航天炉变换冷凝液系统改造总结_张世飞.pdf

氮肥与合成气第 51 卷第 2 期2023 年 2 月作者简介:张林峰(1987)，男，高级工程师，从事煤制合成氨尿素生产管理工作;285700157 qqcom航天炉变换冷凝液系统改造总结张世飞，张林峰(安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽阜阳236400)摘要:安徽晋煤中能化工股份有限公司一期航天炉装置在 2020 年上半年的生产中，因为气化碳洗塔堵塞，造成粗煤气带水带尘，系统阻力大、各项消耗高，给后段变换工序运行造成严重影响，影响产能。分析碳洗塔结垢堵塞的原因是水中氨氮质量浓度高、化学需氧量(COD)高。通过改变冷凝液水质解决了碳洗塔结垢堵塞问题，防止粗煤气带水给变换工序造成影响。关键词:航天炉;碳洗塔;系统阻力中图分类号:TQ050.7文献标志码:B文章编号:2096-3548(2023)02-0010-02DOI:1019910/jcnkiISSN2096-3548202302004安徽晋煤中能化工股份有限公司(简称中能化工)一期航天炉装置碳洗塔为后序变换工序提供用水。2020 年上半年，碳洗塔发生堵塞，粗煤气带水带尘，直接影响变换工序的安全运行。为此，笔者分析了碳洗塔结垢堵塞的原因，并提出解决措施。1存在的问题(1)气化碳洗塔用水来自变换工序的锅炉水和变换气冷凝液。锅炉水为除氧水，水质合格;变换气冷凝液是系统循环使用的水，没有配套的处理装置，水体积流量为 20 m3/h，经分析氨氮质量浓度、化学需氧量(COD)高达 3 000 mg/L。(2)碳洗塔一旦结垢，系统压差上升很快，气化炉到变换工序的压差最高达 1.0 MPa，变换工序带水、带灰严重，系统只能减负荷生产。(3)煤气带水带尘严重，温度低至180(设计值为 200)，变换工序需要大量外加蒸汽。(4)煤尘积在换热器和触媒层中，造成变换工序阻力大，并严重影响换热效果和触媒使用寿命。2目标确定为延长航天炉装置运行周期，实现稳产高产，确定年度目标:(1)降低变换气冷凝液中氨氮质量浓度、COD(10 mg/L);(2)减少装置因结垢堵塞造成的停车检修次数;(3)将冷凝液现场排放量降低到零。3原因分析笔者从工艺、设备、人员等方面分析了气化碳洗塔堵塞的原因。工艺方面的原因为:(1)工艺流程设计不合理;(2)系统冷凝液循环使用;(3)变换气中氨含量高;(4)变换副反应多1-2。设备方面的原因为:(1)现有装置处理能力低;(2)没有配套冷凝液处理系统。人员方面的原因为:(1)操作不当导致工况波动大;(2)操作规程不完善;(3)业务技能差，缺乏应变能力3-4。另外，分析监控项目缺失、系统用水紧张导致置换量小均是造成碳洗塔堵塞的原因。4对策措施(1)技改增设水处理装置。2020 年 3 月，在变换汽提塔增设 1 台泵(利旧)，将冷凝液先在常压下进行加热汽提，解吸出其中的氨，再通过泵加压把汽提后的冷凝液送往气化碳洗塔，冷凝液中氨氮质量浓度、COD 由原来的 3 000 mg/L 降到 10 mg/L 以下。(2)调整操作，提升平衡变换率，变换气冷凝液中氨质量浓度平衡在 600 mg/L。01氮肥与合成气第 51 卷第 2 期2023 年 2 月自从开车以来，变换炉二段触媒一直未更换过，由于触媒老化，变换系统的压差达到 480 kPa左右，影响系统负荷的增加。利用变换炉原有管线进行改造，对变换炉二段增加 1 条副线，通过二段副线的调节，降低变换炉的压差，减小系统的阻力。变换炉压差从 480 kPa 降到 350 kPa，保证了系统的正常运转。针对变换系统 3 台废锅列管泄漏的问题，利用 2020 年 7 月停车检修机会，对 3 台废锅进行换芯，保证 3 台废锅运行的正常。另外增加 1 台加药泵去除氧槽，通过配碱来保证脱盐水 pH 合格，从而减少设备的腐蚀，保证 3 台废锅能长时间正常运行。(3)合理优化工艺流程。(4)制定操作法，统一操作思路。(5)组织业务学习，加强培训。5实施效果汽提塔泵投用后，外送冷凝液中氨氮质量浓度、COD 降至 10 mg/L 以下，系统冷凝液完全实现循环使用。改造后未再出现因气化碳洗塔堵塞导致粗煤气带水现象，保障了变换系统的正常运行。煤气带水带尘问题得到解决，煤气温度高达190，1 号变换炉外加蒸汽质量流量由原来的50 t/h 减少至 3.5 t/h。6效益计算技改后煤气温度由 180 升至 190，变换炉外加 4.9 MPa 蒸汽质量流量减少 1.5 t/h。每吨蒸汽成本为 130 元，2020 年下半年生产按150 d 计算，节约的蒸汽费用为 70.2 万元。由于技改后，气化来粗煤气气质好转，变换阻力上 升 较 为 缓 慢，比 上 一 年 同 期 压 差 降 低0.2 MPa，合成气压缩机组蒸汽消耗质量流量降低约 0.68 t/h，则半年可以节约费用约 31.82 万元。冷凝液完全循环利用后，污水减排体积流量为 20 m3/h，处理每吨污水成本为 2.0 元，则减少污水处理产生的费用约为 14.4 万元。变换冷凝液系统改造后，2020 年下半年生产中为公司直接节约的费用共计约 116.42 万元。7结语针对由于气化碳洗塔堵塞而造成的粗煤气带水带尘、系统阻力大、各项消耗高的问题，分析认为碳洗塔结垢堵塞的原因是水中氨氮质量浓度高、COD 高。通过改变冷凝液水质解决了该问题，防止粗煤气带水给变换工序造成影响。变换冷凝液系统改造后，每年可为公司直接节约232.84 万元，经济效益明显。参考文献 1赵华斌 航天炉粉煤加压气化技术探究J 化工管理，2015，30(4):115-117 2胡庆斌 单盘阀在 SCGP 粉煤加压与输送单元的应用J煤化工，2015，43(1):64-66 3姜从斌，朱玉营 航天炉运行现状及煤种适应性分析J煤炭加工与综合利用，2015，10(6):23-28 4于利红 气流床煤气化粉煤输送技术现状及研究进展J煤炭加工与综合利用，2020(2):55-57(收稿日期2020-11-23)欢迎订阅 2023 年 氮肥与合成气氮肥与合成气 杂志是经国家新闻出版广电总局批准，由上海化工研究院有限公司主办编辑出版的全国性刊物。办刊宗旨和定位为:交流推广国内外氮肥，大型合成氨、甲醇，新型煤气化流程包括水煤浆气化、粉煤气化、加压固定床气化、流化床气化，现代煤化工，合成气等行业的先进技术、节能减排新工艺、产业链延伸，生产、安全、管理经验等，以促进行业技术进步和管理水平提高。本刊内容可供全国从事氮肥、煤化工行业的工厂、设计、科研、高等院校及各省市主管部门的工程技术人员和管理人员参考。氮肥与合成气 为月刊，大 16 开，56 页，封面彩印，国内、外公开发行，每期定价 6.00 元，全年定价 72.00 元。全国各地邮政局可以办理 2023 年 氮肥与合成气 期刊征订工作，邮发代号 4-933，请广大读者前往当地就近邮政局办理订阅手续，也可以直接向本刊编辑部订阅。地址:上海市云岭东路 345 号邮编:200062电话:[phone]氮肥与合成气 编辑部11