賀竹林，張慶，李自恩，曹博，尹從從

（陜煤集團(tuán)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(wàn)t/年乙二醇工程項(xiàng)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(xiàng)目以產(chǎn)自陜北區(qū)域榆林地區(qū)小保當(dāng)1、2號(hào)煤礦和曹家灘煤礦的煤為原料，同時(shí)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(jí)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(lái)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(lái)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(lái)。通過上升管進(jìn)入高壓閃蒸塔上部熱水室，與除氧水泵送來(lái)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(jìn)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(jìn)入酸性氣冷卻器，酸性氣體被冷凝后經(jīng)酸性氣分離器進(jìn)行氣液分離，酸性氣體排放至鍋爐（開車時(shí)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(bǔ)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(jìn)一步閃蒸。來(lái)自渣池的水送入真空閃蒸罐，在真空閃蒸罐內(nèi)進(jìn)行真空閃蒸，大量溶解的氣體釋放出來(lái)，黑水進(jìn)一步濃縮，含固量增大，溫度進(jìn)一步降低。閃蒸后的氣體進(jìn)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(lái)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(jìn)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(jī)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(diǎn)。流程圖如圖1所示。

圖1 閃蒸系統(tǒng)流程圖

2 運(yùn)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(jìn)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(jìn)入高壓閃蒸塔的熱水室與除氧水進(jìn)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(duì)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(shí)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(jìn)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(huì)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(duì)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(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

4 解決措施

（1）嚴(yán)格工藝指標(biāo)，確?；宜到y(tǒng)穩(wěn)定。控制真閃壓力，保證真閃系統(tǒng)穩(wěn)定，進(jìn)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(shí)送出，防止細(xì)渣、細(xì)灰大量聚集。

（2）優(yōu)化變換凝液進(jìn)入高壓閃蒸塔水質(zhì)。變換凝液的含氨量較高，進(jìn)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(jìn)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(gè)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(hù)”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(shí)驗(yàn)表明，233型較231型能夠達(dá)到更好的阻垢效果，本項(xiàng)目所加分散劑量為60～80 mg/L。

表1 分散劑實(shí)驗(yàn)對(duì)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(lái)，進(jìn)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(jī)泵磨損、堵等問題。

5 結(jié)語(yǔ)

從以往的運(yùn)行情況來(lái)看，一般閃蒸系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行4個(gè)月以上就會(huì)出現(xiàn)高閃塔塔盤結(jié)垢，壓差增大、補(bǔ)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(yùn)行時(shí)間，現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間為6個(gè)月以上。