焦化厂煤气回收净化过程中的问题与治理

冯江华 李慧敏 李宪宏

（安阳钢铁集团有限责任公司，河南 安阳 455004）

安全与环保

焦化厂煤气回收净化过程中的问题与治理

冯江华 李慧敏 李宪宏

（安阳钢铁集团有限责任公司，河南 安阳 455004）

为了稳定焦化厂焦炉煤气回收净化生产，对煤气输送和硫铵生产过程中存在的饱和器阻力高、设备本体腐蚀严重、煤气鼓风机运行不正常等问题进行了分析，找出了煤气净化过程中工艺、设备、操作等方面的原因，并通过改进工艺控制、改变设备焊接方式、引进使用新材料HDPE管道替代原有316L不锈钢管等方法予以解决，达到了降低煤气净化系统的阻力1.0 kPa、饱和器连续使用8个月以上无泄漏、工艺管线无泄漏、稳定生产秩序的目的。

煤气；回收；净化；治理

某焦化厂2005年前原有5座φ4.3 m焦炉，配套净化煤气的回收车间一系统设计煤气处理能力为70×103m3/h；2005 年开始陆续新建 7、8 号 φ6 m 焦炉，同时，配套建设回收车间二系统，设计煤气净化能力为56×103m3/h。2007年9月之前，煤气回收净化系统运行均处于正常状态。9月底，随着焦化厂2号焦炉的改造完成，及炼铁对焦炭的需求量的提高，焦化厂1～8号焦炉全部实行强化生产，2个煤气回收净化系统煤气体积流量达到130×103～155×103m3/h的高峰，其中回收车间一系统达到70×103～8.5×103m3/h，二系统达到 50×103～70×103m3/h，均处于超负荷运行的状态，尤其是二系统出现了煤气输送系统阻力高、设备运行不正常等影响生产的严重问题。

1 存在问题

主要表现在以下3方面：

1)煤气系统阻力增加。煤气流量大大超出设计能力，造成系统阻力骤然增加，出现煤气鼓风机吸力不足、煤气输送困难等现象，影响到焦炉集气管压力的稳定和煤气向公司煤气系统的正常输送。

2)饱和器运行不正常。二系统硫铵工段采用了喷淋式饱和器回收氨工艺，2台喷淋式饱和器工艺设计为一开一备，焦炉煤气经鼓风机加压并除去煤焦油后进入硫铵饱和器，煤气在饱和器吸收室，经母液循环泵循环喷洒，其中的氨被硫铵母液中的硫酸吸收，脱氨后的焦炉煤气进入脱苯工序脱苯净化后送往公司炼钢、轧钢等用户。

二系统于2005年8月份正式投产以来，各项生产运行指标均达到了设计要求，硫铵产品质量达到了一级品标准。2007年以后煤气流量大大超出设计能力后，煤气流速高、硫铵母液夹带多，导致硫铵工序回收净化不彻底，而且大量酸性母液、氨组分随煤气流失，增加了酸耗，对后续工艺操作及管道设备带来严重影响。饱和器各项生产运行恶化，造成硫酸铵产品外观颜色频繁变深。具体见表1。

3)饱和器等设备出现严重腐蚀和泄漏，见表2。

表1 饱和器运行指标对比Tab 1 Index analytic of saturator process from ammonium sulfate production

表2 各部位腐蚀情况及检修周期Tab 2 Corrosion of various parts and maintenance cycle

2 原因分析及对策

2.1 工艺方面

通过对煤气输送管路和设备的分段检测，发现初冷除焦油和脱苯工序问题不大，系统阻力的主要问题在硫铵工序。

回收二系统饱和器的规格为DN4200/3000，高10.16 m。焦炉煤气流量增加后，饱和器能力明显不足。因此，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，相应的将原来饱和器开一备一的操作方法为双饱和器并联运行，即2台饱和器同时投入煤气净化运行，增加饱和器的处理能力。

2.2 设备方面

由于316L不锈钢在硫铵母液中腐蚀主要是电化学腐蚀，母液中存在的H+是有效的电子受体，而SO42-和Cl-是典型的阳离子去极化剂，当保护不锈钢的表面钝化膜遭到破坏后，很容易产生腐蚀缺口发生电化学腐蚀，并随着温度的升高腐蚀加剧。饱和器为连续加酸工艺，特别是大加酸时造成局部管道和设备温度和酸度升高，更容易加剧腐蚀[1]。

小母液泵进出口管道、结晶泵进出口管道、喷淋式饱和器、满流槽、饱和器连接管道、阀门等设备本体的腐蚀，一方面是由于母液中含有硫酸铵结晶颗粒冲刷破坏不锈钢钝化膜，另一方面是由于系统加酸造成局部温度、酸度升高引起电化学腐蚀加剧。

不锈钢材质在焊接过程中，焊缝附近母材的铬组分容易和碳元素在晶界生成碳化铬沉淀，降低了材质的耐腐蚀性。硫铵工序设备本体、管道出现大面积焊缝腐蚀的主要原因就是由于焊缝部位贫铬造成的[2]。

根据以上分析，采取了如下措施：

1)改变补焊方式。对于设备和管道焊缝处出现的腐蚀，由于硫铵母液中有机物的存在，因此在被腐蚀部位进行加焊补漏，只会使贫铬现象进一步加剧，再次使用过程中腐蚀更容易发生。为此，改变原来单纯在焊缝腐蚀补焊的方式。先对需要补焊的部位进行清洗，以减少有机物的残存量；再在泄漏部位用与母材相同的材料在外部进行包焊，减少焊缝与母液的直接接触，减轻硫铵晶体对不锈钢钝化膜的冲刷。

2)引用新材料。根据聚乙烯材料的耐腐蚀、耐磨性能良好的特点，对使用环境最为恶劣的结晶泵出口的316L管道进行了更换，改用高密度聚乙烯（HDPE）管道。HDPE管道在使用过程中无电化学腐蚀、耐磨性为钢管的4倍。

3)严格控制工艺参数。大加酸时保持满流槽等设备局部温度＜60℃，平时确保母液温度＜55℃，减少由于温度升高加剧对设备本体和阀门的腐蚀。

3 取得效果

1)双饱和器并行的生产模式经实际运行，使硫铵工段饱和器的运行指标得到了明显改善：饱和器阻力由3.5 kPa降低为2.0～2.5 kPa，使鼓风机机后煤气压力明显降低，相应的煤气初冷器前吸力由2.0～2.5 kPa 上升到 3.0～3.5 kPa，焦炉集气管压力明显趋于稳定，减少了焦炉荒煤气放散；解决了煤气通过饱和器时流速太快，导致内置旋风除酸器无法达到设计的捕集效果，煤气夹带量增加，部分微小的硫铵母液滴随煤气损失，导致酸耗增加的问题，酸耗恢复到正常水平；硫铵收率提高，饱和器后煤气氨的质量浓度达到了设计的0.02～0.03 g/m3，硫酸消耗稳定在 0.70～0.75 t/t。

2)硫铵饱和器连续运行8个月的时间经检查焊接部位没有出现严重的腐蚀现象，本体没有出现泄漏。为焦炉煤气净化系统的稳定运行创造了良好的条件。

3)对于硫铵工序的管道腐蚀，引进使用新材料，取得了良好效果，2010年全年没有出现HDPE管道泄漏的现象。计划分批将目前使用的316L管道更换为HDPE管道，以期从根本上治理管道的泄漏。

[1]邵有辉.喷淋式饱和器的腐蚀与防腐[J].燃料与化工,2005,36(6):45-46.

[2]高改花.喷淋式饱和器生产硫铵的经验[J].燃料与化工,2008,39(2):55.

Problems In Gas Recycling and Purification Process and Its Solution

Feng Jianghua， Li Huimin， Li Xianhong

(Anyang Iron and Steel Group Co.,Ltd.,AnYang,Henan 455004)

In order to solve the trouble in gas recycling and purification,by analyze the exist problem of high resistance in saturator running,equipment corrosion and abnormal operating of gas blower，researchers summarize the reasons in terms of operation，equipment，techniques.And the solution for the problems was also reviewed in the paper such as improving technology control,changing the way of equipment welding,using HDPE pipe instead of stainless steel 316 pipe.And

good result.

gas;recycling;purification;solution

X784

BDOI10.3969/j.issn.1006-6829.2011.05.016

2011-08-13；

2011-08-26