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摘 要:从系统、工艺以及设备等角度论述了焦炉煤气净化过程中容易出现的问题,并针对性的提出了解决措施。
关键词:焦炉 煤气 净化
中图分类号:TQ546 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(a)-0093-01
煤气作为燃料在使用前必须进行净化,其净化系统一般由冷凝鼓风、除油脱萘、脱硫、脱氰、脱氨和脱苯等工序组成,不同的净化工艺主要区别于脱硫和脱氨工艺上,无论选用何种工艺都必须保证所确定的煤气净化指标的要求,并尽可能保证最终产品质量好、价值高且投资省以及运行和管理费用低等,但目前大多工艺在运行中经常会出现系列问题导致其预期目标受到影响,对运行中经常出现的问题进行研究并针对性的解决具有非常现实的意义。
1 系统存在问题
1.1 系统阻力增加
在系统运行过程中若煤气流量超出设计能力则将会造成系统阻力骤然增加,压力达到一定值后则会引起鼓风机吸力不足,继而导致煤气输送困难,最终影响到焦炉煤气管内压力的稳定性和向外输送的效果等现象。
1.2 硫铵工段饱和器运行不正常
目前焦炉煤气净化工艺中硫铵工段一般采用喷淋式饱和器回收氨工艺,但在运行过程中会出现煤气流量超出设计能力的现象,该现象将会导致饱和器内各项生产运行技术指标出现恶化,致使最终硫酸铵产品的外观颜色频繁变深的结果。
1.3 硫铵饱和器等设备发生腐蚀、泄漏
随着系统运行时间的增长,硫铵饱和器等设备会发生腐蚀泄漏的现象,系统内容易发生腐蚀泄漏的部位主要有小母液泵和结晶泵进出口管道焊缝部位出现刀线腐蚀,管壁变薄;喷淋式饱和器本体出现内壁多出呈凹坑状腐蚀,焊口周围呈密集的海绵状孔隙;满流槽焊缝部位出现刀线腐蚀,木材出现蜂窝状腐蚀;母液储槽的木材和焊缝宜出现点蚀和泄漏;饱和器连接管道焊缝及焊趾周围木材宜腐蚀,焊口周围呈密集的海绵状孔隙等。
1.4 冷凝单元效果差
大部分来自焦炉的荒煤气与焦油和氨水沿吸煤气管道进入气液分离器进行气液分离,分离以后荒煤气从上部排放后进入初冷器进行冷却,初冷器分为上下两段,冷却后的荒煤气由横管初冷器下部排放的煤气进入并联操作的电捕焦油器来将煤气中夹带的焦油除掉,除油后的煤气经鼓风机加压送入硫铵工段。在使用过程中随着时间的延长将会出现冷凝单元因鼓风量不足导致冷凝工段耗气量大、冷凝效果差的现象。
2 原因分析及对策措施
2.1 工艺因素及对策
運行过程中当焦炉煤气产生量增加后将会导致饱和器的能力明显不足,为了改变该现状应对硫铵工段饱和器的加酸、循环吸收、结晶泵等工艺管线进行改进,该种情况下可将饱和器由原来的一开一备的运行制度变为两台饱和器并联运行的操作制度,即投入更多的饱和器来增加饱和器的处理能力,从而可实现煤气鼓风机后压力明显降低,相应的煤气初冷器前吸力上升,焦炉煤气管内压力趋于稳定并可有效减少焦炉荒煤气的放散量,同时也可解决煤气通过饱和器时流速太快而导致内置旋风除酸器无法达到设计的捕集效果,煤气夹带量的增加,将导致部分微小的硫铵母液滴随煤气损失而增加耗酸量,也可提高硫铵回收率;同时可通过对部分煤气管线底部打孔,并在内部通入洗油进行清洗等措施来实现降低管线内阻力、提高管线的煤气输送能力的效果;也可在工艺允许范围内适当降低初冷器出口煤气温度来减少煤气体积[1]。
2.2 设备原因及对策
不锈钢在硫铵母液中发生的腐蚀主要是电化学腐蚀,其母液内存在的H+作为有效的电子受体,而cl-等为典型的阳离子去极化剂,在运行过程中由于外力作用导致不锈钢表面的钝化膜遭到破坏,一旦破坏形成则很容易产生腐蚀缺口并发生电化学腐蚀,并且环境温度升高其腐蚀效果将会加剧;而在小母液泵进出口管道、结晶泵出口管道、喷淋式饱和器、满流槽以及阀门等设备本体的腐蚀则主要是由于母液中含有硫酸氨结晶颗粒将不锈钢钝化膜冲破,同时在系统内加酸将导致局部温度和酸度上升最终引起电化学腐蚀加剧;同时由于电焊过程是靠电焊放电产生高温而将木材和焊条熔化,不锈钢内耐酸的主要成分是铬,因此在不锈钢焊接过程中焊缝附近的母材中的铬组分很容易和碳元素在晶界生成碳化铬沉淀而降低了材质的耐腐蚀性,其中硫铵工序设备本体以及管道内出现大面积焊缝腐蚀则主要是由于焊缝部位贫铬导致。
针对该种情况应采取以下措施:改变补焊方式。对于设备或管道焊缝部位出现的腐蚀现象而言,由于硫铵母液内有机物的存在,若采取在被腐蚀部位进行加焊补漏则只会加剧其贫铬现象,最终使腐蚀现象更为严重,要避免该现象应改变传统的单纯在焊缝腐蚀部位加焊的方式,而需先将需要补焊的部位进行清洗来减少有机物的残存量,之后在泄漏部位用和母材材质相同的材料进行外部包焊来减少焊缝与母液的直接接触,同时候可减轻硫铵晶体对不锈钢钝化膜的冲刷;或采用新材料。当前管材中聚乙烯材料耐腐蚀性能较好,且齐在使用过程中不会发生电化学腐蚀,同时其耐磨性为钢管的4倍,因此用聚乙烯管材取代不锈钢管可从本质上避免管线腐蚀泄漏现象;控制工艺参数。在系统运行过程中,加酸时应控制满流槽等设备的局部温度不超过60℃,在平时运行过程中确保母液温度不超过55℃,通过采取控制温度的方式来减少由于温度升高而导致的对设备本体和阀门的腐蚀现象[2]。
2.3 冷凝鼓风系统
应将焦炉煤气冷凝过程中连续产生的冷凝液进行分离,将其分离出水后时应不间断补充初冷器的洗萘液,过程中尽量保证各种介质的输送尽可能采用自流方式;同时为了实现对粗焦炉煤气热量的充分利用可采用三段横管式初冷器,使用中可将初冷器上两段产生的煤气冷凝液外排以尽量减少初冷器下两段所需的冷却水量,同时可相应减少对大气的热量和水汽的排放量来支取低温水所需要的动力能;在工艺管线设计时可充分考虑各种应急操作来减少由于初冷器堵塞而频繁采用蒸汽清扫和经常倒换的现象;或采用具有前导向调节吸力能力的新型鼓风机以适应煤气量的变化,由于该种风机运行平稳、吸力调节灵敏且免于维修;在氨水分离单元可采用氨水保温静置分离流程,具体可通过外圆内锥的静置分离槽和焦油渣粉碎泵与固体泵和超级离心机相结合的方式来实现在不消耗蒸汽的前提下获得含水较低、循环氨水浮油较少及焦油渣干燥的焦油,以便于运输并减轻对大气及地面环境的污染现象[3]。
3 结语
在焦炉煤气净化过程中由于其内部含有大量的腐蚀性、有害性物质,因此应保证其净化工艺科学有效,并应保证设备、管线等不发生泄漏等现象,在运行过程中应结合实际发生的问题针对性的提出解决措施方可最终保证其净化质量并不对环境等带来危害。
参考文献
[1] 中国冶金百科全书总编辑委员会炼焦化工卷编辑委员会.中国冶金百科全书炼焦化工[M].北京:冶金工业出版社，1992.
[2] 江建方,肖波,杨家宽等.焦炉煤气净化工艺研究进展[J].化工环保,2003,2.
[3] 毕振清,沈立嵩.马钢新区焦炉煤气净化工艺的选择与改进[J].安徽冶金,2008,2.
关键词:焦炉 煤气 净化
中图分类号:TQ546 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(a)-0093-01
煤气作为燃料在使用前必须进行净化,其净化系统一般由冷凝鼓风、除油脱萘、脱硫、脱氰、脱氨和脱苯等工序组成,不同的净化工艺主要区别于脱硫和脱氨工艺上,无论选用何种工艺都必须保证所确定的煤气净化指标的要求,并尽可能保证最终产品质量好、价值高且投资省以及运行和管理费用低等,但目前大多工艺在运行中经常会出现系列问题导致其预期目标受到影响,对运行中经常出现的问题进行研究并针对性的解决具有非常现实的意义。
1 系统存在问题
1.1 系统阻力增加
在系统运行过程中若煤气流量超出设计能力则将会造成系统阻力骤然增加,压力达到一定值后则会引起鼓风机吸力不足,继而导致煤气输送困难,最终影响到焦炉煤气管内压力的稳定性和向外输送的效果等现象。
1.2 硫铵工段饱和器运行不正常
目前焦炉煤气净化工艺中硫铵工段一般采用喷淋式饱和器回收氨工艺,但在运行过程中会出现煤气流量超出设计能力的现象,该现象将会导致饱和器内各项生产运行技术指标出现恶化,致使最终硫酸铵产品的外观颜色频繁变深的结果。
1.3 硫铵饱和器等设备发生腐蚀、泄漏
随着系统运行时间的增长,硫铵饱和器等设备会发生腐蚀泄漏的现象,系统内容易发生腐蚀泄漏的部位主要有小母液泵和结晶泵进出口管道焊缝部位出现刀线腐蚀,管壁变薄;喷淋式饱和器本体出现内壁多出呈凹坑状腐蚀,焊口周围呈密集的海绵状孔隙;满流槽焊缝部位出现刀线腐蚀,木材出现蜂窝状腐蚀;母液储槽的木材和焊缝宜出现点蚀和泄漏;饱和器连接管道焊缝及焊趾周围木材宜腐蚀,焊口周围呈密集的海绵状孔隙等。
1.4 冷凝单元效果差
大部分来自焦炉的荒煤气与焦油和氨水沿吸煤气管道进入气液分离器进行气液分离,分离以后荒煤气从上部排放后进入初冷器进行冷却,初冷器分为上下两段,冷却后的荒煤气由横管初冷器下部排放的煤气进入并联操作的电捕焦油器来将煤气中夹带的焦油除掉,除油后的煤气经鼓风机加压送入硫铵工段。在使用过程中随着时间的延长将会出现冷凝单元因鼓风量不足导致冷凝工段耗气量大、冷凝效果差的现象。
2 原因分析及对策措施
2.1 工艺因素及对策
運行过程中当焦炉煤气产生量增加后将会导致饱和器的能力明显不足,为了改变该现状应对硫铵工段饱和器的加酸、循环吸收、结晶泵等工艺管线进行改进,该种情况下可将饱和器由原来的一开一备的运行制度变为两台饱和器并联运行的操作制度,即投入更多的饱和器来增加饱和器的处理能力,从而可实现煤气鼓风机后压力明显降低,相应的煤气初冷器前吸力上升,焦炉煤气管内压力趋于稳定并可有效减少焦炉荒煤气的放散量,同时也可解决煤气通过饱和器时流速太快而导致内置旋风除酸器无法达到设计的捕集效果,煤气夹带量的增加,将导致部分微小的硫铵母液滴随煤气损失而增加耗酸量,也可提高硫铵回收率;同时可通过对部分煤气管线底部打孔,并在内部通入洗油进行清洗等措施来实现降低管线内阻力、提高管线的煤气输送能力的效果;也可在工艺允许范围内适当降低初冷器出口煤气温度来减少煤气体积[1]。
2.2 设备原因及对策
不锈钢在硫铵母液中发生的腐蚀主要是电化学腐蚀,其母液内存在的H+作为有效的电子受体,而cl-等为典型的阳离子去极化剂,在运行过程中由于外力作用导致不锈钢表面的钝化膜遭到破坏,一旦破坏形成则很容易产生腐蚀缺口并发生电化学腐蚀,并且环境温度升高其腐蚀效果将会加剧;而在小母液泵进出口管道、结晶泵出口管道、喷淋式饱和器、满流槽以及阀门等设备本体的腐蚀则主要是由于母液中含有硫酸氨结晶颗粒将不锈钢钝化膜冲破,同时在系统内加酸将导致局部温度和酸度上升最终引起电化学腐蚀加剧;同时由于电焊过程是靠电焊放电产生高温而将木材和焊条熔化,不锈钢内耐酸的主要成分是铬,因此在不锈钢焊接过程中焊缝附近的母材中的铬组分很容易和碳元素在晶界生成碳化铬沉淀而降低了材质的耐腐蚀性,其中硫铵工序设备本体以及管道内出现大面积焊缝腐蚀则主要是由于焊缝部位贫铬导致。
针对该种情况应采取以下措施:改变补焊方式。对于设备或管道焊缝部位出现的腐蚀现象而言,由于硫铵母液内有机物的存在,若采取在被腐蚀部位进行加焊补漏则只会加剧其贫铬现象,最终使腐蚀现象更为严重,要避免该现象应改变传统的单纯在焊缝腐蚀部位加焊的方式,而需先将需要补焊的部位进行清洗来减少有机物的残存量,之后在泄漏部位用和母材材质相同的材料进行外部包焊来减少焊缝与母液的直接接触,同时候可减轻硫铵晶体对不锈钢钝化膜的冲刷;或采用新材料。当前管材中聚乙烯材料耐腐蚀性能较好,且齐在使用过程中不会发生电化学腐蚀,同时其耐磨性为钢管的4倍,因此用聚乙烯管材取代不锈钢管可从本质上避免管线腐蚀泄漏现象;控制工艺参数。在系统运行过程中,加酸时应控制满流槽等设备的局部温度不超过60℃,在平时运行过程中确保母液温度不超过55℃,通过采取控制温度的方式来减少由于温度升高而导致的对设备本体和阀门的腐蚀现象[2]。
2.3 冷凝鼓风系统
应将焦炉煤气冷凝过程中连续产生的冷凝液进行分离,将其分离出水后时应不间断补充初冷器的洗萘液,过程中尽量保证各种介质的输送尽可能采用自流方式;同时为了实现对粗焦炉煤气热量的充分利用可采用三段横管式初冷器,使用中可将初冷器上两段产生的煤气冷凝液外排以尽量减少初冷器下两段所需的冷却水量,同时可相应减少对大气的热量和水汽的排放量来支取低温水所需要的动力能;在工艺管线设计时可充分考虑各种应急操作来减少由于初冷器堵塞而频繁采用蒸汽清扫和经常倒换的现象;或采用具有前导向调节吸力能力的新型鼓风机以适应煤气量的变化,由于该种风机运行平稳、吸力调节灵敏且免于维修;在氨水分离单元可采用氨水保温静置分离流程,具体可通过外圆内锥的静置分离槽和焦油渣粉碎泵与固体泵和超级离心机相结合的方式来实现在不消耗蒸汽的前提下获得含水较低、循环氨水浮油较少及焦油渣干燥的焦油,以便于运输并减轻对大气及地面环境的污染现象[3]。
3 结语
在焦炉煤气净化过程中由于其内部含有大量的腐蚀性、有害性物质,因此应保证其净化工艺科学有效,并应保证设备、管线等不发生泄漏等现象,在运行过程中应结合实际发生的问题针对性的提出解决措施方可最终保证其净化质量并不对环境等带来危害。
参考文献
[1] 中国冶金百科全书总编辑委员会炼焦化工卷编辑委员会.中国冶金百科全书炼焦化工[M].北京:冶金工业出版社，1992.
[2] 江建方,肖波,杨家宽等.焦炉煤气净化工艺研究进展[J].化工环保,2003,2.
[3] 毕振清,沈立嵩.马钢新区焦炉煤气净化工艺的选择与改进[J].安徽冶金,2008,2.