干式煤气柜密封油油质在线改善技术的探索与应用
2015/10/26 10:36:20 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
稀油密封干式煤气柜具有储存压力高、升降速度快等优点，因此，被钢铁企业广泛用于储存生产冶炼过程中产生的副产煤气。2007 年 9 月份，我厂的 3＃16.5 万 m3稀油密封干式煤气柜建成投运，主要用于储存焦炉煤气，为燃气－蒸汽联合发电机组提供稳定的煤气供应。该煤气柜运行半年多后，因焦炉煤气中的部分组分使密封油的技术性能明显下降，制约着气柜的安全运行，为改善恢复气柜密封油的技术性能，我们积极探索，采用了一种新型材料——改质剂，在实验室对在用密封油改质试验成功的基础上，将该技术应用到在线运行煤气柜中，收到了预期效果，为气柜找到了一条无需停产就可改善在用密封油性能指标的有效途径，改变了过去气柜只有停产才能更换密封油的传统方式，有效避免了因气柜更换密封油而停产对稳定供应煤气的影响。
1 现状
2008 年 3 月份，我厂的 3＃16.5 万 m3干式煤气柜出现了活塞密封油油位偏低的现象，并且单台油泵每天的启动时间也越来越长，油泵平均启动时间达 12 h 以上，个别油泵的启动时间已长达 16 h 以上，针对此异常情况，我们结合观察到的密封油表面变化现象，分析认为密封油的技术指标可能发生了了改变。为此，我们委托厂家对气柜密封油的技术指标进行了化验分析。化验结果见表 1。
化验数据显示 3＃柜密封油的技术性能发生了改变，密封油的运动粘度和闪点下降，液相锈蚀指标出现重锈不合格项，其它性能数据尚可。
2 原因分析
2008 年 3 月份，我厂的 3＃16.5 万 m3干式煤气柜出现了活塞密封油油位偏低的现象，并且单台油泵每天的启动时间也越来越长，油泵平均启动时间达 12 h 以上，个别油泵的启动时间已长达 16 h 以上，针对此异常情况，我们结合观察到的密封油表面变化现象，分析认为密封油的技术指标可能发生了了改变。为此，我们委托厂家对气柜密封油的技术指标进行了化验分析。化验结果见表 1。
2 原因分析
针对在用密封油所表现出的特性，我们与厂家共同在实验室首先进行了实沸点蒸馏，将 350 ℃以前的馏分即非润滑油组分按两个馏分(汽油馏分合柴油馏分)，分离出来，并分别对两个馏分进行了烃组成分析，试验结果见表 2。
由表 2 试验结果可以看出，从馏分范围来看，HK~180 ℃属汽油馏分，但密度(0.873 2 g/cm3)明显大于正常汽油馏分的密度值(汽油 0.73 g/cm3)，原因是该馏分70%以上是芳烃类物质(苯密度：0.8786g/cm3、萘密度：0.962 5 g/cm3，蒽密度：1.283 0 g/cm3)。
在用密封油中含量高达26.63%的馏分属柴油馏分范围，烃组成分析间接说明该物质主要是碳数在12~20 之间的单体烃物质，密度值(0.9121)也是高于柴油馏分的密度值(柴油密度：0.85，g/cm3)，结合焦炉煤气净化工艺和成分组成，基本断定此馏分不是密封油中的组分，而是洗萘液、煤焦油等物质。
密封油运动粘度和闪点下降原因分析：焦炉煤气中含有大量的轻质可溶解于密封油中的轻质组分，在进行组成分析时发现轻质组分即 350 ℃不是润滑油中组分，他们是后来混入到密封油的物质，如煤焦油轻组分，它的组成为：170 ℃前的馏分为轻油；170~210 ℃的馏分主要为酚油；210~230 ℃的馏分主要为萘油；230~300 ℃的馏分主要为洗油；280~360 ℃的馏分主要为一蒽油；二蒽油馏分初馏点为 310 ℃，馏出 50%时为 400 ℃。另外由光谱分析结果可以确定轻质组分中有甲苯、二甲苯等物质，同时还有柴油组分。可以断定这些物质是经煤气带入气柜并溶解于密封油中的，由于这些轻质物质的运动粘度远小于密封油的粘度值，而闪点也低于 100 ℃，因此 13%的轻质物质溶解到在用密封油中是造成粘度和闪点下降的直接原因。
密封油产生重锈的原因分析：润滑油的防锈性能主要依赖于防锈添加剂起作用，其作用机理是防锈剂在金属表面由于极性偶极子与金属表面发生静电吸引产生物理作用，有些防锈剂极性集团还会与金属表面起化学反应，形成化学吸附。这些吸附层起着防止空气中的氧分子和水分子及酸性物质侵蚀金属表面的作用，从而达到防锈效果。润滑油随着使用时间的延长，防锈剂则逐渐反应消耗掉，或者油中混入了一定量极强的腐蚀性物质后会使润滑油丧失防锈功能。由焦炉煤气的组成及密封油硫含量测试可以看出，3＃煤气柜密封油中的硫含量达到 0.3%，从中和值结果判断，硫元素主要以含硫化合物的状态存在于油中，具有腐蚀性的硫化物是导致在用密封油丧失防锈功能的主要原因之一。
3 在用密封油继续使用产生的后果
化验数据说明 3＃焦炉煤气柜的密封油已进入衰败期，如果继续使用该密封油，随污染物的持续进入其油水分离速度会逐渐变慢，油品将带水循环运行，冬季可能出现柜壁挂冰，严重时会导致活塞帆布挂壁撕裂；由于密封油已丧失防锈性能，对金属无保护作用，柜内油路系统及活塞弹簧等长期接触油水混合物，将导致活塞弹簧等部件生锈、卡死甚至断裂，而锈蚀后产生的极性物质又进一步促使油水分离性能的下降，从而造成恶性循环，加快在用密封油的性能变质的速度，缩短气柜大修周期及油品的使用寿命。
密封油技术性能的下降还会造成煤气泄漏，严重制约着气柜的安全运行。
3 在用密封油继续使用产生的后果
化验数据说明 3＃焦炉煤气柜的密封油已进入衰败期，如果继续使用该密封油，随污染物的持续进入其油水分离速度会逐渐变慢，油品将带水循环运行，冬季可能出现柜壁挂冰，严重时会导致活塞帆布挂壁撕裂；由于密封油已丧失防锈性能，对金属无保护作用，柜内油路系统及活塞弹簧等长期接触油水混合物，将导致活塞弹簧等部件生锈、卡死甚至断裂，而锈蚀后产生的极性物质又进一步促使油水分离性能的下降，从而造成恶性循环，加快在用密封油的性能变质的速度，缩短气柜大修周期及油品的使用寿命。
密封油技术性能的下降还会造成煤气泄漏，严重制约着气柜的安全运行。
4 在用密封油改质试验
根据 3＃16.5 万 m3煤气柜在用密封油的现状，我们与厂家共同在实验室对 HCOI 复合改质剂进行了一系列筛选及优化试验，最后确定了气柜在用密封油改质剂的体系组成。改质剂作用机理主要是通过添加高分子化合物以及中和腐蚀性物质的功能剂，再辅以适量的增粘抗乳、防锈、絮凝、助溶等添加剂，使其与密封油能够分散互溶，达到改善密封油性能、满足继续使用的要求。改质前后 3＃柜密封油性能见表 3。
试验数据表明，密封油添加改质剂后较好的改善了油品性能，恢复并增强了在用油的防锈防腐蚀能力，适当提高了运动粘度，当加入 23%的改质剂时，在用油粘度可达到新油标准。改质后的密封油能较好的改善密封性，有效减少油泵的启动时间，冬季仍具有良好的流动性，避免油品带水运行，能够充分发挥油品对金属部件的保护作用，满足气柜安全长周期运行。
5 改质措施的实施
在实验室对在用密封油改质试验成功的基础上，随后将该技术应用到在线运行的 3＃16.5 万 m3焦炉煤气柜中，改质剂具有较好的流动性，与在用的密封油具有很好的互溶性。改质剂桶装或汽车槽车运至气柜现场，直接加入到气柜油水分离器的油箱内，然后经油泵自行循环约 20~30 d 后即达到了改质效果。改质过程无需增加仪器设备，不产生污染，无油品损失。
在实验室对在用密封油改质试验成功的基础上，随后将该技术应用到在线运行的 3＃16.5 万 m3焦炉煤气柜中，改质剂具有较好的流动性，与在用的密封油具有很好的互溶性。改质剂桶装或汽车槽车运至气柜现场，直接加入到气柜油水分离器的油箱内，然后经油泵自行循环约 20~30 d 后即达到了改质效果。改质过程无需增加仪器设备，不产生污染，无油品损失。
6 经济效益
根据改质前 3＃16.5 万 m3煤气柜密封油的化验结果，每半年就需更换一次密封油，每更换一次约需资金：120 t×10 000 元/t＝120 万元，一年共需 240万元；采用改质剂对 3＃柜的密封油进行改质，约需73.4 万元，而且改质时还不影响气柜的生产运行。年节约的密封油费用为：240 万元；另外，年可节省补充密封油 20 t 以上，费用为：20 t×10 000 元/t＝20 万元；密封油改质后对气柜的金属零部件有防锈蚀作用，降低了检修费用。效益为：240 万元＋20 万元－73.4 万元＝186.6 万元。
根据改质前 3＃16.5 万 m3煤气柜密封油的化验结果，每半年就需更换一次密封油，每更换一次约需资金：120 t×10 000 元/t＝120 万元，一年共需 240万元；采用改质剂对 3＃柜的密封油进行改质，约需73.4 万元，而且改质时还不影响气柜的生产运行。年节约的密封油费用为：240 万元；另外，年可节省补充密封油 20 t 以上，费用为：20 t×10 000 元/t＝20 万元；密封油改质后对气柜的金属零部件有防锈蚀作用，降低了检修费用。效益为：240 万元＋20 万元－73.4 万元＝186.6 万元。
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