劉三軍 侯國杰(安陽鋼鐵集團公司，安陽455004)

陳文虎（山西安泰集團機焦廠，安陽455004)

 

  安陽鋼鐵公司焦化廠回收車間的煤氣凈化系統于2005年9月建成投產，是6m焦爐的配套工程，設計煤氣處理量為5.28萬m3/h。冷凝鼓風工段煤氣初冷器采用3臺高效橫管冷卻器，將煤氣從82℃冷卻到21～22℃。橫管初冷器上段排出的冷凝液經水封槽流入上段冷凝液槽，用上段冷凝液泵將冷凝液再送至初冷器上段噴灑，多余部分送入氣液分離器前的吸煤氣管道。橫管初冷器下段排出的冷凝液經水封槽流入下段冷凝液槽，并在此兌入一定量的焦油氨水分離槽相界面的乳濁液，再用下段冷凝液泵送至初冷器下段噴灑，多余部分經交通管流入上段冷凝液槽。為了保證初冷器冷卻效果，在其頂部用熱氨水不定期沖洗，以清除管壁上的焦油、萘等雜質，見圖1。

              圖1   改進前的洗萘工藝

1－-橫管初冷器；2－下段液封槽；3－上段液封槽；4－下段循環液槽；5－上段循環液槽；6－下段噴灑泵；7－上段噴灑泵。

 

1.存在問題

  鼓風冷凝工段有3臺橫管初冷器（2開1備），以滿足初冷后煤氣集合溫度不大于22℃的生產需要。但投產后不久，初冷器的阻力上升很快，經常在3kPa以上，因阻力太高,頻繁倒換初冷器，并進行蒸汽清掃，生產很被動。另外，由于冷凝液中含萘量較高，造成上、下段冷凝液水封槽的管路時常堵塞，冷凝液滿流到地面上，使狹小的操作區域環境惡劣。2006年1月，2個上段冷凝液水封槽和上段冷凝液槽被冷凝液中的萘積滿堵死，差點把冷凝液吸入鼓風機而危及安全生產。為此，我們及時調查分析事故原因，提出了整改方案，取得了理想效果。

 

2.原因分析

  (1）上段冷卻循環水量大，煤氣溫度控制過低。由于只有7號焦爐的煤氣發生量，且初冷器上段循環冷卻水上水管與回水管間沒有交通支管連接，無法對上段被冷卻煤氣進行精確控制，致使初冷器上段煤氣被冷卻到30℃左右。煤氣中的大量萘凝聚在初冷器上段，蒸汽處理時通過斷液盤進入水封槽和冷凝液槽。

  (2）循環液中焦油補充量少且不連續。原設計橫管初冷器下段排出的冷凝液經水封槽流入下段冷凝液槽，并在此兌入一定量的焦油氨水分離槽相界面的乳濁液，再用下段冷凝液泵送至初冷器下段噴灑，多余部分經交通管滿流入上段冷凝液槽。但是，由于密度的不同，在循環噴灑過程中密度較大焦油溶解萘后逐漸在下段冷凝液槽的下部沉積，通過交通管滿流入上段冷凝液槽的主要是密度較小的氨水和輕質油類（上段煤氣冷凝液中主要也是氨水），這樣就大大降低了上段循環液的溶萘效果。

  另外，由于只有7號焦爐生產，焦油、焦油渣及氨水的產生量也只有設計值的50%，焦油氨水分離槽自動連續排焦油的功能沒有重視，實際執行的是階段式間接排焦油制度。因此，在下段冷凝液槽兌入的一定量焦油氨水分離槽相界面的乳濁液中，焦油含量很少且不連續。所以，上下段循環液中能溶解萘的焦油含量都得不到保證。

  (3)下段循環液中萘的累積。煤氣中萘的露點溫度是50～52℃，故煤氣中的萘很大一部分是在初冷器下段結晶析出。下段循環噴灑的冷凝液量必然逐漸增加，而通過交通管滿流入上段冷凝液槽的主要是密度較小的氨水和輕質油類，使下段循環冷凝液中的萘含量越來越多。降低了溶萘洗滌效果，導致初冷器阻力居高不下。

 

3.改進措施及效果

3.1 改進措施

  (1)初冷器上段循環冷卻水上水管與回水管間加帶閥門的交通支管，利用循環冷卻水走旁通的方法，將橫管初冷器上段的煤氣溫度控制在40～45℃。

  (2)取消橫管初冷器的水封槽。直接取消了3臺橫管初冷器上、下段的水封槽，讓初冷器上段冷凝液直接進入上段冷凝液槽，讓下段冷凝液直接進入下段冷凝液槽。原冷凝液槽、冷凝液泵和水封槽都布置在電捕焦油器與橫管初冷器之間，空間狹窄，幾乎沒有操作和檢修空間。去掉水封槽后，極大擴展了操作和檢修空間，操作環境得以改善。

  (3)增大循環洗液焦油補充量，實現連續補充。恢復焦油氨水分離槽自動連續排焦油的功能，以保證補充的相界面乳濁液的成分穩定。在保證循環氨水質量的前提下，適當提高了焦油排出口的高度，實現相界面的4個排出口中，上面2個排出乳濁液的同時，下面2個排出口可調，排出的粗焦油補充到下段循環液中，保證下段循環液中的焦油含量不低于30%，在保持良好流動性下，增加循環噴灑液的溶萘能力。同時，將電捕焦油器的捕集液由排入地下槽改為從水封槽引入冷凝液槽，使循環噴灑液中的焦油含量增加約0.5t/h。

  (4)將焦油氨水分離槽相界面排出的含50%焦油的乳濁液直接引入下段循環噴灑泵的進口。將入冷凝液槽的乳濁液補充管道直接接到下段循環噴灑泵進口管道上。這樣，當初冷器下段阻力上升明顯時，可以及時逐步增大乳濁液中的焦油含量，使焦油含量高的循環液在短時間內直接溶解沖刷管道上的萘；待下段阻力明顯下降后，再調節乳濁液中的焦油含量恢復正常。循環時間短，調節手段簡單直接。

  (5)將上、下段噴灑管位置進行交換，回液管道位置不變。如圖2所示，由原下段循環噴灑泵直接去上段噴灑；上段噴灑液進入原上段冷凝液槽。由原上段循環噴灑泵直接去下段噴灑，在泵入口接乳濁液補充管道，下段噴灑液進入原下段冷凝液槽。上段循環液多余部分經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環噴灑泵出口送至吸煤氣管道。

3.2 改進效果

  經上述改進后，取得了明顯效果。首先充分利用了補充焦油，清洗溶解初冷器上、下段管壁集掛物，減小萘的結晶沉積，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、下段噴灑液的溫度都能控制在40～50℃，與煤氣的溫差不大，保證了萘在焦油中的溶解速度；第三，循環液多余部分改由原下段循環噴灑泵出口送入吸煤氣管道，在保持系統的液相平衡的同時，對下段冷凝液槽混合液的萘含量可控制在5％以下。

 

            圖2    改進后的洗萘工藝

 1－橫管初冷器；2－下段冷凝液槽；3－上段冷凝液槽；4－上段噴灑泵；5－下段噴灑泵。

 

  初冷器的改造是與生產同時進行的，歷時2個月。洗萘工藝改造完成后，在確保煤氣的冷卻效果和安全輸送條件下，實現了冷凝液流程暢通，操作控制簡單方便，降低了電耗和煤氣的無組織放散。特別是在2007年6月8號焦爐投產后，橫管初冷器滿負荷運行的情況下，沒有因阻力過大而停用處理過，阻力保持小于1 kPa，器后煤氣集合溫度21～23℃，綜合經濟效益可觀。

 

4.結論

  (1)橫管初冷器的萘堵塞是常見的問題。初冷器清掃是不可或缺的手段，清掃方法要恰當，要避免萘及同系物的惡性循環。

  (2)擴大噴灑管上噴灑孔孔徑是必要的措施；在噴灑管上增設單獨控制閥、增設蒸汽清掃支管是較好的方法。

  (3)焦油氨水分離槽自動連續排焦油是基礎，調節好相界面乳濁液中的焦油比例是洗萘系統高效運行的關鍵