碳洗塔带灰、带水原因分析及技术对策

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1、碳洗塔带灰、带水原因分析及技术对策许令奇(安徽淮化集团有限责任公司，安徽淮南)2003-09-16    我公司“18·30”工程德士古气化装置自2000年8月开车以来，一直存在着碳洗塔带灰、带水问题，表现为：(1)碳洗塔阻力上升较快(1个月左右阻力增至0.2MPa以上)，停车检查发现除沫器结灰严重，说明碳洗塔阻力上升主要是因为除沫器堵塞；(2)后工序变换炉之前的煤气分离器的分离冷凝液量较大，灰随合成气带入变换炉后，影响变换催化剂的活性，降低了催化剂的使用寿命，且变换系统阻力上升较快，运行3个月后，阻力增加0.3MPa以

2、上，迫使系统停车处理，严重影响了系统的经济运行。此问题被公司列为2002年“八大攻关课题”之一。经过两年来的不断摸索，近期终于取得实质性突破，找出了带灰、带水的原因，并在此基础上进行工艺参数调整和设备改造，效果显著。1 带灰、带水现象及原因分析1.1 带灰、带水现象   结合两年来的运行实践，伴随着我们对碳洗塔内件的局部改造，带灰、带水问题可分为两个阶段。   (1)碳洗塔改造前，开车初期碳洗塔不带水，阻力缓慢上升，约半个月后，碳洗塔阻力(停车检查发现主要是除沫器结灰)上升到一定值，开始发生带水现象，带水量较大，且塔板给

3、水量越多带水量就越大。在这个过程中，变换系统阻力一直缓慢上升(停车检查发现是合成气带灰所致)。对此，我们采取塔板扩孔、增加一组除沫器等办法，起到了一定的作用，但未有明显改善。   (2)经过分析我们认为，当碳洗塔阻力达到一定值后，带水量随塔板给水量增加而增大，很可能是除沫器压差变大后产生虹吸现象，使二层塔板给水随除沫器降液管返回到除沫器被带入后工序。于是我们移去了除沫器降液管，开车后的最初20天碳洗塔不带水，但阻力仍缓慢上升，当阻力上升到一定程度后，碳洗塔开始带水，但带水量较少、较稳定，并不随塔板给水量变化而变化，而变换

4、系统阻力仍和以前一样缓慢上升，三个月左右，系统因变换阻力大被迫停车处理。1.2 原因分析   对于前一种大量带水现象，通过移去除沫器降液管已得到解决。要理解后一种“前期不带水”而当碳洗塔阻力上升后才发生带水的现象，首先必须认清一个概念，即带灰、带水其实是一个问题。出碳洗塔的合成气中水蒸气几乎是饱和的，当合成气中灰含量大时，合成气中的附着物增加，带水就多。其实开车前期也一直存在着带灰、带水现象，表现为碳洗塔、变换系统阻力一直缓慢增长，只不过此时除沫器的分离效果较好，合成气中附着水被分离后又回到塔内，所以从变换炉之前的煤气分

5、离器看不出较多的冷凝液量，这就是开车前期我们看到的“前期不带水现象”；随着运行时间变长，除沫器集灰越来越多、阻力慢慢增大，当阻力增大到一定程度后，除沫器流通通道变小，合成气通过除沫器的流速增大，使除沫器分离作用逐渐丧失，此时煤气分离器分离的冷凝液量逐渐变大，这就是所谓的后期带水现象，但此时的带水和塔板给水量无关，只与系统负荷及通过除沫器的气体流速有关。   通过以上分析得知，产生带灰、带水现象的根本原因是合成气含灰量大，亦即说明合成气洗涤部分出了问题。德士古气化对合成气的洗涤有四步：气化炉激冷室、喷嘴洗涤器、碳洗塔塔釜、

6、碳洗塔塔板。喷嘴洗涤器对干气的洗涤效果较好，影响因素为气体流速、喷嘴洗涤给水量；影响塔板洗涤效果的因素为塔板给水量、塔板开孔率、穿过塔板孔的气体流速、塔板堰槽高度等；影响气化炉激冷室、碳洗塔塔釜洗涤效果的因素为激冷室和碳洗塔液位、穿过液封的时间以及洗涤水中的灰含量。是什么原因使洗涤效果变差了呢?通过研究我们发现：正常生产中，气化炉激冷室和碳洗塔液位是可控制的，且一般都按工艺指标操作，喷嘴洗涤器、碳洗塔塔板给水量都是可调的，在给水量一定时，喷嘴洗涤器和碳洗塔的洗涤效果只与负荷有关，负荷过高(在实际生产中不允许)或过低都会影

7、响洗涤效果(实际生产中低负荷运行时碳洗塔阻力上升较快已得到验证)，而在正常生产负荷下，影响洗涤效果的因素中变化最女的则是气化炉、碳洗塔洗涤水中的灰含量(喷嘴、气化炉运行工况的好坏对洗涤效果也有较大影响，因其是不可控因素，这里不讨论)，因为我公司德士古气化装置设计运行灰分为14.78％，实际运行中煤的灰分都在20％左右，煤灰分条件改变后，系统循环水量未作调整，使激冷室、碳洗塔洗涤水中的灰含量变大，影响了洗涤效果，合成气中的灰含量增大，造成碳洗塔、变换系统阻力上升。灰分为14.78％和20％时所对应的各设计参数和实际运行参数

8、对照见表1。2 技术改造及效果      通过上述原因分析并结合实际工况，我们做了以下两个方面工作：(1)调整系统与洗涤有关的工艺运行参数(见表1)；(2)考虑到碳洗塔塔板开孔率较难改变，适当增加了塔板堰槽高度，以增大合成气穿过塔板水相的时间。改造完成投入运行后，我们重新制定了工艺指标，并加强工艺管理，但由于设备、阀