氣化爐水洗塔塔板改造與應用研究

徐開峰

（兗礦魯南化工有限公司，山東 滕州 277500）

水洗塔是四噴嘴對置式水煤漿氣化爐裝置中的重要設備，擔負著合成氣洗滌的作用，其效果如何直接影響到后工序變換廢鍋、變換爐等裝置的運行周期，隨著運行周期的延長，水洗塔塔板會出現堵塞現象，塔板壓差逐漸升高，洗滌液下行困難，出現液泛帶水現象，本文主要總結了水洗塔塔板改造方面的一些要點。

1 水洗塔流程簡介

氣化爐產生的飽和水煤氣經混合器的噴淋潤濕后，進入旋風分離器分離，氣相進入水洗塔進一步洗滌，合成氣含塵量降至＜1mg/m3后進入甲醇變換工段。進入水洗塔塔盤的洗滌水有兩種：變換高溫冷凝液和高溫熱水，兩種工藝水分別配有進入塔板上部和塔板下部的流程，底部含固量較大的黑水進入閃蒸系統進一步處理，水洗塔下部含固量較低的灰水，經黑水循環泵加壓后作為氣化爐激冷水和混合器的潤濕水。水洗塔的正常運行既保證了合成氣的洗滌效果，又維持了水系統的平衡。圖1為工藝流程簡圖。

圖1 工藝流程簡圖

2 水洗塔運行中出現的問題

我公司水洗塔原選用的是6層泡罩塔板，塔板上氣液兩相成錯流流動，為兩相提供了大量的傳質界面，所以泡罩塔具有洗滌效果好的優點；但因氣體流徑曲折，塔板壓降大，容易造成塔板積灰，引起液泛帶水現象。

水洗塔出現帶水現象以后，外圍的工藝調整，很難使系統恢復正常。洗滌液大量返混，降低了煤氣的洗滌效果，同時合成氣帶水，造成凈化工序高溫冷凝液量大幅增加，威脅到變換爐催化劑的安全運行。

此時為了降低水洗塔帶水量，只能將水洗塔塔板補水，部分轉移至塔板下部，這樣就降低了煤氣的洗滌效果，長時間運行會加重甲醇凈化工段廢鍋列管的堵塞，引起變換爐催化劑積灰。

水洗塔帶水導致塔板洗滌液下行困難，直接影響到氣化水系統的平衡。水洗塔液位低，需降低激冷水量，將進而導致氣化爐激冷環水分布不均勻，引起下降管局部高溫變形或掛渣等衍生問題。

3 水洗塔塔板改造

泡罩塔板介質的流徑復雜，增加了合成氣的停留時間，易造成泡罩齒縫和升氣管積灰，結合實際運行情況，該處積灰形成后，在運行過程中，無法清理掉，只能降低系統運行負荷或因塔板被吹翻，壓差降低，消除帶水現象，見圖2。

圖2 泡罩升氣管及齒縫堵塞

針對泡罩塔板的缺點，重點優化塔板的結構形式，目前舌型塔板（見圖4）和固閥塔板（見圖3）比較流行。最下部2層為了增大流通面積，我公司選用舌型塔板，中間2層用固閥塔板，最上面2層保留泡罩塔板，但對泡罩尺寸進行調整。

塔板的開孔率需經計算，開孔率過大，塔板洗滌液分布不均勻，會造成部分合成氣短路，降低了洗滌效果；塔板開孔率過小，在塔板積灰情況下，易造成塔板壓差過大，出現積液帶水現象，根據運行情況，我們建議最下部2層塔板取消溢流堰，以保證洗滌液順暢的將積灰帶出，延長塔板的使用周期。

圖3 固閥塔板

圖4 舌型塔板

中間兩層塔板采用固閥塔，塔板安裝時固閥的傾斜方向與洗滌液的流向一致，保證洗滌液在塔板上的均勻分布。

最上面2層保留泡罩塔板（見圖5），為消除水洗塔帶水問題，下面4層塔板的開孔率一般都按操作上限來測算，在運行負荷較低時，將影響到塔板的洗滌效果，此時泡罩塔板可以進行補位，為了提高泡罩的抗積灰能力，提高檢修時的清洗質量，我們對泡罩的細節進行了優化。

圖5 泡罩結構簡圖

泡罩下口直徑100mm，齒縫的尺寸是4mm×30mm×32個，安裝時保證泡罩下檐距離塔板10mm，這個尺寸相當于全部齒縫的流通面積。當泡罩齒縫堵塞后，泡罩下檐處間隙可以作為氣體通道，這樣在保證泡罩洗滌效果的同時，有效的降低了泡罩阻力。另外合適的間隙，可以確保泡罩內部的灰垢在檢修時清理徹底；泡罩固定螺栓的托臺要有足夠的強度，以承受人工清理時的敲擊力，另外螺紋長度適中，以帶滿螺帽為限，以便拆卸。

水洗塔是氣化裝置的一個重要設備，離不開前后工序的穩定運行，氣化煤種合理的粘溫特性和操作爐溫，可以減少飛灰的產生，延長塔板的使用周期；氣化水系統的的穩定運行和藥劑的有效添加，也會減緩水洗塔塔板的結垢速率，當然水洗塔的高效運行，也直接影響到氣化裝置的運行周期。

4 應用效果

該塔板改造完成后，在氣化爐高負荷下，水洗塔連續運行7個月未出現帶水現象，期間高溫冷凝液水質良好，特別是2017年6月份一次水系統大范圍的調整，更驗證了改造后的水洗塔具有良好操作彈性：當時C#氣化爐運行期間，高溫熱水泵雙泵故障退出運行，車間緊急投用輔助激冷水泵，但該泵根據流程設計只能向水洗塔下塔補水，這樣雖然可以維持水系統的運行，但造成合成氣溫度明顯下降，更重要的是水洗塔塔板洗滌水減少150m3/h以上，此時上塔板的變換高溫冷凝液由50m3/h調整至100m3/h，水洗塔依靠100m3/h的補水進行合成氣的洗滌，但經過監控發現，凈化工段回流至氣化的高溫冷凝液的水質良好，說明了水洗塔塔板的設計合理，操作彈性大，達到了良好的效果。

5 結語

（1）泡罩塔板具有洗滌效果好的優點，對水洗塔部分塔板進行改造后，可以有效減低塔板壓差，延長水洗塔運行周期。

（2）塔板的開孔率需貼近實際生產負荷，以保證洗滌效果。

（3）最上部2層塔板建議保留泡罩模式，并對泡罩的安裝細節進行優化，可以兼顧水洗塔的運行周期和洗滌效果。

（4）工藝操作方面的優化，可以降低水洗塔塔板結垢速率，延長運行周期。