不停产降低终冷塔阻力的研究

蒋嗣颖，刘 伟

(唐山中润煤化工有限公司，河北唐山 063611)

唐山中润煤化工有限公司具有220万t/a焦化、20万t/a焦炉煤气制甲醇、20万t/a粗苯加氢精制项目。其中，粗苯工段自2006年投产以来，一直保持连续运行。粗苯工段终冷塔为填料塔，塔高27.7 m，直径 5.6 m，最初阻力小于 1 500 Pa。但随着生产运行，终冷塔内填料上积累的杂质逐渐增多，导致终冷塔阻力持续上升，至2013年9月，终冷塔阻力升高到3 800 Pa，这不仅影响了终冷塔的冷却效果，也直接增大了鼓风机负荷，因此降低终冷塔阻力是一项亟待解决的任务。

针对终冷塔阻力升高的问题，行业内存在诸多的解决方案，但均需要停产后进行，常用的方法有用蒸汽吹扫、用洗油冲洗和更换填料等，目前最有效的降低终冷塔阻力的方法是更换终冷塔填料，但是更换填料一方面需要投入大量的人力、物力，另一方面需要对粗苯工段进行停工处理，大大影响公司效益。粗苯是焦化企业重要的产品，同时公司配套建设有20万t/a的粗苯加氢精制项目，其粗苯原料的主要来源为公司的净化粗苯，因此，从公司的整体收益和成本核算角度，停工检修终冷塔存在诸多的不利因素。为了有效地降低终冷塔阻力，同时减少对公司粗苯系列生产的影响，本文提出在不停产条件下，采用适宜的流体冲洗方式以降低终冷塔阻力，恢复净化车间的正常生产。

1 原因分析

在公司煤气净化车间，煤气依次通过鼓冷工段、脱硫工段、硫铵工段后进入粗苯工段。由于经硫铵工段饱和器后的煤气温度较高，42～46℃，而洗苯的最佳温度为27℃，因此，煤气需先经过终冷塔进行冷却。同时，还需保证煤气的温度低于洗油温度，如果煤气温度高于洗油温度，则在洗苯过程中煤气中的水和萘会进入到洗油中，从而影响后续操作。因此，通过终冷塔控制煤气温度对维持正常生产至关重要。我公司粗苯终冷塔采用塑料花环填料，分为上、下两段，上段用低温水冷却循环冷凝液，下段用循环水冷却循环冷凝液。结合生产情况对终冷塔内阻力增大的原因进行分析。①初冷器冷却效果直接影响煤气中焦油和萘的含量，虽然电捕焦油器会捕集大部分焦油，但投产7年时间，焦油和萘会不断随煤气被带入粗苯工段，导致阻力上升。②硫铵工段生产的硫酸铵晶体会有一部分随煤气进入终冷塔，且硫铵工段捕雾器检修次数较多，因此推断硫酸铵晶体是导致终冷塔阻力上升的主要原因。③终冷塔底部换液频率较低，会有部分杂质随循环液沉积在终冷塔内造成阻力上升。综合以上原因分析认为，终冷塔阻力上升主要是硫酸铵晶体、萘等杂质堵塞填料所致。

2 碱液喷洒

粗苯工段所使用的终冷塔顶部配有碱液喷洒，以降低煤气中硫化氢、氰化氢含量。在利用设备现有条件的基础上，我们提出增大终冷塔顶部碱液喷洒量，利用碱液与杂质间的溶解作用，从而去除塔内附着的硫酸铵晶体等杂质，有效降低终冷塔阻力。

如表1所示，经过一段时间的喷洒，终冷塔阻力有了明显下降。上述实验表明，碱液冲洗的方法能有效减小硫酸铵晶体、萘、焦油等杂质对终冷塔填料的堵塞，使终冷塔阻力降低;但实际操作过程中发现，随着喷洒量的加大，终冷塔外排的冷凝液pH值明显升高，流量也逐步加大，这些冷凝液外排后会对车间其它工段的正常生产造成影响，因此喷洒量不宜进一步增加。另一方面，此方法虽然对终冷塔阻力有一定的降低作用，但降低后的阻力依然过大，该阻力值使鼓风机压力依旧偏高，未达到正常工况。

表1 碱液喷洒对终冷阻力的影响

3 脱硫液喷洒

公司焦炉煤气净化后，进入甲醇分厂进行焦炉煤气制甲醇生产。该工艺对煤气中的硫含量要求较高，需要另外配备独立的脱硫工段。甲醇分厂的脱硫工段采用湿脱硫和精脱硫工艺，其中湿脱硫采用PDS法，以NaOH为碱源。结合公司特点，经过分析，确定了一项技改方案，将甲醇车间的脱硫液引入终冷塔进行喷洒，对终冷塔进行清洗，同时将喷洒后的冷凝液送回脱硫富液槽，从而加大了清洗终冷塔的喷洒量，并杜绝了外排喷洒液对其它工段的影响。甲醇分厂脱硫液并入终冷塔上段循环冷凝液，经上段循环水换热器冷却后，进入终冷塔喷洒;通过断塔盘，溢流入下段终冷塔，通过下段终冷塔循环液管道，送至甲醇脱硫工段。改造方法如图1所示。

图1 技改工艺示意图

技改后冷塔工况如表2所示。

表2 技改后终冷塔工况

由表2可以看出，经过3天脱硫液的喷洒，终冷塔阻力显著下降，降至2 100 Pa左右，有效减小了鼓风机的工作负荷;停止脱硫液喷洒后，终冷塔阻力稳定，各项参数正常。此项技改，可迅速降低冷塔阻力，有效缓解了鼓风机负荷，保证了终冷塔冷却效果，明显降低了终冷塔上段循环液低温水用量。同时，甲醇湿脱硫工段经6天的时间运行，各项参数平稳，脱硫液液位小幅上升，通过调整脱硫液补液量可有效解决上述问题，对正常生产无影响。

4 结论

通过此项技改工作，在不停产的情况下降低了终冷塔的阻力，缓解了鼓风机的工作负荷，同时节约了填料更换费用。一般情况下，更换终冷塔填料需耗时15天，公司平均日产粗苯72.5t，按每吨粗苯7 000元计算，仅此一项可为公司创造经济价值761万余元，同时此种工艺与传统更换填料的方法相比，省去了填料更换费用，后续投入小，即使终冷塔阻力再次升高也不需额外支出，具有显著的经济性和实用性。