提高洗涤塔合成气出口温度的措施

中海石油华鹤煤化有限公司地处黑龙江省鹤岗市，以煤为原料，生产30万t/a 合成氨、52万t/a 大颗粒尿素，副产品为硫磺，是中国最北端的一套大化肥装置。自2015年打通全系统流程后，一直处于高负荷稳定生产，目前公司长周期记录为148d ，其中气化装置最长联运214d ，没有影响系统稳定运行的瓶颈问题。但自三台气化炉投料后，洗涤塔合成气出口温度偏低，不能满足后系统对水气比的需求，本文就这一问题提出了一些解决办法。1 工艺流程简介

气化装置采用GE 公司水煤浆加压气化技术，以煤和氧气为主要原料，在6.5MPa （G ）压力下进行部分氧化反应，生成以CO 、H 2、CO 2为主要成份的粗煤气，经增湿、降温、除尘后，送至下游装置进行净化处理。同时，将系统中产生的黑水送入闪蒸、沉降系统处理，以达到回收热量及灰水再生、循环使用的目的，产生的粗渣及细渣送出界区外，工艺流程见图1。

2 水气比的概念和影响

水气比是指水煤气中水蒸气与干基合成气的体积比。根据变换反应方程式CO+H 2O H 2+CO 2可知，反应物即水蒸气浓度的增加有利于加快反应速度，提高一氧化碳平衡变换率，而且作为热载体，水蒸气的加入还能缓和由于放热反应造成的反应床层温度增加，有利于床层温度的控制。水气比太小，变换率下降，同时易产生副反应。但过高的水气比，将会使催化剂床层的阻力增加，严重的时候易导致水淹催化剂，使催化剂活性降低。因此，在实际生产过程中，水气比需要控制在合适的范围内，以满足生产需求和效益最大化。

根据理想气体状态方程（PV =nRT ）和饱和蒸汽压的概念推导，在一定温度下，水的饱和蒸汽压相对确定，水气比实际上是二者分压之比。而温度越高，水的饱和蒸汽压越大，水气比则越大。因此，提高水气比等同于提高合成气温度。

3 合成气温度低的原因分析

1）气化炉操作温度低。水煤浆加压气化是液态排渣，温度选择主要取决于煤浆的黏温特性和灰熔点，一般在高于灰熔点的流动温度30~50℃下操作，使煤灰呈熔融态沿气化炉耐火砖流下。但受鹤岗本地煤质影响，煤浆1 320℃以上高灰熔点的特性无法进一步改善，而且操作温度高，不利于提高有效气组分，还会减小烧嘴和炉砖的使用寿命。因此综合实际生产情况，气化炉实际操作温度只达到了1 330℃，系统热负荷较低，导致出洗涤塔合成气温度偏低。

2）激冷水量偏高。激冷水的作用主要是保护气化炉内的激冷环和下降管，激冷水量低，容易造成激冷环和下降管的受热不均而变形损坏。因此在正常生产操作中，激冷水量控制在220m 3/h 。但较高的激冷水量和相对较低的水温（230℃），使高温合成气进一步被冷却。

3）入洗涤塔高压灰水温度低。为了回收热量，闪蒸系统设置了灰水加热器，通过175℃闪蒸汽对110℃高压灰水进行换热升温，再循环回洗涤塔对合成气进行洗涤。但灰水加热器长期运行易结垢，内部隔板变形，导致换热效果不好，入洗涤塔高压灰水温度长期偏低，未达到设计要求。

4）洗涤塔塔盘的降温作用明显。洗涤塔内件主要由下降管、上升管、八层固阀塔盘、折流式除沫器以及降液管组成。固阀塔盘具有鼓泡均匀、液面梯度低、效率高、压降低、抗污垢强等优点，八层塔盘给合成气与顶部流下的变换冷凝液提供了传质传热的场所，使合成气被层层洗涤降温，导致水气比低，不能满足变换需求。

5）系统水循环量大。气化炉和洗涤塔排入闪蒸系统的黑水量一直控制在100m 3/h 和30m 3/h ，带走了气化系统部分热量，加 入洗涤塔的高压灰水流量偏大，造成合成气夹带的水分温度低。4 优化措施和效果

1）对灰水加热器的改造。灰水加热器形式为4管程U 形管换热器，总换热面积665.5m 2，具有740根换热管。经多次拆检发现，内部隔板易变形，使高压灰水形成回路，且U 形管结垢严重，换热效果差。经改造，把隔板焊接多个支撑件固定，减小了隔板变形的几率，提高了入洗涤塔高压灰水温度至130℃。同时在灰水加热器入口管线增加阻垢器，延缓换热器结垢的趋势。

2）水系统的调整。气化炉和洗涤塔黑水排放量分别减小至70m 3/h 和25m 3/h ，提高合成气流经的水浴温度；停止加入气化炉合成气喷淋水，减少一次对合成气降温的过程；保证

真空过滤机的黑水处理量在35m 3

/h 以上，使细渣能够及时排出；升级药剂管理，及时与驻厂技术人员沟通水质问题，保证药剂调节的及时性。

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摘　要：GE 水煤浆气化装置自建成投料以来，洗涤塔合成气出口温度一直不能达到设计温度240.0℃，导致入下游变换工段粗煤气的水气比偏低，影响变换反应效率。通过一些改造和工艺优化，使合成气温度逐步提高，效果显著。

关键词：水煤浆气化炉；合成气温；水气比；变换中图分类号：TQ545 文献标志码：B 文章编号：1003–6490（2018）07–0007–02

Measures to Increase the Outlet Temperature of Scrubber Tower Synthesis Gas

Song Jiu-cheng

Abstract ：Since the GE coal-water slurry gasi fier has been built and fed ，the temperature of the scrubber syngas outlet has not been able to reach the design temperature of 240.0°C ，resulting in a lower ratio of water to gas ratio in the crude gas downstream of the conversion section and affecting the conversion reaction efficiency.Through some transformations and process optimization ，the synthesis gas temperature is gradually increased ，and the effect is signi ficant.

Key words ：coal-water slurry gasi fier ；synthetic temperature ；water-gas ratio ；transformation 提高洗涤塔合成气出口温度的措施

宋九成

（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗 154100）

收稿日期：2018–05–28作者简介： 宋九成（1990—），男，吉林德惠人，助理工程师，主要

从事水煤浆气化工艺操作工作。