化基本知识（三）
一、焦化厂初冷器检修
（一）、组织机构
1、成立初冷塔施工领导小组：
组长：
副组长:
成员：
2、具体分工：
总指挥：
副总指挥：
工程负责：
安全、消防负责：
现场、联络协调负责：
2、 施工方法
1插堵盲板 2吹管晾塔 3拆除管箱盖4扒管清管孔5穿管、胀管6打压7安装管箱盖8试水
2.1 施工前准备工作
初冷器施工前须做如下几方面准备工作：
2.1.1 人员教育及材料、工机具进场
施工前进行人员及工机具准备：
（1）施工人员进场教育。（甲方教育）；
（2）施工人员进行安全技术交底，做好安全防护措施。（乙方教育）；
（3）材料到场、工机具到场
2.1.2 提前把堵盲板处盲板制作、隔圈制作。（甲方负责）
2.1.3 进口阀插堵盲板打顶用顶杆制作
2.1.4 甲方照明准备，蒸气及消防水到位。
2.1.5 初冷器顶部换热管专用吊装工具、地面导出装置及卷扬机安装。（乙方负责）
由于管线盖螺栓年久老化严重，需进行切割，采用铁斗进行收集，动火前开好一级动火证，监火人到位，检测周边CO浓度，周边无煤气漏点，采用石棉布进行可靠围遮，做一个临时防火墙，防止切割时火星溅出到塔体之外，。
2.2 插堵盲板，吹扫
2.2.1 停产吹扫：关闭横管初冷器煤气出口入口阀门，对两阀门之间管道塔体吹扫置换，置换完成后在两台阀门靠近初冷器侧堵加盲板。
2.2.2 置换，插堵各连接支管盲板
堵完初冷器进出口端盲板后再继续、由生产用蒸汽对初冷器进行吹扫置换，置换合格后插堵各连接支管盲板。
2.3 开人孔，拆卸封头法兰
蒸煮过程中，打开初冷器上下段三个人孔及放散阀，上下段人孔打开，进行晾塔3天，在人孔及放散孔处检测煤气含量，确认合格后就可以拆开初冷器下段封头法兰，拆前把每一块封头及其安装位置上做好标记便于按原位置回装，拆除后用2t6m葫芦导到平台上放好。封头板注意要平放及上面无重物堆压，防止封头板变形影响密封。
2.4 拆除旧管吊下
封头拆除完后动火拆管前需做好安全确认。由相关人员再次对塔内残余气体成分进行测爆检测，测爆合格后在上下层人孔位置的监火人到位，将旧换热管用手动工具切割2-4道纵缝，再用榔头从一端就可将横管打出，为防止榔头击打横管时造成管子变形阻碍管子抽出，在抽管前根据管口直径自制一个专用打击垫子，将换热管从一侧管板上打出。
在有一块管板上的换热管全部打出后，人员就可以分成两组，第一组，继续对旧管管口使用手持破除，并将一侧管口打出；第二组，负责抽出旧管及吊出。抽管时初冷器抽管侧的人负责抽管并捆绑好挂在卷扬机钢丝绳上（两人初冷器外部抽管，初冷器内部进一个人负责在里面配合抽管），1人在地面开卷扬机，同时有人在地面或吊装平台上负责将吊下的旧管卸下转移走。
由于卷扬机操作人和抽管人相隔较远，为保证吊管时相互配合好，各配一台对讲机保持联系及进行指挥，杜绝指挥不明确造成吊装事故的发生。吊装作业在下方专人监护，设立警戒带。
2.5 吊上新管穿好全面胀接，然后进行空气试漏
2.6 回装方法兰
新管胀接完成后，回装方法兰并将封头法兰打磨好。
2.7 水压试漏
方法兰回装好后，通循环水试水压，水压为循环水正常水压（0.4MPa），常温无温升状态下保压时间30分钟。
2.8 试压完毕后甲方负责抽初冷器进出口盲板及各类小盲板。
2.9 防火墙及脚手架等临时设施拆除；换下的旧钢管运废钢场地堆放；旧阀门回收。（甲方负责上下段冷凝液槽安全防护，槽区放散管安全措施。防火墙及甲方安全措施完善后方可施工。）
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（三）、危险因素辨识
危险因素
1. 动火作业危险性的主要表现
（1） 系统安全措施不到位．如处理不干净、容器内存在死角、盲板插加不合理、相连物料管线未隔开、阀门内漏等，动火时易发生火灾爆炸事故．
（2）可燃、易爆介质吸附在设备、管道内壁表面的积垢或外表面的保温材料中，如处理不干净，动火时会释放出来，易发生火灾爆炸事故．
（3）动火点周围及下方存在易燃、易爆物品，如未清除干净，易发生火灾爆炸事故．
（4）管理方面不按规定办理动火证、不执行动火证规定的安全措施，易造成火灾爆炸事故．
2. 设备内作业危险性的主要表现
（1） 有毒有害气体未经清洗置换、分析合格，可能造成中毒．
（2） 容器中氧含量不符合要求，可能造成窒息．
（3） 作业时间长，容器通风不好，有造成窒息的危险，在塔器及密闭空间作业人员携带CO报警仪及氧气含量表．
（4） 容器内照明和电动工具使用的电源不是安全电压或电源线破损，工具设备漏电，都可能造成触电事故．
（5）未戴防毒器材进入有毒区、进入设备内作业时防毒器材缺陷、氧气气源不足、药剂失效等，可能造成中毒事故．
（6）进入高深容器作业，安全措施不完善，可能造成物体打击事故．
3. 高处作业危险的主要表现
（1） 脚手架搭设不规范、稳定性差，造成高处坠落事故．
（2） 周围环境变化，有毒气体突然散发时，易造成中毒及高处坠落事故．
（3） 措施不落实（未办登高作业证、未系安全带、未戴安全帽），造成高处坠落事故和物体打击事故．
（4） 检修时围栏、楼板等移开后未采取相应的措施而发生坠落．
此外，在检修过程中，人员还具有被灼伤、烧伤的危险性；或在狭小场所碰撞摔倒、跌打损伤；或被卷于运转的机器设备里，断伤肢体，施工用的起重机械、手动砂轮未经检查而发生事故等，也应引起高度重视．
（四） 安全、文明和环境保护措施
4.1 脚手架搭设：
4.1.1 作业人员一定要持证上岗；
4.1.2 脚手架搭设的宽度为4米宽，周围有护栏；
4.1.3 在搭设脚手架时一定要拴好安全带；安全带必须高挂低用；
4.1.4 铺设的跳板一定要绑扎牢固；
4.1.5 脚手架两面应挂好防火墙；
4.1.6 使用的电气设备一定经电工检查，并要有合格证，及漏电保护器方能使用。
4.2 煤气管道抽、堵盲板：
4.2.1 对参加所有作业的人员要进行安全交底何危险预知；
4.2.2 堵盲板时一定要经三方确认，并对进出口阀门挂好牌；
4.2.3 使用的工具应是铜制工具，若使用铁制工具应涂上黄油；
4.2.4 盲板的正反面应涂上黄油；
4.2.5 堵盲板时，应使用防爆工具，现场备好空气呼吸器，如需搭设跑道，斜度应符合安全要求，并使用CO监测仪对现场CO含量进行检测，施工区域内，严禁无关人员进入；
4.2.6 利用原有支撑搭设脚手架，跳板应无腐蚀断裂，两端用铁线扎牢靠；
4.3 动火作业：
该项目属于一级动火，在施工时要严格按照焦化厂有关一级动火区域防火安全措施实施规定进行；
4.3.1 在动火前一定要办好动火手续，三方确认，经有关部门测试合格后方能动火。
4.3.2 对初冷器内部用氮气置换残余煤气，经检测合格后，用蒸汽对横冷器内部进行清扫，经测爆合格后，方可进行动火作业；
4.3.3 所有动火点必须搭设防火墙，如果要搭好防火墙应画出现场简图并注明搭设的范围，长度高度并应作好防火材料计划)确保火星不会四处飘散；
4.3.4 如遇用电焊时，电焊机一、二次线应尽量无破损，如有破损，应用绝缘胶布按有关规范包扎好，绝对禁止电缆芯部裸露在外；
4.3.5 消防水带准备到位，地面铺上石棉布，并用水浇湿，焊接过程中，应保持湿润；
4.3.7 气焊使用的氧气、乙炔表一定要有合格证及回火防止器；
4.3.8 动火过程中，用氮气对横冷器内部进行保压；
4.3.9 电焊机地线距焊钳焊接处距离应尽量短一些，并随着焊钳走，不得借他物作为地线使用；
4.3.11 生产方和检修方双方设专人监护，无特殊情况，监护人不得擅自离开现场；
4.3.11 氧乙炔瓶吊装时，应制作专用的吊笼，不得随意用钢丝绳绑扎起吊；
4.3.12 施工人员中的特殊工种人员持有效证件上岗操作，不得无证操作；
4.3.13 电焊、气割要求空中隔离，杜绝火星飞扬，地面保护，清除火种，避免燃烧、爆炸事故的发生；
4.3.14 对现场动火点有暗井、地沟等生产设施应用陶瓷纤维布隔离、遮盖，并远离可燃气（CO）、液体等，凡动火场地一定要定人、定岗、定措施，落实安全岗位责任制，监护人不得随意离开动火现场；
4.3.15 甲方负责初冷器周边各储槽放散管引流及扣防护罩等安全措施。
4.3.16 尽量减少空中作业，能在地面焊接作业的，就在地面作业，高空作业时，一定要用陶瓷纤维布在动火点围好，并准备好安全器材；
4.3.17 动火与作业区提前交流，作业区放散时严禁动火作业。
4.3.18 杜绝现场作业吸烟，禁止香烟进入现场。
4.3.18 每日动火前、动火后，在动火证上签字确认。
4.4 高空作业：
4.4.1 在高空作业时，人在上面行走时，一定要挂好安全带。
4.4.2 在上下脚手架时，有安全通道的一定要走安全通道上下，无安全通道的在上下时应挂好安全带。
4.4.3 脚手架上严禁停放较重的东西及螺栓。
4.4.4 高空严禁向下抛物。
4.4.5 使用的工机具能用绳子拴好的尽量拴好。
4.4.6 在高空移动过程中使用双背安全带。
4.4.7 焊工使用的劳防用品应穿戴整齐。
4.4.8 高处作业时，不得在高空嘻笑打闹，不得背靠在栏杆上休息；
4.4.9 高处作业时，工器具、材料等物放在安全的位置，防止高空坠物；
4.5 起重作业
4.5.1 起重工作业前认真检查手拉葫芦的上下钩防脱绳保险应齐全有效，吊车作业不得超过额定负荷，回转半径不得有障碍物，车脚坚固，不得违反“十不”吊规则，指挥时持证、持旗、口哨、袖标应齐全，指挥时信号一定要明确。
4.5.2 钢丝绳拴在设备上有棱角的地方时一定要用橡胶或破布垫好，以免割断。
4.5.3 在夜间吊装时，一定要接好照明，而且必须要符合吊车司机要求，不能强行吊装。
4.5.4 起吊方盖板时，葫芦拴挂点必须牢靠，使用前必须检查起重吊具有无损伤，并严禁超负荷使用。
4.5.5 吊装作业时，应由经验丰富的专职起重工绑扎、指挥起吊。
4.6 注意事项
4.6.1 每次进行作业变更时提前通知甲方。
4.6.2 夜间起重设备、焊机等断能。
4.6.3乙方进入甲方施工，违反相关安全制度考核条例学习明确。
4.6.4安全施工方案中的安全措施及注意事项每位施工人员学习。
二、如何降低横管初冷器阻力
1 煤气净化流程
煤气净化采用了焦化企业常用的流程，即煤气→竖管喷洒→横管初冷器→电捕焦油器→煤气鼓风机→脱硫塔→洗氨塔→洗苯塔→部分煤气回炉。另一部分煤气经常压脱硫→水洗→气柜→甲醇。
初冷器承担着煤气降温、除焦油和除萘的多重任务，是煤气生产中的重要环节，阻力增大后会增加煤气鼓风机的负荷，降低焦炉负压煤气管道的吸力，严重时会造成煤气不能顺利导出，影响到全系统的正常运行。一般焦化厂的初冷器阻力较低，通常利用自身产生的轻质焦油喷洒除萘和降低阻力。而我厂由于没有轻质焦油，因此无法实现连续的正常在线冲洗。这样，初冷器运行24～48h后就必须进行冲洗。若采用喷洒液和蒸汽升温的方式，一次冲洗时间长，采用了热煤气升温冲洗的方式，可使冲洗速度大大加快，且效果较好。但由于冲洗时采用了热煤气，造成煤气中的萘等杂质后移，给洗涤系统带来无法消除的影响，只能靠间歇清理的方式维持运行。
上述流程尽管有较大的缺陷，但是还可以保持系统的连续运行。但是在2009年底初冷器持续出现的大阻力，煤气无法正常导出，迫使焦炉放散，后续系统的煤气质量难以保证。
2 原因分析
2.1 设备方面
我公司初冷器的煤气进口管位于初冷器顶部正中，顶部喷洒液的10个喷头安装在煤气进口管管的四周，喷头为DN25的溅液式，喷洒液流量在20m3/h左右，平均每个喷头的喷洒量约为2m3/h。由于煤气进口管的直径大，该流量无法喷洒到煤气进口管的下方，长时间的积累造成了初冷器顶部积存有大量杂质，只有初冷器边缘部分的煤气能顺利通过，使得初冷器的操作恶化，过气量少，进而造成焦炉集气管压力高，焦炉炉顶长期放散。不仅恶化了焦炉操作条件和污染了周围环境，而且损坏了焦炉炉体。
2.2 工艺方面
初冷器运行过程中，采用焦油氨水分离后的部分轻质焦油喷洒煤气，以冷凝焦油和萘，喷洒液温度在76℃左右，单台初冷器喷洒液的流量为30m3/h，分中部和顶部两路喷洒，但因流量较小，对附着在换热管壁上的焦油、萘的冲洗效果并不理想，特别是顶部喷洒量小，时间长了就会造成顶部及中下部管间的杂质积存；初冷器冲洗时采用热煤气升温，喷洒液配合冲洗，效果不明显时也采用蒸汽加热升温，少量的喷洒液不足以将顶部及中下部杂质清除，随着时间推移，积存的杂质在反复升温、冷却的过程中物理结构发生变化，致密度及粘度增加，堵塞初冷器加热蒸汽管线，即使采取蒸汽加热冲洗，效果也不显著，造成初冷器煤气流道截面积减小。
2.3 设计方面
我公司初冷器设计高度30m，喷洒液泵的设计流量120 m3/h，分顶部和中部两部分喷洒，因初冷器高度问题，在运行中发现喷洒效果并不好，初冷器运行周期短，需要经常冲洗，冲洗下来的液体中含有大量杂质，说明喷洒液量不足，只能增加喷洒液量才能保证初冷器的正常运行。
3 改造措施
3.1 初冷器的改造
将初冷器逐台与系统隔离进行改造。对于隔离的初冷器，首先在顶部煤气进口管与喷洒液喷头之间开口，清理初冷器顶部积存的杂质。同时增大喷洒液喷头的管径，并增加侧向开口，以增加喷洒量，使能喷洒到煤气进口管的下方。对顶部蒸汽喷头也进行了改造，并于喷洒液管道串联，在顶部不用蒸汽时可兼做喷洒液喷头，以增加顶部喷洒量和喷洒面积。清理结束后，将顶部开口改造为人孔，便于以后检查。
3.2 喷洒液管线改造
原来，从喷洒液泵来的喷洒液分为上下两根管线，分别进入初冷器的顶部和中部喷洒。现将顶部喷洒液管直接接至冷凝液泵，用初冷器等设备冷凝下来的冷凝液喷洒，以增加喷洒量。而来自喷洒液泵喷洒液只喷洒初冷器的中部，改造后流程见图1。
3.3 工艺控制
由于喷洒液量的增加，工艺控制的参数也有作了如下改变。
（1）现场操作人员应时刻注意初冷器的下液情况，出现堵塞后要及时疏通下液管道，保证下液通畅，防止初冷器底部积液造成煤气管道内窜液。
（2）在保证初冷器下液正常的前提下，尽量提高喷洒液量。
（3）中央控制室应时刻注意初冷器上下压力变化及各溶液贮槽的液位变化，配合好现场工作。
（4）现场和中央控制室应互相配合，及时调节，保证各溶液贮槽的液位稳定。
4 改造效果
经上述改造后，初冷系统的操作情况明显改善，阻力下降，煤气输送量增加，焦炉长期放散的问题得以解决，鼓风机前吸力也明显降低。同时，由于引入了初冷器等设备的冷凝液喷洒，后续系统的萘沉积也有所减轻，具体数据见表1。
表1 改造前后煤气净化系统的操作数据
项目
初冷器平均阻力
kPa
鼓风机吸力
kPa
煤气输送量
万m3/h
焦炉放散次数
改造前
6
－11.5
6.5
6～8
改造后
0.7
－4.5
10.0
0
三、横管式煤气初冷器洗萘工艺的改进
刘三军 侯国杰(安阳钢铁集团公司，安阳455004)
陈文虎（山西安泰集团机焦厂，安阳455004)
安阳钢铁公司焦化厂回收车间的煤气净化系统于2005年9月建成投产，是6m焦炉的配套工程，设计煤气处理量为5.28万m3/h。冷凝鼓风工段煤气初冷器采用3台高效横管冷却器，将煤气从82℃冷却到21～22℃。横管初冷器上段排出的冷凝液经水封槽流入上段冷凝液槽，用上段冷凝液泵将冷凝液再送至初冷器上段喷洒，多余部分送入气液分离器前的吸煤气管道。横管初冷器下段排出的冷凝液经水封槽流入下段冷凝液槽，并在此兑入一定量的焦油氨水分离槽相界面的乳浊液，再用下段冷凝液泵送至初冷器下段喷洒，多余部分经交通管流入上段冷凝液槽。为了保证初冷器冷却效果，在其顶部用热氨水不定期冲洗，以清除管壁上的焦油、萘等杂质，见图1。
图1 改进前的洗萘工艺
1－-横管初冷器；2－下段液封槽；3－上段液封槽；4－下段循环液槽；5－上段循环液槽； 6－下段喷洒泵；7－上段喷洒泵。
1 存在问题
鼓风冷凝工段有3台横管初冷器（2开1备），以满足初冷后煤气集合温度不大于22℃的生产需要。但投产后不久，初冷器的阻力上升很快，经常在3kPa以上，因阻力太高,频繁倒换初冷器，并进行蒸汽清扫，生产很被动。另外，由于冷凝液中含萘量较高，造成上、下段冷凝液水封槽的管路时常堵塞，冷凝液满流到地面上，使狭小的操作区域环境恶劣。2006年1月，2个上段冷凝液水封槽和上段冷凝液槽被冷凝液中的萘积满堵死，差点把冷凝液吸入鼓风机而危及安全生产。为此，我们及时调查分析事故原因，提出了整改方案，取得了理想效果。
2 原因分析
(1) 上段冷却循环水量大，煤气温度控制过低。由于只有7号焦炉的煤气发生量，且初冷器上段循环冷却水上水管与回水管间没有交通支管连接，无法对上段被冷却煤气进行精确控制，致使初冷器上段煤气被冷却到30℃左右。煤气中的大量萘凝聚在初冷器上段，蒸汽处理时通过断液盘进入水封槽和冷凝液槽。
(2) 循环液中焦油补充量少且不连续。原设计横管初冷器下段排出的冷凝液经水封槽流入下段冷凝液槽，并在此兑入一定量的焦油氨水分离槽相界面的乳浊液，再用下段冷凝液泵送至初冷器下段喷洒，多余部分经交通管满流入上段冷凝液槽。但是，由于密度的不同，在循环喷洒过程中密度较大焦油溶解萘后逐渐在下段冷凝液槽的下部沉积，通过交通管满流入上段冷凝液槽的主要是密度较小的氨水和轻质油类（上段煤气冷凝液中主要也是氨水），这样就大大降低了上段循环液的溶萘效果。
另外，由于只有7号焦炉生产，焦油、焦油渣及氨水的产生量也只有设计值的50%，焦油氨水分离槽自动连续排焦油的功能没有重视，实际执行的是阶段式间接排焦油制度。因此，在下段冷凝液槽兑入的一定量焦油氨水分离槽相界面的乳浊液中，焦油含量很少且不连续。所以，上下段循环液中能溶解萘的焦油含量都得不到保证。
(3) 下段循环液中萘的累积。煤气中萘的露点温度是50～52℃，故煤气中的萘很大一部分是在初冷器下段结晶析出。下段循环喷洒的冷凝液量必然逐渐增加，而通过交通管满流入上段冷凝液槽的主要是密度较小的氨水和轻质油类，使下段循环冷凝液中的萘含量越来越多。降低了溶萘洗涤效果，导致初冷器阻力居高不下。
3 改进措施及效果
3.1 改进措施
(1) 初冷器上段循环冷却水上水管与回水管间加带阀门的交通支管，利用循环冷却水走旁通的方法，将横管初冷器上段的煤气温度控制在40～45℃。
(2) 取消横管初冷器的水封槽。直接取消了3台横管初冷器上、下段的水封槽，让初冷器上段冷凝液直接进入上段冷凝液槽，让下段冷凝液直接进入下段冷凝液槽。原冷凝液槽、冷凝液泵和水封槽都布置在电捕焦油器与横管初冷器之间，空间狭窄，几乎没有操作和检修空间。去掉水封槽后，极大扩展了操作和检修空间，操作环境得以改善。
(3) 增大循环洗液焦油补充量，实现连续补充。恢复焦油氨水分离槽自动连续排焦油的功能，以保证补充的相界面乳浊液的成分稳定。在保证循环氨水质量的前提下，适当提高了焦油排出口的高度，实现相界面的4个排出口中，上面2个排出乳浊液的同时，下面2个排出口可调，排出的粗焦油补充到下段循环液中，保证下段循环液中的焦油含量不低于30%，在保持良好流动性下，增加循环喷洒液的溶萘能力。同时，将电捕焦油器的捕集液由排入地下槽改为从水封槽引入冷凝液槽，使循环喷洒液中的焦油含量增加约0.5t/h。
(4) 将焦油氨水分离槽相界面排出的含50%焦油的乳浊液直接引入下段循环喷洒泵的进口。将入冷凝液槽的乳浊液补充管道直接接到下段循环喷洒泵进口管道上。这样，当初冷器下段阻力上升明显时，可以及时逐步增大乳浊液中的焦油含量，使焦油含量高的循环液在短时间内直接溶解冲刷管道上的萘；待下段阻力明显下降后，再调节乳浊液中的焦油含量恢复正常。循环时间短，调节手段简单直接。
(5) 将上、下段喷洒管位置进行交换，回液管道位置不变。如图2所示，由原下段循环喷洒泵直接去上段喷洒；上段喷洒液进入原上段冷凝液槽。由原上段循环喷洒泵直接去下段喷洒，在泵入口接乳浊液补充管道，下段喷洒液进入原下段冷凝液槽。上段循环液多余部分经交通管反流入下段冷凝液槽，下段冷凝液多余部分改由原下段循环喷洒泵出口送至吸煤气管道。
3.2 改进效果
经上述改进后，取得了明显效果。首先充分利用了补充焦油，清洗溶解初冷器上、下段管壁集挂物，减小萘的结晶沉积，完全可以省去水封槽出口管道增大的改造；第二，使初冷器上、下段喷洒液的温度都能控制在40～50℃，与煤气的温差不大，保证了萘在焦油中的溶解速度；第三，循环液多余部分改由原下段循环喷洒泵出口送入吸煤气管道，在保持系统的液相平衡的同时，对下段冷凝液槽混合液的萘含量可控制在5％以下。
图2 改进后的洗萘工艺
1－横管初冷器；2－下段冷凝液槽；3－上段冷凝液槽；4－上段喷洒泵；5－下段喷洒泵。
初冷器的改造是与生产同时进行的，历时2个月。洗萘工艺改造完成后，在确保煤气的冷却效果和安全输送条件下，实现了冷凝液流程畅通，操作控制简单方便，降低了电耗和煤气的无组织放散。特别是在2007年6月8号焦炉投产后，横管初冷器满负荷运行的情况下，没有因阻力过大而停用处理过，阻力保持小于1 kPa，器后煤气集合温度21～23℃，综合经济效益可观。
4 结论
(1) 横管初冷器的萘堵塞是常见的问题。初冷器清扫是不可或缺的手段，清扫方法要恰当，要避免萘及同系物的恶性循环。
(2) 扩大喷洒管上喷洒孔孔径是必要的措施；在喷洒管上增设单独控制阀、增设蒸汽清扫支管是较好的方法。
(3) 焦油氨水分离槽自动连续排焦油是基础，调节好相界面乳浊液中的焦油比例是洗萘系统高效运行的关键
四、初冷器喷洒工艺的改进
1 目前设备运行状况
初冷器对来自焦炉～82℃的荒煤气进行冷却，现设置4台并联的煤气初冷器(横管冷却器)20W01～04。荒煤气由上部进入横管初冷器，在横管初冷器中分三段冷却。上段及中段用循环水，下段用低温水将煤气冷却至21℃。煤气从横管初冷器下部排出，进入电捕焦油器。设计时考虑了如果有一台初冷器停止工作时，煤气出口温度仍能保持21℃。
荒煤气自上而下通过初冷器，为了使煤气中的萘和焦油冷凝下来及煤气中夹带的灰尘沉积下来，在初冷器上段设有喷洒装置，喷洒液取自于焦油氨水分离装置。
煤气初冷器前的煤气上升管安装了喷头，其目的是对荒煤气进行冷却，使升华的萘和悬浮的灰尘沉积下来。喷洒冷凝液来自于冷凝液槽。
在实际的应用中，由于焦炉原因无法在立式焦油氨水分离槽中取到轻质焦油，无法得到合格的喷洒液。喷洒液流量125 m3/h左右，平均每台初冷器42 m3/h。在生产运行中，初冷器的阻力上升很快，每天冲洗3台才能满足生产需要，相当于每台初冷器平均32小时清理一次。初冷器下液管道和液封槽处经常被积萘堵塞。初冷器阻力较大，应对焦炉不正常生产情况的能力较低。
2 存在的问题
对初冷器运行影响较大的问题可以归纳为以下几点：
2.1 喷洒液流量低
该套初冷器装置，原设计为3开1备，单台的喷洒液流量为40 m3/h，加上初冷器自身冷却下来的40 m3/h，单台合计80 m3/h。但在实际生产的情况下验证其喷洒量原小于此设定值。喷洒量的不足严重影响了喷洒密度，造成了喷洒盲区，也降低了喷洒洗涤效果。实际折合1.10 m3喷洒液/千方煤气。而同样的焦化厂，其喷洒量远高于我们，例如沙钢太平焦化厂其平均值为4.8 m3喷洒液/千方煤气，太钢焦化厂也有4.0 m3喷洒液/千方煤气。
2.2 喷洒液品质较差
配套初冷装置的原设计喷洒液为30%轻质焦油和70%氨水混合液，此种混合液的洗萘效果较好。国内多家焦化厂都是采用此种混合液，其洗萘效果非常好。由于焦炉原因，立式焦油氨水分离器中的轻质焦油乳浊液层高度过小乃至丧失。
初冷器喷洒液中轻质焦油含量低，初冷系统没有合格的喷洒液，导致初冷器的洗萘效果较差，阻力较大。在没有混合液的情况下，目前初冷器的清理使用的是外锥溢流的轻质焦油和氨水混合物(其中的轻质焦油仅有300 mg/L-400 mg/L左右)，远远不能达到设计水平。喷洒液中能溶解萘的轻质焦油含量无法得到保证。
煤气中萘的露点温度是50～52℃，故煤气中的萘很大一部分是在初冷器下段结晶析出，设计工艺也是初冷器除萘。下段喷洒液流量低，氨水溶萘能力差，不能形成足够的溶萘洗萘能力，导致初冷器阻力居高不下，下液管频繁堵。
2.3 竖管喷洒效果较差
竖管喷洒是荒煤气从焦炉进入化产的第一道处理工序，对优化初冷器运行起到非常关键的作用，初冷器前煤气竖管喷洒的作用是对来自焦炉的荒煤气进行预洗涤，尽可能多的洗去荒煤气中夹带的大量的煤粉、焦粉、萘等，减轻初冷器的洗萘压力，提高洗涤效果。在原设计中的竖管喷洒是一个非常关键的工艺。现用的是单层溅板式的喷头。这种喷头的优点是流量大，不易堵塞。但此种喷头存在较大的缺点，存在喷淋盲区，雾化效果差，喷淋密度差。
3 针对相关问题的解决办法
1)初冷喷洒液量少。通过实现初冷器的分段喷洒，增加断塔盘，更改配套机泵管道，更改流程，提高喷洒液量。
2)初冷器喷洒液中轻质焦油含量低。对初冷器流程改造，在初冷器喷洒流程的过程中富集轻质焦油，最大限度提高喷洒液中的轻质焦油含量，提高喷洒液的溶解萘的能力。
3)煤气中萘的露点温度是50℃～52℃，故煤气中的萘很大一部分是在初冷器下段结晶析出，更改两段喷洒，提高下段喷洒量。
4)初冷器前的煤气竖管喷头雾化效果差，喷洒能力较差。针对喷头效果的情况，可以对溅板式喷头和螺旋式喷头进行喷淋实验，针对不同流量的雾化效果进行对比。在满足流量的情况下采取雾化效果最好，喷淋密度最大并且没有盲区的喷头。为防止喷头限制流量，可以采用双层喷洒的模式。
4 设备、工艺改造部分
4.1 设备改造和修复
实现初冷器的分段喷洒，增加断塔盘，更改配套机泵管道，更改流程。重新核算初冷器冷却过程和喷洒过程的热量平衡。改造所需要的泵参数如下：流量545 m3/h，功率75 kW的机泵2套;120 m3/h，功率33 kW机泵2台(利旧初冷器喷洒液泵)，新增上段喷洒系统液封槽，初冷器下液管增大直径(由DN200增加到DN300)，下液管总管直径增大(由DN250增加到DN500)，增设下液缓冲槽(利旧22P11)。
改进立式焦油氨水分离槽，保障轻质焦油层便于控制和调节。
进行初冷器流程改造，实现两段喷洒，可以在初冷器喷洒流程的过程中富集轻质焦油，最大限度提高喷洒液中的轻质焦油含量，提高喷洒液的溶解萘的能力。
初冷器前的煤气竖管喷头采用雾化效果好，喷淋密度大并且没有盲区的喷头。为防止喷头限制流量，采用双层喷洒的模式。
洗萘段喷头增设喷淋孔，配合提高喷洒液流量。新增喷洒液支管单独控制阀门。增加喷头吹扫蒸汽，便于检查和疏通喷头。
4.2 工艺流程改造和控制部分
工艺流程控制如下：
实现洗萘循环流程，提高洗萘循环洗涤液中的轻质焦油含量。冷凝液含轻质焦油量15%-30%为好;洗萘循环液的及时更新，维持溶液中萘含量稳定，参考值5%;冷凝液含萘不超过20%;冷凝液粘度不宜过高，低于1最好。
提高洗萘循环段的喷洒量流量，参考值150 m3/h。上段喷洒液保留目前的40 m3/h。
充分利用氨水储槽下液、电捕下液和鼓风机下液中的轻质焦油。
严格控制竖管喷洒液和初冷器下液洗萘液的温度，参考值40-50度。
确保竖管喷洒量大于200 m3/h。
控制初冷器塔体温度，确保进入洗萘段的煤气温度为40度左右，提高洗萘效率。
及时吹扫初冷器;及时清扫冷凝液喷头;初冷器上段和下段都加蒸汽冲洗管道，便于清理初冷器。
5 改造效果
本次改造的思路为增大喷洒量，提高喷洒液中轻质焦油含量，消除喷洒盲区，提高喷淋密度。改造后效果较为显著，初冷器阻力基本小于0.8 Kpa，煤气系统稳定，化产煤气风机运行稳定，未出现偏流情况，可以满足焦炉生产需要。
五、焦炉煤气脱硫如何优化操作条件提高硫磺产量
湿式氧化法脱硫，就是在液相将吸收(溶解)的H2S进行中和反应，生成新的化合物HS-，再通过催化剂释放出的活性氧，将其氧化为元素硫并从溶液中浮选出来，分离出系统。那么获得的元素硫越多，就越有利于脱硫溶液质量的提高、工况的稳定;越有利于脱硫效率的提高;越有利于提高碱的利用率;节能降耗。因此硫磺产量是衡量生产是否正常的重要标志，也是各厂考核的重要指标之一。
焦炉煤气中H2S含量很高，但硫磺回收率却很低，有的还达不到50%。那么生产中的硫上哪去了呢?物质不灭，只是形态的改变。硫磺没有拿出来，应该说主要有四个去处：①转化为副盐被消耗②滞留、附着、沉积在设备填料内③回收的硫没有熔炼出来④排液等随溶液流失。影响因素很多，但都不是孤立的，必定有关联，应该冷静分析，找原因，优化工艺条件，提高硫磺产量。下面对此做深入地分析、探讨。
一、维护生产正常、稳定是增产的前提
焦炉煤气脱硫，有其特殊性，主要是煤气中H2S、HCN含量高，组分复杂，其中不少元素、因素会干扰析硫和再生，甚至制约正常生产及硫磺的回收。从工艺上讲，催化氧化析硫，浮选分离，回收熔硫回收全过程的各个环节都很重要，但再生是核心，也就是说，只有析硫再生(溶液)好，才能转化产生更多的元素硫;只有浮选再生(催化剂)好，才能分离获得更多的硫。以及回收熔硫的正常运作，才能逐渐形成良性循环，稳定工艺条件。当然还需传质、温度、压力、循环量……等的协调配合。特别是碱度和催化剂，要使H2S从气相进入液相后，进行飞速的中和反应，就必须使吸收溶液保持一定的碱度，它是溶液中H2S解离的推动力。同时对迅速氧化HS-得到元素硫，起关键性作用的是载氧体——催化剂的载氧量及释放氧的活性，以及所解析硫的形态、粘结性、颗粒大小，甚至对改善硫容，降低副反应等影响面很大，对决定氧化过程反应速率、产率都起着至关重要的作用。长春东狮科贸实业有限公司生产的专供焦炉煤气脱硫、脱氰的888—JDS型脱硫催化剂具有这些特点和要求。
二、控制副盐的增长速率
由于焦炉煤气中，系统内存在着HCN、CO2及O2所以不可避免地发生一些副反应：
2NaHS+2O2=Na2S2O3+H2O
2Na2S2O3+O2=2S↓+2Na2SO4
Na2CO3+2HCN=2NaCN+CO2+H2O
NaCN+S=NaCNS
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
副反应物硫代硫酸盐、硫酸盐、硫氰酸盐含量高，富集于吸收液中，致使粘度增加，碱度下降，影响吸收和再生;增加消耗或造成系统局部堵塞。其反应机理，主要是由于溶液中HS-和O2接触而发生的不完全氧化形成的产物及焦炉煤气中HCN和CO2的存在而形成的。大部分在再生塔中生成。要想降低其产率，控制其增长速率，必须注意调整，优化如下几点：
(1)必须使脱硫塔中的H2S解离，中和反应后迅速完全的解析成元素硫，尽量减少溶液中HS-含量，因此要求选择活性强、抗毒性好、性能稳定的催化剂，并处于良好的工作状态。
(2)严格控制脱硫液温度不能高，用纯碱液脱硫控制在35-42℃;氨水脱硫控制在25-35℃。降低温度，同时也可以降低焦油雾、萘等带入系统和避免高温影响硫泡沫的聚合和浮选。
(3)控制适宜的碱度(以满足出口H2S达标为限)不宜太高。合理调整溶液组分，不要突击加碱。再生液中pH>9.2也会使副盐生成率呈直线上升。
(4)强化再生。再生塔内的再生空气要能满足生产需要(最好单独供气)平稳适量。硫泡沫保持溢流，泡沫层不宜控制太厚(10-20公分即可)，及时转移泡沫硫。
对硫磺产量的影响，不言而谕，副盐消耗的硫都源于H2S，其影响力不可低估。对于Na2S2O3而言，每生成1mol硫代硫酸盐就要消耗2mol的硫离子，生成158kgNa2S2O3，就要消耗60kgH2S，即脱硫液中的Na2S2O3的含量每升高1kg，就要消耗H2S为0.43kg;Na2SO4每升高1kg，就要消耗H2S为0.48kg;NaCNS每升高1kg，就要消耗H2S为0.84kg;同样也大量消耗碱。若超标排放还得损失催化剂，硫磺产量则递减。
三、减少损失、防止堵塔
堵塔的成因很复杂，堵塞物主要是硫、盐、机械性杂质等，一般情况多为硫堵。有工艺设备配置以及构造上的原因;随气体带入系统的粉尘、焦油、萘、苯等杂质太多;也有由于催化剂不佳;溶液组分控制不当;副反应物浓度太高;温度控制不宜;残液回收处理不到位等原因造成。从硫的角度看主要有两个原因：
(1)填料塔在脱硫反应过程中，同时伴随着氧化再生析硫过程，因此塔内实际上是气、液、固三相共存。若析硫过多，未能及时随溶液带出脱硫塔，势必滞留，附着，沉积于塔内件，填料内就会在其表面粘结导致局部堵塞，形成偏流、沟流、壁流，干区扩大便会发生堵塔。因此，要特别注意保证溶液循环量和喷淋密度，一般控制在40-50m3/m2h，塔径大应偏大些。(兼顾溶液在再生塔的停留时间，一般高塔30-45min;槽式12-15min)让氧化再生，解析的硫能及时分离出来，使反应生成的硫与带出的硫成正比，要求达到物料平衡。
(2)要将吸收贫液中悬浮硫含量控制在指标内(<1.5g/L)，对其影响主要是再生塔，即加强再生、浮选、分离，关键是要控制好硫泡沫，强化再生塔的操作。
再生塔的功能有3个：①在空气的吹搅下，将元素硫浮选出来，分离出去;②催化剂吸氧再生，恢复活性;③进一步析硫再生和使CO2等废气解释驰放，提高pH值、碱度和减少悬浮硫含量。显然影响再生的主要因素是空气、温度和溶液在塔内的停留时间。最直观的是硫泡沫形成的好坏。大家对温度和停留时间都很重视，其实再生空气更为重要，对其有空气量和鼓风强度的双重要求。满足催化剂吸氧再生所需要的量，没问题(实际量是理论量的8-15倍，除非温度特别高，影响到O2的溶解度)。鼓风强度则直接影响硫泡沫层聚合形成，鼓风强度太低，溶液不湍动，则浮选不出硫来，液面翻腾跳跃，鼓风强度太大，又容易将聚合的硫泡沫打碎，造成返混，影响贫液质量。此外，泡沫硫的分离也有讲究：若分离太彻底，则泡沫层不易形成，集硫少且泡沫很虚(应适当保留部分泡沫层，沾的硫会更多)。若分离量太少或长时不溢流，则表面得不到更新，也容易造成返混，悬浮硫增多。因此，鼓风强度应控制在100-130m3/m2h为宜(亦可观察液面湍动状况而定)。进系统压缩空气压力应大于液封高度(再生塔溶液有效高程)。液面高度控制在低于泡沫溢流面10-20公分，让泡沫连续自由溢流最好。也可以采用间歇式溢流，但每3-4小时必须溢流一次。关键是找准溢流高度，做到心中有数，一般泡沫溢流面能占1/2~1/3即可。(连续熔硫没有滤清过程，泡沫溢流带清液过多，做的是无用功)。除此之外温度、碱度和催化剂含量过低、过高都影响硫泡沫生成和浮选。再生正常时，影响悬浮硫含量，主要是硫泡沫溢流量。总之，只有将硫拿出来了，便可免除硫堵的后顾之忧。
四、加强硫回收，熔硫及残液的处理回收
硫磺是湿式氧化法的副产品，回收熔硫就是将硫泡沫浓缩加工(物理过程)，通常指硫泡沫的收集、过滤和熔硫及残液的处理回收。此环节各厂都不一样，五花八门，有的还不完善或不配套。大体可归纳为两大类：一种方式是将收集的硫泡沫过滤成滤饼(或硫膏)，滤清液直接回循环槽。另一种方式是使用熔硫釜熔炼硫磺(有采用连续熔硫，也有间歇熔硫)。感觉小厂都不太重视，其实回收熔硫工艺操作，管理优化十分重要，非常有意义。在净化脱硫过程中，煤气中所夹带的杂质、赃物和生产中产生的废弃物，只能通过硫泡沫带入熔硫处理，排出系统外(唯一出口)，故在加工硫磺的同时，也净化系统自身，是维护系统正常，稳定，有序运行的重要环节，也是脱硫、析硫再生、浮选、分离效果的总检验。
若使用间歇式熔硫或只回收硫膏，可根据硫的加温过程的物态变化，将泡沫槽(高位槽)的硫泡沫加温至65-70℃，静置半小时，分层后中间清液放回循环槽。上层和底部的泡沫硫过滤后，放入熔硫釜熔炼或压滤机。若是连续熔硫，最重要的是控制好进液量，蒸汽压力和熔硫温度的最佳配合，进行不断的实践摸索，找出规律。如副盐含量高时，温度也应该适当提高，有利产量的提高。熔硫釜中心温度一般控制在120-140℃，残液出口温度控制在85-95℃;又如：通过残液的排放量及颜色判断其工作状况。再如：如何维护好熔硫设备，发挥最佳的生产能力，需定期排放硫渣，保证其传热效果，改饱和蒸汽为过热蒸汽等。
残液处理到位，也是一个不可忽视的问题，要进行多级沉降过滤处理，将温度降下来，使副盐、硫渣、杂质、赃物等沉降下来，再经过滤，使其变成温度不高、无杂质的清液，方能返回系统，否则会干扰再生，不出泡沫或增大系统阻力。有些单位设置过滤机效果更好。
五、减排、降耗、增效
排液不但浪费资源，而且污染环境，但由于副盐超标使溶液质量下降，工况恶化。影响脱硫效率或系统压差增大等。在没有提盐装置的情况下，只有排液、稀释、降盐。从排放物分析，按指标确定的代表物来看，一般硫氰酸盐是硫代硫酸盐的4至8倍。这是因为焦炉煤气中HCN含量波动大且转化成的硫氰酸盐无法分解，再生只能越积越多。当两盐积累超标(两盐之和<280g/L，其中S2O3-≯150g/L，CNS-≯200g/L)，若不降盐或提盐，会因小失大。如何减排，就得考虑怎么排?排什么?排向何处?若能设置一个较大容器，把要排的废液收集起来，进行降温、沉淀、过滤、静置，只排放副盐结晶稠物或饱和液，排向配煤场进行移动喷淋，部分清液回收，会减少损失，事半功倍。有的厂将事故槽利用起来，效果不错。当然，最好的办法还是通过工艺、设备、操作、管理的优化、改进、创新、控制副盐的增长速率或上提盐装置，再增加一两种产品来实现减排、降耗、增效。
顾名思义，脱硫就应该将解析的元素硫拿出来。关注硫磺产量及回收率，并非单纯追求其自身的价值，而是想通过对副产品硫磺成因、产率的探讨，并以此为切入点，对生产环节的梳理、揭示生产规律、影响因素，将生产纳入良性循环的控制，追求高效、低耗、长周期、安全、经济运行