郭 振

(安徽晉煤中能化工股份有限公司 安徽臨泉 236400)

1 工藝流程

來自航天粉煤加壓氣化裝置的粗煤氣(各組分體積分?jǐn)?shù)為CO 67.45%、H223.15%、CO28.53%、N20.63%、Ar 0.03%、H2S 0.17%、COS 0.02%、NH30.02%)先進(jìn)入1#氣液分離器(S- 2001)分離夾帶的水分，然后經(jīng)變換爐進(jìn)料換熱器(E- 2001)被來自1#變換爐(R- 2001)的變換氣加熱至250～260 ℃后進(jìn)入脫毒槽(R- 2005)，再進(jìn)入R- 2001，在催化劑的作用下，粗煤氣中的部分CO與H2O發(fā)生變換反應(yīng)并放出大量的反應(yīng)熱；出R- 2001的變換氣進(jìn)入E- 2001，換熱后進(jìn)入中壓蒸發(fā)冷凝器(E- 2002)，利用變換氣的熱量副產(chǎn)2.50 MPa中壓飽和蒸汽并送至界區(qū)外中壓蒸汽管網(wǎng)，同時向變換氣中噴入中壓鍋爐給水和中壓蒸汽提高水汽比后進(jìn)入冷凝液加熱器(E- 2003)對變換氣進(jìn)行冷卻，再經(jīng)1#噴水凈化器(S- 2005)分離多余的水分后進(jìn)入2#變換爐(R- 2002)，在爐內(nèi)催化劑的作用下進(jìn)一步進(jìn)行變換反應(yīng)；出R- 2002的變換氣先噴入中壓鍋爐給水和中壓蒸汽提高水汽比，然后經(jīng)2#噴水凈化器(S- 2006)分離多余的水分后進(jìn)入1#低壓蒸發(fā)冷凝器(E- 2004)，利用變換氣的熱量副產(chǎn)1.27 MPa低壓飽和蒸汽并送至界區(qū)外低壓蒸汽管網(wǎng)，再進(jìn)入3#變換爐(R- 2003)進(jìn)行變換反應(yīng)，溫度控制在244 ℃；出R- 2003的變換氣先進(jìn)入2#低壓蒸發(fā)冷凝器(E- 2005)，利用變換氣的熱量副產(chǎn)0.50 MPa蒸汽，然后進(jìn)入4#變換爐(R- 2004)進(jìn)行深度變換反應(yīng)；出R- 2004的變換氣(溫度為204 ℃)首先進(jìn)入鍋爐給水預(yù)熱器(E- 2006)，通過加熱脫氧水回收變換氣中的余熱并使變換氣溫度降至約184 ℃，預(yù)熱至180 ℃的脫氧水部分用作R- 2002出口變換氣的補(bǔ)水，其余供氣化裝置使用；出E- 2006的變換氣進(jìn)入3#低壓蒸發(fā)冷凝器(E- 2007)進(jìn)一步回收熱量，副產(chǎn)的0.50 MPa飽和蒸汽與E- 2005產(chǎn)生的低壓飽和蒸汽匯合，一部分送至脫氧槽(V- 2001)，其余送至界區(qū)外低壓蒸汽管網(wǎng)；出E- 2007的變換氣進(jìn)入2#氣液分離器(S- 2002)，底部排出的冷凝液經(jīng)1#冷凝液增壓泵和液位調(diào)節(jié)閥送至E- 2003；出S- 2002的變換氣經(jīng)透平冷凝液預(yù)熱器(E- 2010)、脫鹽水預(yù)熱器換熱降溫至75 ℃進(jìn)入3#氣液分離器(S- 2003)，底部排出的冷凝液經(jīng)2#冷凝液增壓泵和液位調(diào)節(jié)閥送至E- 2003；出S- 2003的變換氣經(jīng)變換氣水冷器(E- 2009)冷卻至40 ℃以下進(jìn)入4#氣液分離器(S- 2004)，分離液體后送低溫甲醇洗工序；出S- 2004的冷凝液經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥減壓后送汽提塔(C- 2001)，經(jīng)蒸汽加熱汽提出溶解的氨后送氣化裝置。

界區(qū)內(nèi)所需的循環(huán)水、脫鹽水和透平冷凝液均來自外管網(wǎng)，其中：循環(huán)水、脫鹽水經(jīng)換熱后返回管網(wǎng)；透平冷凝液經(jīng)E- 2010加熱后，一部分去V- 2001，一部分送外管網(wǎng)。S- 2002和S- 2003中的冷凝液經(jīng)E- 2003加熱后送氣化裝置。

2 存在的問題

因氣化裝置水系統(tǒng)結(jié)垢，粗煤氣中的飽和水經(jīng)變換系統(tǒng)冷凝得到的冷凝液水質(zhì)差，氨氮質(zhì)量濃度達(dá)2 000～6 000 mg/L，而該冷凝液返回氣化裝置水系統(tǒng)再利用，不利于航天粉煤加壓氣化裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

為改善返回氣化裝置水系統(tǒng)的冷凝液水質(zhì)，減緩結(jié)垢現(xiàn)象，實現(xiàn)航天粉煤加壓氣化裝置和二期污水處理裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行，可增設(shè)1座汽提塔對冷凝液進(jìn)行處理，以降低其堿度和pH。

3 改進(jìn)措施

(1) 因受新增汽提塔液位調(diào)節(jié)控制及2臺氣液分離器(S- 2002和S- 2003)液位調(diào)節(jié)控制的影響，進(jìn)入E- 2003的水量是個變量，故經(jīng)E- 2003換熱后的變換氣進(jìn)入R- 2003的溫度不易控制，需頻繁調(diào)節(jié)，增加了操作復(fù)雜性及勞動強(qiáng)度。為此，可利用原有管線，經(jīng)汽提后的冷凝液不經(jīng)E- 2003換熱而直接送至氣化裝置。汽提塔操作壓力為0.40 MPa，水溫在150 ℃左右。

(2) 中壓給水泵出口脫鹽水先經(jīng)E- 2006換熱至180 ℃，再經(jīng)E- 2003換熱后送至氣化裝置，其流量可穩(wěn)定在30 m3/h左右，不會影響R- 2003進(jìn)口變換氣溫度。

(3) 汽提塔的氣相設(shè)置為塔頂放空，即汽提后的氣體先與進(jìn)汽提塔的液相換熱降溫，然后通過洗滌分離回收汽提出的氨，最后對空排放。洗滌分離下來的冷凝液送往氣化裝置作為循環(huán)水補(bǔ)水，同時可以緩解氣化裝置循環(huán)水pH偏低的問題。

(4) S- 2002和S- 2003分離下來的3.00 MPa冷凝液減壓至0.40 MPa進(jìn)入汽提塔，為充分回收冷凝液的勢能并將其轉(zhuǎn)換為動能，需增設(shè)1臺透平泵，可利用現(xiàn)有的增壓泵進(jìn)行改造。

(5) 為保證汽提效果和提高透平泵的運(yùn)行效果，防止因液位低產(chǎn)生氣蝕和振動現(xiàn)象，將現(xiàn)場和遠(yuǎn)傳液位計均相應(yīng)提高，使塔內(nèi)液位始終保持在高限狀態(tài)，操作時通過現(xiàn)場巡檢和遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)對比，可有效保證透平泵的穩(wěn)定運(yùn)行。

4 風(fēng)險分析

(1) 中壓給水泵出口脫鹽水經(jīng)E- 2006換熱，但在開車時無熱量供應(yīng)，若操作不及時會造成R- 2002進(jìn)口變換氣溫度無法提高，R- 2002存在催化劑床層溫度垮溫的可能。

(2) 由于S- 2003的冷凝液氨氮含量高且含有CO2，出汽提塔的氣相降溫后會出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，須在換熱器的進(jìn)出口增設(shè)旁路，以便摸索出不產(chǎn)生結(jié)晶的適宜溫度。

(3) 汽提塔投用初期，可能使氣化裝置水系統(tǒng)的氨氮被大量汽提出來，此時汽提氣中的氨含量高，出口氣相管易產(chǎn)生結(jié)晶堵塞。

(4) 如果操作不當(dāng)，S- 2003至新增汽提塔存在高壓竄低壓的風(fēng)險。

5 防范措施

(1) 嚴(yán)格執(zhí)行各項規(guī)章制度和工藝操作規(guī)程。

(2) 定期抽查冷凝液的pH、氯離子含量、電導(dǎo)率等，控制好水質(zhì)，避免設(shè)備腐蝕。

(3) 認(rèn)真檢查液位計指示是否準(zhǔn)確，定期清理旋塞和連通管，出現(xiàn)堵塞及時清理，保證其連通效果。調(diào)節(jié)閥應(yīng)緩慢啟閉，防止因液體沖擊而引起液位的波動。

(4) 加強(qiáng)設(shè)備巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時整改，并定期計劃檢修以及時消除隱患。

6 結(jié)語

通過技改，實現(xiàn)了工藝的優(yōu)化和消耗的降低，為航天粉煤加壓氣化裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行提供了堅實的基礎(chǔ)。