CN104250569B - 一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法 - Google Patents
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Abstract
一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法，属于水煤浆气化防腐技术设备领域。其特征在于：本发明在水煤浆气化工艺原料气冷凝液系统的汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器之间开口，加注相对水量的20~40ppm油溶性缓蚀剂。采用油溶性缓蚀剂是成膜型缓蚀剂，避免介质直接与设备接触，延长设备及管线的使用周期。同时缓蚀剂沸点较高不易挥发，对去酸性气体回收无影响，缓蚀剂性质稳定且注入量相对水量较少，对气化脱氧槽、污水处理没有影响。
Description
技术领域
一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法，属于水煤浆气化防腐技术设备领域。
背景技术
水煤浆气化工艺生产氢气、一氧化碳原料气过程中需要将造气或变换时产生的二氧化碳、硫化氢、氢氰酸等酸性气体和氨等有害杂质去除。一般工艺是在原料气饱和状况下先冷却析出冷凝水到常温，然后进行低温甲醇洗等酸性气脱除。冷凝液中由于溶解了大量的NH3、CO2、HCN、H2S等杂质而具有腐蚀性，特别是在回收冷凝液重复使用的过程中采用汽提工艺除去有害气体流程的，在汽提塔顶冷却回流时会造成碳钢、不锈钢等材料腐蚀减薄，影响管线、阀门、机泵机封、叶轮、壳体的频繁损坏，难以长周期运行。
水煤浆气化工艺生产氢气、一氧化碳原料气是近几年在国内逐步采用的先进工艺，比较碎煤、粉煤气化工艺有成本低、效率高、投入少、环保、稳定等优点。目前回用冷凝液的腐蚀问题比较普遍，但由于冷凝液中成份复杂、机理不明、处理费用高等问题，国内没有解决腐蚀问题的方法可以借鉴。
煤化工生产过程中，煤中的硫化物、氮化物要在氧化反应、还原反应及变换反应。除产生一氧化碳、二氧化碳、氢气等产物外还会生成H2S、NH3和HCN等复杂的副产物，H2S-HCN-NH3-H2O等物质或它们之间的反应产物会使设备本体、密封元件、仪表阀门、管道材料等厚度减薄和局部腐蚀穿孔鼓泡、开裂等形式的氢脆。加入油溶性的米唑啉缓蚀剂可以在湿热的条件下对不锈钢等金属材料有较好的缓蚀性能。由于目前煤化工系统化学腐蚀的研究尚处于起步阶段，腐蚀的严重性正不断引起生产企业的重视。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法，防腐蚀效果好，可有效处理水煤浆气化工艺冷凝液腐蚀的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法，其特征在于：
1.1水煤浆经脱硫得到冷凝液后进入汽提塔进料加热器；
1.2在汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器之间加注油溶性缓蚀剂，加注量为冷凝液中加注相对水量的20~40ppm；
1.3冷凝液与油溶性缓蚀剂在管路混合后进入后续气化工艺。
油溶性缓蚀剂是成膜型缓蚀剂，避免介质直接与设备接触，延长设备及管线的使用周期。同时缓蚀剂沸点较高不易挥发，对去酸性气体回收无影响，缓蚀剂性质稳定且注入量相对水量较少，对气化脱氧槽、污水处理没有影响。
优选的，所述的油溶性缓蚀剂加注量为冷凝液中加注相对水量的30ppm。
优选的，所述的油溶性缓蚀剂为油溶性中和缓蚀剂。
所述的油溶性中和缓蚀剂为烷基咪唑啉衍生物（间二氮杂环戊烯）。优选，苯并三唑十八胺、苯并三唑三丁胺、2-胺乙基十七烯基咪唑啉、2-三乙胺基十七烯基咪唑啉、2-多乙胺基十七烯基咪唑啉的单一组分或两种及两种以上的任意比例混合物。
所述的油溶性缓蚀剂的实际注入量根据分析系统中的铁离子含量进行调整，铁离子含量越高加入缓蚀剂的量越大。
含有的羧基和多个氮原子上的电子对可以和铁原子形成配位键，即在金属表面强烈吸附，形成一层致密的疏水保护层，阻碍了与腐蚀反应有关的电荷和物质的转移，同时兼有深层中和功能，可有效中和深层酸性物质，从而起到良好的缓蚀效果。
由于吸附在金属表面的缓蚀剂分子和介质中缓蚀剂分子处于吸附、脱附的平衡中，因而只有缓蚀剂加入量大到足以满足此平衡时才能使金属表面保持完整的缓蚀膜。但是缓蚀剂用量过大也不好，用量过大并不能加强保护作用，反而提高了运行费用，而且有的缓蚀剂超过某个用量后反而会加剧腐蚀。缓蚀剂的最佳用量应根据缓蚀剂的种类和使用条件确定。本发明所述的咪唑啉油溶性缓蚀剂的实际注入量可根据加注相对水量的20~40ppm，分析系统中的铁离子含量进行调整，正常为30 ppm。铁离子含量是设备被腐蚀情况的直接体现，铁离子含量越高说明设备被腐蚀越严重，冷凝液中腐蚀物越多。
一种上述水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法所用装置，包括汽提塔进料加热器、汽提塔水冷器、冷凝液汽提塔和汽提塔分离器，汽提塔进料加热器出口通过管路连接汽提塔水冷器，汽提塔水冷器出口通过管路连接汽提塔分离器，汽提塔分离器的出液口通过带有输液泵的管路连接冷凝液汽提塔，冷凝液汽提塔的上出口通过管路连接汽提塔进料加热器，冷凝液汽提塔的下出口通过带有冷凝液泵的管路连接气化脱氧槽和污水处理装置，其特征在于：所述的汽提塔进料加热器和汽提塔水冷器之间的管路通过三通管路连接有缓蚀剂储罐，缓蚀剂储罐与该三通间的管路上串接有计量泵。
煤化工生产过程中，煤中的硫化物、氮化物要在氧化反应、还原反应及变换反应。除产生一氧化碳、二氧化碳、氢气等产物外还会生成H2S、NH3和HCN等复杂的副产物，H2S-HCN-NH3-H2O等物质或它们之间的反应产物会使设备本体、密封元件、仪表阀门、管道材料等厚度减薄和局部腐蚀穿孔鼓泡、开裂等形式的氢脆。加入油溶性的米唑啉缓蚀剂可以在湿热的条件下对不锈钢等金属材料有较好的缓蚀性能。注入缓蚀剂的位置最好能保证发生腐蚀的部位有不低于最小浓度的缓蚀剂到达，也要避免大浓度的缓蚀剂加到不易分散的注入点。
油溶性缓蚀剂的注入位置在汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器之间，此位置为冷凝液汽提后的气液相变部位，是最容易产生腐蚀的地方。
所述的油溶性缓蚀剂储存在缓蚀剂储罐内，以管路连接汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器之间的管路。可根据缓蚀剂储罐的容积计算出其液位对应的油溶性缓蚀剂量，缓蚀剂储罐液面的下降速度用计量泵的行程进行调节，达到油溶性缓蚀剂注入量。
在装置生产中实际进行工业应用后不锈钢材质中的铁离子最大量可减少80~90%，正常情况下减少60%，以往使用不超过60天的管线、阀门、机泵机封、叶轮、壳体等，初期超过180天没有发现问题，大大延长使用时间。
与现有技术相比，本发明的一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法所具有的有益效果是：一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法，具有工艺简单、投资成本低、防腐蚀效果好等特点，能够实现降低冷凝液处理装置的维护费用，解决装置生产安全长周期的难题。本发明采用油溶性缓蚀剂是成膜型缓蚀剂，避免介质直接与设备接触，延长设备及管线的使用周期。同时缓蚀剂沸点较高不易挥发，对去酸性气体回收无影响，缓蚀剂性质稳定且注入量相对水量较少，对气化脱氧槽、污水处理没有影响。本发明不但可以大大降低冷凝液处理装置的维护费用，也解决了长期困扰生产安全长周期的难题，具有极强的实用价值，经济效益明显。
附图说明
图1是一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法所用装置连接示意图。
其中，1、冷凝液汽提塔 2、汽提塔进料加热器 3、汽提塔水冷器 4、汽提塔分离器5、缓蚀剂储罐 6、冷凝液泵 7、输液泵 8、计量泵。
具体实施方式
参照附图1，本水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法所用装置包括冷凝液汽提塔1、汽提塔进料加热器2、汽提塔水冷器3、汽提塔分离器4、缓蚀剂储罐5、冷凝液泵6、输液泵7、计量泵8，冷凝液首先进入汽提塔进料加热器2，汽提塔进料加热器2的出口通过中间接有三通的管路连接汽提塔水冷器3，三通另一接口通过接有计量泵8的管路连接缓蚀剂储罐5，汽提塔水冷器3的出口通过管路连接汽提塔分离器4，汽提塔分离器4的出液口通过带有输液泵的管路连接冷凝液汽提塔1，冷凝液汽提塔1的上出口通过管路连接汽提塔进料加热器2，冷凝液汽提塔1的下出口通过带有冷凝液泵6的管路连接气化脱氧槽和污水处理装置。
汽提塔水冷器3上接有循环水进出口。
本发明为水煤浆气化工艺原料气冷凝液气化前所用装置，脱硫后的冷凝液首先进入汽提塔进料加热器2，汽提塔进料加热器2中混合冷凝液汽提塔1循环回的组分，混合后在三通处加入缓蚀剂储罐5提供的由计量泵8控制加入量的油溶性缓蚀剂，之后一起进入汽提塔水冷器3。将掺杂的水汽液化后送入汽提塔分离器4，通过汽提塔分离器4排出酸性气体，液体部分由输液泵7泵送入冷凝液汽提塔1，冷凝液汽提塔1处理后部分组分由顶部循环回汽提塔进料加热器2，剩余组分经冷凝液泵6泵送入后续气化脱氧槽或进行污水处理。
下面通过具体实施例对本发明一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。
实施例1
(1)、注入位置：在汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器间注入苯并三唑十八胺缓蚀剂，开口位置在管线上方。
(2)、注入流程：缓蚀剂罐—缓蚀剂计量泵—汽提塔水冷器—汽提塔分离器—分离液泵—冷凝液汽提塔—汽提塔进料加热器。
(3)、注入缓蚀剂量：加注缓蚀剂前分析铁离子含量平均值为3.13mg/L，缓蚀剂量相对水量30ppm。
(4）、注入量调节方法：液面的下降速度计算缓蚀剂的加入量，并通过计量泵的行程进行调节达到苯并三唑十八胺缓蚀剂注入量相对水量30ppm。
（5）、实施情况：加注缓蚀剂后，分析结果显示系统铁离子含量明显下降，加注苯并三唑十八胺缓蚀剂以后分析平均值为0.95mg/L，相对加缓蚀剂前铁离子含量平均值3.13mg/L，铁离子含量平均值下降了60%，说明系统腐蚀情况明显减轻，加注缓蚀剂后取得了理想的效果。
实施例2
(1)、注入位置：在汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器间注入苯并三唑三丁胺缓蚀剂，开口位置在管线上方。
(2)、注入流程：缓蚀剂罐—缓蚀剂计量泵—汽提塔水冷器—汽提塔分离器—分离液泵—冷凝液汽提塔—汽提塔进料加热器。
(3)、注入缓蚀剂量：加注缓蚀剂前分析铁离子含量平均值为2.51mg/L，苯并三唑三丁胺缓蚀剂量相对水量20ppm。
(4）、注入量调节方法：液面的下降速度计算缓蚀剂的加入量，并通过计量泵的行程进行调节达到苯并三唑三丁胺缓蚀剂缓蚀剂注入量相对水量20ppm。
（5）、实施情况：加注缓蚀剂后，分析结果显示系统铁离子含量明显下降，加注苯并三唑三丁胺缓蚀剂以后分析平均值为0.75mg/L，相对缓蚀剂前铁离子含量平均值2.51mg/L，铁离子含量平均值下降了70%，说明系统腐蚀情况明显减轻，加注缓蚀剂后取得了理想的效果。
实施例3
(1)、注入位置：在汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器间注入2-胺乙基十七烯基咪唑啉缓蚀剂，开口位置在管线上方。
(2)、注入流程：缓蚀剂罐—缓蚀剂计量泵—汽提塔水冷器—汽提塔分离器—分离液泵—冷凝液汽提塔—汽提塔进料加热器。
(3)、注入缓蚀剂量：加注缓蚀剂前分析铁离子含量平均值为4.62mg/L，2-胺乙基十七烯基咪唑啉缓蚀剂量相对水量40ppm。
(4）、注入量调节方法：液面的下降速度计算缓蚀剂的加入量，并通过计量泵的行程进行调节达到2-胺乙基十七烯基咪唑啉缓蚀剂注入量相对水量40ppm。
（5）、实施情况：加注缓蚀剂后，分析结果显示系统铁离子含量明显下降，加注2-胺乙基十七烯基咪唑啉缓蚀剂以后分析平均值为0.47mg/L，相对缓蚀剂前铁离子含量平均值4.62mg/L，铁离子含量平均值下降了90%，说明系统腐蚀情况明显减轻，加注缓蚀剂后取得了理想的效果。
实施例4
（1）、注入位置：在汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器间注入2-三乙胺基十七烯基咪唑啉酸缓蚀剂，开口位置在管线上方。
（2）、注入流程：缓蚀剂罐—缓蚀剂计量泵—汽提塔水冷器—汽提塔分离器—分离液泵—冷凝液汽提塔—汽提塔进料加热器。
（3）、注入缓蚀剂量：加注缓蚀剂前分析铁离子含量平均值为3.04mg/L，2-三乙胺基十七烯基咪唑啉缓蚀剂量相对水量28ppm。
（4）、注入量调节方法：液面的下降速度计算缓蚀剂的加入量，并通过计量泵的行程进行调节达到2-三乙胺基十七烯基咪唑啉缓蚀剂注入量相对水量28ppm。
（5）、实施情况：加注缓蚀剂后，分析结果显示系统铁离子含量明显下降，加注2-三乙胺基十七烯基咪唑啉缓蚀剂以后分析平均值为0.76mg/L，相对缓蚀剂前铁离子含量平均值3.04mg/L，铁离子含量平均值下降了75%，说明系统腐蚀情况明显减轻，加注缓蚀剂后取得了理想的效果。
实施例5
（1）、注入位置：在汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器间注入2-多乙胺基十七烯基咪唑啉酸缓蚀剂，开口位置在管线上方。
（2）、注入流程：缓蚀剂罐—缓蚀剂计量泵—汽提塔水冷器—汽提塔分离器—分离液泵—冷凝液汽提塔—汽提塔进料加热器。
（3）、注入缓蚀剂量：加注缓蚀剂前分析铁离子含量平均值为3.06mg/L，2-多乙胺基十七烯基咪唑啉缓蚀剂量相对水量29ppm。
（4）、注入量调节方法：液面的下降速度计算缓蚀剂的加入量，并通过计量泵的行程进行调节达到2-多乙胺基十七烯基咪唑啉缓蚀剂注入量相对水量29ppm。
（5）、实施情况：加注缓蚀剂后，分析结果显示系统铁离子含量明显下降，加注2-多乙胺基十七烯基咪唑啉缓蚀剂以后分析平均值为0.71mg/L，相对缓蚀剂前铁离子含量平均值3.06mg/L，铁离子含量平均值下降了77%，说明系统腐蚀情况明显减轻，加注缓蚀剂后取得了理想的效果。
实施例6
（1）、注入位置：在汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器间注入苯并三唑十八胺和苯并三唑三丁胺按质量比1:1混合的缓蚀剂，开口位置在管线上方。
（2）、注入流程：缓蚀剂罐—缓蚀剂计量泵—汽提塔水冷器—汽提塔分离器—分离液泵—冷凝液汽提塔—汽提塔进料加热器。
（3）、注入缓蚀剂量：加注缓蚀剂前分析铁离子含量平均值为3.11mg/L，苯并三唑十八胺和苯并三唑三丁胺按质量比1:1混合的缓蚀剂量相对水量30ppm。
（4）、注入量调节方法：液面的下降速度计算缓蚀剂的加入量，并通过计量泵的行程进行调节达到苯并三唑十八胺和苯并三唑三丁胺按质量比1:1混合的缓蚀剂注入量相对水量30ppm。
（5）、实施情况：加注缓蚀剂后，分析结果显示系统铁离子含量明显下降，加注苯并三唑十八胺和苯并三唑三丁胺按质量比1:1混合的缓蚀剂以后分析平均值为0.57mg/L，相对缓蚀剂前铁离子含量平均值3.11mg/L，铁离子含量平均值下降了81%，说明系统腐蚀情况明显减轻，加注缓蚀剂后取得了理想的效果。
实施例7
（1）、注入位置：在汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器间注入苯并三唑十八胺、2-三乙胺基十七烯基咪唑啉和2-多乙胺基十七烯基咪唑啉按质量比10:5:2混合的缓蚀剂，开口位置在管线上方。
（2）、注入流程：缓蚀剂罐—缓蚀剂计量泵—汽提塔水冷器—汽提塔分离器—分离液泵—冷凝液汽提塔—汽提塔进料加热器。
（3）、注入缓蚀剂量：加注缓蚀剂前分析铁离子含量平均值为3.01mg/L，苯并三唑十八胺、2-三乙胺基十七烯基咪唑啉和2-多乙胺基十七烯基咪唑啉按质量比10:5:2混合的缓蚀剂量相对水量25ppm。
（4）、注入量调节方法：液面的下降速度计算缓蚀剂的加入量，并通过计量泵的行程进行调节达到苯并三唑十八胺、2-三乙胺基十七烯基咪唑啉和2-多乙胺基十七烯基咪唑啉按质量比10:5:2混合的缓蚀剂注入量相对水量25ppm。
（5）、实施情况：加注缓蚀剂后，分析结果显示系统铁离子含量明显下降，加苯并三唑十八胺、2-三乙胺基十七烯基咪唑啉和2-多乙胺基十七烯基咪唑啉按质量比10:5:2混合的注缓蚀剂以后分析平均值为0.35mg/L，相对缓蚀剂前铁离子含量平均值3.01mg/L，铁离子含量平均值下降了88%，说明系统腐蚀情况明显减轻，加注缓蚀剂后取得了理想的效果。
实施例8
（1）、注入位置：在汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器间注入2-三乙胺基十七烯基咪唑啉、2-多乙胺基十七烯基咪唑啉按4:1混合的缓蚀剂，开口位置在管线上方。
（2）、注入流程：缓蚀剂罐—缓蚀剂计量泵—汽提塔水冷器—汽提塔分离器—分离液泵—冷凝液汽提塔—汽提塔进料加热器。
（3）、注入缓蚀剂量：加注缓蚀剂前分析铁离子含量平均值为2.6mg/L，2-三乙胺基十七烯基咪唑啉、2-多乙胺基十七烯基咪唑啉按4:1混合的缓蚀剂量相对水量23ppm。
（4）、注入量调节方法：液面的下降速度计算缓蚀剂的加入量，并通过计量泵的行程进行调节达到2-三乙胺基十七烯基咪唑啉、2-多乙胺基十七烯基咪唑啉按4:1混合的缓蚀剂注入量相对水量23ppm。
（5）、实施情况：加注缓蚀剂后，分析结果显示系统铁离子含量明显下降，加注2-三乙胺基十七烯基咪唑啉、2-多乙胺基十七烯基咪唑啉按4:1混合的缓蚀剂以后分析平均值为0.36mg/L，相对缓蚀剂前铁离子含量平均值2.6mg/L，铁离子含量平均值下降了86%，说明系统腐蚀情况明显减轻，加注缓蚀剂后取得了理想的效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法，其特征在于：
1.1水煤浆经脱硫得到冷凝液后进入汽提塔进料加热器；
1.2在汽提塔进料加热器与汽提塔水冷器之间加注油溶性缓蚀剂，加注量为冷凝液中加注相对水量的20~40ppm；
1.3冷凝液与油溶性缓蚀剂在管路混合后进入后续气化工艺；
水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法所用装置，包括汽提塔进料加热器（2）、汽提塔水冷器（3）、冷凝液汽提塔（1）和汽提塔分离器（4），汽提塔进料加热器（2）出口通过管路连接汽提塔水冷器（3），汽提塔水冷器（3）出口通过管路连接汽提塔分离器（4），汽提塔分离器（4）的出液口通过带有输液泵的管路连接冷凝液汽提塔（1），冷凝液汽提塔（1）的上出口通过管路连接汽提塔进料加热器（2），冷凝液汽提塔（1）的下出口通过带有冷凝液泵（6）的管路连接气化脱氧槽和污水处理装置，所述的汽提塔进料加热器（2）和汽提塔水冷器（3）之间的管路通过三通管路连接有缓蚀剂储罐（5），缓蚀剂储罐（5）与该三通间的管路上串接有计量泵（8）。
2.根据权利要求1所述的一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法，其特征在于：所述的油溶性缓蚀剂加注量为冷凝液中加注相对水量的30ppm。
3.根据权利要求1所述的一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法，其特征在于：所述的油溶性缓蚀剂为油溶性中和缓蚀剂。
4.根据权利要求3所述的一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法，其特征在于：所述的油溶性中和缓蚀剂为烷基咪唑啉衍生物。
5.根据权利要求3所述的一种水煤浆气化工艺原料气冷凝液防腐蚀方法，其特征在于：所述的油溶性中和缓蚀剂为苯并三唑十八胺、苯并三唑三丁胺、2-胺乙基十七烯基咪唑啉、2-三乙胺基十七烯基咪唑啉、2-多乙胺基十七烯基咪唑啉的单一组分或两种及两种以上的任意比例混合物。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |