化产系统换热器优化改造

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摘 要：介绍了在焦化生产中，煤气净化装置系统温度高，洗涤效果差情况，分析原因并改造换热器，使煤气达到净化的设计指标。

关键词：煤气净化 温度 换热器

中图分类号：TQ54 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—062—02

兖矿国际焦化有限公司为生产装置为年产200万吨优质焦炭，配套有焦炉气回收化产装置和利用副产的焦炉气生产20万吨/年的甲醇装置。工厂于2006年6月和10月两座大型机械化炼焦炉先后建成投产，同年11月焦炉气制甲醇项目亦顺利建成投产。

化产车间主要负责焦炉煤气输送、净化、煤气中化学产品的回收等工作。来自鼓风机的焦炉煤气，沿自下而上的流动方向依次通过H2S洗涤塔（24K01）、洗氨塔（24K02）、苯洗涤塔（25K01），使煤气中的H2S、CO2、HCN、NH3、苯等被吸收下来，使煤气得到净化，为后部工序和焦炉加热提供合格的净煤气。

1 工艺运行情况

（1）煤气处理量（设计值）：11.8万m3/h。

（2）洗涤后工艺指标情况。

2 存在问题

（1）换热器换热效果差，洗涤用贫液、汽提水和循环洗涤液温度高，煤气温度高，洗涤效果差，煤气中氨、硫化氢超标，洗苯效果差，管道、换热器腐蚀严重，粗苯产量低。

（2）加重常压脱硫运行负荷，增加运行成本，严重影响甲醇车间甲醇的生产质量，并且净化煤气指标偏高经常造成压缩机堵塞，增加检修次数，增加成本。

（3）严重影响粗苯的产量。净煤气中苯含量增高，粗苯的回收利用率降低，使粗苯产量降低，从经济利益而言，减少收入，增大成本。

（4）影响硫磺的产量。净煤气指标偏高，洗涤下来的硫化氢和氨含量少，影响酸性汽的组成，减少硫磺产量。

3 原因分析

由表1中数据可以看出净化后指标远远超出标准值，造成超标的原因主要有如下因素：

（1）换热器冷却水流量不足。

（2）剩余氨水、煤气介质杂质含量高，附着在换热器表面，影响换热效率。

（3）低温水温度高。

（4）区域废水进入系统在换热器内结垢，影响换热效率。

（5）煤气中硫化氢和氨含量高，造成洗油乳化，腐蚀性大，粗苯换热器内漏，贫油含苯量高，影响苯洗涤效果。

（6）洗涤塔表面积大，夏季吸收热量大，煤气温度升高。

（7）多台换热器因内漏，流道封堵，大大降低了换热面积。

（8）部分换热器有内漏及外漏现象，退出正常运行。

4 国内外类似装置考察调研情况

马钢焦化厂老区两座4.3米与两座6米焦炉配套一套A—S系统，煤气处理量约100000m3/h，化产冷却系统多采用板式换热器和螺旋板换热器，其中贫富液换热器汽提水一段冷却器和废水一段冷却器采用可拆的板式换热器，汽提水二段、富氨水冷却器、和剩余氨水冷却器、洗涤富液冷却器采用的碳钢螺旋板换热器。

汽提水一段和废水一段冷却器采用冷富液进行换热，汽提水二段采用低温水冷却，冷却后气体水温度小于24℃。脱酸贫液经贫富液换热器后先用循环水冷却再使用制冷低温水冷却。

制冷机马钢老区二系统共配备六台制冷机，总功率为37200KW，在夏季能够保证低温水小于16℃，循环水温度控制在26—28℃。

为了降低天气对系统的影响，马钢洗涤四塔外部全部保温。

5 改造的技术方案

本次改造，不改变原设计工艺流程，主要对换热器进行更换和工艺管道的检查和其他工况确认。

5.1 改造具体内容

（1）检查换热器冷却水管道，确认冷却水流量。

换热器水流量远远不能达到设计流量，在冷却水母管三通和换热器支管三通开孔检查，判断水量低的原因。

（2）检查各换热器水侧通畅情况，清理流道。

换热器在拆回后安装前，一直放置在施工现场，由于当时人多物杂，从拆开检查的换热器情况看，换热器水侧流道内存在石子等杂物，对所有换热器水侧内杂物进行清理。

（3）对部分换热器进行国产化改造，更换换热器。

根据换热器实际运行情况，在对换热器进行清理检查的基础上，对部分换热器进行更换，为保证更换后换热器效果和清理换热器时减小对系统的影响，更换的换热器的面积大体按照原来换热器面积的1.2倍设计，水流量由设计院核算热量平衡。更换换热器如表2。

（4）对剩余氨水增加过滤器，降低氨水中焦油和杂质含量。

由于剩余氨水中焦油和悬浮物比较多，对进入洗涤塔的剩余氨水过滤器，降低剩余氨水中焦油和悬浮物含量，减少设备堵塞对换热器的影响。

（5）对溴化锂制冷机进行全面检查维护维修，降低低温水温度。

根据2010年制冷机运行情况，需要对制冷机进行全面的检查维护和维修，以确保开车后制冷水达到工艺要求，保证换热器换热效果。

（6）对洗涤五塔进行保温。

5.2 换热器换热方式

（1）粗苯贫富油换热器采用不锈钢板式换热器。

（2）贫油冷却器根据现场空间情况，采用原来样式的不锈钢板式换热器。

（3）洗涤和脱酸蒸氨的换热器采用原来样式的不锈钢换热器。

5.3换热器的安装方式

（1）粗苯系统换热器，安装在原来的位置，对原来的换热器进行更换。

（2）脱酸贫液换热器，在原位置进行更换。

（3）对洗涤换热器由于目前没有发现内漏情况，在原换热器后，进行安装，水系统在相应位置开口。

6 小结

经过改造后达到了预期效果，装置的安全稳定性得到提高、达到了工艺技术指标、产生了经济和社会效益。

针对目前煤气净化工艺存在的处理能力不高，系统温度高，达不到设计指标等问题，通过换热器的更换，使净化后煤气温度夏季小于28℃，冬季小于26℃；各种洗涤液温度小于24℃，最终使煤气达到净化的设计指标硫化氢≤0.5 g/Nm3、氨≤0.1 g/Nm3、苯≤4 g/Nm3，实现洗涤区域工艺指标合格率>90%。