黃長勝，劉寶亮，沙啟新，程 方，孔魯慧

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900)

山東鐵雄新沙能源有限公司地處省級巨野化工園區(qū)北區(qū)，該公司有兩條焦炭生產線，采用5.5m搗固焦爐，雙集氣管，配套建設了相應的化產回收系統(tǒng)，終冷器設置在洗苯塔前，用于進入洗苯塔煤氣的降溫除雜，終冷器使用過程中阻力會逐漸增加，阻力增加到一定程度后采用熱氨水噴灑降低阻力，雖然阻力相對可控，但每次噴灑會造成終冷器出口溫度升高6～8℃，間接影響了洗苯效率，也增加了現場操作人員的工作量。對不同噴灑液連續(xù)噴灑和間斷噴灑下進行了試驗，通過試驗，找出了適合的噴灑液和噴灑方式，實現了終冷器相對長周期的穩(wěn)定運行。

1 終冷器概述

終冷器的設備參數：換熱面積5 870m2，設計壓力0.44MPa（管程）、0.013MPa（殼程），設計溫度50℃（管程）、60℃（殼程），介質管程是循環(huán)水和制冷水，殼程是焦爐煤氣，立式結構。

兩期化產回收生產線均采用每班用熱氨水噴淋的方式降低終冷器阻力，每次噴灑的時候，終冷器出口溫度都上升6～8℃，相應引起洗苯塔的出口溫度上升2～4℃。2020年2月9日到18日的終冷器出口溫度（TE82206）曲線，如圖1所示。

圖1 一期終冷器出口溫度曲線

終冷器工藝流程，如圖2所示。

2 噴灑方案

2.1 噴灑介質選擇

常規(guī)的終冷器噴灑液是來自冷鼓工序的循環(huán)氨水，因此優(yōu)先使用循環(huán)氨水噴灑，但循環(huán)氨水連續(xù)噴灑，雖然煤氣出口溫度可控，但氨水中的氨氣還是部分揮發(fā)到煤氣中，持續(xù)帶入洗苯塔中，長時間運行會造成洗苯塔出口氨含量超標，甚至給洗脫苯系統(tǒng)帶來腐蝕等。采用熱氨水連續(xù)噴灑，還有一個問題就是本來終冷器出口溫度就偏高了，加入熱氨水是否會直接影響終冷器出口溫度不受控制。

圖2 終冷器工藝流程簡圖

另外是考慮噴灑液循環(huán)噴灑，粗苯系統(tǒng)分離產生的水、各水封水和終冷器噴灑的熱氨水最終都匯集到冷凝液循環(huán)槽，循環(huán)槽液位高時通過泵送回煤氣冷凝工序的機械化澄清槽，且以苯水分離水為主，如果不進行熱氨水噴灑，冷凝液槽中的冷凝液幾乎不含氨，現有流程中也有利用外送泵進行噴灑的流程，通過閥門切換可以實現，因此，從不影響進入洗苯塔的煤氣氨含量的角度考慮，還可以在一定范圍內進行流量調節(jié)，以苯水分離水為主的冷凝液是較好的選擇。

2.2 噴灑位置

終冷器分為上下兩段，上段為循環(huán)水冷卻，下段為制冷水冷卻，同樣噴灑也是各自在冷卻段的上部有噴灑管，每層噴灑管各有四根，在水平方向均布，DN50的管道，在下部有φ10的噴灑孔，實現均勻噴灑。

中部沖洗閥門打開后，由于壓力的關系，頂部的噴灑幾乎不起作用，是直接打開中部僅噴灑下半部分還是關閉中部直接用上部噴灑，需要驗證哪個效果更好。

2.3 備用終冷器閥門位置

為了保證備用終冷器內部不出現負壓或熱氨水沖洗時不超壓，煤氣系統(tǒng)需要保留一個閥門處于開位，是關閉入口閥門還是出口閥門？綜合考慮應該關閉出口閥門，打開入口閥門，即使采用熱氨水沖洗，也不會出現高溫的揮發(fā)氣體直接和運行的終冷器出口煤氣混合進入到洗苯塔。

3 噴灑試驗

3.1 一期熱氨水噴灑試驗

2020年2月24日10時30分開始第一次連續(xù)噴灑試驗。自24日到3月6日連續(xù)噴灑，出口溫度和壓差可控，如表1所示，但出現了洗苯塔后氨含量高的情況。

表1 終冷器出口溫度和阻力情況

3月6日到9日進行了15次間斷熱氨水噴灑，從3月9日12時再次開始連續(xù)熱氨水噴灑，連續(xù)運行到4月13日，因阻力大退出沖洗，期間終冷器出口溫度在23.97～25.47℃、阻力在1.19～1.56kPa波動。此次長時間運行，阻力得到有效控制，說明連續(xù)沖洗方案是可行的，也是有益的。

期間針對氨含量進行了專門的試驗。連續(xù)噴灑從9日12時開始，對比做了終冷器進出口和洗苯塔出口的煤氣氨含量（單位mg/m3），具體數據如表2所示。

表2 煤氣中氨含量分析數據

通過上述分析數據看，雖然洗苯塔后氨含量沒有規(guī)律性變化，也沒有超過40mg/m3的指標，但從終冷器后的數據看，隨著時間的延長，出口大于進口的數值，證明在終冷器中還是有氨含量的積累。

3.2 二期苯分離水噴灑試驗

二期1#終冷器自3月31日10時開始連續(xù)采用苯分離水噴灑，到4月13日，阻力由1 800Pa升到2 400Pa，切換為2#終冷器運行，此次連續(xù)運行13d，從終冷器出口溫度可以看出，期間沒有進行熱氨水的沖洗，溫度TE82204A的曲線如圖3所示。

圖3 1#終冷器出口溫度TE82204A變化趨勢

根據4月13日前的運行數據分析，熱氨水連續(xù)噴灑雖然能夠解決阻力增大的問題，但也帶來了終冷器出口氨含量高于進口，進而在洗苯塔內產生氨的積累，會間接影響洗苯系統(tǒng)，經過討論，開始使用粗苯分離水，利用冷凝液泵進行連續(xù)噴灑。

二期2#終冷器從4月13日16時投用到5月8日16時退出，期間一直用冷凝液泵循環(huán)噴灑，連續(xù)運行的24d沒有用熱氨水噴灑，阻力1.8～2kPa，相對穩(wěn)定。2#終冷器出口溫度，如圖4所示。

圖4 二期2#終冷器出口溫度TE82204B變化趨勢

從圖4看出5月2-5日出口溫度高，是因為氣溫高，當時制冷水系統(tǒng)沒有開車，造成的短時出口溫度偏高，不是熱氨水沖洗造成的出口溫度高。

3.3 上中部噴灑閥門試驗

一期在4月14日后采用苯水分離水連續(xù)噴灑過程中，阻力還是上升過快，每班仍要沖洗至少一次，后排查現場閥門開關情況，發(fā)現中部閥門一直全開，這樣的情況下，頂部噴灑雖然閥門全開，中部已經泄壓，根據上中下的阻力分布看，2kPa的阻力，主要還是在下部約1.7kPa，但為什么大量噴灑液都通過中部對下部進行了噴灑，阻力仍然控制不了呢，分析有可能是中部噴灑管部分堵塞，造成噴灑液偏流，達不到均勻噴灑的效果，因此決定關閉中部閥門，改由全部上部碰頭進入噴灑液，改變后終冷器阻力得到了很好的控制，這個時候再次確認二期閥門開關情況，二期一直是中部關閉，僅開頂部噴灑閥門，兩邊的操作達到一致。實際的情況是5月2#終冷器檢修過程中，拆檢了中部的噴灑管，發(fā)現有兩根堵塞嚴重，驗證了當時的判斷是正確的，改在上部噴灑，間接解決了噴灑不均勻的問題。

3.4 終冷器備用方式

一期終冷器備用方式是煤氣出口閥門關閉，入口打開；二期在采用連續(xù)噴灑試驗初期，出現了洗苯塔后氨含量嚴重超標的情況，而當時硫銨出口煤氣氨含量合格，排查現場閥門情況的時候發(fā)現，二期終冷器的備用方式是入口閥門關閉，而出口閥門打開，備用的終冷器正在用熱氨水進行噴灑，出口溫度達到了57℃，噴灑產生的水蒸氣帶著氨氣隨著出口閥門和運行的終冷器煤氣混合進入了洗苯塔，造成洗苯塔氨含量超標。隨即進行了閥門開關調整，并明確了終冷器的備用煤氣開關位置，關閉出口閥門，打開入口閥門。

二期2020年3月1日16時2#終冷器開始在線連續(xù)熱氨水噴淋，3月5日備用1#終冷器關閉進口開出口煤氣保壓改為關閉出口開進口保壓，3月5日21時關閉熱氨水噴淋，洗苯塔后煤氣氨含量，如表3所示。

表3 二期2#終冷器氨含量分析表

3.5 其他影響終冷器阻力原因

一期終冷器從5月4日沖洗后阻力一直在1.5～1.7kPa波動，5月16日，因氣溫偏高但未開制冷機，造成初冷器出口溫度比終冷器出口溫度高2℃，終冷器阻力從1 500Pa，快速升高到2 000Pa，初冷器溫度控制偏高時，特別是終冷器出口溫度低于初冷器出口溫度時，原本在初冷器冷卻下來的焦油和萘到終冷器因溫度低析出形成阻力，這種情況在隨后的3d時間內，初冷器溫度降低后，終冷器阻力也逐漸恢復到正常。

4 結語

通過多次的摸索試驗，找到了終冷器降低阻力的有效途徑，實現了設備較長周期連續(xù)穩(wěn)定運行，實踐證明，采用苯水分離水利用冷凝液泵循環(huán)噴灑，多余冷凝液送回冷鼓工序，可以實現終冷器阻力穩(wěn)定、氨含量達標，連續(xù)運行至少一周，有助于穩(wěn)定洗苯系統(tǒng)操作的同時，還能夠延長終冷器換熱管使用壽命，減少制冷水系統(tǒng)外來熱源和溫度波動。