煤化工變換裝置的設備及管道選材之探討

林明麗（安徽 合肥 東華工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024）

變換裝置主要實現的目的，是通過一氧化碳和水蒸氣的結合，在催化劑的催化作用下在爐內發生變換反應，調節氣化爐煤氣產出過程中的氫元素和碳元素比例。同時，由于變換反應為放熱反應，還可利用反應放出的熱量根據全廠需要副產不同壓力等級的蒸汽。因此，變換裝置在煤化工產為中必不可少。變換裝置主要涉及的部分有：變換爐、冷凝液回收系統、鍋爐給水系統、水分離器設備、廢熱鍋爐設備等；

由于變換裝置是服務于煤化工設備的，因此本身也處于一種長期滿負荷運轉的狀態之中，在設計、制作和安裝過程中，要充分考慮化工環境對變換裝置的影響，如裝置運行的穩定性、匹配性、兼容性和耐腐蝕性等等。

首先，從受影響最嚴重的腐蝕性角度出發，煤化工作業中具有腐蝕性的物質通常為硫化物，針對硫化物腐蝕性的影響進行分析；其次，煤化工的工藝流程對變換裝置的設備和管道材質也造成了一定影響，對同一工藝流程下的不同類型下的設備進行分析，包括在不同溫度、介質、工藝流程等條件下設備的材質要求。

1 腐蝕作用對煤化工變換設備的選擇影響

硫化物是煤炭化工中最容易出現的腐蝕性物質，對化工設備及裝置的影響很大，具體到變換裝置方面，影響選擇的原因有一下幾方面：

首先，由于不同的煤種、煤質及預處理技術等原因，煤炭資源中所蘊含的硫元素含量是不同的，同時在發生反應的過程中，水分多少、氣化比例、氧氣含量等諸多因素，也會形成不同的硫化腐蝕結果，在這一結果難以預測的情況下，就無法確定變換裝置究竟按照什么樣的標準選擇。

其次，除了硫化腐蝕作用之外，還包括其他高濃度的有機物、酚類等強酸或強堿類腐蝕性物質。隨著煤化工裝置的大型化發展趨勢，變換爐所承受的單位荷載量也在不斷提升，在針對水分離、水汽比例等方面的調整上存在許多有待改進的地方。這些因素，都會形成靜設備的選擇標準確定。

再次，煤種和煤質的選擇雖然并沒有強制性要求，但根據煤化工發展的趨勢，褐煤和無煙煤的應用在技術上更加成熟，而針對褐煤和無煙煤的腐蝕性特征尚未完全采取應對措施。

針對腐蝕作用的影響，變換裝置，尤其是大型靜態變換裝置的選擇可以依據如下的原則。

根據煤化工過程中的腐蝕性機理分析，具有針對性的添加化學制劑，或者從變換裝置的密封性方面入手，改進方式更加簡單和快捷；從本質上解決問題的方法，是通用性防腐材料的使用，如內襯手段，或直接采用不銹鋼材質。

除此之外，一些物理工藝也能夠影響腐蝕性對設備材質的影響，進而影響設備及管道材質的選擇。如針對變換爐出口的溫度控制，溫度在控制在一定范圍內，可以有效降低硫化腐蝕作用的活性。

2 工藝流程對煤化工變換設備的選擇影響

變換裝置在煤化工產業中的最大用途是對工藝的支持和實現，本質上說，工藝流程對變換裝置的影響而言是最大的。例如，為了減少煤化工產業中對水資源的浪費，化工裝置中要設計配套的冷凝液回收循環系統，但冷凝液中蘊含的有害成分、雜質較多，變換裝置的材質和功能設計都深受影響。

以冷凝液為例進行分析，煤化工產業的生產中，冷凝液通常含有大量的硫化物、有機物、氨類、酚類和焦油等復雜有毒成分，這些物質在通過變換裝置進行回流循環使用的過程中，一旦出現泄漏事物，勢必造成環境的破壞污染；因此，冷凝液變換裝置在設計上要實現密封性要求，在材料選擇上要選擇耐腐蝕、光滑度高的材質，防止密度過大產生粘連。

任何工藝的輔助設施都不是一勞永逸的，尤其是針對煤化工藝而言，密封性雖然可以解決掉暫時的問題，但仍然需要定期的更換。由此就提出了變換裝置設計和材料選擇的另外一個研究問題，提高設備的拆卸機動性，以及材料的穩定性。其中，材料的穩定性實質自身的化學性質，性能衰減速度相對固定。

同時，考慮到煤化工產業的聯動生產特性，越是龐大的產業結構中，工藝流程的復雜程度就越高。要實現聯合作業生產，變換裝置的穩定性、兼容性和可移植性必須良好，無論嫁接在任何一個部位，都能夠體現標準化的特點。

3 結語

變換裝置在煤化工業中的作用十分重要，它的存在不僅能將不同煤氣化技術產生的煤氣轉化成一定氫碳比的合成氣，以滿足產品需要，同時還能利用反應熱副產不同壓力等級的蒸汽。截至目前我國在煤化工變換裝置的設計和材料選擇上，并沒有一定的規范和標準，企業大多根據自身的需要自行設計開發，這無疑存在很大的技術發展空間和市場潛力。

隨著我國能源結構調整、能源利用形式多元化的要求，未來煤化工產業的發展會越來越快，標準化體系的建設勢在必行，因此，積極展開對煤化工變換裝置的研究具有深刻的現實意義。

[1]馬小東,梁進倉.多倫煤化工變換水氣比在線顯示計算公式的修正[J].廣州化工,2013,08:191-192+239.

[2]李曉軍.煤化工變換爐的風險識別與控制研究[J].化工管理,2013,22:47.

[3]劉剛.煤焦油加氫裂化裝置管道選材探討[J].化工設備與管道,2014,03:73-76.

[4]王金剛,謝肥東.淺談煤化工變換裝置的低水汽比改造[J].中州煤炭,2011,06:87-88.

[5]吳世凱,王高興,李圣君.QDB-05/04型催化劑在煤化工變換裝置中的運行分析[J].化肥工業,2014,05:19-22.