干法脱萘在三钢的应用

万卓耿

干法脱萘在三钢的应用

万卓耿

（福建三钢集团有限责任公司动能公司，福建三明365000）

介绍了三明钢铁公司民用煤气杂质含量及净化系统的基本情况，民用煤气柴油洗萘升级为干法脱萘后，降低了民用煤气的萘及硫化氢等杂质含量，减少了民用煤气管道腐蚀及仪控表计堵塞。

干法脱萘；吸附剂；堵塞；腐蚀

1 概况

原来三钢焦炉生产的焦炉煤气只通过简单的变温吸附脱萘，便送至煤气站民用煤气净化系统进行柴油洗萘及方形干箱脱硫（干箱内主要装炼钢除尘灰、谷壳及纯碱），二次净化后储存入20000 m3湿式焦炉煤气柜（简称两万柜），再经过加压系统加压后作为生活用气。净化后的萘含量约为172.2 mg/m3，硫化氢含量约为194.2 mg/m3，使得民用煤气管道出现不同程度的腐蚀及仪控表计堵塞等现象，给民用煤气输送及使用带来安全隐患。为此，三钢于2014年10月20日建成3000 m3/h民用煤气净化干法脱萘装置投入使用后，现运行状况较为稳定，煤气净化效果良好。

2 干法脱萘技术应用及原因分析

2.1 干法脱萘工艺流程

干法脱萘装置采用“塔式全干法净化”工艺，脱萘塔内装填4种吸附剂，底部装填瓷球和除油剂，先将煤气中的水和焦油脱除；中部装填吸附剂主要用于脱除煤气中大部分的硫化氢和部分萘；顶部装填精吸附剂用于精脱萘。煤气进入正处于吸附状态的脱萘塔，煤气中的萘、硫化氢及焦油等组分被装填吸附剂的发达孔系所吸附，从而使煤气得以净化。脱萘工艺由3台脱萘塔和1台换热器组成，脱萘塔2台同时进气，1台再生。通过阀门切换，高峰期可以3台同时运行，低峰期也可以只开1台运行。净化装置设有旁通，净化装置可与煤气主管完全隔离，再生和切换脱萘塔的操作均可以实现在线操作。

用0.8 MPa混合蒸汽经换热器将氮气加热至150～180℃后，对脱萘塔吸附剂进行高温再生，将脱萘塔中吸附剂的萘、焦油及硫化氢等杂质脱附出来，再生气进入混合煤气管道。

图1 现民用煤气净化系统工艺流程图（干法脱萘）

2.2 氮气作为再生载体

干法脱萘有煤气再生、蒸汽再生及氮气再生三种较为常用的再生方式，且各有优劣。

（1）煤气再生：民用煤气净化前的压力一般在6 kPa左右，经过净化后压力都大于2.2 kPa，靠自身压力可直接储存入两万柜。如果采用净化后的民用煤气作为再生载体压力较低，须经过二次加压。不仅增加加压系统的投资、运行及检修维护成本，还增加转动设备运行过程中机械伤害的安全隐患。

（2）蒸汽再生：蒸汽再生容易破坏吸附剂的内部结构，随着再生次数增加，吸附剂吸附容量下降较快，吸附效果锐减，直接影响吸附剂的使用寿命。伴随有废水及废气产生，造成一定环境污染。

（3）氮气再生：厂区内氮气压力为0.6 MPa，纯度高达99.99%，经过减压装置减压到0.1 MPa以后，可直接作为再生载体。氮气再生对吸附剂性能及使用寿命影响较小，可频繁再生吸附剂。再生氮气用量较少，只需400 m3/h左右，可直接接至混合煤气管道，对混合煤气热值及压力影响有限，基本上没有对混合煤气生产产生影响。同时，再生后的氮气无需外排，没有造成二次污染。

根据吸附剂的再生效果、使用寿命、投资运行费用及环保等因素综合考虑，结合民用煤气净化系统场地较小、布局紧凑的实际情况，我们采用氮气作为再生载体较为经济环保。

2.3 过、饱和蒸汽作为加热载体

干法脱萘主要有饱和蒸汽加热、电加热、饱和蒸汽及电混合加热等加热模式。

（1）饱和蒸汽：饱和蒸汽源头距离民用煤气净化系统现场距离较远，能量损失较大，到达煤气净化系统现场饱和蒸汽温度较低，使得加热速率较低、加热时间较长、加热效果不佳。

（2）电加热器：需新增电气设备，且煤气区域内要求配套的电气设备应为防爆型，大大增加了一次性投资费用。同时，煤气区域对电气设备腐蚀较大，缩短电气设备使用寿命，提高日常运行、检修及维护成本，电加热性价比较低。

（3）饱和蒸汽及电混合加热：需新增饱和蒸汽管线及电气设备两套设备，不仅提高一次性投资费用，还提高检修维护成本，增加操作难度。此外，饱和蒸汽管线及电气设备交叉运行，安全性不高。

我们采用了过热蒸汽及饱和蒸汽混合物作为加热载体，在热力锅炉原有分汽缸将过热蒸汽及饱和蒸汽进行完全混合后，直接沿着蒸汽管道送至加热器对氮气进行加热。进入换热器的过热蒸汽及饱和蒸汽混合物温度高达200℃，经过换热后的氮气进口温度150～180℃，大大提高吸附剂再生效果。同时，简化换热生产工艺，操作简单，安全性能较好，减少占地面积。

2.4 降低净化系统阻力

原来民用煤气经过柴油洗萘塔洗萘及方形脱硫干箱脱硫完后，直接进入两万柜。现为了提高整个净化系统的脱硫脱萘效率，增加了1个方形脱硫干箱及3个干法脱萘塔，使得脱萘塔后压力在2.5 kPa左右，略高于两万柜2.2 kPa设定压力。随着运行时间延长，干法脱萘塔、柴油洗萘塔及方形脱硫干箱阻力不断增加，不仅影响脱硫脱萘效果，还有可能由于压力过低煤气无法靠自身压力进入两万柜。

我们优化煤气净化结构，调整运行模式，提高脱萘塔进口压力。

（1）全程跟踪干法脱萘塔的运行情况，当脱萘塔内吸附剂压力损失增加或者即将到再生周期时，立即按照规程进行再生，有效降低脱萘塔阻力损失。此外，如果干法脱萘塔前端煤气指标急剧恶化，立即将干法脱萘塔从净化系统中撤离，避免短时间内污染脱硫剂，增加干法脱萘塔阻力。

（2）由于新增的干法脱萘塔净化效果较好，净化能力能够满足生产需要。将干法脱萘代替柴油洗萘，取消柴油洗萘塔运行模式，降低脱萘塔前端阻力。

（3）优化方形脱硫干箱运行方式，将方形脱硫干箱由原来全部串联调整为二二串联后再并联的运行方式。

2.5 降低干法脱萘塔进口杂质含量

干法脱萘是吸附剂物理吸附脱萘的过程，当民用煤气通过脱萘塔吸附剂时，吸附剂不仅吸收了煤气中的萘，同时还吸收煤气中的硫化氢及焦油等杂质。当吸附剂吸收硫化氢以后，形成了硫磺，解析难度较大，需在高达400℃才能将其进行解析，在现有换热器加热效果基本无法对其进行脱除，降低吸附剂脱萘脱离效率，提高脱萘塔阻力，严重时可直接导致民用煤气无法通过干法脱萘塔。

我们优化干法脱萘塔前道脱硫工艺，将原来的3个方形脱硫干箱新增加至4个方形脱硫干箱，延长民用煤气与脱硫剂的接触时间，提高脱硫干箱脱硫效率。同时，缩短方形脱硫干箱脱硫剂使用周期，将脱硫剂更换周期由每年一次缩短至半年一次，避免脱硫剂脱除硫化氢后效率大幅下降，使得大量残余的硫化氢带入下一道干法脱萘工序，对脱萘塔运行造成不良影响。

2.6 减少干法脱萘塔进口水分

当大量水分随着民用煤气进入干法脱萘塔以后，塔底部装填的瓷球能够吸收部分水分，还有部分残余水分继续上升与吸附剂接触，附着在吸附剂的比表面上，减少煤气与吸附剂的接触面积，导致脱萘效率有所降低。随着水分大量进入或时间的延长，水分直接渗进吸附剂内部，直接降低吸附剂的强度，易造成吸附剂坍塌，增加煤气阻力。

我们严格监控干法脱萘塔的运行情况，每天定期对脱萘塔进出口管道进行排水。方形脱硫干箱脱硫剂更换后投入使用的前期，煤气含水量较高时，提高脱萘塔进出口管道排水频次，每个小时对脱萘塔进出口管道进行排水。炎热夏天，需往干箱内脱硫剂加湿提高脱硫效果时，应从第一个脱硫干箱加入，不能从最后一个脱硫干箱箱体加入，减少水分随煤气带入干法脱萘塔中。当生产不正常情况，煤气含水量较大时，可先将干法脱萘塔切离系统，直到原因查明并处理好以后再恢复运行。

3 成效

（1）焦炉煤气萘含量由原来的172.2 mg/m3降低至30 mg/m3，完全符合了冬天50 mg/m3、夏天100 mg/m3的国家标准，减少了煤气管道、仪表及生活灶具的堵塞。大幅降低了焦炉煤气硫化氢量，减少其对20000 m3湿式煤气柜、煤气管道及生活灶具的腐蚀。

（2）氮气作为再生载体，无需进行二次加压，没有二次污染，较为经济环保。

（3）过热蒸汽及饱和蒸汽混合物作为加热载体，加热效率较高，再生效果较好。

（4）精简脱萘系统结构，减少占地面积，节省脱萘塔及其配套系统的投资费用及运行成本。

（5）废除了柴油洗萘塔，杜绝废柴油泄漏及废柴油处理的二次污染。

[1]吴晓虎，叶帆.焦炉煤气干法脱萘的理论分析与实际应用[J].冶金动力，2014（3）：26-28.

[2]韩新萍.焦炉煤气管道堵塞原因分析及防范措施[J].武钢技术，2010（12）：33-35.

App lication of Dry De-naphthalene Process in Sanm ing Steel

WAN Zhuogeng
（Power and Energy Co.of Sanming Iron and Steel Group Co.,Ltd.,Sanming,Fujian 365000,China）

The basic conditions of the impurities content in civilian gas and the purification system at Sanming Steel are introduced.After the process of diesel washing of naphthalene was upgraded to dry de-naphthalene process,naphthalene,hydrogen sulfide and other impurities content in civilian gas have been lowered and gas pipeline corrosion and control instrument blockage have been reduced.

dry de-naphthalene;adsorbent;blockage;corrosion

TQ546.5

B

1006-6764(2015)09-0023-02

2015－06－23

万卓耿（1984-），男，2007年毕业于武汉科技大学化学工程与工艺专业，工程师，现从事煤气储运及TRT发电管理工作。