1、第六章 煤氣的冷卻和輸送以及焦油氨水的分離 荒煤氣從炭化室經(jīng)上升管逸出時(shí)的溫度與炭化室裝滿煤的程度及干餾過程中煤氣的產(chǎn)生情況有關(guān)，在成焦的大部分時(shí)間內(nèi)溫度為650700。為了回收和處理荒煤氣中的水蒸氣、焦油汽、苯族烴、氨、硫化氫、氰化氫、萘及其它化合物，首先須將煤氣進(jìn)行冷卻，以便用風(fēng)機(jī)對(duì)煤氣加壓輸送和進(jìn)行煤氣洗滌吸收操作。 煤氣冷卻分二步進(jìn)行。第一步是在焦?fàn)t橋管和集氣管中用循環(huán)氨水噴灑，使煤氣冷卻到8085；第二步是在煤氣初冷器中進(jìn)行，使煤氣進(jìn)一步冷卻到22251第一節(jié) 煤氣在集氣管的冷卻第二節(jié) 煤氣的初步冷卻第三節(jié) 焦油氨水的分離和煤氣輸送第六章 煤氣的冷卻和輸送以及焦油氨水的分離2第一節(jié)

2、煤氣在集氣管的冷卻一、煉焦化學(xué)產(chǎn)品生成、組成和產(chǎn)率二、影響煉焦化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率的因素3第一節(jié) 煤氣在集氣管的冷卻 煤氣在橋管和集氣管內(nèi)的冷卻是采用表壓為0.10.20MPa的循環(huán)氨水，通過噴頭強(qiáng)烈噴灑進(jìn)行的。被噴成細(xì)霧狀的氨水與煤氣充分接觸，噴灑的氨水大量蒸發(fā)吸熱，使得煤氣溫度降低。 降溫傳熱過程受煤氣與氨水的溫度差控制。煤氣降溫所放出的熱量，大部分用于蒸發(fā)氨水，少部分熱量消耗在加熱氨水和集氣管的散熱損失上。 煤氣冷卻和焦油冷凝時(shí)放出的熱量分配大致為蒸發(fā)氨水耗熱約占70，加熱氨水耗熱占1520，集氣管的散熱損失占1015。 氨水蒸發(fā)的效率主要與氨水噴咀噴灑效果、循環(huán)氨水的溫度以及配煤的水分有關(guān)。氨

3、水噴灑的霧化程度高，循環(huán)氨水的溫度高，配煤的水分低，則氨水蒸發(fā)的傳質(zhì)推動(dòng)力較大，氨水蒸發(fā)量相應(yīng)增多，這樣可使煤氣冷卻得效果好；反之則差。4表6-1 集氣管操作的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 表6-1為集氣管操作的主要數(shù)據(jù)，煤氣雖然冷卻，但離開集氣管的煤氣仍未被水汽所飽和，即煤氣溫度仍高于露點(diǎn)溫度，所以在集氣管內(nèi)不但不發(fā)生水汽冷凝，相反由于氨水蒸發(fā)，而使煤氣中的水分增加。5第二節(jié) 煤氣的初步冷卻 焦?fàn)t煤氣在集氣管冷卻后溫度還相當(dāng)高，并含有大量的焦油汽和水汽。為減少鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷并為回收化學(xué)產(chǎn)品提供必須的回收條件，煤氣需在初冷器中進(jìn)一步冷卻到2225。煤氣初步冷卻的方式有間接冷卻、直接冷卻和間-直混合冷卻三種。目前

4、我國(guó)絕大多數(shù)焦化廠采用管式間接冷卻器進(jìn)行煤氣的初步冷卻。 一、煤氣間接初冷工藝流程二、煤氣直接初冷工藝流程三、煤氣的間-直混合初冷工藝流程四、剩余氨水量的計(jì)算6一、煤氣間接初冷工藝流程 采用管式初冷器的煤氣初冷流程如圖6-1所示?；拿簹馀c噴灑氨水冷凝焦油一起沿煤氣吸氣管進(jìn)入氣液分離器，分離出焦油和氨水混合物。含焦油渣的焦油氨水一起進(jìn)入焦油氨水澄清槽，在槽內(nèi)分離出氨水、焦油和焦油渣。氨水經(jīng)中間槽，用循環(huán)泵送回焦?fàn)t集氣管噴灑冷卻荒煤氣，焦油經(jīng)脫水后送往焦油車間加工。煤氣經(jīng)氣液分離后進(jìn)入管式初冷器用水進(jìn)行間接冷卻。在煤氣冷卻過程中，煤氣中絕大部分的焦油汽、水汽和萘被冷凝下來。形成了冷凝氨水。冷凝液與

5、循環(huán)氨水混合澄清分離，分離后所得剩余氨水送廢水脫酚或蒸氨工段。7 圖6-1 采用管式初冷器的煤氣初冷工藝流程 1-氣液分離器；2-管式初冷器；3-鼓風(fēng)機(jī)；4-電捕焦油器；5-冷凝液水封槽；6-焦油氨水澄清槽；7-氨水中間槽；8-冷凝液中間槽；9-冷凝液泵；10-循環(huán)氨水一、煤氣間接初冷工藝流程8一、煤氣間接初冷工藝流程 由管式初冷器出來的煤氣中還含有1.52.0g標(biāo)m3的霧狀焦油，煤氣被鼓風(fēng)機(jī)送至電捕焦油器、除去焦油霧后的煤氣，送后續(xù)工段。 上述煤氣間接初冷工藝流程適合飽和器法生產(chǎn)硫銨的回收系統(tǒng)，對(duì)于氨水流程系統(tǒng)，為了使經(jīng)初冷器后煤氣溫度低于25，宜采用循環(huán)水和低溫水分段冷卻煤氣的方法。煤氣兩

6、段初冷有以下兩種方法：9一、煤氣間接初冷工藝流程 1) 初冷器分段供水，即采用兩段煤氣間接冷卻器，如圖6-2所示，前4個(gè)煤氣通道為第一段，后兩個(gè)通道為第二段。在第一段用循環(huán)冷卻水將煤氣冷卻到35，第二段用低溫水將煤氣冷卻到25以下。圖6-2 兩段煤氣間接冷卻器10一、煤氣間接初冷工藝流程 2) 初冷器串聯(lián)分段供水，如圖6-3所示，煤氣先進(jìn)入并聯(lián)的2號(hào)和3號(hào)初冷器，用循環(huán)冷卻水冷卻到35左右，再進(jìn)入串聯(lián)的1號(hào)初冷器，用溫度較低的水進(jìn)一步冷卻到25以下。該流程由于加長(zhǎng)了煤氣的行程，使其夾帶的焦油霧滴易于沉降，從而使煤氣中萘和焦油霧的含量都相應(yīng)地降低，但是系統(tǒng)阻力加大。 圖6-3 兩段初冷流程11二

7、、煤氣直接初冷工藝流程 煤氣在直接冷卻器中的初步冷卻，是將煤氣與冷卻水直接接觸和混合，將熱量傳給冷卻水。我國(guó)的一些小型焦化廠多采用直接式初冷流程，如圖6-4所示。 圖6-4 煤氣直接初冷工藝流程圖1-氣液分離器；2-焦油盒；3、4-直接式初冷塔；5-氨水冷卻器；6-氨水池；7-焦油氨水澄清槽；8-循環(huán)氨水泵；9-初冷循環(huán)氨水泵12 從吸氣管來的8085的焦?fàn)t煤氣經(jīng)氣液分離器后，進(jìn)入直接式初冷塔，用氨水噴灑冷卻到28，然后用鼓風(fēng)機(jī)送到后續(xù)工段。初冷塔底部流出的氨水和冷凝液進(jìn)入氨水池，在此與洗氨塔來的部分氨水混合并進(jìn)行分離，分離出的焦油與焦油氨水澄清池分離的焦油混合，送往焦油車間加工處理。而氨水則

8、用泵送入噴淋式冷卻器，經(jīng)冷卻后送至初冷塔循環(huán)使用，多余的氨水則送去蒸氨。二、煤氣直接初冷工藝流程13 煤氣直接初冷不但具有冷卻煤氣作用，而且具有凈化煤氣的良好效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，直接初冷塔可除去進(jìn)塔煤氣中90以上的焦油，80左右的氨，60以上的萘，以及約50的硫化氫、氰化氫。這有利于后續(xù)洗氨、洗苯過程提高效率，減少對(duì)設(shè)備的腐蝕。 與煤氣間接初冷工藝相比，直接初冷工藝還具有冷卻效率高、煤氣壓力損失小、不易堵塞以及基建投資和鋼材用量少等優(yōu)點(diǎn)。但其工藝流程較復(fù)雜、動(dòng)力消耗較大、循環(huán)氨水冷卻器易堵塞。大型焦化廠已很少單獨(dú)采用煤氣直接初冷流程。二、煤氣直接初冷工藝流程14三、煤氣的間-直混合初冷工藝流程

9、 該方法吸收煤氣直接冷卻和間接冷卻的優(yōu)點(diǎn)，將兩者組合在一個(gè)流程中，稱為間-直混合初冷工藝流程，工藝流程見圖6-5。由集氣管來的82左右的荒煤氣首先進(jìn)入間接式初冷器冷卻到50左右，然后再進(jìn)入直接式初冷塔，用氨水直接噴淋冷卻到2530。在直冷空噴塔內(nèi)，煤氣由下向上流動(dòng)，并與分兩段噴淋下來的氨水、焦油混合液接觸而得到冷卻。冷卻后的煤氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓，送往電捕焦油器脫除焦油霧后再送往氨回收工段。15三、煤氣的間-直混合初冷工藝流程 圖6-5 間冷直冷相結(jié)合的煤氣初冷流程 1-氣液分離器；2-橫管式間接初冷器；3-直冷空噴塔；4-液封槽；5-螺旋板換熱器；6-機(jī)械化氨水澄清槽；7-氨水槽16四、剩余氨水量

10、的計(jì)算 在煤氣初冷的氨水循環(huán)系統(tǒng)中，由于配煤水分和煉焦時(shí)生成的化合水使氨水量增多而形成了剩余氨水，這部分氨水從循環(huán)氨水泵出口管路上引出，送去蒸氨和脫酚。其數(shù)量可由水平衡計(jì)算來確定。17四、剩余氨水量的計(jì)算 圖6-6煤氣初冷系統(tǒng)的水平衡 1集氣管；2氣液分離器；3焦油氨水澄清槽；初冷器；G1煤氣帶入集氣管水量； G2氣液分離器分離水分；G3煤氣帶入初冷器水量；G4初冷器后煤氣帶走水量；G5冷凝水量；G6補(bǔ)充循環(huán)氨水量；G7剩余氨水量；G8循環(huán)氨水量18 根據(jù)煤氣初冷系統(tǒng)中水的平衡，見圖6-6。 剩余氨水量為：G7 = G1 - G4 (6-1) 由煤處理量和配煤水分及化合水含量可求出煤氣帶入集氣

11、管水量G1，煤氣帶出水量G4由煤氣產(chǎn)量和煤氣冷卻后點(diǎn)（等于冷卻溫度）計(jì)算。 剩余氨水量取決于配合煤水分、化合水的含量以及經(jīng)初冷器后煤氣的冷卻集合溫度。為了降低剩余氨水量并減少焦化廠的污水處理量，應(yīng)盡可能減少裝爐煤水分。四、剩余氨水量的計(jì)算19第三節(jié) 焦油氨水的分離和煤氣輸送 焦油氨水的分離操作對(duì)氨水加工和焦油的加工有重要的影響。一、焦油氨水混合物的性質(zhì)及分離要求二、澄清分離設(shè)備三、煤氣輸送 四、煤氣中焦油霧的清除20一、焦油氨水混合物的性質(zhì)及分離要求 集氣管冷疑的焦油是重質(zhì)焦油，在20時(shí)其比重為1.22左右，粘度較大，其中混有一定數(shù)量的焦油渣，焦油渣由煤塵、焦粉、游離碳及多孔物質(zhì)和焦油組成。焦

12、油渣的含量一般為焦油量的0.150.3，焦渣與集氣管焦油的比重相差很小，而且粒度也很小，又易和焦油粘附在一起，所以很難同集氣管焦油良好分離。 若將集氣管氨水和初冷器氨水混合分離，初冷器輕質(zhì)焦油和集氣管重質(zhì)焦油混合后，在20時(shí)的焦油比重降至1.151.19，粘度比重質(zhì)焦油降低，這時(shí)焦油渣易于沉淀分離。 焦油的脫水直接受溫度和循環(huán)氨水中固定銨鹽含量的影響，在較高的溫度8090和氨水中固定銨鹽濃度較低的情況下，焦油與氨水較易分離。經(jīng)澄清分離后的循環(huán)氨水中焦油物質(zhì)的含量越低越好，最好不超過100mg/L。21表6-2 煤焦油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)焦化廠生產(chǎn)的焦油，要求達(dá)到表6-2所列的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。22二、澄清分離

13、設(shè)備 焦油、氨水和焦油渣組成的混合物是一種乳濁液和粗懸浮液的混合物。焦油與氨水的比重相差較大，較易分離，因此所采用的澄清分離設(shè)備是根據(jù)沉降原理設(shè)計(jì)的。 焦油氨水的澄清分離設(shè)備主要有立式氨水澄清槽、臥式機(jī)械化氨水澄清槽、雙錐形氨水分離器等。在大中型焦化廠中，以臥式機(jī)械化焦油氨水澄清糟應(yīng)用最為廣泛。其結(jié)構(gòu)如圖6-7所示。23二、澄清分離設(shè)備 圖6-7 機(jī)械化焦油氨水澄清糟 1入口管；2承受隔室；3氨水溢流槽；4液面調(diào)節(jié)器；5浮焦油渣擋板；6活動(dòng)篩板；7焦油渣擋板；8放渣漏斗；9刮板輸送機(jī)24 機(jī)械化氨水澄清槽是一個(gè)長(zhǎng)方形斷面容器，底部設(shè)有刮板輸送機(jī)，用于將焦油渣刮出。氨水溢流，焦油由下部經(jīng)液位調(diào)節(jié)

14、器排除。機(jī)械化氨水澄清槽的設(shè)計(jì)停留時(shí)間一般為半小時(shí)。二、澄清分離設(shè)備25三、煤氣輸送 為了克服煤氣回收凈化系統(tǒng)的阻力，控制焦?fàn)t炭化室的壓力，向用戶或煤氣柜輸送煤氣，煤氣系統(tǒng)需設(shè)置相應(yīng)的煤氣鼓風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)的選型根據(jù)煤氣量和系統(tǒng)阻力計(jì)算確定。焦化廠采用的鼓風(fēng)機(jī)有離心式和羅茨式兩種，前者用于大型焦化廠，后者用于中、小型焦化廠。26焦化廠采用硫銨系統(tǒng)的阻力參見表6-3。表6-3 焦化廠煤氣系統(tǒng)的阻力27三、煤氣輸送 煤氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓后，煤氣的溫度會(huì)升高，其溫度升高值按下式計(jì)算：（6-2） 式中：T1、T2-分別為煤氣加壓前后的溫度，K； p1、p2-分別為煤氣在鼓風(fēng)機(jī)前后的壓力，Pa。 在實(shí)際生產(chǎn)中，由于鼓風(fēng)機(jī)機(jī)殼表面散熱，因此用式(6-2)計(jì)算出的T2值要比實(shí)際的T2值高。通常煤氣經(jīng)離心鼓風(fēng)機(jī)壓縮后的溫升為1020。 鼓風(fēng)機(jī)的正常操作運(yùn)轉(zhuǎn)是焦化廠生產(chǎn)的核心保障，必須精心操作和維護(hù)，機(jī)體下部凝結(jié)的水和焦油應(yīng)及時(shí)清除。為了保障連續(xù)生產(chǎn)，必須向焦化廠提供雙路供電。28四、煤氣中焦油霧的清除 煤氣經(jīng)初冷器冷卻后，仍含有沒有除盡的焦油霧(117m)，