'二步法化学清洗洗苯塔'应用成果分析

               太原智通煤化工科技有限公司 赵艮山
        山西省焦炭集团益兴焦化股份有限公司 李振华 温增光

目前焦化行业普遍存在着洗脱苯装置投产3-5年后，由于洗苯塔阻力增大，严重影响生产、效益、安全的问题。通常多数企业采用更换填料的方法，但此法施工周期长、成本大且存在较大安全隐患；还有些公司也尝试用化学清洗方法，但目前还没有成功实例。以此阐述如下：

2011年5月我们成功地对山西省焦炭集团益兴焦化股份有限公司洗苯塔进行了清洗，从而降低了洗苯塔阻力，提高了粗苯回收率，企业增加了经济效益。

1、 粗苯回收装置生产过程中出现洗苯塔阻力大的问题及生产影响

山西省焦炭集团益兴焦化股份有限公司（90万t / a；4.3m捣固侧装焦炉）于2007年5月投产，开始生产时洗苯塔阻力 800-900pa，煤气量35000-40000m3，塔后煤气含苯5g/ m3左右，经过一年多运行，洗苯塔总阻力上升到1500pa左右，塔后煤气含苯2-3g左右/ m3，洗苯塔生产运行正常。从2010年上半年开始阻力逐渐上升，到2011年初洗苯塔阻力达2000pa左右，并开始对生产有所影响， 2011年5月份，洗苯塔阻力逐渐上升至2800-3500pa，塔后煤气含苯4-5g/ m3 (当时为限产期，出炉数为80--90炉，煤气量约30000 m3)，洗苯塔阻力持续偏高，在此期间虽然频繁采取蒸汽吹扫、热贫油洗塔和全面更换系统洗油等手段降低系统阻力，但洗苯塔阻力仍然居高不下，已严重影响到洗苯系统正常运行。同时也影响到冷鼓工段，鼓风机是焦化厂生产心脏，因风机出口阻力增大，鼓风机负荷达到满负荷，电流增大，轴瓦温度高，经常出现报警。为了缓解因洗苯塔阻力升高，给系统造成的影响，不得不打开洗苯塔旁通来调节煤气量降低塔阻力,以便于鼓风机的正常运行。

2、洗苯塔阻力增大形成的原因

为了尽快解决上述问题，我们对洗脱苯工艺及设备（该洗苯塔结构规格：塔直径3.5M、高35M、填料层分三段、每段高6M、填料比表面积约32000m2、填料体积180m3、填料规格为125#和250#两种不锈钢材质波纹板，未计算捕雾层填料）造成洗苯塔阻力增大的原因进行了全面检查、分析。

煤气在进入洗塔苯前，煤气中夹带着焦油及管道集结的机械杂质（腐蚀物及硫化物）带入洗苯塔与洗脱苯工艺过程所形成的油垢（暂统称油垢）吸附在填料层表面，垢层逐步增厚使三段填料层气液传质通道截面积减小，或填料塌陷变形、或洗苯塔顶部捕雾层污垢堵塞，都可能造成通过洗苯塔煤气的动压降增大，使煤气通过洗苯塔阻力增大。
我们做了开塔检查未发现填料塌陷变形，三段填料层上表面基本干净，捕雾层只有少量黑色薄污垢，排除了填料塌陷、变形因素。

3、对洗脱苯工艺及洗苯塔内填料垢样分析

3.1油垢形成的原因、成分、及造成填料层污垢的内外因素

3.1.1焦炉煤气夹杂轻重组分焦油、萘、煤粉、焦渣经气液分离器、横管冷却器大部分被除掉，煤气中的大部分轻焦油进入电捕，除焦油后经鼓风机送化产回收系统加工处理。上述过程中如电捕出现故障，或不开车，其中煤气夹带大量的焦油会吸附在煤气输送管道及设备内，其中煤气进入洗苯塔由于填料层传质面大（30000 m2），沉积在其表面形成粘结力较强焦油垢。

3.1.2洗油质量不达标。洗苯过程中循环洗油量控制不当，再生温度过高排渣不足等因素也会造成中温油垢由循环洗油带入填料层沉积附着。

3.1.3工艺环境。粗苯工段所用洗油为煤焦油在230-300℃馏分物，当洗油进入洗苯塔将煤气中苯洗涤后，成为含苯的富油，富油进入管式炉加热至140-150℃后，进入脱苯塔进行脱苯，脱苯后热洗油进入再生塔蒸馏，脱出洗油中经高温脱氢反应聚合的洗油渣，脱渣后的洗油经油-油换热器和两段贫油冷却器，冷却后洗油再进入洗苯塔循环使用。在此工艺过程中，洗油从常温至高温过程中反复加温至140-150℃，当使用一段时间后，会有油垢产生，其中部分随洗油循环吸附在填料层表面形成油垢。

3.1.4这些沉淀物是以多种成分，以复合油垢的形式吸附在填料层内外表面，经定性分析，其中含有轻油垢、油包水淤垢、重油垢、胶质油垢、硫化铁、沥青质焦油垢；其中部分成分为洗油中的芳香类烃与多环烯烃的氮、氧、硫等杂环混合物，脱氢聚合反应形成的高聚物焦油垢，其主要为焦油垢及粘结力很强的沥青质硬垢（在高温下，金属及其氧化物具有催化作用）。

3.1.5复合垢中轻焦油垢的形成原因，是在常温下，洗油在填料表面形成油膜如较长期附着其表面，当循环洗油循环量不足或喷洒分布不均，它不能及时被循环新洗油冲洗带走，被金属催化变硬，形成膜状半固体状轻焦油垢（在常温下，金属及其氧化物对洗油也具有催化作用）。

3.1.6油包水淤垢的形成原因，是煤气在进入洗苯塔前，经终冷塔冷却煤气，煤气中的机械杂质（管道中的腐蚀物）夹带着氨和少量的水分与洗油反应形成具有极性的乳化液滴（带有亲油基），被油包裹，形成”油包水”淤垢吸附在填料层上。

3.1.7复合油垢中的重油垢、胶油垢、硫化铁垢、沥青垢都是在较高温度下形成的较强粘结性油垢。

上述复合污垢，属憎水型或疏水型有机污垢。

4、目前同行业解决洗苯塔阻力大办法

据我们了解的情况是，省内外不少企业的洗苯塔在运行一段时间，一般2-5年，因上述原因。或在较短时间内，因生产工艺控制不当，运行一段时间后，（换热器、管式炉堵塞，我们曾经处理过)，造成洗苯塔阻力增大，当洗苯塔阻力增大到3000pa左右，持续一段时间持续不降时，企业通常采取热贫油洗塔和蒸汽吹扫办法降低其阻力，开始可能有一定效果，但频繁吹洗后，洗苯塔阻力仍然居高不下，严重影响到洗苯系统正常运行。大都无奈地采用更换新填料或掏出填料用高压清洗（耗水、耗时、污染环境）{还有个别企业掏出填料用焚烧不锈钢填料除垢的方法，焚烧不锈钢填料，严重影响填料使用寿命} 的方式除油垢来彻底解决阻力大问题。这当然是一种解决问题的办法，但同时新的问题又摆在面前，采用更换新填料或掏出清洗的方法，不但施工周期长、成本大且也存在安全隐患。当然也可采用有机溶剂法，但考虑到有机溶剂的用量大、清洗过程循环量大，且价高、而大多数适合除沥青质油垢的溶剂，易挥发、易燃、易爆，存在很大的安全隐患及环保问题而多不采用。