焦化廠煤氣回收凈化過程中的問題與治理

馮江華 李慧敏 李憲宏

（安陽鋼鐵集團有限責(zé)任公司，河南 安陽 455004）

安全與環(huán)保

焦化廠煤氣回收凈化過程中的問題與治理

馮江華 李慧敏 李憲宏

（安陽鋼鐵集團有限責(zé)任公司，河南 安陽 455004）

為了穩(wěn)定焦化廠焦?fàn)t煤氣回收凈化生產(chǎn)，對煤氣輸送和硫銨生產(chǎn)過程中存在的飽和器阻力高、設(shè)備本體腐蝕嚴(yán)重、煤氣鼓風(fēng)機運行不正常等問題進行了分析，找出了煤氣凈化過程中工藝、設(shè)備、操作等方面的原因，并通過改進工藝控制、改變設(shè)備焊接方式、引進使用新材料HDPE管道替代原有316L不銹鋼管等方法予以解決，達(dá)到了降低煤氣凈化系統(tǒng)的阻力1.0 kPa、飽和器連續(xù)使用8個月以上無泄漏、工藝管線無泄漏、穩(wěn)定生產(chǎn)秩序的目的。

煤氣；回收；凈化；治理

某焦化廠2005年前原有5座φ4.3 m焦?fàn)t，配套凈化煤氣的回收車間一系統(tǒng)設(shè)計煤氣處理能力為70×103m3/h；2005 年開始陸續(xù)新建 7、8 號 φ6 m 焦?fàn)t，同時，配套建設(shè)回收車間二系統(tǒng)，設(shè)計煤氣凈化能力為56×103m3/h。2007年9月之前，煤氣回收凈化系統(tǒng)運行均處于正常狀態(tài)。9月底，隨著焦化廠2號焦?fàn)t的改造完成，及煉鐵對焦炭的需求量的提高，焦化廠1～8號焦?fàn)t全部實行強化生產(chǎn)，2個煤氣回收凈化系統(tǒng)煤氣體積流量達(dá)到130×103～155×103m3/h的高峰，其中回收車間一系統(tǒng)達(dá)到70×103～8.5×103m3/h，二系統(tǒng)達(dá)到 50×103～70×103m3/h，均處于超負(fù)荷運行的狀態(tài)，尤其是二系統(tǒng)出現(xiàn)了煤氣輸送系統(tǒng)阻力高、設(shè)備運行不正常等影響生產(chǎn)的嚴(yán)重問題。

1 存在問題

主要表現(xiàn)在以下3方面：

1)煤氣系統(tǒng)阻力增加。煤氣流量大大超出設(shè)計能力，造成系統(tǒng)阻力驟然增加，出現(xiàn)煤氣鼓風(fēng)機吸力不足、煤氣輸送困難等現(xiàn)象，影響到焦?fàn)t集氣管壓力的穩(wěn)定和煤氣向公司煤氣系統(tǒng)的正常輸送。

2)飽和器運行不正常。二系統(tǒng)硫銨工段采用了噴淋式飽和器回收氨工藝，2臺噴淋式飽和器工藝設(shè)計為一開一備，焦?fàn)t煤氣經(jīng)鼓風(fēng)機加壓并除去煤焦油后進入硫銨飽和器，煤氣在飽和器吸收室，經(jīng)母液循環(huán)泵循環(huán)噴灑，其中的氨被硫銨母液中的硫酸吸收，脫氨后的焦?fàn)t煤氣進入脫苯工序脫苯凈化后送往公司煉鋼、軋鋼等用戶。

二系統(tǒng)于2005年8月份正式投產(chǎn)以來，各項生產(chǎn)運行指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求，硫銨產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了一級品標(biāo)準(zhǔn)。2007年以后煤氣流量大大超出設(shè)計能力后，煤氣流速高、硫銨母液夾帶多，導(dǎo)致硫銨工序回收凈化不徹底，而且大量酸性母液、氨組分隨煤氣流失，增加了酸耗，對后續(xù)工藝操作及管道設(shè)備帶來嚴(yán)重影響。飽和器各項生產(chǎn)運行惡化，造成硫酸銨產(chǎn)品外觀顏色頻繁變深。具體見表1。

3)飽和器等設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕和泄漏，見表2。

表1 飽和器運行指標(biāo)對比Tab 1 Index analytic of saturator process from ammonium sulfate production

表2 各部位腐蝕情況及檢修周期Tab 2 Corrosion of various parts and maintenance cycle

2 原因分析及對策

2.1 工藝方面

通過對煤氣輸送管路和設(shè)備的分段檢測，發(fā)現(xiàn)初冷除焦油和脫苯工序問題不大，系統(tǒng)阻力的主要問題在硫銨工序。

回收二系統(tǒng)飽和器的規(guī)格為DN4200/3000，高10.16 m。焦?fàn)t煤氣流量增加后，飽和器能力明顯不足。因此，對硫銨工段飽和器的加酸、循環(huán)吸收、結(jié)晶泵等工藝管線進行改進，相應(yīng)的將原來飽和器開一備一的操作方法為雙飽和器并聯(lián)運行，即2臺飽和器同時投入煤氣凈化運行，增加飽和器的處理能力。

2.2 設(shè)備方面

由于316L不銹鋼在硫銨母液中腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，母液中存在的H+是有效的電子受體，而SO42-和Cl-是典型的陽離子去極化劑，當(dāng)保護不銹鋼的表面鈍化膜遭到破壞后，很容易產(chǎn)生腐蝕缺口發(fā)生電化學(xué)腐蝕，并隨著溫度的升高腐蝕加劇。飽和器為連續(xù)加酸工藝，特別是大加酸時造成局部管道和設(shè)備溫度和酸度升高，更容易加劇腐蝕[1]。

小母液泵進出口管道、結(jié)晶泵進出口管道、噴淋式飽和器、滿流槽、飽和器連接管道、閥門等設(shè)備本體的腐蝕，一方面是由于母液中含有硫酸銨結(jié)晶顆粒沖刷破壞不銹鋼鈍化膜，另一方面是由于系統(tǒng)加酸造成局部溫度、酸度升高引起電化學(xué)腐蝕加劇。

不銹鋼材質(zhì)在焊接過程中，焊縫附近母材的鉻組分容易和碳元素在晶界生成碳化鉻沉淀，降低了材質(zhì)的耐腐蝕性。硫銨工序設(shè)備本體、管道出現(xiàn)大面積焊縫腐蝕的主要原因就是由于焊縫部位貧鉻造成的[2]。

根據(jù)以上分析，采取了如下措施：

1)改變補焊方式。對于設(shè)備和管道焊縫處出現(xiàn)的腐蝕，由于硫銨母液中有機物的存在，因此在被腐蝕部位進行加焊補漏，只會使貧鉻現(xiàn)象進一步加劇，再次使用過程中腐蝕更容易發(fā)生。為此，改變原來單純在焊縫腐蝕補焊的方式。先對需要補焊的部位進行清洗，以減少有機物的殘存量；再在泄漏部位用與母材相同的材料在外部進行包焊，減少焊縫與母液的直接接觸，減輕硫銨晶體對不銹鋼鈍化膜的沖刷。

2)引用新材料。根據(jù)聚乙烯材料的耐腐蝕、耐磨性能良好的特點，對使用環(huán)境最為惡劣的結(jié)晶泵出口的316L管道進行了更換，改用高密度聚乙烯（HDPE）管道。HDPE管道在使用過程中無電化學(xué)腐蝕、耐磨性為鋼管的4倍。

3)嚴(yán)格控制工藝參數(shù)。大加酸時保持滿流槽等設(shè)備局部溫度＜60℃，平時確保母液溫度＜55℃，減少由于溫度升高加劇對設(shè)備本體和閥門的腐蝕。

3 取得效果

1)雙飽和器并行的生產(chǎn)模式經(jīng)實際運行，使硫銨工段飽和器的運行指標(biāo)得到了明顯改善：飽和器阻力由3.5 kPa降低為2.0～2.5 kPa，使鼓風(fēng)機機后煤氣壓力明顯降低，相應(yīng)的煤氣初冷器前吸力由2.0～2.5 kPa 上升到 3.0～3.5 kPa，焦?fàn)t集氣管壓力明顯趨于穩(wěn)定，減少了焦?fàn)t荒煤氣放散；解決了煤氣通過飽和器時流速太快，導(dǎo)致內(nèi)置旋風(fēng)除酸器無法達(dá)到設(shè)計的捕集效果，煤氣夾帶量增加，部分微小的硫銨母液滴隨煤氣損失，導(dǎo)致酸耗增加的問題，酸耗恢復(fù)到正常水平；硫銨收率提高，飽和器后煤氣氨的質(zhì)量濃度達(dá)到了設(shè)計的0.02～0.03 g/m3，硫酸消耗穩(wěn)定在 0.70～0.75 t/t。

2)硫銨飽和器連續(xù)運行8個月的時間經(jīng)檢查焊接部位沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，本體沒有出現(xiàn)泄漏。為焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行創(chuàng)造了良好的條件。

3)對于硫銨工序的管道腐蝕，引進使用新材料，取得了良好效果，2010年全年沒有出現(xiàn)HDPE管道泄漏的現(xiàn)象。計劃分批將目前使用的316L管道更換為HDPE管道，以期從根本上治理管道的泄漏。

[1]邵有輝.噴淋式飽和器的腐蝕與防腐[J].燃料與化工,2005,36(6):45-46.

[2]高改花.噴淋式飽和器生產(chǎn)硫銨的經(jīng)驗[J].燃料與化工,2008,39(2):55.

Problems In Gas Recycling and Purification Process and Its Solution

Feng Jianghua， Li Huimin， Li Xianhong

(Anyang Iron and Steel Group Co.,Ltd.,AnYang,Henan 455004)

In order to solve the trouble in gas recycling and purification,by analyze the exist problem of high resistance in saturator running,equipment corrosion and abnormal operating of gas blower，researchers summarize the reasons in terms of operation，equipment，techniques.And the solution for the problems was also reviewed in the paper such as improving technology control,changing the way of equipment welding,using HDPE pipe instead of stainless steel 316 pipe.And

good result.

gas;recycling;purification;solution

X784

BDOI10.3969/j.issn.1006-6829.2011.05.016

2011-08-13；

2011-08-26