杨 路
（宁波中金石化有限公司，浙江 宁波315203）
［摘 要］ 宁波中金石化有限公司1.5 MPa多喷嘴水煤浆气化装置于2015年开始掺烧石油焦［投煤（焦）量850 t/d，石油焦掺烧比例逐步提升至约40%］，发现在其热回收系统冷凝液中夹带有大量的煤焦油，后续MDEA脱硫系统出口净化气中H2S含量严重超标。结合宁波中金的生产实际，经与新能凤凰（滕州）能源有限公司6.5 MPa多喷嘴水煤浆气化装置进行对比及查阅有关资料，认为煤焦油产生的主要原因是：高比例掺烧石油焦后，由于气化炉操作压力较低，气化炉炉温较低，气化效率低，煤浆中的细小未反应煤焦颗粒易夹带大量未燃烧掉的煤焦油（煤焦在气化炉内热解而析出煤焦油）随水煤气进入下游系统。为此，于停车检修期间在热回收系统第三水分离器后新增了1台洗氨塔及1台煤焦油过滤器，并在生产中加大力度控制煤浆平均粒度在40 μm和石油焦的掺烧比例在20%～30%。优化改造后，MDEA脱硫系统运行状况大为改善，热回收系统冷凝液泵入口滤网上再也没有发现煤焦油。
［关键词］ 多喷嘴水煤浆气化炉；石油焦；掺烧；热回收系统；煤焦油；影响因素；掺烧比例；优化改造
［中图分类号］ TQ546［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）03-0011-03
0 引 言
本世纪以来，石油焦得到广泛应用，但当其作为单纯的燃料使用时，尾气中的SOx排放会对环境产生极大的污染；而与此同时，随着国家对炼油企业的限制条件逐步放宽，不少民营企业纷纷加入炼油大军，使得炼化企业副产石油焦的处理成为一个亟待解决的问题。目前，利用气化装置气化石油焦是高效利用石油焦的途径之一，可大幅减少SOx的排放。
宁波中金石化有限公司（简称宁波中金）采用国内具有自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺，气化炉操作压力1.5 MPa，投煤（焦）量850 t/d，所产水煤气经热回收系统回收热量［副产低压蒸汽（供MDEA脱硫系统用）等，水煤气中冷却分离下来的冷凝液泵送回气化装置利用］以及MDEA脱硫系统脱硫后，最终并入0.6 MPa燃料气管网用作加热炉热源。2015年，气化装置在运行一段时间后逐步掺烧石油焦（石油焦掺烧比例逐步提升至约40%），作为国内运行压力最低、首次掺烧石油焦的多喷嘴水煤浆气化炉，装置运行过程中发生了热回收系统冷凝液夹带煤焦油的现象，对后续MDEA脱硫系统的运行产生了巨大影响，导致出界区（脱硫系统出口）净化气中H2S含量严重超标（达20×10-6），对整个生产系统的运行产生了极为严重的影响。如何找出煤焦油产生的原因并予以解决，对系统的稳定运行极为重要。
1 煤焦油的产生
煤焦油是煤在干馏和气化过程中得到的液态产物，干馏温度在450～650 ℃可以得到低温煤焦油，干馏温度在700～900 ℃可以得到中温煤焦油，干馏温度在1 000 ℃左右可以得到高温煤焦油。一般情况下，气流床气化装置粗煤气中不会含有煤焦油，但前提条件是保持特定的温度（一般工艺包中指1 350 ℃），而实际生产中，一般靠近气流床气化炉渣口处的温度较低，在1 250 ℃左右。烟煤反应活性好，350 ℃即开始热解；石油焦开始热解的温度为650 ℃，虽然石油焦已经过延迟焦化过程（温度达500 ℃），但实际上石油焦在此过程中并未进行热解。宁波中金气化炉渣口处温度低（热偶指示存在误差，高比例掺烧石油焦期间可能此处温度更低），这就为煤焦油的产生提供了条件。
2016年5月份大修期间，拆检热回收系统冷凝液泵入口过滤器，发现有大量的煤焦油类物质，且在丝网除沫器的边缘发现有油渍，这与2015年8月系统临时停车检修期间发现的丝网除沫器上有大量煤焦油类物质的情况相似。在对脱硫系统MDEA溶液净化的过程中也发现胺液中存在煤焦油。
对比发现，新能凤凰（滕州）能源有限公司（简称新能凤凰）6.5 MPa多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置运行过程中未发现煤焦油的存在，这除了高温高压气化炉的原料停留时间和反应深度均优于低压气化炉外，更主要的原因是：常规多喷嘴水煤浆气化装置后续系统一般为变换系统，变换反应温度在450 ℃，微量煤焦油进入变换炉后一般会发生结焦，且变换炉上部大量的瓷球还可能对微量煤焦油进行有效截留，导致很难发现煤焦油的存在。而宁波中金气化装置后接的是热回收系统，热回收系统对煤焦油并没有过滤的功能，在温度下降至常温时，大量的煤焦油就会在热回收系统冷凝液泵入口过滤器处集聚。
2 煤焦油形成的影响因素
2.1 煤浆粒度对煤焦油产生的影响
煤浆在气化炉内燃烧后，气化炉内的大部分煤浆颗粒与气化炉壁面碰撞后，与壁面附着的熔渣粘结而向下流动至气化炉激冷室，最终形成粗渣；小部分颗粒物则随气流进入到激冷室，经初步洗涤后排出气化炉，最终形成细渣。工业生产实践表明，细渣在气化炉内的停留时间较粗渣短，即煤浆中的细粒子在炉内的停留时间远远小于粗粒子的停留时间，颗粒物停留时间的差异会导致细粒子与粗粒子的气化过程及生成物有所差异，直观的表现会是粗渣中的碳含量较低而细渣中的碳含量较高。一般而言，煤浆粒度基本在40 μm，在其粒径适宜时对气化反应的影响可以忽略不计，而宁波中金气化用煤浆粒度大部分在2 μm，其对气化反应的影响就不得不考虑了。
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