張洪磊 ，謝英權(quán) ，李晨 ，梁洪淼 ，邵博 ，張依然

（1.鞍鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山 114021；2.本鋼板材股份有限公司，遼寧 本溪 117000）

煉焦生產(chǎn)過程中，煤氣中的氨含量不應(yīng)大于50 mg/m3，否則會(huì)腐蝕后續(xù)設(shè)備和管道，并導(dǎo)致洗脫苯工序洗油乳化，加大洗油耗量，影響正常生產(chǎn)［1］。本鋼板材股份有限公司焦化廠（以下簡稱“本鋼焦化廠”）有兩個(gè)凈化車間，采用噴淋式飽和器法脫出煤氣中的氨，需要處理煤氣量均為10萬m3/h，而實(shí)際煤氣處理量僅為8萬m3/h，處理能力不足，凈化后煤氣中的氨含量高達(dá)150 mg/m3。分析煤氣進(jìn)出口的含氨指標(biāo)、硫銨產(chǎn)率等因素后認(rèn)為是原噴淋式飽和器在滿流管及結(jié)晶區(qū)域底部易堵塞導(dǎo)致，因此，擬對(duì)原噴淋式飽和器的關(guān)鍵尺寸和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，旨在解決設(shè)備堵塞問題，提高煤氣處理能力，降低凈化后煤氣中的氨含量，以滿足生產(chǎn)要求。

1 原噴淋式飽和器結(jié)構(gòu)

原噴淋式飽和器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。噴淋室由本體、外套筒和內(nèi)套筒組成，煤氣進(jìn)入本體后向下在本體與外套筒的環(huán)形室內(nèi)流動(dòng)，然后向上從噴淋室排出，再沿切線方向進(jìn)入外套筒與內(nèi)套筒間，旋轉(zhuǎn)向下進(jìn)入內(nèi)套筒，由內(nèi)套筒頂部排出。在煤氣入口和煤氣出口間分隔成兩個(gè)弧形分配箱，配置多組噴嘴，噴嘴朝向煤氣流，形成良好的氣液接觸面。在噴淋室的下部設(shè)置母液滿流管控制該處的液面，促使煤氣由入口向出口在環(huán)形室內(nèi)流動(dòng)。

圖1 原噴淋式飽和器的基本結(jié)構(gòu)Fig.1 Basic Structure of Old Spray Type Saturator

噴淋室下部為結(jié)晶區(qū)域，用降液管與結(jié)晶區(qū)域連通。硫銨母液通過降液管進(jìn)入結(jié)晶區(qū)域，不斷生成的硫銨晶核穿過懸浮的硫銨母液，促使晶體長大，并引起顆粒分級(jí)，小顆粒向上運(yùn)動(dòng)，富含硫銨晶體的母液沉降至飽和器底部，被結(jié)晶泵抽送至結(jié)晶槽，其余的母液進(jìn)入大循環(huán)泵循環(huán)使用［1］。

2 原噴淋式飽和器存在的問題

（1）本鋼焦化廠采用噴淋式飽和器法吸收氨的硫銨工段，由于母液中硫銨結(jié)晶沉積而形成的堵塞常發(fā)生在以下兩個(gè)關(guān)鍵部位：“人”字形滿流管，飽和器噴淋室下部結(jié)晶區(qū)域的底部。堵塞會(huì)造成母液系統(tǒng)阻力增大，影響脫氨效果，進(jìn)而影響凈化后煤氣中氨的指標(biāo)。目前常用的疏通措施有水力攪拌和溫水沖洗，但額外增加了動(dòng)力消耗［2］。

（2）隨著焦?fàn)t的大型化，煤氣處理量不斷增加，需增加設(shè)備數(shù)量才能滿足正常生產(chǎn)的要求。為了減少設(shè)備數(shù)量和設(shè)備占地，需要設(shè)計(jì)更大的硫銨飽和器設(shè)備來滿足生產(chǎn)要求。

3 改造措施及取得的效果

3.1 改造措施

3.1.1 滿流管“人”字結(jié)構(gòu)改為方箱結(jié)構(gòu)

正常生產(chǎn)時(shí)，飽和器溢出的母液通過滿流管不斷流入滿流槽，滿流管用來維持飽和器上部母液液面高度。滿流管結(jié)構(gòu)改造前后對(duì)比見圖2。

圖2 滿流管結(jié)構(gòu)改造前后對(duì)比Fig.2 Comparison of Structures of Overflow Pipes before and after Upgrading

如圖2（a）所示，“人”字形結(jié)構(gòu)的滿流管頂部為非圓滑結(jié)構(gòu)，含硫銨晶體的母液易在“人”字結(jié)構(gòu)頂部沉積，堵塞滿流管，造成飽和器上部母液液面波動(dòng)，影響正常生產(chǎn)。為避免堵塞的發(fā)生，保證硫銨母液的流通性，將飽和器內(nèi)部滿流管“人”字結(jié)構(gòu)改為方箱結(jié)構(gòu)，如圖2（b）所示，此結(jié)構(gòu)增大了硫銨母液的流通面積，避免了硫銨母液在滿流管處的堵塞。

3.1.2 增大降液管與飽和器底部的間距

硫銨母液通過降液管進(jìn)入飽和器下段結(jié)晶區(qū)域，母液中的晶比 （即母液中晶體的體積百分含量）達(dá)到 40%～50%時(shí)［3］，會(huì)造成母液流通不暢，母液中的硫銨結(jié)晶體會(huì)迅速沉積在設(shè)備內(nèi)形成堵塞。降液管改造前后對(duì)比見圖3。

圖3 降液管改造前后對(duì)比Fig.3 Comparison of Structures of Downcomer Pipes before and after Upgrading

如圖3（a）所示，改造前飽和器結(jié)構(gòu)降液管與底部封頭的間距為200 mm，間距較小，易造成硫銨母液流通不暢，堵塞設(shè)備。改造后，將降液管與底部封頭間距提高到350 mm，如圖3（b）所示，增大了硫銨母液的流通面積，避免了母液中的硫銨晶體沉積，利于硫銨母液的循環(huán)。

3.1.3飽和器擴(kuò)容改造

根據(jù)煤氣處理量、煤氣進(jìn)出口的含氨指標(biāo)、硫銨產(chǎn)率的生產(chǎn)要求，并結(jié)合2018年本鋼焦化廠煤氣脫氨及硫銨設(shè)備維修情況，優(yōu)化了煤氣在飽和器上部的進(jìn)口、噴灑母液區(qū)、飽和器下部的母液硫銨生長區(qū)、結(jié)晶器出口、母液中心管等設(shè)備關(guān)鍵尺寸和結(jié)構(gòu)，將噴淋室直徑由4 600 mm改造為5 600 mm，降液管直徑由3 200 mm增至4 500 mm，飽和器高由10 000 mm改造為12 000 mm，見圖4。

圖4 改造后的噴淋式飽和器基本結(jié)構(gòu)Fig.4 Basic Structure of Graded Spray Type Saturator

3.2 取得的效果

本鋼板材股份有限公司焦化廠噴淋式飽和器基本結(jié)構(gòu)改造后，硫銨結(jié)晶堵塞設(shè)備的情況明顯改善。單臺(tái)飽和器煤氣處理能力達(dá)到了10萬m3/h，處理后煤氣中氨含量小于50 mg/m3，滿足了生產(chǎn)要求。該噴淋式飽和器為國內(nèi)最大的噴淋式飽和器，處于國內(nèi)焦化行業(yè)領(lǐng)先水平。

4 結(jié)論

針對(duì)本鋼板材股份有限公司焦化廠噴淋式飽和器滿流管和結(jié)晶區(qū)域底部堵塞及單臺(tái)飽和器煤氣處理量小的問題，對(duì)滿流管的結(jié)構(gòu)和降液管與飽和器底部的間距進(jìn)行了改造，并對(duì)飽和器進(jìn)行了擴(kuò)容改造，得到如下結(jié)論：

（1）噴淋式飽和器內(nèi)部的滿流管“人”字結(jié)構(gòu)改為方箱結(jié)構(gòu)，增大了硫銨母液的流通面積，避免了硫銨母液在滿流管處的堵塞；

（2）噴淋式飽和器下部的降液管與底部封頭的間距由200 mm擴(kuò)大到350 mm，增大了硫銨母液的流通面積，避免了母液中的硫銨晶體沉積堵塞設(shè)備；

（3）將噴淋室直徑由4 600mm改造為5 600mm，降液管直徑由3 200 mm增至4 500 mm，飽和器高由10 000 mm改造為12 000 mm；

（4）采取上述措施后，單臺(tái)噴淋式飽和器煤氣處理能力達(dá)到了10萬m3/h，且凈化后煤氣中的氨含量小于50 mg/m3，滿足了生產(chǎn)要求。