造气生产过程中氧含量的控制措施

张景涛

(阳煤集团淄博齐鲁第一化肥有限公司，山东淄博 255436)

半水煤气中氧含量的控制是合成氨生产的最重要指标和安全生产指标，严格控制半水煤气中的氧含量是煤气生产过程中的一个重要环节。阳煤集团淄博齐鲁第一化肥有限公司(以下简称齐鲁一化)将半水煤气中φ(O2)控制在≤0.5%，而对于丁辛醇装置水煤气中φ(O2)控制在≤0.2%。考虑到氧含量对后序工段及安全生产的各方面影响，尽量降低氧含量是造气生产过程中不变的目标[1-2]。

齐鲁一化现利用原料煤生产合格的半水煤气作为合成氨的原料气，同时利用原料煤生产丁辛醇所用的水煤气。本文就生产原料气中氧含量产生的原因、控制措施，以及对消耗方面的影响进行分析和论述。

1 氧含量产生的原因分析

1.1 正常生产过程中产生的氧气

(1) 在造气炉上吹加氮阶段产生氧含量

造气炉在上吹阶段都配有上吹加氮程序，制气阶段给蒸汽中加入空气的目的主要是为了得到氮气，制备适宜的半水煤气，同时也是为了给蒸汽与碳的反应提供热量。至于上吹煤气含有的氧并不是空气中的氧与碳燃烧不完全，因为造气炉的气化层温度在1 200 ℃，当氧与碳接触时可迅速反应，而炉内四周水夹套与碳层接触的周围不到200 ℃，加氮空气时有部分紧贴水夹套内壁低温环区的氧与碳未发生燃烧反应进入煤气中[3-4]。

(2) 在造气炉吹净阶段和吹风阶段吹风回收产生氧含量

吹净阶段和吹风回收阶段产生的氧与上吹加氮产生的氧含量相同，主要是在造气炉内四周水夹套内壁形成的，使未充分燃烧的氧残留进入煤气中。

(3) 油压自动阀门内漏产生氧含量，主要包括吹风阀的内漏和下行阀的内漏。

由于油压蝶阀一般不能关闭严实，吹风阀内漏时，将会直接造成空气吹入下行管，被下吹煤气带入气柜。下行阀密封不严实，当在造气炉吹净、吹风阶段时，造成微量空气进入下行管。当下行三通管附近存在“死角”，吹风时，“死角”被空气填充；吹风、上吹结束后，转入下吹阶段，这部分填充气被下行气带入煤总阀后进入气柜。

(4) 其他设备密封不严。

上行阀、下行阀填料漏气严重，造成空气吸入。联合废热锅炉倒淋、洗气塔倒淋在停炉时容易造成空气吸入，开炉后直接将空气带入气柜。

1.2 非正常状况下产生的氧气

(1) 造气炉炉况不稳定

主要表现在造气炉气化层不完整，出现偏移、吹翻、产生风洞、炉内结疤结块等，使进入造气炉内空气中的氧没有完全与碳发生反应，而进入煤气系统。出现此类现象时，煤气中氧含量会在造气炉送气时出现周期性循环大幅升高。当出现此现象时应及时判断出来是哪台造气炉，根据实际情况及时消除疤块或风洞，必要时对该造气炉进行扒炉检修处理。因此，保证造气炉的炉况稳定，在保证氧含量的指标过程中起着非常重要的作用。

(2) 造气炉设备出现故障

主要表现在阀门卡死不起不落的现象，即吹风阀不落、上加氮阀不落、下行阀不落、烟囱阀不起、回收阀不起等。发生此类现象时空气易走短路，未进入造气炉与碳发生反应，而是直接进入煤总管后再进入气柜，发生此类现象后造气炉控制曲线将会发生较大变化，同时对发气量、风压、油压趋势影响较大，此时操作人员必须根据趋势变化迅速判断确定查找故障造气炉，并根据实际情况及时停炉检查修理。

2 造气生产过程中控制氧含量的措施

(1) 保持气化层的稳定，力求气化均匀，不出现翻炉、结疤、风洞等不稳定因素。

(2) 确保下行阀和吹风阀安全联锁、好用，不得出现同时不落现象。吹风阀与下行阀密封良好，关闭时严密不漏气，阀门达到使用周期时应及时更换。

(3) 消除空气“死角”，缩短下行阀与吹风阀之间的距离，并采用蒸汽吹扫措施。改造后，吹风阀都配置1根蒸汽管线，用于吹净吹风阀与下行管之间“死角”。

(4) 选择合理的循环时间和吹净时间。

(5) 对造气生产过程中出现的跑冒滴漏及时处理，包括漏点、阀门填料、下灰圆门等。

(6) 对于水夹套水冷壁所造成的氧含量，部分厂家及研究部门正在考虑增加阻热衬板或耐热磨陶瓷复合材料等措施以阻止热量传递，使气化层高温碳不直接与水冷壁接触，以达到降低氧含量的目的。

3 丁辛醇装置水煤气氧含量的控制措施

对于丁辛醇装置水煤气中φ(O2)≤0.2%的严格要求，在做到以上控制措施的基础上，通过对造气炉改造和程序设计来实现和达到指标的控制，具体措施如下。

(1) 通过将上行管线分为吹风上行和制气上行两路，有效实现吹风与制气气体的分离，避免气体混合而造成氧含量升高。

(2) 通过程序设计增加吹净回收和上吹回收，将有可能造成氧含量升高的气体成分回收到化肥系统，不仅实现了降低氧含量的目的，同时达到控制有效气体成分的目的。

(3) 增加阀检，出现阀门不起或不落时自动报警或停炉。

(4) 增加风机联锁，当出现风机风压低于设定最低值时，造气炉吹风开始瞬间紧急停炉。

(5) 增加上行管阻力，通过阻力趋势变化迅速发现造气炉阀门不正常，查到原因并进行及时处理。

(6) 在气柜入口、出口分别加装氧含量分析表，可快速确定哪个工段氧含量波动并查找原因，同时给后工序提前做出处理预留时间。

4 结语

经过采取上述控制氧含量的措施及技术改造，在正常生产中，齐鲁一化造气生产过程中氧含量一直处于较低状态，对提高造气炉的发气量、提高气体质量、降低消耗、保护后工序及整个系统的安全生产都具有重大意义。

参考文献

[1] 杜海燕.合成氨厂造气工序节能降耗[J].煤炭与化工，2010，33(3)：74- 75.

[2] 李平.造气工段节能降耗措施浅析[J].化肥工业，2011，38(6)：53- 55.

[3] 孙小飞.造气半水煤气中氧含量高的原因分析[J].化工设计通讯，2012，38(2)：52- 53.

[4] 王国祥，邹红，冯文海，等.造气工段技改措施[J].化肥工业，2001，28(2)：37- 39.