五环气化炉湿洗塔结垢浅析及改进

(河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

河南龙宇煤化工有限公司(以下简称龙宇煤化工)二期40万t/a醋酸的煤气化装置采用中国五环工程有限公司国内首创的两台五环气化炉工艺。自2014年以来，经过试车和改进，现已达到稳定生产。

1 五环气化炉流程

五环炉采用干粉加压进料，液态排渣方式，利用水冷壁副产中压蒸汽。反应室产生的高温粗煤气(1400～1600℃)在激冷段被湿洗塔出口送来的激冷气冷却(约700℃)，经过输气管，进入激冷罐被水激冷(180～200℃)，然后送入湿洗塔洗涤降温后(含灰量 ≤1mg/Nm3，温度165～185℃)，再送入变换工序。

激冷罐和湿洗塔产生的灰水送到三级闪蒸工序进行处理，浓缩后的灰水送到澄清槽进行沉降，较干净的溢流水循环至气化和湿洗单元作为激冷水和洗涤水。

2 湿洗系统流程

经过激冷罐洗涤和降温后(180～190℃)的粗煤气经过文丘里洗涤器和灰水充分混合进入湿洗塔。上行的粗煤气和工艺水、锅炉水和闪蒸工序过来的灰水在塔盘上逆向接触，去除粗煤气中的细灰和H2S、HCl等酸性气体。湿洗系统工艺流程见图1。

图1 湿洗系统工艺流程注：1—高压灰水泵；2—湿洗塔；3—文丘里洗涤器；4—湿洗塔循环水泵

湿洗塔共有4层固阀塔盘。1、2层塔盘为单溢流，3、4层为双侧溢流。塔盘1、2层进水为高压工艺水和锅炉水，3、4层进水为P13707打过来的高压灰水。

2.1 湿洗塔运行中结垢问题

自2017年11月开车，湿洗塔很快就出现压差增高的现象，导致湿洗塔带液严重，将细灰和灰水带至变换系统，严重影响变换单元正常操作和运行周期，只能短停处理。在2018年2月，一个月短停了3次，打开第3、4层塔盘(从上至下)发现结垢严重(见图2)，第4层塔盘空隙几乎完全堵塞，平均10天就要短停1次来清理塔盘，严重影响装置长周期运行。

图2 塔盘结垢情况

2.2 原因分析和改进

进入湿洗塔的粗煤气在经过激冷罐初步洗涤后携带大量的飞灰，随着煤种的改变、负荷气量的变化、灰水水质水量的影响等因素，在短期运行后会造成塔盘不可逆的结垢。

2.2.1原煤灰分优化

高灰分的煤种不仅增加氧耗、煤耗和设备的磨损，也增加了渣水系统和水处理系统的负荷。在试车初期，气化炉激冷罐的下降管和底锥出现不同程度的积灰、积泥问题，通过提高合成气速率、优化配煤等手段基本解决了问题。

通过公司采购煤种的优化和运行过程的摸索，已经采用灰含量和黏度适中的配煤，为湿洗塔长周期运行做好基础保障。

2.2.2水量优化

第1层塔盘上方的工艺水和锅炉水总量约35m3/h，随着湿洗塔的结垢，运行后期加大了锅炉水和工艺水用量。一方面，加大干净水用量增加了运行成本；另一方面，增加了闪蒸和澄清单元灰水处理负荷。

经研究后，将高压灰水水量由280m3/h减少至260m3/h。在开车初期，将一期甲醇装置来的变换冷凝液引入50m3/h，减少工艺水和锅炉水的成本。

2.2.3灰水调整

泵P13707 的灰水来源是经过澄清槽沉降后的溢流水，其浊度指标通过澄清槽絮凝剂的添加量来控制。水质的好坏很大程度上影响着设备和管线结垢程度和运行周期。优质水源加重了沉降后泥水的处理负担和絮凝剂成本。

经技术人员研究，决定把第3、4层存在积灰隐患的高压灰水直接旁路至第4层塔盘以下的受液盘内。3、4层塔盘正常运行时的水为1层、2层塔盘上干净的溢流水，可大大减少第3、4层塔盘的积灰问题。

2.3 优化操作

在生产中，操作员控制好气化炉温度，尽量减少炉温大幅度波动造成的粗煤气带水量变化对塔盘结垢的影响。同时，控制好湿洗塔的液位，避免液位波动造成粗煤气带水。

3 结语

技改后，湿洗塔运行稳定，最长运行时间达到106天，大大延长了运行周期。检修后，发现4层塔盘均未结垢(见图3)。在运行期间，出现湿洗塔压差周期波动的现象，并未出现带液现象。

图3 技改后的塔盘

近几次气化炉停车检修，发现湿洗塔上方折流板除沫器积有松散的灰尘。湿洗塔结垢是一个需要不断探讨和优化的问题，既要保证去后续工序合成气充分洗涤干净，又要减缓塔盘结垢保证装置长周期运行。通过对龙宇煤化工五环炉气化装置湿洗塔运行状况的分析和总结，以期能更好地服务生产。