半水煤氣凈化工藝改造

范素麗　韓天芳　董雪剛　趙志堅

(石家莊雙聯化工有限責任公司河北石家莊050200)

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半水煤氣凈化工藝改造

范素麗韓天芳董雪剛趙志堅

(石家莊雙聯化工有限責任公司河北石家莊050200)

石家莊雙聯化工有限責任公司(以下簡稱雙聯化工公司)現年生產能力合成氨135 kt、純堿300 kt以及氯化銨360 kt。采用新型變換氣制堿工藝生產純堿和氯化銨，一段進口半水煤氣氣量在80 000 m3/h(標態)左右。合成氨壓縮工序共有11臺壓縮機，總裝機容量22.5機，其中1#系統7臺壓縮機(共11.0機氣量)、2#系統4臺壓縮機(共 11.5機氣量)；正常生產開20.5機，2個系統各1臺備用壓縮機。

1　改造前工藝流程

造氣系統來的半水煤氣經洗氣塔后進入氣柜，經預脫硫塔空塔脫除30%左右硫化氫，再經洗滌塔除去部分煤塵、煤焦油等雜質，然后經脫硫前進口1臺靜電除焦塔脫除煤焦油，由風機加壓至脫硫冷卻塔冷卻，待脫硫塔脫除硫化氫達要求指標后，經總洗氣塔洗去硫泡沫等雜質后，分2路：一路經Ф 1 000 mm總管至1#系統壓縮機進口靜電除焦塔進一步除去煤焦油，再到1#系統壓縮機一段進口；另一路經Ф 1 200 mm總管至2#系統壓縮機進口靜電除焦塔進一步除去煤焦油，再到2#系統壓縮機一段進口。

2　問題分析

目前，脫硫系統進口只有1臺理論處理氣量為39 000 m3/h(標態)、脫硫系統出口2個系統各有1臺25 000 m3/h(標態)的靜電除焦塔。由于該靜電除焦塔使用時間長，實際處理氣量遠遠小于設計能力，而靜電除焦塔負荷大，其在生產中時常出現問題，被迫停運靜電除焦塔，只能利用機會對其進行檢修，造成了半水煤氣經常不經過凈化就進入脫硫系統，半水煤氣中的煤塵、焦油會嚴重影響脫硫效果。經脫硫系統后仍有一部分雜質帶入壓縮機一段進口，造成壓縮機一段進口氣體中含塵量遠遠超過壓縮機要求的氣體含塵量(理論含塵質量濃度<1 mg/m3)，造成壓縮機的氣缸磨損嚴重、活門及閥片頻繁更換，并在更換壓縮機一段進口活門時發現活門上有硫黃顆粒及煤焦油，嚴重影響壓縮機的運行和打氣量。

根據改造前1年來的統計情況，計算出因半水煤氣凈化質量差，頻繁開、停機更換活門，平均每月影響約90臺時，僅更換一段進口活門影響>45臺時。改造前2011年運行參數見表1。

表1　改造前2011年運行參數

注：6月檢修，合成氨產量低、電耗偏高，不列入統計范圍內。

由表1可知：噸氨平均電耗1 244.91 kW·h，其中壓縮機噸氨平均電耗為971.18 kW·h，占整個噸氨電耗的78.0%。半水煤氣凈化效果不好，主要表現在壓縮機單機產氣量降低、噸氨電耗增加，會導致合成氨生產成本上升。

壓縮機電耗高的原因主要是壓縮機的頻繁開、停機，壓縮機噸氨電耗平均升高約6.66%，噸氨總電耗提升了5.52%，故增加了合成氨的生產成本。降低壓縮機電耗在工藝條件為定值時，減少壓縮機的開、停機次數，避免壓縮機做無用功。因此，采取有效措施凈化合成氨生產中壓縮機一段進口的半水煤氣、保證壓縮機運行的時間，對提高合成氨產量、降低電耗具有重大意義。

2　改造方案及流程

雙聯化工公司為了解決半水煤氣凈化對生產影響的問題，經過綜合考慮，盡量降低現有設備凈化負荷，充分發揮現有生產系統靜電除焦塔及洗氣塔的作用，故在氣柜出口新增2臺并聯的蜂窩式靜電除焦塔對半水煤氣進行預凈化處理，以減輕后系統靜電除焦塔的除焦負荷，提高靜電除焦塔的除焦效率；在脫硫系統出口新增1臺洗氣塔，對脫硫系統出口到1#系統的氣體進行洗滌，除去硫泡沫和部分煤焦油，同時減輕現有洗氣塔的負荷，并將現有洗氣塔單獨作為2#系統的洗氣塔。

造氣系統來的半水煤氣經洗氣后進氣柜，經氣柜出口2臺新增并聯蜂窩式靜電除焦塔[每臺處理氣量為45 000 m3/h(標態)]除去部分煤焦油和煤塵，經預脫硫塔空塔脫除30%左右的硫化氫，再經洗氣塔除去部分煤塵、煤焦油等雜質，然后到脫硫前進口1臺原靜電除焦塔進一步脫除煤焦油，由風機加壓到脫硫冷卻塔冷卻，到脫硫塔脫除硫化氫達到要求指標后分2路：一路經 Ф 1 000 mm 總管到新增洗氣塔洗滌氣體，到1#系統壓縮機進口原靜電除焦塔進一步除去煤焦油，再至1#系統壓縮機一段進口；另一路經Ф 1 200 mm總管至總洗氣塔洗滌，再到2#系統壓縮機進口原靜電除焦塔進一步除去煤焦油，然后到2#系統壓縮機一段進口。

3　改造效果

(1) 采用先進的蜂窩式靜電除焦塔，在塔內通過電極形成強大的電場。當含有塵粒的半水煤氣通過電場時，塵粒氣帶有電荷，在強電場的作用下帶電塵粒定向移動。要求靜電除焦的電流及電壓必須在一定的范圍內，蜂窩式靜電除焦塔輸出電流(495 mA)比原來的同心圓靜電除焦塔輸出電流(25 mA)提高了很多，保證了設備長周期的穩定運行。

(2) 將1#和2#系統洗氣塔分開，降低了原來2#系統洗氣塔負荷，洗氣效果明顯，保證2#系統壓縮機進口靜電除焦塔運行平穩，除焦效率提高；1#系統進口新增1臺洗氣塔，并在塔頂加1層收水器、出口管上加霧沫除沫器，用軟水沖洗除沫器，保證原靜電除焦塔的運行效果，并保證了壓縮機的運轉時間，有效提高了壓縮機的運行周期，減少了維修費用。

(3) 氣柜出口新增靜電除焦塔后，半水煤氣中的焦油及煤塵含量減少，進入脫硫系統氣體得到進一步凈化，脫硫效果明顯提高。經洗氣塔后氣體中夾帶硫沫明顯減少，脫硫后靜電除焦效率提高，壓縮機更換活門次數明顯減少，更換活門時，很少有硫黃顆粒和煤焦油。

4　效益分析

(1) 改造后，平均日產氨量由原323.23 t增加至343.93 t，按合成氨2 000元/t計，則月增產621 t，即每月增加產值124.2萬元。

(2) 改造后，每月壓縮機一段進口更換活門節約時間26.68 h，按年產合成氨135 kt和純堿300 kt、年運行8 000 h、純堿1 500元/t、合成氨2 000元/t計，則每月利用節約時間生產增加產值約240萬元。

(3) 改造后，每月壓縮機一段進口更換活門次數減少36次，按平均每次更換2個活門，每個活門更換下來僅更換鋁墊及活門的閥片和彈簧，按平均每個活門更換維修費為100元，則每月節約一段進口活門維修費7 200元，按1年10個月計，則年節約維修費7.2萬元。

(4) 改造后，壓縮機月電耗由原63 792 kW·h降至4 386 kW·h，按電價0.35元/(kW·h)、1年10個月計，年可節約電費約20.8萬元。

5　結語

本次改造在投資很少的情況下，采用合理的工藝配置和充分利用舊設備，達到了半水煤氣凈化的目的，保證了壓縮機長周期的運行，提高了壓縮機的打氣量和合成氨產量，降低了合成氨的生產成本，為公司發展打下堅實的基礎。

2015- 11- 27)