焦炉煤气横管初冷器积萘的改进措施_工程实践

摘要

摘要：分析了焦炉煤气鼓风冷凝工段横管初冷器运行中存在的问题，提出了改进措施和日常管理控制措施，改进后运行效果良好。关键词：焦炉煤气净化；横管初冷器；积萘Improvement Measures

摘要：分析了焦炉煤气鼓风冷凝工段横管初冷器运行中存在的问题，提出了改进措施和日常管理控制措施，改进后运行效果良好。

关键词：焦炉煤气净化；横管初冷器；积萘

Improvement Measures of Naphthalene Accumulation in Horizontal Pipe Primary Cooler of Coke Oven Gas

XU Gui-ying，GA0 Zhan-xian，LI Rong，SHEN Xiu-jie

Abstract：The problems existing in operation of horizontal pipe primary cooler in blast condensation section of coke oven gas are analyzed，and some improvement measures and routine management control measures are put forward. After the improvement，the operation effect of the primary cooler is excellent.

Key words：purification of coke oven gas；horizontal pipe primary cooler； naphthalene accumulation

鞍钢化工总厂二期工程煤气净化车间负责净化4×55孔6m焦炉产生的11×10⁴m³/h荒煤气，并回收各种化学产品。鼓风冷凝工段采用5台并联的横管初冷器对煤气进行冷却，2005年7月投产，2年以后初冷器总阻力逐渐增加，煤气阻力经常超标，最高可达3.6kPa；初冷器煤气总出口横管道内部积萘严重，管道和电捕焦油器系统阻力大，一度威胁焦炉的生产；还出现初冷器下段冷凝液泵出口压力大、下段冷凝液喷洒量小等问题。通过对初冷器进行技术改造和加强生产管理等措施，取得了良好效果。

1 初冷工艺与初冷器存在的问题

5台横管初冷器并联操作，煤气从横管初冷器上部进入，为了保证初冷器对煤气的冷却效果，用水对煤气分3段进行冷却。上段冬季进水水温为47℃，出水水温为60℃，为合理利用热量，将出水为附近居民供暖，回水再去上段冷却煤气，故该厂称此水为供暖水。其余时间上段同中段一样，用进水水温为32℃、出水水温为45℃的循环水对煤气进行冷却。下段用16℃制冷水将煤气冷却至18～22℃。为保证初冷器的冷却除萘效果，在中、下段顶部连续喷洒焦油、氨水混合液，在上段顶部用热氨水循环喷洒，以清除管壁上的焦油、萘等杂质。初冷器上、中段排出的冷凝液经水封槽流入上段冷凝液槽，用泵将其送入初冷器中段顶部循环喷洒，下段冷凝液槽内多余的部分送到机械化氨水澄清槽。初冷器下段排出的冷凝液经水封槽流入下段冷凝液槽，用泵将其送入初冷器下段顶部循环喷洒，下段冷凝液槽内多余部分流入上段冷凝液槽。横管初冷器改造前工艺流程见图1。

改造前初冷器存在5个问题：

① 初冷器总阻力大，下段经常积萘。初冷器集合温度(从各台并联初冷器出来的煤气汇集到一起后的煤气温度)低于18℃，煤气中大量的萘能够在此温度下冷凝下来并留在下段冷凝液中^[1]，造成下段冷凝液含萘量高，冷凝液黏度大，挂在初冷器下段冷却水管上，导致初冷器下段煤气阻力大^[2]，需要经常清扫下段初冷器，清扫后有时3d甚至6h就发现初冷器阻力明显增大，一度威胁焦炉生产。

② 初冷器煤气出口横管道内严重积萘。用锤子敲击该管道，声音异常，但因无备用管道无法停产进行清扫，需要在线处理。

③ 初冷器下段冷凝液喷洒量小，泵出口压力大。原设计下段冷凝液泵喷洒总量为550m³/h，出口压力为0.27MPa，而后来出口压力达0.50MPa，下段水封槽经常看不见液体流动，水封断流，泵机械密封元件经常损坏。

④ 下段冷凝液含轻质焦油少，质量差。下段冷凝液中轻质焦油质量分数仅为5%左右，含萘量处于饱和状态，在初冷器内喷洒过程中洗萘效果差。

⑤ 下段冷凝液槽内积萘严重。下段冷凝液所含的萘在下段冷凝液槽壁上逐渐沉积，冬天尤为严重，最多时槽内的萘占槽容积66%以上。

2 初冷器的改造措施

① 在上段冷凝液泵总出口管道上增加一个阀门和循环氨水清扫管道。在冬季，将新增阀门关上，用循环氨水代替上段冷凝液对中段进行喷洒^[3]，中段的冷却热量由循环水通过凉水架换热带走，初冷器上、中段下来的冷凝液经水封槽进入上段冷凝液槽，用上段冷凝液泵直接抽送到机械化氨水澄清槽，可以避免初冷器清扫下来的萘又重新进入初冷器中堵塞初冷器。在其他季节，将新增阀门打开，用上段冷凝液直接对中段进行喷洒以降低煤气温度。

② 对初冷器煤气出口横管用4根DN 25mm

蒸汽管伴热并保温，保证初冷器出口煤气中带出的萘在冬季不能沉积。全年连续从横管初冷器煤气出口横管道上部预留的DN 25mm短管直接喷入热氨水进行清扫，清除管道内煤气带出的萘，清扫后的氨水及萘等从煤气出口横管道排液管排出。

③ 更换初冷器下段喷洒管，增加喷洒管喷洒孔截面积^[4]。将原来的直径为6mm的孔扩大成直径为10～12mm的孔，截面积增至2.78～4.00倍，

提高下段冷凝液喷洒量至550m³/h，提高下段冷凝液喷洒流量，从而使下段冷凝液泵出口压力由原来的0.5MPa下降到0.3MPa以下，泵机械密封元件的使用寿命可以达到6个月以上。

④ 将机械化氨水澄清槽内氨水和焦油界面的液体引入到下段冷凝液槽，下段冷凝液中焦油的质量分数增加到15%～30%，可改善下段冷凝液的质量，提高喷洒液洗萘的效果^[2]。

⑤ 在下段冷凝液槽增设50m³/h的外排泵1台，将下段冷凝液抽到机械化氨水澄清槽，依靠泵出口调节阀自动控制下段冷凝液槽液位在1.5～1.7m。由于下段冷凝液槽液位的降低，下段水封槽液面与下段冷凝液槽液面形成1.5m的高度差，5台下段水封槽流下的大约550m³/h的冷凝液在进入下段冷凝液槽时，会使下段冷凝液槽内部冷凝液充分搅动，可防止槽内积萘。将下段冷凝液槽外壁进行了保温处理，防止冬季槽壁积萘。在冬季可以将循环氨水用管道从下段冷凝液槽上部大量加入其中，以提高下段冷凝液的温度，逐渐溶化槽内的积萘，将溶化的沉渣及时排至机械化氨水澄清槽。横管初冷器改造后工艺流程见图2。

3 初冷器的日常管理控制措施

① 每天对1台初冷器用氨水清扫30min，清扫时将该初冷器煤气出口阀门关小，以减少热煤气带出的萘在洗苯工序最终冷却时堵塞终冷塔填料而对终冷塔阻力产生影响。

② 每天要对每台初冷器的阻力进行监测，下段阻力不超过500Pa为宜，上段阻力不超过300Pa为宜，总阻力不超过1000Pa为宜，发现异常及时对该初冷器进行清扫。

③ 严格控制初冷器集合温度，适宜的集合温度为18～22℃。要有可以追溯的集合温度的历史曲线，以便进行查询和管理。

④ 严格控制中、上段循环水的温度，特别是在北方的冬天循环水的温度不容易控制，冬季中段循环水的温度不能低于26℃，保证煤气进入下段的温度不低于40℃，否则煤气中大量的萘会在初冷器的中段冷凝从而堵塞管道。

4 结语

横管初冷器改造措施和日常管理措施实施后，初冷器的总阻力逐渐趋于稳定，在煤气量高达12×10⁴m³/h的条件下初冷器的阻力仍然可以稳定在0.8kPa左右。

参考文献：

[1] 鲍晓斌.用热洗油清洗横管初冷器[J].燃料与化工，2000，(2)：102-103.

[2] 陈小厚，范仙平，任慧琴.初冷器的清洗技术[J].煤化工，2002，(2)：38-39.

[3] 李海桥，邵有辉，何勤德，等.横管初冷器喷洒系统的改造经验[J].燃料与化工，2003，(4)：198-199.

[4] 冯天伟，李胜改，何清改.横管初冷器液体喷洒系统的改进[J].煤气与热力，2002，22(5)：467-468.

(本文作者：徐桂英¹ 高占先² 李荣³ 沈秀洁³ 1.辽宁科技大学化学工程学院辽宁鞍山 114051；2.鞍钢股份有限公司化工总厂辽宁鞍山 114000；3.鞍山焦化耐火材料设计研究总院辽宁鞍山 114002)