温度不大于22℃的生产需要。但投产后不久，初冷器的阻力上升很快，经常在3kPa以上，因阻力太高,频繁倒换初冷器，并进行蒸汽清扫，生产很被动。另外，由于冷凝液中含萘量较高，造成上、下段冷凝液水封槽的管路时常堵塞，冷凝液满流到地面上，使狭小的操作区域环境恶劣。2006年1月，2个上段冷凝液水封槽和上段冷凝液槽被冷凝液中的萘积满堵死，差点把冷凝液吸入鼓风机而危及安全生产。为此，我们及时调查分析事故原因，提出了整改方案，取得了理想效果。

 

2 原因分析

(1)上段冷却循环水量大，煤气温度控制过低。由于只有7号焦炉的煤气发生量，且初冷器上段循环冷却水上水管与回水管间没有交通支管连接，无法对上段被冷却煤气进行精确控制，致使初冷器上段煤气被冷却到30℃左右。煤气中的大量萘凝聚在初冷器上段，蒸汽处理时通过断液盘进入水封槽和冷凝液槽。

(2)循环液中焦油补充量少且不连续。原设计横管初冷器下段排出的冷凝液经水封槽流入下段冷凝液槽，并在此兑入一定量的焦油氨水分离槽相界面的乳浊液，再用下段冷凝液泵送至初冷器下段喷洒，多余部分经交通管满流入上段冷凝液槽。但是，由于密度的不同，在循环喷洒过程中密度较大焦油溶解萘后逐渐在下段冷凝液槽的下部沉积，通过交通管满流入上段冷凝液槽的主要是密度较小的氨水和轻质油类（上段煤气冷凝液中主要也是氨水），这样就大大降低了上段循环液的溶萘效果。

   另外，由于只有7号焦炉生产，焦油、焦油渣及氨水的产生量也只有设计值的50%，焦油氨水分离槽自动连续排焦油的功能没有重视，实际执行的是阶段式间接排焦油制度。因此，在下段冷凝液槽兑入的一定量焦油氨水分离槽相界面的乳浊液中，焦油含量很少且不连续。所以，上下段循环液中能溶解萘的焦油含量都得不到保证。

(3)下段循环液中萘的累积。煤气中萘的露点温度是50～52℃，故煤气中的萘很大一部分是在初冷器下段结晶析出。下段循环喷洒的冷凝液量必然逐渐增加，而通过交通管满流入上段冷凝液槽的主要是密度较小的氨水和轻质油类，使下段循环冷凝液中的萘含量越来越多。降低了溶萘洗涤效果，导致初冷器阻力居高不下。 

3 改进措施及效果

3.1 改进措施

(1)初冷器上段循环冷却水上水管与回水管间加带阀门的交通支管，利用循环冷却水走旁通的方法，将横管初冷器上段的煤气温度控制在40～45℃。

(2)取消横管初冷器的水封槽。直接取消了3台横管初冷器上、下段的水封槽，让初冷器上段冷凝液直接进入上段冷凝液槽，让下段冷凝液直接进入下段冷凝液槽。原冷凝液槽、冷凝液泵和水封槽都布置在电捕焦油器与横管初冷器之间，空间狭窄，几乎没有操作和检修空间。去掉水封槽后，极大扩展了操作和检修空间，操作环境得以改善。

(3)增大循环洗液焦油补充量，实现连续补充。恢复焦油氨水分离槽自动连续排焦油的功能，以保证补充的相界面乳浊液的成分稳定。在保证循环氨水质量的前提下，适当提高了焦油排出口的高度，实现相界面的4个排出口中，上面2个排出乳浊液的同时，下面2个排出口可调，排出的粗焦油补充到下段循环液中，保证下段循环液中的焦油含量不低于30%，在保持良好流动性下，增加循环喷洒液的溶萘能力。同时，将电捕焦油器的捕集液由排入地下槽改为从水封槽引入冷凝液槽，使循环喷洒液中的焦油含量增加约0.5t/h。

(4)将焦油氨水分离槽相界面排出的含50%焦油的乳浊液直接引入下段循环喷洒泵的进口。将入冷凝液槽的乳浊液补充管道直接接到下段循环喷洒泵进口管道上。这样，当初冷器下段阻力上升明显时，可以及时逐步增大乳浊液中的焦油含量，使焦油含量高的循环液在短时间内直接溶解冲刷管道上的萘；待下段阻力明显下降后，再调节乳浊液中的焦油含量恢复正常。循环时间短，调节手段简单直接。

(5)将上、下段喷洒管位置进行交换，回液管道位置不变。如图2所示，由原下段循环喷洒泵直接去上段喷洒；上段喷洒液进入原上段冷凝液槽。由原上段循环喷洒泵直接去下段喷洒，在泵入口接乳浊液补充管道，下段喷洒液进入原下段冷凝液槽。上段循环液多余部分经交通管反流入下段冷凝液槽，下段冷凝液多余部分改由原下段循环喷洒泵出口送至吸煤气管道。

3.2 改进效果

  经上述改进后，取得了明显效果。首先充分利用了补充焦油，清洗溶解初冷器上、下段管壁集挂物，减小萘的结晶沉积，完全可以省去水封槽出口管道增大的改造；第二，使初冷器上、下段喷洒液的温度都能控制在40～50℃，与煤气的温差不大，保证了萘在焦油中的溶解速度；第三，循环液多余部分改由原下段循环喷洒泵出口送入吸煤气管道，在保持系统的液相平衡的同时，对下段冷凝液槽混合液的萘含量可控制在5％以下。

            图2    改进后的洗萘工艺

 1－横管初冷器；2－下段冷凝液槽；3－上段冷凝液槽；4－上段喷洒泵；5－下段喷洒泵。

 

   初冷器的改造是与生产同时进行的，历时2个月。洗萘工艺改造完成后，在确保煤气的冷却效果和安全输送条件下，实现了冷凝液流程畅通，操作控制简单方便，降低了电耗和煤气的无组织放散。特别是在2007年6月8号焦炉投产后，横管初冷器满负荷运行的情况下，没有因阻力过大而停用处理过，阻力保持小于1 kPa，器后煤气集合温度21～23℃，综合经济效益可观。

 

4 结论

(1)横管初冷器的萘堵塞是常见的问题。初冷器清扫是不可或缺的手段，清扫方法要恰当，要避免萘及同系物的恶性循环。

(2)扩大喷洒管上喷洒孔孔径是必要的措施；在喷洒管上增设单独控制阀、增设蒸汽清扫支管是较好的方法。

(3)焦油氨水分离槽自动连续排焦油是基础，调节好相界面乳浊液中的焦油比例是洗萘系统高效运行的关键