不停產降低終冷塔阻力的研究

蔣嗣穎，劉 偉

(唐山中潤煤化工有限公司，河北唐山 063611)

唐山中潤煤化工有限公司具有220萬t/a焦化、20萬t/a焦爐煤氣制甲醇、20萬t/a粗苯加氫精制項目。其中，粗苯工段自2006年投產以來，一直保持連續運行。粗苯工段終冷塔為填料塔，塔高27.7 m，直徑 5.6 m，最初阻力小于 1 500 Pa。但隨著生產運行，終冷塔內填料上積累的雜質逐漸增多，導致終冷塔阻力持續上升，至2013年9月，終冷塔阻力升高到3 800 Pa，這不僅影響了終冷塔的冷卻效果，也直接增大了鼓風機負荷，因此降低終冷塔阻力是一項亟待解決的任務。

針對終冷塔阻力升高的問題，行業內存在諸多的解決方案，但均需要停產后進行，常用的方法有用蒸汽吹掃、用洗油沖洗和更換填料等，目前最有效的降低終冷塔阻力的方法是更換終冷塔填料，但是更換填料一方面需要投入大量的人力、物力，另一方面需要對粗苯工段進行停工處理，大大影響公司效益。粗苯是焦化企業重要的產品，同時公司配套建設有20萬t/a的粗苯加氫精制項目，其粗苯原料的主要來源為公司的凈化粗苯，因此，從公司的整體收益和成本核算角度，停工檢修終冷塔存在諸多的不利因素。為了有效地降低終冷塔阻力，同時減少對公司粗苯系列生產的影響，本文提出在不停產條件下，采用適宜的流體沖洗方式以降低終冷塔阻力，恢復凈化車間的正常生產。

1 原因分析

在公司煤氣凈化車間，煤氣依次通過鼓冷工段、脫硫工段、硫銨工段后進入粗苯工段。由于經硫銨工段飽和器后的煤氣溫度較高，42～46℃，而洗苯的最佳溫度為27℃，因此，煤氣需先經過終冷塔進行冷卻。同時，還需保證煤氣的溫度低于洗油溫度，如果煤氣溫度高于洗油溫度，則在洗苯過程中煤氣中的水和萘會進入到洗油中，從而影響后續操作。因此，通過終冷塔控制煤氣溫度對維持正常生產至關重要。我公司粗苯終冷塔采用塑料花環填料，分為上、下兩段，上段用低溫水冷卻循環冷凝液，下段用循環水冷卻循環冷凝液。結合生產情況對終冷塔內阻力增大的原因進行分析。①初冷器冷卻效果直接影響煤氣中焦油和萘的含量，雖然電捕焦油器會捕集大部分焦油，但投產7年時間，焦油和萘會不斷隨煤氣被帶入粗苯工段，導致阻力上升。②硫銨工段生產的硫酸銨晶體會有一部分隨煤氣進入終冷塔，且硫銨工段捕霧器檢修次數較多，因此推斷硫酸銨晶體是導致終冷塔阻力上升的主要原因。③終冷塔底部換液頻率較低，會有部分雜質隨循環液沉積在終冷塔內造成阻力上升。綜合以上原因分析認為，終冷塔阻力上升主要是硫酸銨晶體、萘等雜質堵塞填料所致。

2 堿液噴灑

粗苯工段所使用的終冷塔頂部配有堿液噴灑，以降低煤氣中硫化氫、氰化氫含量。在利用設備現有條件的基礎上，我們提出增大終冷塔頂部堿液噴灑量，利用堿液與雜質間的溶解作用，從而去除塔內附著的硫酸銨晶體等雜質，有效降低終冷塔阻力。

如表1所示，經過一段時間的噴灑，終冷塔阻力有了明顯下降。上述實驗表明，堿液沖洗的方法能有效減小硫酸銨晶體、萘、焦油等雜質對終冷塔填料的堵塞，使終冷塔阻力降低;但實際操作過程中發現，隨著噴灑量的加大，終冷塔外排的冷凝液pH值明顯升高，流量也逐步加大，這些冷凝液外排后會對車間其它工段的正常生產造成影響，因此噴灑量不宜進一步增加。另一方面，此方法雖然對終冷塔阻力有一定的降低作用，但降低后的阻力依然過大，該阻力值使鼓風機壓力依舊偏高，未達到正常工況。

表1 堿液噴灑對終冷阻力的影響

3 脫硫液噴灑

公司焦爐煤氣凈化后，進入甲醇分廠進行焦爐煤氣制甲醇生產。該工藝對煤氣中的硫含量要求較高，需要另外配備獨立的脫硫工段。甲醇分廠的脫硫工段采用濕脫硫和精脫硫工藝，其中濕脫硫采用PDS法，以NaOH為堿源。結合公司特點，經過分析，確定了一項技改方案，將甲醇車間的脫硫液引入終冷塔進行噴灑，對終冷塔進行清洗，同時將噴灑后的冷凝液送回脫硫富液槽，從而加大了清洗終冷塔的噴灑量，并杜絕了外排噴灑液對其它工段的影響。甲醇分廠脫硫液并入終冷塔上段循環冷凝液，經上段循環水換熱器冷卻后，進入終冷塔噴灑;通過斷塔盤，溢流入下段終冷塔，通過下段終冷塔循環液管道，送至甲醇脫硫工段。改造方法如圖1所示。

圖1 技改工藝示意圖

技改后冷塔工況如表2所示。

表2 技改后終冷塔工況

由表2可以看出，經過3天脫硫液的噴灑，終冷塔阻力顯著下降，降至2 100 Pa左右，有效減小了鼓風機的工作負荷;停止脫硫液噴灑后，終冷塔阻力穩定，各項參數正常。此項技改，可迅速降低冷塔阻力，有效緩解了鼓風機負荷，保證了終冷塔冷卻效果，明顯降低了終冷塔上段循環液低溫水用量。同時，甲醇濕脫硫工段經6天的時間運行，各項參數平穩，脫硫液液位小幅上升，通過調整脫硫液補液量可有效解決上述問題，對正常生產無影響。

4 結論

通過此項技改工作，在不停產的情況下降低了終冷塔的阻力，緩解了鼓風機的工作負荷，同時節約了填料更換費用。一般情況下，更換終冷塔填料需耗時15天，公司平均日產粗苯72.5t，按每噸粗苯7 000元計算，僅此一項可為公司創造經濟價值761萬余元，同時此種工藝與傳統更換填料的方法相比，省去了填料更換費用，后續投入小，即使終冷塔阻力再次升高也不需額外支出，具有顯著的經濟性和實用性。