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
仇岗卫士
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。
（下转第9页）
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。
经过阀门调整分别进入循环槽和成品槽。
由氨压缩机系统蒸发冷软水总管来的脱盐水（或压缩机填料回水），进入氨水尾气吸收塔上部，主要用于吸收氨气后，流入下面的软水储槽，从软水储槽下部出来通过工艺水泵加压，进入吸氨装置的混合器的U弯下部，与气氨进行接触吸收，制得氨水。 5 风险分析情况
1）2017年夏季运行期间受制于蒸发冷冷却效果及水冷器循环水温度影响，氨压缩机系统压力控制在高限运行。
措施：修复蒸发冷喷淋水管及填料，清洗水冷器列管，联系调度协调循环水温度。
2）氨水制备器运行期间随倒氨次数增加，由球罐带入氨压缩机液氨储槽惰性气体增多，造成气氨纯度下降，从而引起氨压缩机冷冻效率降低。
措施：由氨压缩机液氨储槽和氨压缩机出口气氨管线连通的平衡管线配制管线引至氨水制备器入口，作为氨压缩机系统放空管线，并且在氨水制备器正常生产过程中，将平衡管线至氨水制备器入口的管线切断阀微开（从氨水制备器入口管段压力调节切断阀开度），使惰性气体随气氨不断被带往氨水制备器，经尾气吸收管处放空排至空气中，从而改变氨压缩机系统中惰性气体含量一直累加的现状。
3）为提高氨压缩机系统气氨纯度，新配制由4#蒸发冷平衡管线至氨水制备器入口的气氨管线，氨压
缩机出口压力较高，有发生氨水制备器超压的可能。
措施：利用氨压缩机平衡管段气氨生产氨水时，保证氨压缩机入口总管至氨水制备器切断阀打开，在新配制由4#蒸发冷平衡管线至氨水制备器入口的气氨管线切断阀失控时，使氨压缩机出口气体回至氨压缩机入口，避免氨水制备器超压。
安全体系建设
6 投入后的运行效果
通过对氨制冷系统工艺优化改进，固化操作，表1为改造前后各项数据比较。
表1 改造前后工艺参数对比
时间系统负荷量
（m3/h）
氨压缩机
入口压力
（MPa）
氨压缩机
出口压力电视指南
（MPa）
冷凝器液
氨温度
（℃）
吨氨耗电
（千度/徐玉凤
吨氨）
氨水产量
（t/d）
改造前70 000~72 0000.2~0.3 1.537 1.118—改造后70 000~72 0000.15 1.132 1.104 6.1由上表可看出：
令牌网
1）氨制冷系统工艺优化投运后在相生产负荷的情况下，氨压缩机入口气氨压力由0.2~0.3MPa左右下降为0.15MPa，氨压缩机负荷下降明显氨压缩机出口压力1.5MPa左右下降1.1MPa，冷凝器液氨温度由37℃降至32℃。
2）吨氨耗电由1.118千度/吨氨降至1.104千度/吨氨，项目实施前氨压缩机系统需开两大氨压缩机，制冷量为1510kW，一小机，制冷量为930kW。项目完成实施后，开两大机即可满足满量生产需求，正常情况下可停掉一台小氨压缩机。
3）在合成氨工艺中增加了商品氨水副产品，供脱硫脱销等环保设施使用。
7 效益分析
7.1 外售商品氨水盈利
氨水制备装置氨水（浓度18.5%）产量6.1t/h，日产氨水150t。氨水制备装置自12月23日首次开车成功以来，按照市场需求，氨水外售产生利润为42.62万元
7.2 节电效益
氨水制备装置投运以来，六机满量生产时氨压缩机两大机运行，节省效益4.9万元
7.3 环保效益
通过在氨压缩机系统入口增设一路管线，与原工艺并联新增加气氨吸收装置，通过去氨水制备器一部分气体，缓解进入来降低氨压缩机系统负荷，解决氨压缩机系统冷冻工段负荷高的问题，同时可以停掉一台小氨压缩机，氨压缩机入口气氨压力由0.2MPa左右下降为0.15MPa，解决氨压缩机系统压力偏高、氨压缩机运行故障增加，严重时还会造成合成氨系统减量、波动的问题，杜绝因氨压缩机出口压力高而进行的“放空降压”操作，不仅减少气氨放空量，且避免了因放空造成的现场异味，安全环保效益明显。
创业基金会8 结束语
合成氨生产过程中，通过在螺杆式氨压缩机入口总管上新增加一路支管，将氨压缩机入口的一部分气氨引入氨水制备装置制作成氨水，从而降低进入氨压缩机内气氨的总量，以达到降低氨压缩机入口、出口压力的目的。自项目投运以来，商品氨水产量迅速上涨，且在生产过程中氨水站长期保持零库存，均被安化公司周边同类型化工企业环保装置消化，商品氨水的市场前景和利润空间大，销售商品氨水极大增加合成氨产品的附加值，为公司创造更多效益，为传统的氨压缩机系统优化提供借鉴。
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3）闪蒸系统的优化。高压灰水来自于除氧器，从闪蒸系统热量回收角度全面考虑，可以进一步提高除氧器的水温。低闪出口闪蒸汽主要作为除氧器的热源，为进一步回收热量，将高闪和低闪的操作压力由正常的0.83MPa（G）和0.28MPa （G），降低至0.81MPa（G）和0.21MPa（G），以减小闪蒸汽的停留时间，同时提高低压蒸汽加入量至6t/h，使更多的高温蒸汽进入除氧器发挥换热作用；在保证除氧器放空量的前提下，提高其操作压力至0.18MPa（G），避免热量大量外排；打开闪蒸汽入高闪最终冷却器旁路手阀，使部分高温闪蒸汽进入高闪分离罐，提高其进入除氧器的冷凝液温度。通过以上对闪蒸系统的全面优化，从高压灰水的源头出发，多措并举，除氧器水浴温度从110℃提高至120℃，效果显著。
4）洗涤塔塔盘改造[1]。原始塔盘共八层，每层间距为550mm，八层总高度为3 850mm，第八层塔盘（自下而上）距折流式除沫器底部为1 200mm，除沫器降液管长度为1 700mm，主要作用是将除沫器的凝液引至第七层塔盘（自下而上）的受液盘并逐层降落。
通过分析和设计，将原来的八层固阀塔盘改为六层塔盘（见图2），第一层（自下而上）改为蛇形塔盘，其余五层是固阀塔盘；固阀塔盘减小了固阀爪数，提高固阀高度至12mm，并且增大了固阀塔盘孔洞直径，增加了气液相接触面积；同时在折流式除沫器底部又增加了一根长度为2 130mm的降液管。减小塔盘数量能够降低传热传质效果，提升洗涤塔出口合成气温度，增大水气比；第一层（自下而上）的蛇形塔盘生产能力大、抗堵塞能力强，能有效完成对塔盘的初步洗涤；对于固阀塔盘的改造
也能够提高洗气和分离效果，减小带水现象。
图2 洗涤塔固阀塔盘形式
改造后，在正常生产情况下，入洗涤塔高压灰水量和高温变换冷凝液量由141m3/h和79m3/h，减少至127m3/h和70m3/h，洗涤塔出口温度升高且稳定，由230.5℃增大为234.6℃，水气比明显提高。
5 结束语
通过对灰水加热器、洗涤塔塔盘的改造和操作的优化，气化装置洗涤塔合成气温度低的状况得到了有效改善，为下游变换工段的安稳生产提供了有力保障。同时，对于其他同类装置解决水气比低的问题也具有一定的指导意义。
参考文献
[1] 许明.煤气化装置洗涤塔塔盘技术改造[J].大氮肥，2018，42（2）：
136-138.
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