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鲁奇煤制气工艺中污水气提塔的改造小结
发布时间:2012/7/30 11:28:27 点击次数:4069
摘要:中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司鲁奇炉煤气化工艺中污水气提塔通过更换塔盘,解决了堵塔难题,提高了精馏塔的处理量,降低了蒸汽消耗,提高了塔的效率。

鲁奇煤制气工艺中污水气提塔的改造小结

(天津市创举科技有限公司, 天津 300130

    中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司(原名为哈尔滨气化厂)是一个大型煤化工企业,煤气化采用德国鲁奇公司开发的鲁奇炉加压气化技术,生产甲醇及城市煤气。鲁奇炉煤气化是逆向气化,煤在炉内停留时间长达1h,反应炉的操作温度和炉出口煤气温度低,碳转化率高、气化效率高。虽然鲁奇气化工艺优点很多,但由于固定床气化只能以不粘块煤为原料,不仅原料昂贵,气化强度低,而且气-固逆流换热,粗煤气中含酚类、焦油等较多,使净化流程加长,增加了投资和成本。相应产生的煤气污水中含大量杂质,从而加大了煤气水的处理难度。煤气污水处理效果好坏直接影响到装置稳定运行。因此处理煤气水的污水气提塔就是一台十分关键的设备。

1、鲁奇煤制气的污水处理工艺

    鲁奇气化工艺产生的粗煤气中含有大量的水蒸气、粉尘和碳化的副产物—焦油、轻油、萘、酚、脂肪酸、溶解的气体和无机盐类等,因粗煤气温度较高,需要冷却和洗涤,以除去粗煤气中的有害物质,这些杂质进入洗涤水中,形成了有气、液、固三态多种成分并存的煤气污水。 

表1:中煤龙化有限公司制气废水组成及特征

成分

指标范围mg/l

出现频率较高的数据mg/l

单元酚

3000~4000

3340

多元酚

1500~2500

1800

总酚

4500~6500

5140

游离氨

6000~9000

7300

固定氨

700~1200

750

总氨

6700~10200

8500

500~1000

550

二氧化碳

3000~8000

4500

脂肪酸

 

3200

硫化氢

 

80

氰化氢

 

30

特征

温度

 

70~90℃

PH值

 

9.5

COD

 

21000~23000

    由表1可见:鲁奇气化工艺的废水成份较为复杂,污水首先初步除油,除油后部分污水去煤制气循环使用,多余部分污水进一步除去其中的油、粉尘、酚、氨进行净化。从污水净化处理中回收的氨、酚等有价物质,有一定的经济效益。净化达标的污水送生化处理,达标后外排。其污水的处理工艺流程为:

1.1、.酚的回收:

    鲁奇工艺废水中总酚(单元酚与多元酚的总和)含量因气化原料煤种的不同而差异较大,气化煤种越年轻,其废水中总酚量越高。龙化公司的污水中总酚为:5140mg/L。据有关资料介绍及相关工艺装置经验,当中总酚含量大于2000mg/L时,采用溶剂萃取法对酚加以回收,有一定的经济性;因此哈尔滨气化厂也采用溶剂萃取工艺。

1.2、氨的回收:

    煤加压气化污水的氨大部分以游离氨的形态存在,一般占90%以上,其它以固定氨形态存在。污水中的氨的回收一般以蒸汽汽提精馏为主,由污水气提塔来实现。

    含氨污水预热到85℃进入汽提塔上部,汽提塔釜液用蒸汽间接加热,对氨进行汽提,经汽提后的塔釜废水冷却后送往萃取塔,汽提出的氨蒸汽由塔侧线引出经三级冷却后回原料槽,氨气进入精制系统。

2、存在问题

    污水气提塔的功能就是采用蒸汽蒸脱法脱除煤气污水中危害很大的铵盐、硫化氢和部分二氧化碳。与同工艺的其它厂家一样,中煤龙化公司的污水气提塔也是采用的浮阀塔板。随着设备的运行,沉降物在塔板不断积存,很快塔内件就会堵塞,表现为塔阻力上升、塔板效率下降,塔的各项工艺指标也逐渐变坏,能耗上升,直到不能满足生产要求时,被迫停止运行检修(停运前塔出水指标:总氨约300-400mg/l,PH值7-8,已远远超过工艺指标要求),将塔板拆出塔外,清除塔板上的沉积物,清堵后回装塔板再投入运行。塔检修时清堵频繁,每个月最少需检修清堵一次。这样严重影响煤气污水的处理效果,给安全稳定生产带来了很大的难度;同时塔盘的拆装、清堵,劳动强度大,工作环境恶劣。因此该塔就成为了制约生产的瓶颈,也成为了一个令全厂上下最头痛的难题。为了解决这一难题,中煤龙化公司曾经与国内多家著名研究机构合作,实验更换过固定阀、斜孔塔板、立体传质塔板等,但都未达到预期的效果。当然,同类厂家也都存在这一问题,只是轻重略有不同,也都没有找到有效的解决办法。

3、改造过程及效果

    针对中煤龙化的污水气提装置存在的严重问题,天津市创举科技有限公司技术人员经过广泛调研和反复试验后,决定利用创举公司的一项专利技术——膜喷射塔盘来解决这一难题。受中煤龙化公司的委托,创举公司用膜喷射塔盘更换了污水气提塔原来所有的浮阀塔盘和斜孔塔盘(受液、降液及梁利旧),工期相当于一次塔检修清堵时间。开车后经历了近四个月的考验,塔运行稳定,尚未出现堵塞现象。改造运行近四个月时,经检查,塔板上的沉积物大大减少,特别是传质部件未发现堵塞迹象,运行前景十分看好。同时,塔底出水指标与改造前基本持平,达到了生产工艺要求;蒸汽消耗等其它各项运行指标均大大优于改造前(详见表2),随着这一难题的解决,给中煤龙化公司生产的安全稳定运行打下了坚实的基础,给企业带来了很大的经济效益,全厂上下欢欣鼓舞,最高兴的当属检修清堵的职工们。漫长的冬季,零下二十度的环境下,改造前每月一次的塔板清堵检修,对他们来说真是个苦差事。这项技术的成功应用也为化工行业易堵物系分离塔的设计提供了新的工程典范。

表2:污水气提塔改造前后运行指标对比

指标名称
改造前
改造后
指标比较
改造效果
塔板形式
ADV浮阀塔板
膜喷射塔板
 
 
含氨污水处理量T/h
90-95
95-100
提高5
原料氨水
PH值
9-10.5
9-10.5
 
 
总氨 g/l
16-24
18-27
 
 
污水气提塔底出水
PH值
5.5-6.5
5.5-6.5
 
持平
总氨 g/l
约150
约150
 
持平
萃取塔出水
PH值
约6.5
约6.5
 
持平
总氨 g/l
150以下可控
150以下可控
 
持平
COD  g/l
3-4
3
下降约0.5
三级分凝液氨浓度  %
8-12
10-15
提高2-3
蒸汽耗量(直通蒸汽阀开度)
15扣
12扣
降低3扣
塔釜与侧线采氨口压差KPa
>20
16-18
 
塔板堵塞情况
每月清堵一次
未见堵塞迹象
 
指标稳定性
不稳定
稳定
 

    说明:1、表中改造前指标数据为清堵后刚投运时的数据,为运行周期中最好的指标,随塔板的逐渐堵塞,指标也逐渐变坏。  2、污水气提塔蒸气用量没有计量表,只能用阀门开度体现用量变化。

4、膜喷射塔盘简介

    膜喷射塔盘是天津市创举科技公司的专利技术,是一种喷射型塔板,利用气体动能将塔板上液体变成喷射膜,利用塔的空间进行传质。这种塔板技术成熟,应用中取得了许多骄人的成绩。其特点:

4.1、很强的抗堵性能:膜喷射塔盘特殊的结构,使其具备浮阀、泡罩、斜孔、垂直筛板等各种塔板无法比拟的抗堵性能,非常适合易堵物系的吸收或精馏塔器,已多次在这种物系中成功应用。

4.2、塔板阻力小:塔板阻力比鼓泡传质的浮阀、斜孔等塔板的阻力小很多,甚至比阻力较小的垂直筛板还小,设计中这种塔板的阻力控制容易,非常适合在阻力要求较小的塔器中使用。

4.3、塔板效率高:这种空间传质的喷射型塔板对塔空间利用很充分,具备垂直筛板所没有的防返混结构,其板效率比垂直筛板略高,比浮阀、泡罩等传统塔板效率高许多。

4.4、处理能力大:其特殊的结构,使塔板开孔可增加许多,较高的允许操作气速,使这种塔板具备较大的处理能力,比垂直筛板还高,比浮阀泡罩高近一倍。旧塔改造可扩容,上新塔可减小设备投资。

5、结束语

    与石油和天然气相比,我国煤炭资源相对丰富,这就决定了我国的能源提供以煤炭为主,因此我们非常需要先进的煤炭能源转化利用技术。随着我国经济的发展,对能源的需求提高很快,我国持续多年的煤化工热是很正常的,并会持续下去。我国的煤炭能源转化利用技术,以煤气化工艺为主。目前各种先进的煤气化炉在我国都有应用,如鲁奇炉、德士古炉、K-T炉、壳牌炉及国产炉等,各种气化炉各有优缺点。我国气化炉中鲁奇炉也比较多。虽然鲁奇炉有很多优点,其缺点也明显—煤气污水净化难度大、处理流程长,特别是污水气提塔很容易堵塞,是多年来长期困扰着鲁奇炉的使用厂家的难题。中煤龙化公司污水气提塔的改造成功,极具推广价值,给鲁奇炉的广大使用厂家带来了希望,同时提高了鲁奇炉的竞争力,有助于炉鲁炉的推广。

 

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