五環氣化爐濕洗塔結垢淺析及改進

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

河南龍宇煤化工有限公司(以下簡稱龍宇煤化工)二期40萬t/a醋酸的煤氣化裝置采用中國五環工程有限公司國內首創的兩臺五環氣化爐工藝。自2014年以來，經過試車和改進，現已達到穩定生產。

1 五環氣化爐流程

五環爐采用干粉加壓進料，液態排渣方式，利用水冷壁副產中壓蒸汽。反應室產生的高溫粗煤氣(1400～1600℃)在激冷段被濕洗塔出口送來的激冷氣冷卻(約700℃)，經過輸氣管，進入激冷罐被水激冷(180～200℃)，然后送入濕洗塔洗滌降溫后(含灰量 ≤1mg/Nm3，溫度165～185℃)，再送入變換工序。

激冷罐和濕洗塔產生的灰水送到三級閃蒸工序進行處理，濃縮后的灰水送到澄清槽進行沉降，較干凈的溢流水循環至氣化和濕洗單元作為激冷水和洗滌水。

2 濕洗系統流程

經過激冷罐洗滌和降溫后(180～190℃)的粗煤氣經過文丘里洗滌器和灰水充分混合進入濕洗塔。上行的粗煤氣和工藝水、鍋爐水和閃蒸工序過來的灰水在塔盤上逆向接觸，去除粗煤氣中的細灰和H2S、HCl等酸性氣體。濕洗系統工藝流程見圖1。

圖1 濕洗系統工藝流程注：1—高壓灰水泵；2—濕洗塔；3—文丘里洗滌器；4—濕洗塔循環水泵

濕洗塔共有4層固閥塔盤。1、2層塔盤為單溢流，3、4層為雙側溢流。塔盤1、2層進水為高壓工藝水和鍋爐水，3、4層進水為P13707打過來的高壓灰水。

2.1 濕洗塔運行中結垢問題

自2017年11月開車，濕洗塔很快就出現壓差增高的現象，導致濕洗塔帶液嚴重，將細灰和灰水帶至變換系統，嚴重影響變換單元正常操作和運行周期，只能短停處理。在2018年2月，一個月短停了3次，打開第3、4層塔盤(從上至下)發現結垢嚴重(見圖2)，第4層塔盤空隙幾乎完全堵塞，平均10天就要短停1次來清理塔盤，嚴重影響裝置長周期運行。

圖2 塔盤結垢情況

2.2 原因分析和改進

進入濕洗塔的粗煤氣在經過激冷罐初步洗滌后攜帶大量的飛灰，隨著煤種的改變、負荷氣量的變化、灰水水質水量的影響等因素，在短期運行后會造成塔盤不可逆的結垢。

2.2.1原煤灰分優化

高灰分的煤種不僅增加氧耗、煤耗和設備的磨損，也增加了渣水系統和水處理系統的負荷。在試車初期，氣化爐激冷罐的下降管和底錐出現不同程度的積灰、積泥問題，通過提高合成氣速率、優化配煤等手段基本解決了問題。

通過公司采購煤種的優化和運行過程的摸索，已經采用灰含量和黏度適中的配煤，為濕洗塔長周期運行做好基礎保障。

2.2.2水量優化

第1層塔盤上方的工藝水和鍋爐水總量約35m3/h，隨著濕洗塔的結垢，運行后期加大了鍋爐水和工藝水用量。一方面，加大干凈水用量增加了運行成本；另一方面，增加了閃蒸和澄清單元灰水處理負荷。

經研究后，將高壓灰水水量由280m3/h減少至260m3/h。在開車初期，將一期甲醇裝置來的變換冷凝液引入50m3/h，減少工藝水和鍋爐水的成本。

2.2.3灰水調整

泵P13707 的灰水來源是經過澄清槽沉降后的溢流水，其濁度指標通過澄清槽絮凝劑的添加量來控制。水質的好壞很大程度上影響著設備和管線結垢程度和運行周期。優質水源加重了沉降后泥水的處理負擔和絮凝劑成本。

經技術人員研究，決定把第3、4層存在積灰隱患的高壓灰水直接旁路至第4層塔盤以下的受液盤內。3、4層塔盤正常運行時的水為1層、2層塔盤上干凈的溢流水，可大大減少第3、4層塔盤的積灰問題。

2.3 優化操作

在生產中，操作員控制好氣化爐溫度，盡量減少爐溫大幅度波動造成的粗煤氣帶水量變化對塔盤結垢的影響。同時，控制好濕洗塔的液位，避免液位波動造成粗煤氣帶水。

3 結語

技改后，濕洗塔運行穩定，最長運行時間達到106天，大大延長了運行周期。檢修后，發現4層塔盤均未結垢(見圖3)。在運行期間，出現濕洗塔壓差周期波動的現象，并未出現帶液現象。

圖3 技改后的塔盤

近幾次氣化爐停車檢修，發現濕洗塔上方折流板除沫器積有松散的灰塵。濕洗塔結垢是一個需要不斷探討和優化的問題，既要保證去后續工序合成氣充分洗滌干凈，又要減緩塔盤結垢保證裝置長周期運行。通過對龍宇煤化工五環爐氣化裝置濕洗塔運行狀況的分析和總結，以期能更好地服務生產。