煤在初冷器的冷卻學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1煤在初冷器的冷卻煤在初冷器的冷卻(lngqu)第一頁，共31頁。復(fù)習(xí)： 由集氣管出來煤氣溫度(wnd)和主要組成？ 8090 ，含有大量煤焦油、水蒸氣和其他(qt)物質(zhì)。第1頁/共30頁第二頁，共31頁。1.初冷器主要作用 使煤焦油氣和水蒸氣冷凝下來，將它們從煤氣中脫除，減少(jinsho)氣體體積，節(jié)省煤氣輸送動(dòng)力，有利于回收其他化學(xué)產(chǎn)品2、初冷器類型（1）直接混合式初冷器 煤氣(miq)與冷卻劑直接接觸，直接冷卻（2）間壁式冷卻器廣泛采用 煤氣(miq)與冷卻介質(zhì)分別從固體壁面兩側(cè)流，煤氣(miq) 壁面 冷卻介質(zhì) Q Q第2頁/共30頁第三頁，共31頁。間接冷卻器： 一種列管式固

2、定管板換熱器在初冷器內(nèi)，冷卻水走管內(nèi)，煤氣(miq)走管外兩者通過逆流或錯(cuò)流通過管壁間接換熱，使煤氣(miq)冷卻間接初冷器有立管式和橫管式兩種型式第3頁/共30頁第四頁，共31頁。構(gòu)造 多根傳熱管垂直配置在冷卻器筒體里，橫斷面呈長橢圓形，直立的鋼管束裝在上下兩塊管柵板之間，被五塊縱檔板分成六個(gè)管組，煤氣(miq)通路也分成六個(gè)流道，六個(gè)煤氣(miq)流道的橫斷面積是不一樣的 為什么橫斷面積不同呢？1、立管式間接(jin ji)冷卻器第4頁/共30頁第五頁，共31頁。煤氣流道的橫斷(hn dun)面積不一樣的原因？ 因?yàn)槊簹饬鬟^初冷器時(shí)溫度逐步降低，并冷凝出液體，煤氣的體積流量逐漸減小。為使煤

3、氣在各個(gè)流道中的流速大體保持穩(wěn)定，橫斷(hn dun)面不同。沿煤氣流向，各流道的橫斷(hn dun)面積依次遞減；沿冷卻水流向各管束的橫斷(hn dun)面積則相應(yīng)地遞增。第5頁/共30頁第六頁，共31頁。（2）技術(shù)參數(shù) 一般均為多臺(tái)并聯(lián)操作(cozu) 煤氣流速為34m/s 煤氣通過阻力約為0.51kPa 鋼管規(guī)格為763mm。1、立管式間接(jin ji)冷卻器第6頁/共30頁第七頁，共31頁。（3）工作過程中影響傳熱系數(shù)的原因(yunyn) 接近飽和的煤氣進(jìn)入初冷器后，有水汽和焦油氣冷凝，在管壁形成很薄的液膜，降低傳熱系數(shù)。 在后通路中，因冷凝焦油量少，溫度低，萘晶體將沉積在管壁上，使

4、傳熱系數(shù)降低使傳熱系數(shù)降低，煤氣流通阻力增大。在煤氣上升通路上。冷凝物還會(huì)因接觸熱煤氣而又部分蒸發(fā)，因而增加了煤氣中萘的含量。第7頁/共30頁第八頁，共31頁。 解決措施 在初冷器后幾個(gè)煤氣流道內(nèi)，用含萘較低的混合焦油進(jìn)行噴灑可解決萘的沉積堵塞問題(wnt)，還能降低出口煤氣中的萘含量，使之低于集合溫度下萘在煤氣中的飽和濃度。第8頁/共30頁第九頁，共31頁。(4)傳熱(chun r)特點(diǎn)及傳熱(chun r)系數(shù)煤氣在初冷器內(nèi)的冷卻是包含對(duì)流(duli)給熱和熱傳導(dǎo)的綜合傳熱過程 (1)水汽的冷凝； (2)焦油氣的冷凝； (3)冷凝液的冷卻； 因此，這一過程不僅是在變化(binhu)的溫度下

5、，且是在變化(binhu)的傳熱系數(shù)下進(jìn)行的。第9頁/共30頁第十頁，共31頁。1一氣液分離器；2一煤氣初冷器；3一煤氣鼓風(fēng)機(jī)；4一電捕焦油(jioyu)器；5一冷凝液槽；6一冷凝液液下泵；7一鼓風(fēng)機(jī)水封槽；8一電捕焦油(jioyu)器水封槽； 9一機(jī)械化氨水澄清槽； 10一氨水中間槽； 11一事故氨水槽；12一循環(huán)氨水泵；1 3一焦油(jioyu)泵；1 4一焦油(jioyu)貯槽；15一焦油(jioyu)中間槽；1 6一初冷冷凝液中間槽；17一冷凝液泵第10頁/共30頁第十一頁，共31頁。1、氣液分離器： 煤氣與焦油、氨水(n shu)、焦油渣等在此分離。2、機(jī)械化焦油氨水(n shu)澄

6、清槽： 利用密度不同經(jīng)過靜置澄清 上層為氨水(n shu)（密度為1.011.02kg/l）， 中層為焦油（密度為1.171.20kg/l）， 下層為焦油渣（密度為1.25kg/l）3、電捕焦油器 用于除去管式初冷器出來的煤氣（含有1.52g/m3）中的絕大部分焦油霧主要(zhyo)設(shè)備簡介第11頁/共30頁第十二頁，共31頁。1、集合溫度： 從各臺(tái)初冷器出來的煤氣(miq)溫度是有差別的，匯集在一起后的煤氣(miq)溫度為集合溫度。2、集合溫度確定： 依生產(chǎn)工藝的不同而有不同 （1）在生產(chǎn)硫銨系統(tǒng)中，低于35。 （2）在水洗氨生產(chǎn)系統(tǒng)中，低于25。集合(jh)溫度及確定第12頁/共30頁第十

7、三頁，共31頁。1、冷凝氨水 形成：煤氣中一定數(shù)量(shling)的氨，二氧化碳，硫化氫，氰化氫和其他組分溶解于冷凝水中。 組成特性 揮發(fā)銨鹽（較多）：其溶液加熱至100即分解 固定銨鹽（較少）：需加熱到220250或有堿存在的情況下才能分解冷凝(lngnng)氨水和循環(huán)氨水2、循環(huán)(xnhun)氨水 主要含有固定銨鹽，在其單獨(dú)循環(huán)(xnhun)時(shí)，固定銨鹽含量可高達(dá)3040g/l。第13頁/共30頁第十四頁，共31頁。腐蝕焦油蒸餾設(shè)備和影響焦油的脫水、脫鹽操作。實(shí)際操作：大多采用兩種氨水（冷凝氨水和循環(huán)氨水）混合的分離(fnl)流程，混合氨水固定銨鹽含量可降至1.33.5g/l。固定銨鹽對(duì)生

8、產(chǎn)過程(guchng)的影響第14頁/共30頁第十五頁，共31頁。焦油和冷凝氨水(n shu)的混合液稱為冷凝液。冷凝液自流入冷凝液槽，再用泵送入機(jī)械化氨水澄清槽，與循環(huán)氨水混合澄清分離。分離后所得(su d)剩余氨水送去蒸氨，蒸氨廢水還應(yīng)經(jīng)生化處理。冷凝(lngnng)液及處理第15頁/共30頁第十六頁，共31頁。構(gòu)造橫向配置冷卻水管：與水平面成3角。供水方式：分兩段或三段供水。 兩段供水：供低溫水和循環(huán)水 三段供水：供低溫水、循環(huán)水和采暖 注：低溫水供入最下段，以提高傳熱溫差，降低煤氣出口溫度。煤氣自上而下通過(tnggu)初冷器，冷卻水由每段下部進(jìn)入。噴灑裝置：連續(xù)噴灑含煤焦油的氨水，以

9、清洗管外壁沉積的焦油和萘，同時(shí)還可以從煤氣中吸收一部分萘。2、橫管式間接(jin ji)冷卻器注：自中部(zhn b)噴焦油，能更好地沖洗掉沉積的萘,從而有效的提高了傳熱系數(shù)。第16頁/共30頁第十七頁，共31頁。2、橫管式間接(jin ji)冷卻器由于管壁(un b)上沉積的萘可被冷凝液沖洗和溶解下來，此外，還可以防止冷凝液再度蒸發(fā)。在橫管初冷器中，為什么多設(shè)計(jì)為煤氣(miq)和冷凝液由上往下同向流動(dòng)？第17頁/共30頁第十八頁，共31頁。水管結(jié)垢較難清掃，要求使用水水管結(jié)垢較難清掃，要求使用水質(zhì)好的或經(jīng)過處理含萘低的冷卻質(zhì)好的或經(jīng)過處理含萘低的冷卻水。水。2、橫管式間接(jin ji)冷卻

10、器第18頁/共30頁第十九頁，共31頁。2、橫管式間接(jin ji)冷卻器第19頁/共30頁第二十頁，共31頁。（4）工藝流程(n y li chn)第20頁/共30頁第二十一頁，共31頁。 從焦?fàn)t來的焦油氨水與煤氣的混合物約80入氣液分離器，煤氣與焦油氨水等在此分離。分離出的粗煤氣并聯(lián)進(jìn)入三臺(tái)橫管式初冷器，當(dāng)其中任一臺(tái)檢修或吹掃時(shí)，其余兩臺(tái)基本滿足正常生產(chǎn)時(shí)的工藝要求。初冷器分上、下兩段，在上段，用循環(huán)水將煤氣冷卻到45，然后煤氣入初冷器，冷卻后的煤氣并聯(lián)進(jìn)入兩臺(tái)電捕焦油器，當(dāng)一下段與制冷水(lngshu)換熱，煤氣被冷卻到22臺(tái)檢修或沖洗時(shí)，另一臺(tái)基本滿足正常生產(chǎn)時(shí)的工藝要求。捕集焦油霧

11、滴后的煤氣送煤氣鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行加壓，煤氣鼓風(fēng)機(jī)一開一備，加壓后煤氣送往脫硫及硫回收工段。（4）工藝流程(n y li chn)第21頁/共30頁第二十二頁，共31頁。在氨水(n shu)循環(huán)系統(tǒng)中，由加入配煤水分和煉焦時(shí)產(chǎn)生化合水，使氨水(n shu)量增多l(xiāng)剩余氨水處理用循環(huán)氨水泵引出，蒸氨第22頁/共30頁第二十三頁，共31頁。計(jì)算實(shí)例（1）原始數(shù)據(jù) 裝入煤量(濕煤)，t/h 150 干煤氣產(chǎn)量(chnling)，m3/t(干煤) 340 初冷器后煤氣溫度， 30 配煤水分， 8.5 化合水(干煤)， 2 第23頁/共30頁第二十四頁，共31頁。W4集氣管氣液分離器初冷器機(jī)械化氨水澄清槽W8W

12、1W2W3W5W6W7W1煤氣帶入集氣管(qgun)水量W8循環(huán)(xnhun)氨水量W2分離(fnl)出氨水量W3經(jīng)分離器后煤氣水量W4煤氣帶走水量W5冷凝水量W6作為循環(huán)氨水水量W7剩余氨水水量W1+ W8= W2+ W3W3= W4+ W5W5= W6+ W7W2= W6+ W8由此推出：W1= W4+ W7第24頁/共30頁第二十五頁，共31頁。W1煤氣帶入集氣管水量計(jì)算兩部分組成： （1）加入配煤水分 （2）化合(huh)水分 裝入煤量(濕煤)，150t/h；配煤水分，8.5； 干煤氣產(chǎn)量，340m3/t(干煤)；化合(huh)水(干煤)，2W4煤氣帶走水量計(jì)算 初冷器后煤氣溫度，30

13、第25頁/共30頁第二十六頁，共31頁。W1=1500.085+150(10.085)0.02=15.495 t/h 643. 1102 .3546665100010002 .35340)085. 01 (15064W式中 35.2每1m3煤氣在30時(shí)經(jīng)水蒸汽飽和(boh)后的水汽含量，g。 (由附表1查得)則剩余氨水量為 W7=WlW4=15.4951.643=13.852t。第26頁/共30頁第二十七頁，共31頁。顯然，剩余氨水量取決于配煤水分和化合水的數(shù)量以及煤氣初冷后集合溫度的高低煤氣初冷的集合溫度不宜偏高，否則會(huì)帶來下列問題：煤氣中水汽含量增多，體積變大，致使鼓風(fēng)機(jī)能力不足，影響煤氣

14、正常輸送。焦油氣冷凝率降低，初冷后煤氣中焦油含量增多，影響后續(xù)工序生產(chǎn)(shngchn)操作。第27頁/共30頁第二十八頁，共31頁。在初冷器內(nèi)，煤氣冷卻到一定程度（一般認(rèn)為55）以下，萘蒸汽凝華呈細(xì)小薄片晶體析出，可溶入焦油中，溫度愈低，煤氣中萘蒸汽含量也愈少，當(dāng)集合溫度高時(shí)，煤氣中含萘量將更顯著增大。根據(jù)現(xiàn)場資料，甚至，煤氣中萘含量比同溫下萘氣飽和含量高12倍。這些未分離除去的萘?xí)斐擅簹夤艿篮秃罄m(xù)(hux)設(shè)備的堵塞，增加以后洗萘系統(tǒng)負(fù)荷，給洗氨、洗苯帶來困難。由上述可見，在煤氣初冷操作中，必須保證初冷器后集合溫度不高于規(guī)定值，并盡可能地脫除煤氣中的萘。第28頁/共30頁第二十九頁，共3

15、1頁。 焦?fàn)t煤氣是多組分混合物。其中的H2、CH4、CO、CO2、N2、CnHm（按乙烯計(jì)）、O2等，在常溫條件下始終保持氣態(tài)，而且在其后的冷卻、加壓及回收化學(xué)產(chǎn)品過程中，其總摩爾流量不變，故這部分氣體稱為干煤氣。又因在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1kmol理想氣體的體積為22.4m3，故以m3/h作為干煤氣的流量的計(jì)量單位時(shí)，干煤氣的體積流量也是不變的。與干煤氣不同的是水蒸氣、粗苯蒸汽、焦油蒸汽以及NH3、H2S、HCN等，在煤氣冷卻過程中，有的會(huì)冷凝成液體，溶于水，或在化學(xué)產(chǎn)品回收中采用吸收(xshu)的方法將其從煤氣中分離出去，這些成分是可變的，都不屬于干煤氣的成分；這些成分在煤氣中的含量，常以g/m3為單位計(jì)量，是很方便的。