關于5.5 m搗固焦爐硫銨生產經驗探索

馬紅兵，楊建磊，曹偉麗

（山西永鑫煤焦化有限責任公司，山西 臨汾 042509）

0 引 言

硫銨是焦化生產過程中不可缺少的工序，隨著焦爐大型化的發展，環保攻堅治理的不斷提升，焦化生產的各個環節發生了微小的變化，生產管理理念應當緊跟變化，才能實現焦化企業化工系統的穩定運行。

山西永鑫煤焦化有限責任公司120萬t/a焦化配套化產硫銨工序飽和器，主要承擔回收氨法脫硫后煤氣中剩余的氨，生產合格的煤氣供粗苯及甲醇系統使用，在設計生產過程中由于多種因素影響，使得硫銨生產檢修及工藝問題較多，嚴重制約系統的長周期穩定運行。為有效解決生產、檢修中存在的問題，生產技術人員通過分析制定了相應的方案和措施，改善了硫銨的生產運行現狀。

1 生產過程中存在的問題

（1）飽和器器后含氨指標一直相對偏高；存在氨損失以及制約洗苯操作的問題。

（2）飽和器滿溜槽泡沫溢流，主要是在冬季和系統大加酸時比較嚴重，會導致硫銨生產現場環境較差。

（3）飽和器出口閥門腐蝕，致使飽和器的出口閥門內漏嚴重，給硫銨工段的日常檢修造成很大的不便，存在較大的安全隱患。

（4）煤氣預熱器列管腐蝕和堵塞，導致預熱器阻力一直偏高，影響煤氣輸送的同時，還會造成能耗增加。

（5）碳鋼材質滿溜槽腐蝕，頻繁出現槽體漏點，使得生產班組頻繁倒用設備，不僅增加了員工的勞動強度，也不利于煤氣中氨的回收及晶核的形成和生產。

（6）結晶槽回流管由于回流不暢，導致回流過程中偶而出現反液情況。

（7）小母液噴灑效果不佳，導致在生產運行過程中頻繁出現器后含氨波動。

2 生產運行分析及管控措施

（1）器后含氨一直保持在100 mg/m3以下，而多數同行業焦化器后含氨指標控制在30 mg/m3以下，存在一定差距，為此技術人員從設計角度、運行控制角度經過多方位的分析，綜合現場員工反映的運行狀況，主要是由于噴灑母液含有的結晶較多，導致吸收效果不佳。經查閱設計圖紙，將飽和器吸收室至沉降室的降液管距底部位置進行調整，割除了降液管200 mm，促使母液在沉降室分層效果得到改善，增加了母液的吸收推動力。經過一段時間的運行，飽和器器后含氨指標基本穩定在40～50 mg/m3。

（2）滿流槽在日常生產過程中頻繁出現溢流起泡沫的情況，起泡沫的原因主要是由于煤氣中含有的焦油影響、母液酸濃度控制低影響、外購的硫酸為再生硫酸影響、硫酸中含有的砷類物質影響。但實際運行過程中通過對各影響因素逐一排查，煤氣中含有焦油量很低一直控制在20 mg/m3以下，且通過電捕后尚有氨法脫硫運行，煤氣中焦油含量難以升高，此因素首先排除；隨著山西永鑫煤焦化有限責任公司脫硫廢液制酸的運行，焦化低品質硫酸在硫銨生產過程中使用，不存在再生酸含雜質影響，此因素再次排除；對于焦化低品質硫酸進行外檢，檢測硫酸中含砷指標遠遠低于國家硫酸產品標準中砷的含量要求，又一原因排除；工程技術人員對生產過程中母液指標排查，其一直控制酸度在3%～6%，在硫銨系統大加酸的過程中酸度相對較高，達到18%～20%。符合工藝指標控制要求，影響因素再次排除。

通過與崗位人員多次交流及員工描述，加酸降酸過程中會產生大量的泡沫從滿溜槽溢出，使得生產現場需要人工勞動強度較大。飽和器前的水封退液會與溢流液體產生泡沫，經過查閱資料和分析，由于煤氣中含有氨氣、二氧化碳，加之硫銨前工序為氨法脫硫工序，使得生產過程中不可避免地產生碳酸氫銨。而碳酸氫銨水溶液呈現堿性，易揮發，有強烈的刺激性臭味；其用途可作為氣泡劑，在36℃以上開始分解，60℃全部分解。硫銨生產運行過程中其煤氣中所帶的碳酸氫銨含量經檢測化驗0.442 mol/L，且硫銨母液日常控制僅在45～55℃，若攜帶進入量大會在飽和器液面發生反應，而母液從滿流槽溢流攪拌，勢必將加速其反應，而產生大量的泡沫。

同時組織人員對硫銨進口前的水封進行全面排查，發現硫銨預熱器下方的退液導淋退液量較大，經崗位人員反饋之前比較小，綜合分析兩工序之間聯系確定是生產調整影響，生產投產初期前置氨法脫硫中最后一級脫硫系統由于生產期間塔體阻力較高，致使整個煤氣輸送系統阻力較大，鼓風機的做功較高，根據生產實際被迫將出口煤氣管道捕霧器拆除部分設備，導致煤氣夾帶有脫硫液，而脫硫液尚未反應的對苯二酚為助催化劑，與煤氣中攜帶的碳酸氫銨共同作用使得滿流槽產生泡沫。

綜上所述，造成滿溜槽溢泡沫主要是由于碳酸氫銨、對苯二酚等共同作用導致的，為此經過分析從源頭消減控制其中1個到2個物質的含量，降低其相互作用生成機理，加大了脫硫出口煤氣導淋排液頻次，由每班1次改為每班4次，有效地減少了煤氣帶液對硫銨的生產影響；硫銨滿溜槽的泡沫溢流得到了很大的改善。

（3）長期以來在利用硫酸回收煤氣中氨生產硫酸銨的過程中，由于煤氣夾帶的母液長期腐蝕及閥門材質等影響，致使飽和器的出口閥門內漏嚴重，給硫銨工段的日常檢修造成很大不便，存在很大安全隱患。為此借鑒甲醇濕式氣柜進出口水封設置特點和經驗。經研究和分析，為確保整個硫銨工序今后檢修的安全及減少煤氣夾帶硫酸液滴的情況，在飽和器的出口增加不銹鋼水封裝置及配套設施，一方面解決了煤氣帶液對出口管線腐蝕的影響，另一方面當飽和器檢修時增加一道安全保障措施，更加便于日常檢修。

（4）煤氣列管式預熱器堵塞和腐蝕是焦化生產中不可忽視的一個問題，一方面堵塞致使預熱器的阻力高達2 000 Pa左右，導致煤氣系統鼓風機機后壓力高能耗增加；另一方面硫銨工序腐蝕問題由于硫銨預熱器一般采用碳鋼材質，受到濕法氨法脫硫工藝的影響，使得列管極易腐蝕竄漏，也是制約生產運行的一個因素。通過召開工藝運行分析會，將所有可能的影響因素匯總，發現退液管線中雜質含量粘稠極易堵塞退液管道是導致換熱器列管堵塞的主要原因，預熱器阻力在投產一段時間內一直運行穩定，發現其主要是由于入爐煤粉碎過程中，粒度級偏細，特別是＜0.2 mm的含量較高，而焦爐采用高壓氨水無煙裝煤，使得大量的細小物質隨著煤氣進入后續工序，在煤氣凈化過程中由于煤氣中的焦油含量很難全部去除，由于細顆粒物質與微量焦油的共同作用導致此管線極易堵塞。根據裝置及工藝現狀，將預熱器的列管全部更換為不銹鋼材質的換熱管，有效地減少了腐蝕竄漏對硫銨的影響。同時加大了前段工序水封排液的檢查及入爐煤細度指標的管控，適當的優化高壓氨水壓力控制指標，使得換熱器在檢修后1 a多未出現泄漏和阻力高的問題。

（5）碳鋼材質滿溜槽由于使用時間較長，頻繁的出現漏點，為此結合生產實際，借鑒其他裝置經驗，綜合考慮使用玻璃鋼滿溜槽代替碳鋼材質。改造后的滿溜槽未出現漏點，由于玻璃鋼材質不耐濃酸，改造時充分考慮將加酸管盡可能地靠近內筒，減少濃酸腐蝕影響，同時考慮槽體的穩定性，在槽體外增加了加強護圈。

（6）結晶槽是硫銨生產的關鍵設備之一，飽和器產生的大量硫銨晶體在此沉降分離，分離后的母液返回飽和器下室。在生產過程中不可避免的出現堵塞的情況，其主要是由于硫銨母液雜質含量高導致攜帶晶體逐步形成，其次由于生產操作過程中操作和巡檢不及時，致使結晶泵上量異常，返回飽和器的母液隨著流量的降低，不能克服管線的阻力，使得硫銨母液中的結晶在管道內形成；崗位處置過程突然液量增大的，管道內由于缺液導致管線內進入空氣，在回流過程中可能存在氣阻的情況，導致回流液從另一臺設備下液口流出。為此技術人員通過現場查看，明確從生產操作入手，一方面加強結晶泵的巡檢與結晶槽巡檢時間上相互配合搭接，一方面對結晶槽的操作進行規范，在設備故障等處理后緩慢控制進液量，使得回流液管內的空氣逐步排出，避免流量過大造成影響。

（7）小母液泵噴灑量的大小在一定程度上影響著器后含氨指標的大小，通過查看設計發現配備的小母液泵額定流量僅為28 m3/h，實際生產過程中供4個小母液噴頭使用，導致噴灑流量低、噴灑壓力小，使得器后含氨指標波動。而目前焦化硫銨飽和器多采用小母液泵供2個噴頭，為此在不增加能耗的情況小，車間內將噴灑壓力調整，由原來的供給4個調整為2個，在一定程度改善噴灑效果，減少流速降低導致管道設備堵塞，極大的降低了飽和器器后含氨指標波動的概率。

3 結 論

通過不斷總結和探索，在精心操作下，硫銨生產區域從生產指標、設備操作、現場環境等得到了很大的改善和提高，實現了回收裝置的安全高效穩定運行。同時建議在今后的生產過程中注意以下幾點。

（1）隨著焦爐大型化的不斷發展，焦化企業化工生產過程聯系愈加緊密，系統指標環環相扣，工藝指標的管控更加嚴格，如：前置脫硫系統應當考慮管控碳酸氫銨的含量；減少輔助催化劑的使用量等。

（2）硫銨作為化工的重要工序之一，從設計、施工、生產管理各個環節都要超前考慮，如高壓氨水無煙裝煤后，煤氣中微小塵含量變化；前置氨法脫硫煤氣帶液影響等。

（3）硫銨飽和器預熱器堵塞問題，考慮直接使用母液加熱器代替，降低煤氣系統運行阻力。