半水煤气净化工艺改造

范素丽　韩天芳　董雪刚　赵志坚

(石家庄双联化工有限责任公司河北石家庄050200)



半水煤气净化工艺改造

范素丽韩天芳董雪刚赵志坚

(石家庄双联化工有限责任公司河北石家庄050200)

石家庄双联化工有限责任公司(以下简称双联化工公司)现年生产能力合成氨135 kt、纯碱300 kt以及氯化铵360 kt。采用新型变换气制碱工艺生产纯碱和氯化铵，一段进口半水煤气气量在80 000 m3/h(标态)左右。合成氨压缩工序共有11台压缩机，总装机容量22.5机，其中1#系统7台压缩机(共11.0机气量)、2#系统4台压缩机(共 11.5机气量)；正常生产开20.5机，2个系统各1台备用压缩机。

1　改造前工艺流程

造气系统来的半水煤气经洗气塔后进入气柜，经预脱硫塔空塔脱除30%左右硫化氢，再经洗涤塔除去部分煤尘、煤焦油等杂质，然后经脱硫前进口1台静电除焦塔脱除煤焦油，由风机加压至脱硫冷却塔冷却，待脱硫塔脱除硫化氢达要求指标后，经总洗气塔洗去硫泡沫等杂质后，分2路：一路经Ф 1 000 mm总管至1#系统压缩机进口静电除焦塔进一步除去煤焦油，再到1#系统压缩机一段进口；另一路经Ф 1 200 mm总管至2#系统压缩机进口静电除焦塔进一步除去煤焦油，再到2#系统压缩机一段进口。

2　问题分析

目前，脱硫系统进口只有1台理论处理气量为39 000 m3/h(标态)、脱硫系统出口2个系统各有1台25 000 m3/h(标态)的静电除焦塔。由于该静电除焦塔使用时间长，实际处理气量远远小于设计能力，而静电除焦塔负荷大，其在生产中时常出现问题，被迫停运静电除焦塔，只能利用机会对其进行检修，造成了半水煤气经常不经过净化就进入脱硫系统，半水煤气中的煤尘、焦油会严重影响脱硫效果。经脱硫系统后仍有一部分杂质带入压缩机一段进口，造成压缩机一段进口气体中含尘量远远超过压缩机要求的气体含尘量(理论含尘质量浓度<1 mg/m3)，造成压缩机的气缸磨损严重、活门及阀片频繁更换，并在更换压缩机一段进口活门时发现活门上有硫黄颗粒及煤焦油，严重影响压缩机的运行和打气量。

根据改造前1年来的统计情况，计算出因半水煤气净化质量差，频繁开、停机更换活门，平均每月影响约90台时，仅更换一段进口活门影响>45台时。改造前2011年运行参数见表1。

表1　改造前2011年运行参数

注：6月检修，合成氨产量低、电耗偏高，不列入统计范围内。

由表1可知：吨氨平均电耗1 244.91 kW·h，其中压缩机吨氨平均电耗为971.18 kW·h，占整个吨氨电耗的78.0%。半水煤气净化效果不好，主要表现在压缩机单机产气量降低、吨氨电耗增加，会导致合成氨生产成本上升。

压缩机电耗高的原因主要是压缩机的频繁开、停机，压缩机吨氨电耗平均升高约6.66%，吨氨总电耗提升了5.52%，故增加了合成氨的生产成本。降低压缩机电耗在工艺条件为定值时，减少压缩机的开、停机次数，避免压缩机做无用功。因此，采取有效措施净化合成氨生产中压缩机一段进口的半水煤气、保证压缩机运行的时间，对提高合成氨产量、降低电耗具有重大意义。

2　改造方案及流程

双联化工公司为了解决半水煤气净化对生产影响的问题，经过综合考虑，尽量降低现有设备净化负荷，充分发挥现有生产系统静电除焦塔及洗气塔的作用，故在气柜出口新增2台并联的蜂窝式静电除焦塔对半水煤气进行预净化处理，以减轻后系统静电除焦塔的除焦负荷，提高静电除焦塔的除焦效率；在脱硫系统出口新增1台洗气塔，对脱硫系统出口到1#系统的气体进行洗涤，除去硫泡沫和部分煤焦油，同时减轻现有洗气塔的负荷，并将现有洗气塔单独作为2#系统的洗气塔。

造气系统来的半水煤气经洗气后进气柜，经气柜出口2台新增并联蜂窝式静电除焦塔[每台处理气量为45 000 m3/h(标态)]除去部分煤焦油和煤尘，经预脱硫塔空塔脱除30%左右的硫化氢，再经洗气塔除去部分煤尘、煤焦油等杂质，然后到脱硫前进口1台原静电除焦塔进一步脱除煤焦油，由风机加压到脱硫冷却塔冷却，到脱硫塔脱除硫化氢达到要求指标后分2路：一路经 Ф 1 000 mm 总管到新增洗气塔洗涤气体，到1#系统压缩机进口原静电除焦塔进一步除去煤焦油，再至1#系统压缩机一段进口；另一路经Ф 1 200 mm总管至总洗气塔洗涤，再到2#系统压缩机进口原静电除焦塔进一步除去煤焦油，然后到2#系统压缩机一段进口。

3　改造效果

(1) 采用先进的蜂窝式静电除焦塔，在塔内通过电极形成强大的电场。当含有尘粒的半水煤气通过电场时，尘粒气带有电荷，在强电场的作用下带电尘粒定向移动。要求静电除焦的电流及电压必须在一定的范围内，蜂窝式静电除焦塔输出电流(495 mA)比原来的同心圆静电除焦塔输出电流(25 mA)提高了很多，保证了设备长周期的稳定运行。

(2) 将1#和2#系统洗气塔分开，降低了原来2#系统洗气塔负荷，洗气效果明显，保证2#系统压缩机进口静电除焦塔运行平稳，除焦效率提高；1#系统进口新增1台洗气塔，并在塔顶加1层收水器、出口管上加雾沫除沫器，用软水冲洗除沫器，保证原静电除焦塔的运行效果，并保证了压缩机的运转时间，有效提高了压缩机的运行周期，减少了维修费用。

(3) 气柜出口新增静电除焦塔后，半水煤气中的焦油及煤尘含量减少，进入脱硫系统气体得到进一步净化，脱硫效果明显提高。经洗气塔后气体中夹带硫沫明显减少，脱硫后静电除焦效率提高，压缩机更换活门次数明显减少，更换活门时，很少有硫黄颗粒和煤焦油。

4　效益分析

(1) 改造后，平均日产氨量由原323.23 t增加至343.93 t，按合成氨2 000元/t计，则月增产621 t，即每月增加产值124.2万元。

(2) 改造后，每月压缩机一段进口更换活门节约时间26.68 h，按年产合成氨135 kt和纯碱300 kt、年运行8 000 h、纯碱1 500元/t、合成氨2 000元/t计，则每月利用节约时间生产增加产值约240万元。

(3) 改造后，每月压缩机一段进口更换活门次数减少36次，按平均每次更换2个活门，每个活门更换下来仅更换铝垫及活门的阀片和弹簧，按平均每个活门更换维修费为100元，则每月节约一段进口活门维修费7 200元，按1年10个月计，则年节约维修费7.2万元。

(4) 改造后，压缩机月电耗由原63 792 kW·h降至4 386 kW·h，按电价0.35元/(kW·h)、1年10个月计，年可节约电费约20.8万元。

5　结语

本次改造在投资很少的情况下，采用合理的工艺配置和充分利用旧设备，达到了半水煤气净化的目的，保证了压缩机长周期的运行，提高了压缩机的打气量和合成氨产量，降低了合成氨的生产成本，为公司发展打下坚实的基础。

2015- 11- 27)