初冷器喷洒工艺的改进

1 目前设备运行状况

初冷器对来自焦炉～82℃的荒煤气进行冷却，现设置4台并联的煤气初冷器(横管冷却器)20W01～04。荒煤气由上部进入横管初冷器，在横管初冷器中分三段冷却。上段及中段用循环水，下段用低温水将煤气冷却至21℃。煤气从横管初冷器下部排出，进入电捕焦油器。设计时考虑了如果有一台初冷器停止工作时，煤气出口温度仍能保持21℃。
荒煤气自上而下通过初冷器，为了使煤气中的萘和焦油冷凝下来及煤气中夹带的灰尘沉积下来，在初冷器上段设有喷洒装置，喷洒液取自于焦油氨水分离装置。

煤气初冷器前的煤气上升管安装了喷头，其目的是对荒煤气进行冷却，使升华的萘和悬浮的灰尘沉积下来。喷洒冷凝液来自于冷凝液槽。

在实际的应用中，由于焦炉原因无法在立式焦油氨水分离槽中取到轻质焦油，无法得到合格的喷洒液。喷洒液流量125 m3/h左右，平均每台初冷器42 m3/h。在生产运行中，初冷器的阻力上升很快，每天冲洗3台才能满足生产需要，相当于每台初冷器平均32小时清理一次。初冷器下液管道和液封槽处经常被积萘堵塞。初冷器阻力较大，应对焦炉不正常生产情况的能力较低。

2 存在的问题

对初冷器运行影响较大的问题可以归纳为以下几点：

2.1 喷洒液流量低

该套初冷器装置，原设计为3开1备，单台的喷洒液流量为40 m3/h，加上初冷器自身冷却下来的40 m3/h，单台合计80 m3/h。但在实际生产的情况下验证其喷洒量原小于此设定值。喷洒量的不足严重影响了喷洒密度，造成了喷洒盲区，也降低了喷洒洗涤效果。实际折合1.10 m3喷洒液/千方煤气。而同样的焦化厂，其喷洒量远高于我们，例如沙钢太平焦化厂其平均值为4.8 m3喷洒液/千方煤气，太钢焦化厂也有4.0 m3喷洒液/千方煤气。

2.2 喷洒液品质较差

配套初冷装置的原设计喷洒液为30百分点轻质焦油和70百分点氨水混合液，此种混合液的洗萘效果较好。国内多家焦化厂都是采用此种混合液，其洗萘效果非常好。由于焦炉原因，立式焦油氨水分离器中的轻质焦油乳浊液层高度过小乃至丧失。
初冷器喷洒液中轻质焦油含量低，初冷系统没有合格的喷洒液，导致初冷器的洗萘效果较差，阻力较大。在没有混合液的情况下，目前初冷器的清理使用的是外锥溢流的轻质焦油和氨水混合物(其中的轻质焦油仅有300 mg/L-400 mg/L左右)，远远不能达到设计水平。喷洒液中能溶解萘的轻质焦油含量无法得到保证。

煤气中萘的露点温度是50～52℃，故煤气中的萘很大一部分是在初冷器下段结晶析出，设计工艺也是初冷器除萘。下段喷洒液流量低，氨水溶萘能力差，不能形成足够的溶萘洗萘能力，导致初冷器阻力居高不下，下液管频繁堵。

2.3 竖管喷洒效果较差

竖管喷洒是荒煤气从焦炉进入化产的一道处理工序，对优化初冷器运行起到非常关键的作用，初冷器前煤气竖管喷洒的作用是对来自焦炉的荒煤气进行预洗涤，尽可能多的洗去荒煤气中夹带的大量的煤粉、焦粉、萘等，减轻初冷器的洗萘压力，提高洗涤效果。在原设计中的竖管喷洒是一个非常关键的工艺。现用的是单层溅板式的喷头。这种喷头的优点是流量大，不易堵塞。但此种喷头存在较大的缺点，存在喷淋盲区，雾化效果差，喷淋密度差。

3 针对相关问题的解决办法

1)初冷喷洒液量少。通过实现初冷器的分段喷洒，增加断塔盘，更改配套机泵管道，更改流程，提高喷洒液量。

2)初冷器喷洒液中轻质焦油含量低。对初冷器流程改造，在初冷器喷洒流程的过程中富集轻质焦油，较大限度提高喷洒液中的轻质焦油含量，提高喷洒液的溶解萘的能力。

3)煤气中萘的露点温度是50℃～52℃，故煤气中的萘很大一部分是在初冷器下段结晶析出，更改两段喷洒，提高下段喷洒量。

4)初冷器前的煤气竖管喷头雾化效果差，喷洒能力较差。针对喷头效果的情况，可以对溅板式喷头和螺旋式喷头进行喷淋实验，针对不同流量的雾化效果进行对比。在满足流量的情况下采取雾化效果较好，喷淋密度较大并且没有盲区的喷头。为防止喷头限制流量，可以采用双层喷洒的模式。

4 设备、工艺改造部分

4.1 设备改造和修复

实现初冷器的分段喷洒，增加断塔盘，更改配套机泵管道，更改流程。重新核算初冷器冷却过程和喷洒过程的热量平衡。改造所需要的泵参数如下：流量545 m3/h，功率75 kW的机泵2套;120 m3/h，功率33 kW机泵2台(利旧初冷器喷洒液泵)，新增上段喷洒系统液封槽，初冷器下液管变大直径(由DN200增加到DN300)，下液管总管直径变大(由DN250增加到DN500)，增设下液缓冲槽(利旧22P11)。

改进立式焦油氨水分离槽，保障轻质焦油层便于控制和调节。

进行初冷器流程改造，实现两段喷洒，可以在初冷器喷洒流程的过程中富集轻质焦油，较大限度提高喷洒液中的轻质焦油含量，提高喷洒液的溶解萘的能力。

初冷器前的煤气竖管喷头采用雾化效果好，喷淋密度大并且没有盲区的喷头。为防止喷头限制流量，采用双层喷洒的模式。

洗萘段喷头增设喷淋孔，配合提高喷洒液流量。新增喷洒液支管单独控制阀门。增加喷头吹扫蒸汽，便于检查和疏通喷头。

4.2 工艺流程改造和控制部分

工艺流程控制如下：

实现洗萘循环流程，提高洗萘循环洗涤液中的轻质焦油含量。冷凝液含轻质焦油量15百分点-30百分点为好;洗萘循环液的及时更新，维持溶液中萘含量稳定，参考值5百分点;冷凝液含萘不超过20百分点;冷凝液粘度不宜过高，低于1较好。

提高洗萘循环段的喷洒量流量，参考值150 m3/h。上段喷洒液保留目前的40 m3/h。

充分利用氨水储槽下液、电捕下液和鼓风机下液中的轻质焦油。

严格控制竖管喷洒液和初冷器下液洗萘液的温度，参考值40-50度。

确保竖管喷洒量大于200 m3/h。

控制初冷器塔体温度，确保进入洗萘段的煤气温度为40度左右，提高洗萘效率。

及时吹扫初冷器;及时清扫冷凝液喷头;初冷器上段和下段都加蒸汽冲洗管道，便于清理初冷器。

5 改造效果

本次改造的思路为变大喷洒量，提高喷洒液中轻质焦油含量，消除喷洒盲区，提高喷淋密度。改造后效果较为显著，初冷器阻力基本小于0.8 Kpa，煤气系统稳定，化产煤气风机运行稳定，未出现偏流情况，可以满足焦炉生产需要。