煤氣初冷和煤焦油氨水的分離第二章煤氣初冷和煤焦油氨水的分離復(fù)習(xí)提問：什么是煉焦化學(xué)？復(fù)習(xí)提問：荒煤氣的主要成分有哪些？以煤為原料，經(jīng)高溫干餾獲得焦炭和荒煤氣，并用經(jīng)濟(jì)合理的方法將荒煤氣分離和精制成化學(xué)產(chǎn)品的技術(shù)和工藝原理的學(xué)科。水蒸氣、氨及吡啶鹽基、硫化氫和氰化氫、苯族烴、煤焦油、凈焦?fàn)t煤氣煤氣初冷和煤焦油氨水的分離粗煤氣初冷器氣液分離器電捕焦油器鼓風(fēng)機(jī)脫硫塔飽和器終冷塔洗苯塔凈煤氣650~750℃80~85℃20~30℃50℃左右正壓操作焦?fàn)t煤氣處理系統(tǒng)煤氣初冷和煤焦油氨水的分離第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)

第一節(jié)煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻一、煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻機(jī)理75℃左右的循環(huán)氨水噴灑煤氣圖2-1上升管、橋管和集氣管1—集氣管；2—氨水噴嘴；3—無煙裝煤用蒸汽入口；4—橋管；5—上升管蓋；6—水封閥翻板；7—上升管圖2-2橋管

第一節(jié)煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻傳熱（溫差）平衡時(shí)煤氣與氨水溫度相等傳質(zhì)（壓差）平衡時(shí)氨水最終溫度下的飽和蒸汽壓與煤氣中水汽分壓相等總結(jié)煤氣在集氣管中的冷卻過程，主要是降溫、增濕及初步凈化過程。露點(diǎn)溫度氨水的飽和蒸汽壓

煤氣中水汽分壓

＞

煤氣溫度

氨水溫度

＞

第一節(jié)煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻為什么煤氣溫度急劇降低而氨水溫升卻不多？思考煤氣放熱：Q1=m1Cp1(T1-T2)氨水吸熱：Q2=m2Cp2(t2-t1)+m3γ因γ＞＞Cp2＞Cp1，Q1=Q2所以(T1-T2)(t2-t1)＞＞

第一節(jié)煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻二、煤氣在集氣管內(nèi)冷卻的技術(shù)要求1、用72~78℃的氨水而不用冷水噴灑2、焦?fàn)t形式不同，所需循環(huán)氨水量不同3、經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行清掃（原因）第一節(jié)煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻三、循環(huán)氨水量的計(jì)算

1、某廠實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)

（1）產(chǎn)品產(chǎn)率，％(占干煤質(zhì)量)

焦?fàn)t煤氣15.80

化合水2.0

煤焦油4.0

粗苯1.1

氨0.3

硫化氫0.3

焦炭76.5

總計(jì)100.0

（2）操作指標(biāo)

冷凝焦油量占總焦油量，％60

進(jìn)入集氣管的煤氣溫度，℃650

離開集氣管的煤氣溫度，℃82

進(jìn)入集氣管的循環(huán)氨水溫度，℃75

離開集氣管的循環(huán)氨水溫度，℃78

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煤氣密度，kg/m30.465

集氣管內(nèi)壓強(qiáng)（絕壓），Pa1.013×105配合煤水分按每100Kg濕煤含水8Kg計(jì)算。

第一節(jié)煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻

（3）熱量分配情況，%(占總放出熱量)

氨水蒸發(fā)所吸收的熱量75

氨水升溫所吸收的熱量15

集氣管的散熱損失10

（4）各種組分在82～650℃之間的平均比熱容(由有關(guān)圖表查到)

焦?fàn)t煤氣，kJ/(m3·℃)

1.591

水汽，kJ/(kg·℃)

2.010

苯族烴，kJ/(kg·℃)

1.842

氨，kJ/(kg·℃)

2.613

硫化氫，kJ/(kg·℃)

l.147

焦油蒸汽，kJ/(kg·℃)

2.094

82℃時(shí)焦油平均汽化潛熱，kJ/kg330.8

水在82℃時(shí)的汽化潛熱，kJ/kg2303.3Q=煤氣放出顯熱+水汽放出顯熱+煤焦油放出顯熱和冷凝熱+苯族烴放出顯熱+氨放出顯熱+硫化氫放出顯熱

第一節(jié)煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻

2、循環(huán)氨水量的計(jì)算

①以1t干煤作計(jì)算基準(zhǔn)：煤氣在集氣管內(nèi)冷卻時(shí)放出的總熱量：先計(jì)算放熱

第一節(jié)煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻

煤氣放出的顯熱(KJ)

煤焦油氣放出的顯熱(KJ)

1000*0.04*2.094*(650-82)=47564

煤焦油氣放出的冷凝熱(KJ)

1000*0.04*0.6*330.8=7939

水汽放出的顯熱(kJ)

1000*0.107*2.010*(650-82)=122160

苯族烴放出的顯熱(kJ)

1000*0.011*1.842*(650-82)=11509

第一節(jié)煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻

氨放出的顯熱(kJ)

1000*0.003*2.613*(650-82)=4453

硫化氫放出的顯熱(kJ)

1000*0.003*1.147*(650-82)=1954

則放出的總熱量為：

Q=307060+47564+7939+122160+11509+4453+1954=502639kJ

因Q1=0.75Q，所以蒸發(fā)水量為：m1=Q1/2303.9=0.75*502639/2303.9=164J

因Q2=0.15Q，則循環(huán)氨水量為：m2=Q2/4.187*(78-75)=0.15*502639*/4.187*(78-75)=6002kJ

所以，循環(huán)氨水總量為：164+6002=6166kg熱量分配②根據(jù)熱平衡，放熱=吸熱，即：Q=Q1+Q2+Q3=502939KJ由Q1=m1γ得氨水蒸發(fā)的水量m1由Q2=m2Cp2Δt得未蒸發(fā)的循環(huán)氨水量m2則循環(huán)氨水總量為m1+m2

第一節(jié)煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻第二節(jié)煤氣在初冷器的冷卻復(fù)習(xí)提問：煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻機(jī)理？復(fù)習(xí)提問：煤氣在集氣管內(nèi)冷卻為何用75℃左右的氨水而不用冷水噴灑？煤氣和氨水之間存在溫差而發(fā)生傳熱現(xiàn)象，使煤氣溫度降低；氨水的飽和蒸汽壓和煤氣中水蒸氣分壓之間存在壓差而發(fā)生傳質(zhì)現(xiàn)象，氨水中的水部分蒸發(fā)向煤氣中擴(kuò)散，使煤氣增濕；并且煤氣在降溫過程中，有60%左右的煤焦油蒸汽冷凝下來，煤氣中夾帶的粉塵大都被沖洗下來，形成煤焦油渣，使煤氣得到初步凈化作用。第二節(jié)煤氣在初冷器的冷卻相結(jié)合

第二節(jié)煤氣在初冷器的冷卻一、煤氣的間接初冷

1、立管式冷卻器間接初冷工藝流程圖2-3立管式間接煤氣冷卻器①

集合溫度②

冷凝氨水③

冷凝液④

揮發(fā)銨鹽⑤

固定銨鹽⑥

循環(huán)氨水混合分離和單獨(dú)分離⑦

剩余氨水剩余氨水煤氣第二節(jié)煤氣在初冷器的冷卻氣液分離器煤氣初冷器機(jī)械化焦油氨水澄清槽鼓風(fēng)機(jī)電捕焦油器煤氣冷凝液中間槽冷凝液槽氨水煤焦油煤焦油渣三層

循環(huán)氨水(主要含有固定銨鹽)冷凝氨水中主要含有揮發(fā)銨鹽

第二節(jié)煤氣在初冷器的冷卻2、剩余氨水量的計(jì)算氣液分離器集氣管煤氣初冷器機(jī)械化焦油氨水澄清槽煤氣m1

m2

m3

剩余氨水循環(huán)氨水m1=m2+m3由物料衡算

其中，

m1=配煤水分+化合水

150×0.085

150×(1-0.085)×0.02m2=150×(1-0.085)×340×35.2×10-6煤氣

第二節(jié)煤氣在初冷器的冷卻

圖2-4兩段煤氣間接初冷器總結(jié)剩余氨水量取決于配煤水分和化合水的量以及煤氣初冷后的集合溫度和壓力的高低。

第二節(jié)煤氣在初冷器的冷卻3、橫管式冷卻器間接初冷工藝流程圖2-5橫管式間接煤氣冷卻器圖2-6半負(fù)壓下橫管式煤氣初冷工藝流程第二節(jié)煤氣在初冷器的冷卻

二、煤氣的直接初冷

采用直接式煤氣初冷塔：

空噴初冷塔

缺點(diǎn)：

工藝流程較復(fù)雜，循環(huán)氨水冷卻器易腐蝕易堵塞，各澄清池污染嚴(yán)重，大氣環(huán)境惡劣。

圖2-7空噴初冷塔2-煤氣入口；3-煤氣出口；10-噴嘴

1—?dú)庖悍蛛x器；2—橫管式間接冷卻器；3—直冷空噴塔；4—液封槽；5—螺旋換熱器；6—機(jī)械化氨水澄清槽；7—氨水槽；8—氨水貯槽；9—焦油分離器；10—焦油中間槽；11—焦油貯槽第二節(jié)煤氣在初冷器的冷卻三、間接初冷和直接初冷結(jié)合的煤氣初冷

第二節(jié)煤氣在初冷器的冷卻先間接冷卻

后直接冷卻

50~55℃

25~35℃

原因：

①傳熱系數(shù)②萘的凝結(jié)(萘的露點(diǎn)溫度：30~35℃)1、煤氣初冷工段如何產(chǎn)生煤焦油氨水混合物？思考

2、為何要將煤焦油氨水進(jìn)行分離？

思考

第三節(jié)煤焦油氨水的分離第三節(jié)煤焦油氨水的分離一、煤焦油氨水混合物的性質(zhì)及分離要求1、煤焦油渣：固體微粒與煤焦油形成的混合物。

30%

70%

2、煤焦油重質(zhì)煤焦油：輕質(zhì)煤焦油：集氣管冷凝下來的

初冷器冷凝下來的

影響因素

第三節(jié)煤焦油氨水的分離煤焦油脫水影響因素：①溫度：

②循環(huán)氨水中固定銨鹽含量：80~90℃

較低

因此采用循環(huán)氨水混合分離流程第三節(jié)煤焦油氨水的分離二、煤焦油氨水混合物的分離方法和流程1、分離方法：機(jī)械化焦油氨水澄清槽和離心分離相結(jié)合

2、分離流程：1—機(jī)械化氨水澄清槽；2—煤焦油脫水澄清槽；3—臥式連續(xù)離心沉降分離機(jī)；4—煤焦油渣收集槽；5—煤焦油中間槽；6—煤焦油儲(chǔ)槽；7—氨水中間槽；8—氨水槽；第二章煤氣初冷和煤焦油氨水的分離本章重點(diǎn)1、煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻機(jī)理

煤氣和氨水之間存在溫差而發(fā)生傳熱現(xiàn)象，使煤氣溫度降低；氨水的飽和蒸汽壓和煤氣中水蒸氣分壓之間存在壓差而發(fā)生傳質(zhì)現(xiàn)象，氨水中的水部分蒸發(fā)向煤氣中擴(kuò)散，使煤氣增濕；并且煤氣在降溫過程中，有60%左右的煤焦油蒸汽冷凝下來，煤氣中夾帶的粉塵大都被沖洗下來，形成煤焦油渣，使煤氣得到初步凈化作用。2、立管式冷卻器煤氣間接冷卻工藝流程

3、剩余氨水量的計(jì)算和影響因素配煤水分和化合水的數(shù)量以及煤氣冷卻后的集合溫度和壓力4、影響煤焦油脫水的因素

脫水溫度和循環(huán)氨水中固定銨鹽的含量5、相關(guān)名詞解釋：

集合溫度、固定/揮發(fā)銨鹽、剩余氨水、循環(huán)氨水混合/單獨(dú)分離、輕質(zhì)/重質(zhì)煤焦油

第二章煤氣初冷和煤焦油氨水的分離集合溫度：煤氣從各臺(tái)初冷器冷卻后出來的溫度是有差別的，匯集在一起后的煤氣溫度。固定銨鹽：需加熱到220~250℃或有堿存在的條件下才能分解的銨鹽。揮發(fā)銨鹽：溶液加