焦爐煤氣橫管初冷器積萘的改進措施探討

張文超 潘 攀 趙國玉

（安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠回收車間，河南 安陽 455000）

在煤氣的生產過程當中，橫管初冷器的積萘會導致初冷器的阻力大幅增加，冷卻效果降低，從而導致煤氣出口的溫度超標，使企業不得不停工對整個工藝進行清洗，而這將會導致企業生產效率的大幅降低。因此，只有了解引發橫管初冷器積萘的原因，并針對此原因進行改進，才能使企業保持正常的生產工序。

1 煤氣生產過程中的基本工藝簡介

煉焦過程產生的荒煤氣含有少量的各種雜質，對煤氣的輸送利用及后續工序處理都會產生不利影響。如，萘能以固體結晶析出、沉積，造成管道及設備堵塞；焦油會給回收氯、苯等工藝操作帶來不利影響，并會因變質硬化或與粉塵混合而產生堵塞物，水能溶解煤氣中的水溶性酸堿物質而引起腐蝕：硫化物能腐蝕設備，生成硫化鐵引起堵塞，燃燒生成二氧化硫污染大氣；不飽和烴類能形成聚合物，引起設備及管路發生故障。故自焦爐導出的荒煤氣需以一定順序進行處理，以便回收其中的焦油、粗苯、氨、萘、硫等化學產品，并得到凈化的煤氣。在荒煤氣的處理及化產回收過程中，選擇好的初冷工藝技術方案、確保正常操作是整個煤氣凈化工藝的基礎和關鍵。來自焦爐集氣管的溫度為80℃～85℃的荒煤氣通過煤氣初冷器進行冷凝冷卻，將其中大部分焦油氣和水汽冷凝下來。根據不同的凈化回收工藝要求，將煤氣冷卻至21℃～23℃或25℃～30℃后送入下道工序。在冷卻的同時，還應盡可能地除去焦油、萘和其它腐蝕性介質，以盡量地凈化煤氣。

在煤氣的生產過程當中，來自焦爐的含塵煤氣與焦油氨水混合物需要先經過分離裝置進行分離，隨后將82℃的含塵煤氣送入并聯的橫管式初冷器，并通過65℃的余熱水、33℃的循環水與16℃的低溫水將含塵煤氣進行冷卻降溫處理。隨后，含塵煤氣將會在電捕焦油器當中除去其中夾帶的焦油，并通過脫氨、脫苯與脫硫處理，才能夠凈化成為潔凈的煤氣，進入煤氣管網當中。而在含塵煤氣的凈化過程當中，通過橫管初冷器對含塵煤氣進行降溫是一項非常關鍵的步驟，而為了清除橫管初冷器上的焦油與萘等雜質，需要在其頂部用熱氨水進行不斷地沖洗，以此防止積萘與焦油影響煤氣冷卻過程的效果；而在橫管初冷器上的積萘的處理，就成了煤氣凈化過程當中的關鍵[1]。

2 煤氣生產過程中原工藝中存在的問題

2.1 噴灑液管堵塞

在煤氣的生產過程當中，橫管初冷器這一裝置不僅需要對送入其中的含塵煤氣進行冷卻，還需要肩負起循環液洗萘、除萘的功效。但是，在煤氣冷卻的過程當中，其冷卻噴灑液會與煤氣同步流動，而在煤氣溫度降低的同時，冷卻噴灑液的溫度也會隨之降低，而萘在噴灑液當中的溶解程度卻會隨著溫度的降低而上升。作為一種有機化合物，萘有一項相對特殊的性質，那就是在50℃以上的溫度幾乎不會從煤氣當中析出，而在50℃以下時卻會大量析出。橫管初冷器這一裝置分為三段，在第三段使用16℃的低溫水來對煤氣進行降溫處理的過程當中將會析出大量的萘，但在橫管初冷器頂部噴灑的熱氨水的噴淋量卻相對較小，對第三段處的積萘難以正常清理，從而容易造成初冷器下端噴灑液管的堵塞。

2.2 經常倒用清洗

圖1

圖2

在一般的煤氣冷卻工序當中，經過橫管初冷器下端排出的冷凝液將會沿著水封槽流入下段冷凝液槽，并且在加入一定的來自焦油氨水分離槽的焦油氨水混合物之后被下段冷卻液泵重新輸送到下段進行噴灑，剩余部分則會沿著交通管流向上段的冷凝液槽。在此過程當中，由于焦油與氨水的密度不同，將會導致大部分的焦油在溶解萘之后向著下段冷凝液槽進行沉積，從而使下段冷卻液的含萘量進一步提高，進而導致初冷器當中的煤氣阻力增大，此時必須對初冷器進行清洗。而在初冷器的清洗過程當中，一般會對多個初冷器進行逐一清洗，這就會導致流到上段的焦油與萘無法及時排出，并再次被輸送到其他的初冷器進行噴灑，從而導致焦油當中的含萘量增加，形成難以抑制的惡性循環。

2.3 初冷器的設計

煤氣的直接冷卻是在直冷塔內由煤氣和冷卻氨水直接接觸傳熱傳質而完成的，在冷卻煤氣的同時，還有部分腐蝕性介質和焦油霧、萘被噴淋氨水帶走。直冷塔有空噴塔和填料塔兩種，目前較常用的是耐溫型聚丙烯花環填料塔。直接冷卻具有冷卻效率較高、煤氣壓力損失小、不易堵塞以及建設投資小等優點，但也具有工藝流程較復雜、煤氣出口溫度高、動力消耗較大、液氣比大、氨水冷卻器數量多、且易堵占地面積大等缺點，所以目前只在一些小型焦化廠的初期建設中采用。在煤氣由循環水冷卻之后，進入下段低溫水部分之前，其所處的斷塔盤部分缺乏相應的溫度監控設施，從而導致工作人員難以有效控制煤氣進入下段部分時的溫度。上文提到過，萘在50℃以下會加速析出，進入下段低溫水部分的煤氣溫度越低，煤氣當中析出的萘就越多。另外，工作人員對初冷器的清洗往往會采用蒸汽吹掃的方法，而這種方法容易使冷卻水管上積聚的萘與焦油等油垢變硬變粘，從而使油垢難以徹底清除。

2.4 初冷器的管道

煤氣初冷方式目前國內外廣泛采用的有：間接冷卻、直接冷卻和間直混合冷卻三種。設計時可根據不同的生產規模工藝要求以及其他條件選擇采用不同的冷卻方式。當初冷器的阻力過高或煤氣出口溫度過高時，工作人員往往會選用熱煤氣或熱氨水蒸汽對初冷器進行清洗，而在清洗過程當中，被洗下的焦油與萘將會混入噴灑液當中，從而導致初冷器的清洗效果難以達到預期，甚至導致初冷器煤氣出口管道當中出現嚴重積萘的情況發生。

3 初冷器改造措施

3.1 上下端管道

在初冷器改造的過程當中，首先需要進行改造的就是上下段的噴灑液管。首先，需要對上下段噴灑液管的管孔截面進行擴大，將原先6 毫米的標準孔擴展至10 毫米到12 毫米左右，以此增加噴灑孔的噴灑液量；其次，在上下段噴灑液泵的位置，需要加裝上直徑6毫米的過濾網，以此避免噴灑液當中的雜質混入噴灑液管當中，從而導致噴灑液管的堵塞；最后，需要設計人員結合初冷器工作過程當中的下段水封槽當中流出的冷凝液量來對噴灑液量進行調整，以此確保噴灑液量能夠更好地去除下段煤氣當中的萘[2]。

3.2 下段冷凝液槽

在初冷器改造的過程當中，在上下段管道的改造完成之后，第二個需要改造的就是下段的冷凝液槽。在此過程當中，設計人員需要在下段冷凝液槽底部增加兩臺冷凝液外排泵，以此將下段冷凝液槽底部沉積的焦油、萘等雜物抽至焦油氨水分離槽當中。與此同時，設計人員需要對外排泵的出口截門進行調整，以此控制冷凝液的外排量，比如當橫管初冷器下段的水封槽的回液含萘量較高，就可以通過調整外排泵的出口截門來增大冷凝液外排泵的拍液量。而在焦油氨水分離槽當中，工作人員可以及時對其中的焦油與氨水的比例進行調整，以此控制冷凝液當中的焦油含量。

3.3 溫度計添加

上文提到過，煤氣當中的萘會在溫度低于50℃時大量析出，溫度越低析出越快。因此，在橫管初冷器改造的第三步就是在煤氣離開循環水階段后將進入低溫水階段之前所處的斷塔盤處設置煤氣溫度檢測計，以此幫助工作人員來控制進入下段的煤氣溫度。一般來說，當進入下段的煤氣溫度保持在35℃以上時，就能夠使煤氣當中的萘均勻地在初冷器各段當中進行析出，進而防止萘在初冷器當中形成嚴重堵塞。此外，在初冷器下段噴灑液管的入口處需要增設熱氨水管，借助熱氨水來更好地去除下段冷卻水管上附著的萘與焦油等物質。同時還能夠避免使用蒸汽吹掃橫管初冷器時油垢變硬變粘的問題，從而使橫管初冷器的清潔效率進一步提升。

3.4 增加清洗設備

除了以上的改造方法之外，設計人員在進行橫管初冷器改造的過程當中還需要對下段冷凝液排出口處增設一個清洗排液槽與清洗排出泵，借助排出泵將初冷器進行氨水清洗過程當中清洗下來的下段液經清洗排出槽直接輸送至焦油氨水分離槽，而不是進入下段冷凝液槽，從而避免下段噴灑液萘含量的惡性循環。使用這樣的方法，可以大幅度提升初冷器的清洗效率，工作人員只需要對阻力高的初冷器進行清洗即可，不需要再對所有初冷器進行清洗。這樣不僅能夠提升后續生產的效率，還能夠使員工的勞動強度大幅降低[3]。

4 初冷器的日常管理操作措施

在初冷器的日常管理過程當中，工作人員需要注意對冷凝液水封回液當中的焦油與氨水含量進行檢測，并以此為依據對冷凝液外排泵的排出量與從焦油氨水分離槽送入下段的焦油氨水混合液的排液量進行控制，從而保障下段冷凝液的焦油含量。另外，工作人員還需要加強對初冷器上段循環水部分的溫度與回水溫度進行控制，以此保證經斷塔盤進入下段的煤氣溫度保持在35℃。只有這樣，才能盡可能緩解橫管初冷器當中的積萘情況，從而提升煤氣的生產效率。

5 結語

橫管初冷器的積萘是含塵煤氣處理過程當中非常常見的一種問題，但卻對含塵煤氣的冷卻與凈化工序有著非常嚴重的影響。只有找出引發初冷器積萘的原因，并采取相應的改進措施進行處理，才能使含塵煤氣的冷卻凈化工序正常進行，為企業帶來更高的經濟效益。