钢铁企业干式气柜密封油在用油检测及改善

孙茜

中国石化润滑油有限公司山东销售分公司

介绍了某北方大型钢铁公司高炉气柜及焦炉气柜密封油运行情况及气柜密封油改质剂在该公司高炉气柜及焦炉气柜的现场应用效果，找出油品指标变化规律以及具有的推广价值。

干式气柜是燃气恒压储存与输配的核心设备，主要用于储存焦炉煤气、高炉煤气等有毒易爆性气体，平衡气体压力，保障气源供应。但由于储存气体的特殊性，易引发安全事故。因此，干式气柜密封油得到了广泛的应用，主要起到密封气体和润滑活塞的作用，保证系统高效稳定安全地运行。但在使用过程中由于气体介质组成的影响，干式气柜密封油一般会发生黏度、抗乳化、抗氧化、防腐蚀、倾点和闪点等性能的变化。针对这些情况，气柜密封油改质剂得到了广泛的应用，它可以避免全部更换干式气柜密封油所需的昂贵费用，通过基础油和不同添加剂的配比，达到精准改善气柜密封油性能的作用，在很多钢铁企业取得了良好的效果。

气柜中煤气的不同组分对气柜密封油的性能有着显著的影响。本文选取了1家有代表性的北方大型钢铁企业，针对其高炉气柜及焦炉气柜在用油指标的劣化，制定了改善方案，并进行了改质剂的补加。

气柜的特点及分类

气柜的主要作用是将煤气等燃气进行收集、储存及配送。其形状一般为圆柱形或多边柱形，内部有一活塞用来调节恒定柜体内的煤气压力。活塞边缘与气柜壁之间用液体作为密封介质，主要有用水密封的湿式气柜和用润滑油密封的干式气柜。干式气柜由于其占地面积小，贮存压力高，稳定性好，使用寿命长，节省钢材，环境污染少，因此得到广泛的应用[1]。

根据燃气的种类及组成进行划分，目前使用气柜最多的是煤气，煤气主要有焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等，主要来自焦化、钢铁及煤化工等行业。本文主要讨论的对象为焦炉气柜及高炉气柜。高炉及焦炉煤气的主要成分见表1[2]。

气柜密封油的使用效果监测及改善

北方某具有国际先进水平的钢铁公司有曼型煤气柜3座，分别为5万m3焦炉煤气柜、20万m3高炉煤气柜及2002年投用的10万m3焦炉煤气柜。

焦炉气柜在用油检测

2020年3月，针对该厂的10万m3焦炉煤气柜进行了在用油检测，从分析化验及实际运行观察反映，气柜密封油性能下降。柜体内有120 t的旧油，气柜设计方要求采用2号低凝气柜密封油进行密封（参照中国石化润滑油公司企业标准Q/SH 3031 0364—2018《干式气柜密封油》）。主要表现为油品外观发黄，黏度下降，抗乳性能下降，具体检测结果见表2。

从表2可以看出，与新油指标相比，运动黏度降低约40%，抗乳化性显著变差，闪点明显降低。从焦炉煤气主要成分(见表1）及在用油主要成分指标（见表3）推断，受焦炉煤气组分及净化工艺的影响，焦炉煤气中残留的煤焦油、萘、苯、少量的H2S等杂质造成密封油黏度下降，抗乳化性显著变差，闪点降低。

表1 高炉及焦炉煤气的主要成分

表2 10万m3焦炉煤气柜在用油样品检测结果

表3 在用油成分分析报告

高炉气柜在用油检测

2020年7月，针对该厂的20万m3高炉气柜进行在用油检测，从分析化验及实际运行观察反映，气柜密封油性能下降。柜体内有120 t的旧油，气柜设计方要求采用1号低凝气柜密封油进行密封（参照Q/SH 3031 0364—2018）。主要表现为油品外观发黄，液相锈蚀为中锈，抗乳化性能下降，具体检测结果见表4。

从表4可以看出，与新油指标相比，黏度指数下降，抗乳化性显著变差，该厂家由于高炉气柜密封油使用年限较长，出现了液相锈蚀不合格的现象。从以上数据可知，高炉气柜密封油在使用时间较长或煤气含杂质较多的情况下，尤其是随着高炉煤气中H2S等物质的积累，防锈剂在使用过程中消耗较快，会出现较严重的锈蚀。

表4 20万m3高炉气柜在用油样品油检测结果

密封油使用效果的改善

在实验室对复合改质剂中的破乳剂、防锈剂、增黏剂及助溶剂等添加剂进行了一系列筛选及优化试验，最后确定了分别适合焦炉及高炉气柜油特点的改质剂配方组成，于2020年5月和12月分别对焦炉及高炉气柜泵站对油品进行补加（焦炉气柜补加改质剂30 t，高炉气柜补加改质剂12 t）。经过一个多月的循环，对油品进行了改质后的取样，改善效果较好。改质前后油品取样检测结果分别见表5、表6。

由表5可以看出，添加改质剂后的密封油具有良好的油水分离性，很好地改善了油品的运动黏度，可防止油品带水循环运行，减少油品挂壁风险，有效延长了气柜的大修周期，较好地保证了气柜的安全运行。与用户针对气源净化进行进一步沟通后，决定添加一套煤气净化及脱萘装置，对生产出的焦炉煤气进行净化，去除萘及其化合物，减少其对气柜密封油的污染，从根源上解决问题。

表5 焦炉气柜改质前后数据对比

由表6可以看出，添加改质剂后的密封油具有良好的油水分离性和防锈防腐蚀性，很好地改善了油品的黏度指数，可防止油品带水循环运行，减少油品挂壁风险，对气柜的金属部件起到了良好的保护作用，有效延长了气柜的大修周期，较好地保证了气柜的安全运行。

表6 高炉气柜改质前后数据对比

经济效益估算

仅以20万m3高炉气柜为例，全部120 t密封油需添加改质剂12 t。改质剂价格为14 900元/t，12 t总价为17.88万元。而全部更换120 t密封油需用108万元（气柜密封油的价格为9 000元/t左右）。使用改质剂对密封油进行改质比全部更换密封油节省90.12万元，与更换新油相比有着更高的性价比。

结束语

针对油品在使用过程中的变化，采取添加改质剂改善油品性能指标等措施，保证气柜密封油的技术指标，可以有效地保证气柜的安全运行。此种方式与更换油品相比性价比更高，可为客户创造更大的经济效益。