煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工教學(xué)課件匯總整本書電子教案全套教學(xué)教程完整版電子教案(最新)

1、緒 論 第一章 緒 論第一節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品概述第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程第一節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品概述 一、煉焦化學(xué)煉焦化學(xué)是研究以煤為原料，經(jīng)高溫干餾獲得焦炭和荒煤氣，并用經(jīng)濟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。以煤為原料，經(jīng)過高溫干餾生產(chǎn)焦炭，同時獲得煤氣、煤焦油、并回收其他化工產(chǎn)品的工業(yè)是煉焦化學(xué)工業(yè)。生產(chǎn)和經(jīng)營煉焦化學(xué)產(chǎn)品的單位是煉焦化學(xué)工廠。在中國鋼鐵聯(lián)合企業(yè)能耗中，焦炭和焦?fàn)t煤氣提供的能源占60%以上，所以大部分焦化廠設(shè)在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要組成部分，另有一部分是設(shè)在民用煤氣或化工部門。 第

2、一節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品概述 二、煉焦化學(xué)產(chǎn)品煤是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的由很多苯環(huán)縮合起來的多環(huán)結(jié)構(gòu)物質(zhì)，煤中的價鍵以碳原子結(jié)合為主，氫、氧、氮、硫等原子鑲嵌在苯環(huán)之間。在加熱時能黏結(jié)成塊的煤種，通常稱之為煉焦煤。煉焦煤于煉焦?fàn)t內(nèi)在隔絕空氣高溫加熱條件下，煤質(zhì)發(fā)生一系列的變化，除生成固態(tài)焦炭外，還裂解生成揮發(fā)性產(chǎn)物簡稱為荒煤氣?；拿簹庵泻性S多各種化合物，包括常溫下的氣態(tài)物質(zhì)如氫、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等；C1C 6直鏈烴類和氫等裂解成焦?fàn)t煤氣的主要成分。三、回收煉焦化學(xué)產(chǎn)品的目的和意義第一節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品概述表1-1 國內(nèi)生產(chǎn)的主要煉焦化學(xué)產(chǎn)品 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率煤料在焦?fàn)t炭化室內(nèi)進

3、行高溫干餾時，煤質(zhì)發(fā)生了一系列的物理化學(xué)變化。裝入煤在200以下蒸出表面水分，同時析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等氣體；隨溫度升高至250300，煤的大分子端部含氧化合物開始分解，生成二氧化碳、水和酚類，這些酚主要是高級酚；至約500時，煤的大分子芳香族稠環(huán)化合物側(cè)鏈斷裂和分解，產(chǎn)生氣體和液體，煤質(zhì)軟化熔融，形成氣、固、液三相共存黏稠狀的膠質(zhì)體、并生成脂肪烴，同時釋放出氫。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率在600前從膠質(zhì)層析出的和部分從半焦中析出的蒸汽和氣體稱為初次分解產(chǎn)物，主 要含有甲烷，二氧化碳、氧化碳、化合水及初焦油，氫含量很低。初焦油主要的族組成大致如下，%鏈烷烴(脂肪烴) 烯

4、烴 芳烴 酸性物質(zhì) 鹽基類 樹脂狀物質(zhì) 其他 8.0 2.8 58.9 12.1 1.8 14.4 2初焦油中芳烴主要有甲苯、二甲苯，甲基萘、甲基聯(lián)苯、菲、蒽及其甲基同系物，酸性化合物多為甲酚和二甲酚，還有少量的三甲酚和甲基吲哚；鏈烷烴和烯烴皆為C5至C32的化合物，鹽基類主要是二甲基吡啶、甲苯胺等。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率煉焦過程析出的初次分解產(chǎn)物，在炭化室內(nèi)的流動途徑如右圖1所示，約85%的產(chǎn)物是通過赤熱的半焦及焦炭層和沿溫度為1000左右的爐墻到達炭化室頂部空間的，其余約25的產(chǎn)物則通過溫度一般不超過400，處在兩側(cè)膠質(zhì)層之間的煤料層逸出。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組

5、成和產(chǎn)率通過赤熱焦炭和沿炭化室爐墻向上流動的氣體和蒸汽，因受高溫而發(fā)生環(huán)烷烴和烷烴的芳構(gòu)化過程(生成芳香烴)并析出氫氣，從而生成二次熱裂解產(chǎn)物。這是一個不可逆反應(yīng)過程，由此生成的化合物在炭化室頂部空間就不再發(fā)生變化,與此相反，由煤餅中心通過的揮發(fā)性產(chǎn)物，在炭化室頂部空間才因受高溫發(fā)生芳構(gòu)化過程，因此,炭化室頂部空間溫度具有特殊意義。此溫度在炭化過程的大部分時間里800左右。大量的芳烴是在700800的范圍內(nèi)生成的。使初次分解產(chǎn)物受高溫作用，進一步熱分解，稱為二次裂解。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率當(dāng)發(fā)生二次熱裂解時，碳氫化合物分子結(jié)構(gòu)會發(fā)生以下幾種變化：(a)C-C鍵斷裂引起結(jié)構(gòu)縮小

6、反應(yīng)。C-C鍵斷裂所需的能量較低，先于C-H鍵的斷裂。烷烴的C-C鍵在焦炭的催化作用下，約在350時斷裂。在此反應(yīng)中，較高分子的碳氫化合物裂解為低分子產(chǎn)物和形成較小的自由基。例如 CH3CH2CH=CH2CH3CH2CH2CH2CH2 (CH2)9CH3 CH3CH2(CH2)8CH3 烷烴裂解時，除可生成分子較小的烷烴外，還可生成二烯烴或兩個烯烴分子。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率(b)C-H鍵裂解引起脫氫反應(yīng)。CH鍵發(fā)生裂解的溫度在400550之間。飽和碳氫化合物裂解生成烯烴，同時析出氫氣，例如 CH3CH2CH2CH3 CH2=CHCH2CH3+H2 CH2=CHCH=CH2+

7、2H2在500時開始產(chǎn)生脫氫現(xiàn)象，至650時氫的生成量已很多，在高于800時，烯烴產(chǎn)生二次裂解，例如部分乙烯將裂解為甲烷、氫和碳。(c)按異構(gòu)化進行的重排反應(yīng)。在此反應(yīng)中，碳氫化合物裂解時產(chǎn)生的是復(fù)合異構(gòu)化，即裂解的原始物質(zhì)要受到異構(gòu)作用、環(huán)化作用及脫氫作用，而不是單純的異構(gòu)化(即氫一烴基團的互換)。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率(d) 聚合、歧化、縮合引起的結(jié)構(gòu)增大反應(yīng)。高分子烷烴進行裂解所生成的烯烴和二烯烴及原科中的烯烴之間易進行反應(yīng)，從而通過聚合或環(huán)化生成環(huán)烯烴類化合物脫氫而得到芳香族化合物，例如CH2 = CH2 + CH2 = CH-CH = CH2 C6H8 + H2 環(huán)

8、六二烯 C6H8 C6H6 + H2 苯 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率通過上述許多復(fù)雜反應(yīng)和其他反應(yīng)，煤氣中的甲烷和重?zé)N(主要為乙烯)的含量降低，氫的含量增高，煤氣的密度變小，并形成一定量的氨，苯族烴、萘和蒽等，在炭化室頂部空間最終形成一定組成的焦?fàn)t煤氣。二、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的組成煉焦配煤在炭化室內(nèi)經(jīng)過一系列的物理變化和化學(xué)變化最終形成焦炭，排放出一定組成的荒煤氣。從每個炭化室逸出的荒煤氣組成隨各自炭化室不同的炭化時間而變化。由于煉焦?fàn)t操作是連續(xù)的，所以整個煉焦?fàn)t組產(chǎn)生的煤氣組成基本是均一穩(wěn)定的。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率荒煤氣中除凈焦?fàn)t煤氣外的主要組成（g/m3）： 水蒸

9、氣 250450 硫化氫 630 焦油氣 80120 其他硫化物 22.5苯族烴 3045 氰化氫等氰化物 1.02.5 氨 816 吡啶鹽基 0.40.6 萘 812 經(jīng)回收化學(xué)產(chǎn)品和凈化后的煤氣，稱為凈焦?fàn)t煤氣，也稱回爐煤氣。 其組成如表1-1所示。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率由表1-1可見，凈煤氣的組分有最簡單的碳氫化合物、游離氫、氧、氮及一氧化碳等，這說明煤氣是分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煤質(zhì)分解的最終產(chǎn)品。煤氣中氫、甲烷、一氧化碳、不飽和烴是可燃成分，氮、二氧化碳、氧是惰性組分。凈焦?fàn)t煤氣的低熱值為1758018420kJ/m3,密度為0.450.48kg/m3。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品

10、的生成與組成和產(chǎn)率 三、煉焦化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率煉焦化學(xué)產(chǎn)品的數(shù)量和組成隨煉焦溫度和原料煤質(zhì)量的不同而波動。在工業(yè)生產(chǎn)條件下，煤料高溫干餾時各種產(chǎn)物的產(chǎn)率，% (對干煤的質(zhì)量)： 焦炭 7078； 凈焦?fàn)t煤氣 1519； 焦油 34.5； 化合水： 24； 苯族烴 0.81.4； 氨 0.250.35 其他 0.91.1。其中化合水是指煤中有機質(zhì)分解生成的水分。從炭化室逸出的荒煤氣（也稱出爐煤氣）所含的水蒸氣，除少量化合水外，大部分來自煤的表面水分。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率四、影響化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率和組成的因素?zé)捊够瘜W(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率取決于煉焦配煤的性質(zhì)和煉焦過程的技術(shù)操作條件。1配煤性質(zhì)和組成

11、的影響焦油產(chǎn)率取決于配煤的揮發(fā)分和煤的變質(zhì)程度。在配煤的干燥無灰基（daf）揮發(fā)分Vdaf=20%30%的范圍內(nèi)，可依下式求得焦油產(chǎn)率X(%)； X=18.361.53Vdaf0.026 Vdaf （1-1） 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 苯族烴的產(chǎn)率隨配煤中的（C/H）的增加而增加。且配煤揮發(fā)分含量越高，所得粗苯中甲苯的含量就越少。在上述配煤的干燥無灰基揮發(fā)分范圍內(nèi)，可由下式求得苯族烴的產(chǎn)率Y(%)： Y=1.60.144 Vdaf0.0016Vdaf （1-2） 氨來源于煤中的氮。一般配煤約含氮2%左右，其中約60%存在于焦炭中，15%20%的氮與氫化合生成氨，其余生成氰化氫，吡

12、啶鹽基或其他含氮化合物。這些產(chǎn)物分別存在于煤氣和焦油中。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 煤氣中硫化物的產(chǎn)率主要取決于煤中的硫含量。一般干煤含全硫0.5%1.2%，其中20%45%轉(zhuǎn)入荒煤氣中。配煤揮發(fā)分和爐溫愈高，則轉(zhuǎn)入煤氣中的硫就愈多?；纤漠a(chǎn)率同配煤的含氧量有關(guān)。配煤中的氧有55% 60%在干餾時轉(zhuǎn)變?yōu)樗?且此值隨配煤揮發(fā)分的減少而增加。經(jīng)過氧化的煤料能生成較大量的化合水。由于配煤中的氫與氧化合生成水,將使化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率減少。煤氣的成分同干餾煤的變質(zhì)程度有關(guān)。變質(zhì)年代輕的煤干餾時產(chǎn)生的煤氣中，CO、CnHm及CH4的含量高，氫的含量低。隨著變質(zhì)年代的增加，前三者的含量越來越少，而

13、氫的含量越來越多。因此，配煤成分對煤氣的組成有很大的影響。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率煤氣的產(chǎn)率Q()同配煤揮發(fā)分有關(guān)，可依下式求得： （1-3）式中系數(shù)(對氣煤氣a=3，對焦煤a=3.3) Vdaf 配煤的干燥無灰基揮發(fā)分，。由于濕煤的含水量不穩(wěn)定，不易作基準，所以上述產(chǎn)率均是對干煤的質(zhì)量%。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 2焦?fàn)t操作條件的影響 煉焦溫度、操作壓力、揮發(fā)物在爐頂空間停留時間、焦?fàn)t內(nèi)生成的石墨、焦炭或焦炭灰分中某些成分的催化作用都影響煉焦化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率及組成，最主要的影響因素是爐墻溫度(與結(jié)焦時間相關(guān))和炭化室頂部空間溫度（也稱爐頂空間溫度）。 炭化室頂部

14、空間溫度在煉焦過程中是有變化的。為了防止苯族烴產(chǎn)率降低，特別是防止甲苯分解，爐頂部空間溫度不宜超過800。如果過高，則由于熱解作用焦油和粗苯的產(chǎn)率均將降低，化合水產(chǎn)率將增加，氨在高溫作用下，由于進行逆反應(yīng)而部分分解，并在赤熱焦炭作用下生成氰化氫，氨的產(chǎn)率降低。 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 高溫會使煤氣中甲烷及不飽和碳氫化合物含量減少，氫含量增加，因而煤氣體積產(chǎn)量增加， 熱值降低。爐溫、結(jié)焦時間對煉焦化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率及組成的影響，可由圖1-2及圖1-3所示曲線表明?；瘜W(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率和組成還受焦?fàn)t操作壓力的影響，炭化室內(nèi)壓力高時，煤氣會漏入燃燒系統(tǒng)而損失；當(dāng)炭化室內(nèi)形成負壓時，空氣被吸入，部

15、分化學(xué)產(chǎn)品燃燒，氮和二氧化碳含量增加，煤氣熱值降低。因此，規(guī)定焦?fàn)t集氣管必須保持一定壓力 第二節(jié) 煉焦化學(xué)產(chǎn)品的生成與組成和產(chǎn)率 第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 從焦?fàn)t炭化室生成的荒煤氣需在化產(chǎn)回收車間進行冷卻、輸送，回收焦油、氨、硫、苯族烴等化學(xué)產(chǎn)品，同時凈化煤氣。這一方面是為得到有用的化學(xué)產(chǎn)品，另一方面是為了便于煤氣順利地輸送、儲存和用戶的使用。 煤氣中除氫、甲烷、乙烷、等成分外，其他成分含量雖少，卻會產(chǎn)生有害的作用。如萘?xí)怨腆w結(jié)晶析出，堵塞設(shè)備及煤氣管道；焦油蒸汽存在有害于氨和苯族烴的回收；氨水溶液會腐蝕設(shè)備和管路，對上述能產(chǎn)生障害的物質(zhì)，根據(jù)煤氣的用途不同而有不同程度的清

16、除要求，在選擇凈化方法時，應(yīng)本著既滿足凈化要求，又符合因地制宜，化害為利的原則，通過綜合評價確定，因而從煤氣中回收化學(xué)產(chǎn)品及凈制處理的方法和流程也有所不同。 第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 焦化廠一般采用冷卻、冷凝的方法除去煤氣中的焦油和水；利用鼓風(fēng)機抽吸和加壓輸送煤氣；用電捕方法除少量的焦油霧；煤氣中其他成分的脫除大多采用吸收法；對于凈化程度要求高的場合，可采用吸附法或冷凍法。 一、在正壓下操作的焦?fàn)t煤氣處理系統(tǒng)在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，如焦?fàn)t煤氣只用作本企業(yè)冶金燃料時，除回收焦油、氨、苯族烴和硫等外，其余雜質(zhì)只需清除到煤氣在輸送和使用中都不發(fā)生困難的程度即可。 比較典型的處理方法和工藝

17、系統(tǒng)有兩大類。根據(jù)鼓風(fēng)機設(shè)置位置不同分為正壓和半負壓工藝系統(tǒng)。1. 正壓操作系統(tǒng)焦?fàn)t煤氣凈化精制處理系統(tǒng)中鼓風(fēng)機設(shè)在初冷器的后面。如圖1-4所示: 圖1-4 正壓下操作的焦?fàn)t煤氣處理系統(tǒng)第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 2 . 半負壓操作系統(tǒng)焦?fàn)t煤氣凈化精制處理系統(tǒng)中鼓風(fēng)機設(shè)在電捕焦油器的后面。如下頁圖1-5對民用焦?fàn)t煤氣，其中的雜質(zhì)必須清除到較徹底的程度，處理系統(tǒng)與上述基本相同，另加干法脫硫以達到深度脫除硫化氫和氰化氫。如需遠距離輸送，在煤氣貯柜后需加壓縮機和深冷脫濕。 圖1-5 半負壓下操作的焦?fàn)t煤氣處理系統(tǒng)第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方

18、法及典型流程第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 經(jīng)處理后的煤氣凈制程度可達到表1-2所列標準。 第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 在圖1-4、圖1-5所示處理系統(tǒng)中，鼓風(fēng)機分別位于初冷器后或電捕焦油器的后面，自風(fēng)機以后的全系統(tǒng)均處于正壓下操作。這兩種工藝應(yīng)用廣泛，由于鼓風(fēng)機后煤氣溫升到50左右，對選用半直接飽和器法(需55左右)或冷弗薩姆法(需55)回收氨的系統(tǒng)特別適用。又因在正壓下操作，煤氣體積小，有關(guān)設(shè)備及煤氣管道尺寸相應(yīng)較?。晃瞻?、苯族烴等的吸收推動力較大，有利于提高吸收速率和回收率。二、在負壓下操作的焦?fàn)t煤氣處理系統(tǒng)在采用水洗氨的系統(tǒng)中，因洗氨塔操作溫度盡可能低些（

19、2225）為宜，故鼓風(fēng)機可設(shè)在煤氣凈化系統(tǒng)的最后面，這就是全負壓工藝流程。負壓下操作的焦?fàn)t煤氣處理系統(tǒng)如圖1-6所示。第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程圖1-6 負壓下操作的焦?fàn)t煤氣處理系統(tǒng)第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 全負壓流程中的設(shè)備均處于負壓下操作，鼓風(fēng)機入口壓力為710kpa，機后壓力為1517kPa。此種系統(tǒng)發(fā)展于德、法等國，目前中國也有采用。全負壓處理系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：（1）不必設(shè)置煤氣終冷系統(tǒng)和黃血鹽系統(tǒng)：（2）可減少低溫水用量，總能耗亦有所降低，（3）凈煤氣經(jīng)鼓風(fēng)機壓縮升溫后，成為過熱煤氣，遠距輸送時，冷凝液甚少，減輕了管道腐蝕。 第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)

20、品的方法及典型流程 這種系統(tǒng)也存在如下缺點：（1）負壓狀態(tài)下，煤氣體積增大，有關(guān)設(shè)備及煤氣管道相應(yīng)增大。例如洗苯塔直徑約增78，（2）負壓設(shè)備與管道越多，漏入空氣的可能性增大需特別加強密封：（3）在較大的負壓下，煤氣中硫化氫、氨和苯族烴的分壓也低。減少了吸收推動力。據(jù)計算，負壓操作下苯族烴回收率比正壓操作時降低2.4%。綜上所述，全負壓回收工藝可供采用水洗氨工藝或弗薩姆法生產(chǎn)無水氨工藝的回收系統(tǒng)選用。第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 三、粗苯加工生產(chǎn)流程系統(tǒng)粗苯工段生產(chǎn)的粗苯，經(jīng)兩苯塔分餾為輕苯和重苯。苯、甲苯、二甲苯的絕大部分和硫化物的大部分及50%的不飽和化合物聚集與輕苯中，苯乙

21、烯、古馬隆和茚等高沸點不飽和化合物聚集于重苯中。輕苯和重苯分別加工。粗苯精制加工生產(chǎn)流程系統(tǒng)見圖1-7。第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程 四、焦油加工生產(chǎn)流程系統(tǒng)冷凝工段生產(chǎn)的煤焦油是具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的黏稠狀液體，其中含有上萬種的物質(zhì)，須經(jīng)過予處理蒸餾切取組分集中的各種餾分，再對各種餾分用酸堿洗滌、蒸餾、聚合、結(jié)晶等方法進行處理提取純產(chǎn)品。焦油加工生產(chǎn)流程系統(tǒng)見圖1-8和圖1-9。 圖1-9 焦油餾分精制加工系統(tǒng)第三節(jié) 回收與加工化學(xué)產(chǎn)品的方法及典型流程煤氣的初冷和焦油氨水的分離第二章 煤氣的初冷和焦油氨水的分離第一節(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第三節(jié)

22、 焦油氨水的分離第四節(jié) 煤氣冷卻和冷凝的主要設(shè)備第五節(jié) 煤氣初冷操作和常見事故處理 煤氣的初冷和焦油氨水的分離焦?fàn)t煤氣從炭化室經(jīng)上升管逸出時的溫度為650750此時煤氣中含有焦油氣，苯族烴、水汽，氨、硫化氫、氰化氫，萘及其他化合物，為回收和處理這些化合物，首先應(yīng)將煤氣冷卻，這是因為:1. 從煤氣中回收化學(xué)產(chǎn)品和凈化煤氣時，多采用比較簡單易行的冷凝，冷卻法和吸收法，在較低的溫度下(2535)才能保證較高的回收率; 煤氣的初冷和焦油氨水的分離2. 含有大量水汽的高溫煤氣體積大(例如由附表2查得0時lm3干煤氣，在80經(jīng)水蒸汽飽和后的體積2.429m3，而在25經(jīng)水汽飽和的體積為1.126m。，前者

23、比后者大1.16倍)，顯然所需輸送煤氣管道直徑、鼓風(fēng)機的輸送能力和功率均增大，這是不經(jīng)濟的;3. 在煤氣冷卻過程中，不但有水汽冷凝，且大部分焦油和萘也被分離出來，部分硫化物，氰化物等腐蝕性介質(zhì)溶于冷凝液中，從而可減少回收設(shè)備及管道的堵塞和腐蝕。 煤氣的初冷和焦油氨水的分離煤氣的初步冷卻分兩步進行：第一步是在集氣管及橋管中用大量循環(huán)氨水噴灑，使煤氣冷卻到8090；第二步再在煤氣初冷器中冷卻。在初冷器將煤氣冷卻到何種程度，隨化學(xué)產(chǎn)品回收與煤氣凈化選用的工藝方法而異，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定，例如若以硫酸或磷酸作為吸收劑，用化學(xué)吸收法除去煤氣中的氨，初冷器后煤氣溫度可以高一些，一般為2535；若以水作吸收

24、劑，用物理吸收法除去煤氣中的氨初冷后煤氣溫度要低些，一般為25以下。 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1. 煤氣在集氣管內(nèi)冷卻的機理煤氣在橋管和集氣管內(nèi)冷卻，是用表壓為150200kPa的循環(huán)氨水通過噴頭強烈噴灑進行的（由圖2-1所示）。當(dāng)細霧狀的氨水與煤氣充分接觸時，由于煤氣溫度很高而濕度又很低，故煤氣放出大量顯熱，氨水大量蒸發(fā)，快速進行著傳熱和傳質(zhì)過程。傳熱過程推動力是煤氣與氨水的溫度差，所傳遞的熱量為顯熱，是高溫的煤氣將熱量傳熱傳給低溫的循環(huán)氨水。 第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻傳熱過程推動力是煤氣與氨水的溫度差，所傳遞的熱量為顯熱，是高溫的煤氣將熱量傳熱傳給低溫的循環(huán)

25、氨水。傳質(zhì)過程的推動力是循環(huán)氨水液面上的水汽分壓與煤氣中水汽分壓之差，氨水部分蒸發(fā)，煤氣溫度急劇降低，以供給氨水蒸發(fā)所需的潛熱，此部分熱量約占煤氣冷卻所放出總熱量的7580。另有約占所放出總熱量10的熱量由集氣管表面散失。 第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻通過上述冷卻過程，煤氣溫度由650750降至80 85 ，同時有60左右的焦油氣冷凝下來，含在煤氣中的粉塵也被沖洗下來，有焦油渣產(chǎn)生。在集氣管冷卻煤氣主要是靠氨水蒸發(fā)吸收需要的相變熱使煤氣顯熱減少溫度降低，所以煤氣溫度可冷卻至高于其最后達到的露點溫度13。煤氣的露點溫度就是煤氣被水汽飽和的溫度，以是煤氣在集氣管中冷卻的極限。 2、煤氣露點與煤氣中

26、水汽含量的關(guān)系煤氣的冷卻及所達到的露點溫度同下列因素有關(guān)；在一般生產(chǎn)條件下，煤料水分每降低1，露點溫度可降低0.6 0.7 。顯然，降低煤料水分，對煤氣的冷卻很重要。煤氣露點與煤氣中水汽含量之間的關(guān)系如圖2-2所示。第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻第一節(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. 集氣管技術(shù)操作指標集氣管技術(shù)操作的主要數(shù)據(jù)如下： （中國沿海地區(qū)數(shù)據(jù)） 集氣管前煤氣溫度， 650750 離開集氣管的煤氣溫度， 8085 循環(huán)氨水溫度， 7278 離開集氣管氨水的溫度， 7480 煤氣露點， 7983 循環(huán)氨水量，m3t干煤 56 蒸發(fā)的氨水量，(占循環(huán)氨水量) 23

27、冷凝焦油量，(占煤氣中焦油量) 60 第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻由此可見，煤氣雖然已顯著冷卻，但集氣管內(nèi)不僅不發(fā)生水蒸氣的冷凝，相反由于氨水蒸發(fā)，使煤氣中水分增加。但煤氣仍未被水汽所飽和，經(jīng)冷卻后煤溫仍高于煤氣的露點溫度。2. 技術(shù)要求 （1）集氣管在正常操作過程中用氨水而不用冷水噴灑，因冷水溫度低不易蒸發(fā)，使煤氣冷卻效果不好，所帶入的礦物雜質(zhì)會增加瀝青的灰分。此外，由于水溫很低，使集氣管底部劇烈冷卻、冷凝的焦油黏度增大，易使集氣管堵塞。氨水又有潤滑性，便于焦油流動，可以防止煤氣冷卻過程中煤粉、焦粒、焦油混合形成的焦油渣因積聚，而堵塞煤氣管道。 第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻（2）進入集氣管前

28、的煤氣露點溫度主要與裝入煤的水分含量有關(guān)，煤料中水分(化合水及配煤水分，約占干煤重量的10)形成的水汽在冷卻時放出的顯熱約占總放出熱量的23，所以降低煤料水分，會顯著影響煤氣在集氣管冷卻的程度，當(dāng)裝入煤全部水分為811時，相應(yīng)的露點溫度為6570。為保證氨水蒸發(fā)的推動力，進口水溫應(yīng)高于煤氣露點溫度510，所以采用7278的循環(huán)氨水噴灑煤氣。第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻（3）對不同形式的焦?fàn)t所需的循環(huán)氨水量也有所不同，生產(chǎn)實踐經(jīng)驗確定的定額數(shù)據(jù)為：對單集氣管的焦?fàn)t，每噸干煤需5m3循環(huán)氨水，對雙集氣管焦?fàn)t需6m3的循環(huán)氨水。近年來，國內(nèi)外焦化廠已較普遍在焦?fàn)t集氣管上采用了高壓氨水代替蒸汽噴射進行

29、無煙裝煤，個別廠還采用了預(yù)熱煤煉焦，設(shè)置了獨立的氨水循環(huán)系統(tǒng)，用于專設(shè)的焦?fàn)t集氣管的噴灑，則它們的循環(huán)氨水量又各不同。（4）集氣管冷卻操作中，應(yīng)經(jīng)常對設(shè)備進行清掃，保持循環(huán)氨水噴灑系統(tǒng)暢通，氨水壓力、溫度、循環(huán)量力求穩(wěn)定。第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻三、集氣管的物料平衡與熱平衡通過集氣管的物料平衡和熱平衡的計算，可以了解集氣管內(nèi)物料轉(zhuǎn)移的情況以及求得冷卻后的煤氣溫度。若冷卻后的煤氣溫度已確定，就可以求得必需的循環(huán)氨水用量及其蒸發(fā)量。也可用以評定集氣管操作好壞。下面以沿海地區(qū)某廠實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為例計算煤氣被冷卻至一定溫度時循環(huán)氨水的蒸發(fā)水量和集氣管出口煤氣的露點溫度。第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻（

30、一）某廠實際生產(chǎn)數(shù)據(jù) 1. 產(chǎn)品產(chǎn)率，(對干煤質(zhì)量) 焦?fàn)t煤氣 15.80 水分(化合水2；配煤水分8) 10 焦油 4.0 粗苯 1.1 氨 0.3 硫化氫 0.3 焦炭 76.5 總計 108.0 第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻 2. 操作指標 冷凝焦油量占總焦油量， 60 進入集氣管的煤氣；溫度， 650 離開集氣管的煤氣溫度， 82 進入集氣管的循環(huán)氨水溫度， 75 離開集氣管的循環(huán)氨水溫度， 78 標準狀態(tài)下的煤氣密度，kg/m3 0.465 集氣管內(nèi)壓強, Pa 1.013105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

31、所吸收的熱量 15 集氣管的散熱損失 10 第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻4.各種組分在82650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時焦油平均汽化潛熱，kJ/kg 330.8 水在82時的汽化潛熱，kJ/kg 2303.3第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻（二）循環(huán)氨水量的計算以1t干煤作計算基準，煤氣在集氣管內(nèi)進行冷卻時放出的總熱量，可按如下計算得：煤氣放出的顯熱(KJ)

32、焦油汽放出的顯熱(KJ ) 1000*0.04*2.094*(650-82)=47564 第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻焦油汽放出的冷凝熱(KJ ) 1000*0.04*0.6*330.8=7939水汽放出的顯熱(kJ) 10000.1*2.010*(650-82)=114168苯族烴放出的顯熱(kJ)1000*0.011*1.842* (650-82)=11509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+11416

33、8+11509+4453+1954=494647kJ 第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻 根據(jù)熱平衡，則得：因循環(huán)氨水蒸發(fā)所吸收的熱量q1=0.75Q，所以蒸發(fā)水量為： G1=q1/2303.9=0.75*494647/2303.9=161J因氨水升溫所吸收的熱量q2=0.15Q，則循環(huán)氨水量為： G2=q2/4.187*(78-75)=0.15*494647/4.187*(78-75)=5907kJ式中 4.187為水的比熱容，kJ/(kg )所以，以每噸干煤計的循環(huán)氨水總量為： 161+5907=6068kg氨水蒸發(fā)量占循環(huán)氨水總量： 161/6068*100%=2.65%第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)

34、的冷卻（三）煤氣露點溫度的確定根據(jù)已知數(shù)據(jù)及計算結(jié)果，可求得離開集氣管的煤氣露點溫度。進入集氣管的氣態(tài)煉焦化學(xué)產(chǎn)品按體積計數(shù)量為: m3/(t干煤) 式中 18、200、83、17、34分別為水、焦油、苯族烴、氨及硫化氫的相對分子質(zhì)量。第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻在集氣管內(nèi)冷凝的焦油體積為： m3/(t干煤)1000*0.04/200*0.6*22.4=2.69在集氣管內(nèi)蒸發(fā)的氨水體積為： m3/(t干煤)161*22.4/18=200在無煙裝煤時噴射的蒸汽量對干煤的百分數(shù)為：單集氣管15；雙集氣管3%，現(xiàn)按雙集氣管的噴射蒸汽量求得體積為：m3/(t干煤)1000*0.03*22.4/18=3

35、7.33 第一節(jié) 煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻則離開集氣管的水汽總體積為：m3/(t干煤)1000*0.1*22.4/18+200+37.33=361.77離開集氣管的煤氣總體積為：m3/(t干煤)478+200+37033-2.69=712.64集氣管出口煤氣中水汽分壓為：PaP=1.013*105*361.77/712.64=51424由附錄1查得相應(yīng)的煤氣飽和溫度(露點)為8205。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻煤氣冷卻和焦油蒸汽、水蒸汽的冷凝，可以采用不同形式的冷卻器。被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)直接接觸的冷卻器，稱為直接混合式冷卻器，簡稱為直接冷卻器或直接冷卻；被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)分別從固體壁面的兩

36、側(cè)流過，煤氣將熱量傳給壁面，再由壁面?zhèn)鹘o冷卻介質(zhì)的冷卻器，稱為間壁式冷卻器，簡稱為間接冷卻器或間接冷卻。由于冷卻器的形式不同，煤氣冷卻所采取的流程也不同。 煤氣冷卻的流程可分為間接冷卻、直接冷卻和間直混合冷卻三種。上述三種流程各有優(yōu)缺點，可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、工藝要求及其他條件因地制宜地選擇采用。中國目前廣泛采用的是間接冷卻。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所示為立管式煤氣初冷工藝流程。焦?fàn)t煤氣與循環(huán)氨水、冷凝焦油等沿吸煤氣主管先進入氣液分離器，煤氣與焦油、氨水、焦油渣等在此分離。分離下來的氨水和焦油一起進入機械化焦油氨水澄清槽，利用密度不同經(jīng)

37、過靜置澄清分成三層：上層為氨水（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）。 沉淀下來的焦油渣由刮板輸送機連續(xù)刮送至漏斗處排出槽外。焦油則通過液面調(diào)節(jié)器流至焦油中間槽，由此泵往焦油貯槽，經(jīng)初步脫水后泵往焦油車間。氨水由澄清槽上部滿流至氨水中間槽，再用循環(huán)氨水泵送回焦?fàn)t集氣管以冷卻荒煤氣。這部分氨水稱為循環(huán)氨水。 圖2-3 立管式煤氣初冷工藝流程 1一氣液分離器；2一煤氣初冷器；3一煤氣鼓風(fēng)機；4一電捕焦油器；5一冷凝液槽；6一冷凝液液下泵；7一鼓風(fēng)機水封槽；8一電捕焦油器水封槽； 9一機械化氨水澄清槽； 10一氨水中間

38、槽； 11一事故氨水槽；12一循環(huán)氨水泵；1 3一焦油泵；1 4一焦油貯槽；15一焦油中間槽；1 6一初冷冷凝液中間槽；17一冷凝液泵第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 經(jīng)氣液分離后的煤氣進入數(shù)臺并聯(lián)立管式間接冷卻器，用水間接冷卻，煤氣走管間，冷卻水走管內(nèi)。從各臺初冷器出來的煤氣溫度是有差別的，匯集在一起后的煤氣溫度稱為集合溫度，這個溫度依生產(chǎn)工藝的不同而有不同的要求：在生產(chǎn)硫銨系統(tǒng)中，要求集合溫度低于35，在水洗氨生產(chǎn)系統(tǒng)中，則要求集合溫度低于25。隨著煤氣的冷卻，煤氣中絕大部分焦油氣、大部分水汽和萘在初冷器中被冷凝下來，萘溶解于焦油中。煤氣中一定數(shù)量的氨，二氧化碳，硫化氫

39、，氰化氫和其他組分溶解于冷凝水中，形成了冷凝氨水。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 焦油和冷凝氨水的混合液稱為冷凝液。冷凝氨水中含有較多的揮發(fā)銨鹽（NH3與H2S、HCH、H2CO3形成的銨鹽，如 (NH4)S、NH4CN、(NH4)2CO3等），固定銨鹽（如NH4C1、NH4CNS、(NH4)SO4和(NH4)S2O3等）的含量較少。當(dāng)其溶液加熱至100即分解的銨鹽為揮發(fā)銨鹽，需加熱到220250或有堿存在的情況下才能分解的銨鹽叫固定銨鹽。循環(huán)氨水中主要含有固定銨鹽，在其單獨循環(huán)時，固定銨鹽含量可高達3040g/l。為降低循環(huán)氨水中固定銨鹽的含量，以減輕對焦油蒸餾設(shè)備的腐蝕和改善焦油的脫水、脫鹽操

40、作，大多采用兩種氨水混合的分離流程，混合氨水固定銨鹽含量可降至1.33.5g/l。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻如圖2-3所示，冷凝液自流入冷凝液槽，再用泵送入機械化氨水澄清槽，與循環(huán)氨水混合澄清分離。分離后所得剩余氨水送去蒸氨，蒸氨廢水還應(yīng)經(jīng)生化處理。由管式初冷器出來的煤氣尚含有1.52g/m3的霧狀焦油，被鼓風(fēng)機抽送至電捕焦油器除去其中絕大部分焦油霧后，送往下一道工序。當(dāng)冷卻煤氣用的冷卻水為直流水時（水源充分的地區(qū)），冷卻器后的熱水直接排放(或用作余熱水供熱) 。上述煤氣間接初冷流程適用于生產(chǎn)硫銨工藝系統(tǒng)，當(dāng)水洗氨生產(chǎn)時，為使初冷后煤氣 集合溫度達到20左右，宜采用兩段初步冷卻。 第二節(jié) 煤氣

41、在初冷器的冷卻 兩段初冷可采用如圖2-4所示具有兩段初冷功能的初冷器，其中前四個煤氣通道為第一段，后兩個煤氣通道為第二段。在第一段用循環(huán)冷卻水將煤氣冷卻到約45，第二段用低溫水將煤氣冷卻到25以下。也可采用初冷器并串聯(lián)實現(xiàn)煤氣兩段初冷。例如用“二串一”。即煤氣先通過作為第一段的兩臺并聯(lián)的初冷器，再匯合通過作為第二段的一臺初冷器，簡稱為“二串一”，第一段用循環(huán)水冷卻，第二段用低溫水冷卻，可將煤氣冷卻到25以下?；蛴谩叭弧惫に嚒５诙?jié) 煤氣在初冷器的冷卻 圖2-4 兩段煤氣間接初冷器第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 2. 橫管式冷卻器間接初冷工藝流程橫管式煤氣初冷器冷卻，煤氣走管間，冷卻水走管內(nèi)。水

42、通道分上下兩段，上段用循環(huán)水冷卻，下段用制冷水冷卻，將煤氣溫度冷卻到22以下。橫管式初冷器煤氣通道，般分上中下三段，上段用循環(huán)氨水噴灑，中段和下段用冷凝液噴灑，根據(jù)上、中、下段冷凝液量和熱負荷的計算可知：上段和中段冷凝液量約占總量的95，而下段冷凝液量僅占總量的5；從上段和中段流至下段的冷凝液由45降至30的顯熱及噴灑的冷凝液冷卻顯熱，約占總熱負荷的60；下段冷凝液的冷凝圖2-5-1 橫管式煤氣初冷工藝流程潛熱及冷卻至30的顯熱，約占總熱負荷20%；下段噴灑冷凝液的冷卻顯熱，約占總熱負荷20%。 第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 由此可見，上段和中段噴灑的氨水和冷凝全部從下段排出，顯著地增加了下段負

43、荷。為此有人推薦如圖2-5-1所示的橫管式煤氣初冷工藝流程。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 該流程上段和中段冷凝液從隔斷板經(jīng)水封自流至氨水分離器，下段冷凝液經(jīng)水封自流至冷凝液槽。下段冷凝液主要是輕質(zhì)焦油，作為中段和下段噴灑液有利于洗萘。噴灑液不足時，可補充焦油或上段和中段的冷凝液。該流程最突出的優(yōu)點是橫管式初冷器下段的熱負荷顯著降低，低溫冷卻水用量大為減少。新建焦化廠一般采用半負壓回收系統(tǒng)橫管式冷卻器間接初冷煤氣工藝流程如圖2-5-2 圖2-5-2 半負壓下橫管式煤氣初冷工藝流程1氣液分離器；2橫管冷卻器；3電捕焦油器；4鼓風(fēng)機；5機械化氨水澄清槽；6機械化焦油澄清槽；7煤氣水封槽；8上段冷凝液封

44、槽；9上段冷凝液循環(huán)泵；10下段冷凝液循環(huán)泵；11下段冷凝液封槽；12電捕水封槽；13液下泵；14地下放空槽；15焦油泵16循環(huán)氨水泵17循環(huán)氨水中間槽；18循環(huán)氨水事故槽；19剩余氨水槽；20剩余氨水泵；21剩余氨水中間槽；22剩余氨水中間槽；23除焦油器；24高壓氨水；25氮氣加熱器；26鼓風(fēng)機水封槽第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 如圖所示,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)進入三臺橫管式初冷器，當(dāng)其中任一臺檢修或吹掃時，其余兩臺基本滿足正常生產(chǎn)時的工藝要求。初冷器分上、下兩段，在上段，用循環(huán)水將煤氣冷卻到

45、45，然后煤氣入初冷器下段與制冷水換熱，煤氣被冷卻到22，冷卻后的煤氣并聯(lián)進入兩臺電捕焦油器，當(dāng)一臺檢修或沖洗時，另一臺基本滿足正常生產(chǎn)時的工藝要求。捕集焦油霧滴后的煤氣送煤氣鼓風(fēng)機進行加壓，煤氣鼓風(fēng)機一開一備，加壓后煤氣送往脫硫及硫回收工段。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 為了保證初冷器的冷卻效果，在上、下段連續(xù)噴灑焦油氨水混合液，在其頂部用熱氨水不定期沖洗，以清除管壁上的焦油、萘等雜質(zhì)。初冷器的煤氣冷凝液由初冷器上段和下段分別流出，分別進入各自的初冷器水封槽，初冷器水封槽的煤氣冷凝液分別溢流至上、下段冷凝液循環(huán)槽，分別由上、下段冷凝液循環(huán)泵送至初冷器上下段噴淋洗滌除萘及焦油，如此循環(huán)使用，下段

46、冷凝液循環(huán)槽多余的冷凝液溢流至上段冷凝液循環(huán)槽，上段冷凝液循環(huán)槽多余部分由泵抽送至機械化氨水澄清槽。從氣液分離器分離的焦油氨水與焦油渣并聯(lián)進入三臺機械化氨水澄清槽。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 澄清后分離成三層，上層為氨水，中層為焦油，下層為焦油渣。分離的氨水并聯(lián)進兩臺循環(huán)氨水槽，然后用循環(huán)氨水泵送至焦?fàn)t冷卻荒煤氣及初冷器上段和電捕焦油器間斷吹掃噴淋使用。多余的氨水去剩余氨水槽，用剩余氨水泵送至脫硫工段進行蒸氨。分離的焦油靠靜壓流入機械化焦油澄清槽，進一步進行焦油與焦油渣的沉降分離，焦油用焦油泵送至酸堿油品庫區(qū)焦油槽。分離的焦油渣定期送往煤場摻混煉焦。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 3. 剩余氨水量

47、的計算在氨水循環(huán)系統(tǒng)中，由于加入配煤水分和煉焦時產(chǎn)生的化合水，使氨水量增多而形成所謂的剩余氨水。這部分氨水從循環(huán)氨水泵出口管路上引出，送去蒸氨。其數(shù)量可由下列估算確定。（1）原始數(shù)據(jù) 裝入煤量(濕煤)，t/h 150 干煤氣產(chǎn)量，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 第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 （2）計算 如圖2-6所示， W8為循環(huán)氨水量，設(shè)于集氣管噴灑冷卻煤氣時蒸發(fā)了2.6，剩余部分即為由氣液分離器分離出來的氨水量W2。離開氣液分離器的煤氣中所含的水汽量W3，即煤氣帶入集氣管的水量W1和循環(huán)氨水蒸發(fā)部分之和。初冷器后煤氣帶走的水量為W

48、4，(W3W4)即為冷凝水量W5。從冷凝水量W5中減去需補充的循環(huán)氨水量 W6(相當(dāng)于蒸發(fā)部分)，即得剩余氨水量W7。 第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 1集氣管； 2氣液分離器；3初冷器；4機械化氨水澄清槽 第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 從以上分析可見，如圖2-6虛線圍成的范圍，作水的物料衡算有： W1= W7+ W4，或 W7= W1 W4 則送去加工的剩余氨水量W7，即為W1與W4之差。 W1=1500.085+150(10.085)0.02=15.495 t/h 式中 35.2每1m3煤氣在30時經(jīng)水蒸汽飽和后的水汽含量，g。 (由附表1查得)則剩余氨水量為 W7=WlW4=15.4951.6

49、43=13.852t。 t/h第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 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)機能力不足，影響煤氣正常輸送。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)操作。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 在初冷器內(nèi)，煤氣冷卻到一定程度（一般認為55）以下，萘蒸汽凝華呈細小薄片晶體析出，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，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?/p>

50、氣管道和后續(xù)設(shè)備的堵塞，增加以后洗萘系統(tǒng)負荷，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。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 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）、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。又因在標準狀態(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量單位時，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

51、冷卻過程中，有的會冷凝成液體，溶于水，或在化學(xué)產(chǎn)品回收中采用吸收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為單位計量，是很方便的。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 二、煤氣的直接初冷煤氣的直接初步冷卻，是在直接冷卻塔內(nèi)由煤氣和冷卻水直接接觸傳熱完成的。中國有些小型焦化廠大都用直接初冷流程。如圖2-7所示。由圖2-7可見， 由吸氣主管來的8085的煤氣，經(jīng)過氣液分離器進入并聯(lián)的直接式初冷塔，用氨水噴灑冷卻到2528，然后由鼓風(fēng)機送至捕焦油器，捕除焦油霧后，將煤氣送往回收氨工段。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 由氣液分離器分離出的氨水、焦油和焦油

52、渣，經(jīng)焦油盒分出焦油渣后流入焦油氨水澄清池，從澄清池出來的氨水用泵送回集氣管噴灑冷卻煤氣。澄清池底部的焦油流入焦油池，然后用泵抽送到焦油槽，再送往焦油車間加工處理。焦油盒底部的焦油渣由人工撈出。初冷塔底部流出的氨水和冷凝液經(jīng)水封槽進入初冷循環(huán)氨水澄清池，與洗氨塔來的氨水混合并在澄清池與焦油進行分離。分離出來的焦油與上述焦油混合。澄清后的氨水則用泵送入冷卻器冷卻后，送至初冷塔循環(huán)使用。剩余氨水則送去蒸氨或脫酚。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 從初冷塔流出的氨水，由氨水管路上引出支管至焦油氨水澄清池，以補充焦?fàn)t用循環(huán)氨水的蒸發(fā)損失。煤氣直接初冷，不但冷卻了煤氣，而且具有凈化煤氣的良好效果。某廠實測生產(chǎn)

53、數(shù)據(jù)表明，在直接初冷塔內(nèi)，可以洗去90以上的焦油，80左右的氨，60%以上的萘，以及約50%的硫化氫和氰化氫。這對后面洗氨洗苯過程及減少設(shè)備腐蝕都有好處。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 同煤氣間接初冷相比，直接初冷還具有冷卻效率較高， 煤氣壓力損失小，基建投資較少等優(yōu)點。但也具有工藝流程較復(fù)雜。動力消耗較大，循環(huán)氨水冷卻器易腐蝕易堵塞、各澄清池污染嚴重，大氣環(huán)境惡劣等缺點。因此目前大型焦化廠還很少單獨采用這種煤氣直接冷卻流程，國外一些大型焦化廠也有采用煤氣直接冷卻流程的，空噴塔和冷卻器等采取防腐措施，各澄清池皆配頂蓋，排放氣體集中洗滌?？諊娝媒?jīng)過冷卻的氨水焦油混合液噴

54、灑。在冷卻煤氣的同時，還將煤氣中夾帶的部分萘除去。由初冷塔流出來的冷凝液進入專用的焦油氨水澄清槽進行分離，澄清后的氨水供循環(huán)使用，并將多余部分送去蒸氨加工。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 三、間冷和直冷結(jié)合的煤氣初冷如前所述煤氣的直接初冷，是在直接冷卻塔內(nèi)，由煤氣和冷卻水(經(jīng)冷卻后的氨水焦油混合液)直接觸傳熱而完成的。此法不僅冷卻了煤氣，且具有凈化煤氣效果良好、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單造價低及煤氣阻力小等優(yōu)點。間冷直冷結(jié)合的煤氣初冷工藝即是將二者優(yōu)點結(jié)合的方法，在國內(nèi)外大型焦化已得到采用。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 自集氣管來的荒煤氣幾乎為水蒸汽所飽和，水蒸汽熱焓約占煤氣總熱焓的94%，所以煤氣 在高溫階段冷

55、卻所放出的熱量絕大部分為水蒸汽冷凝熱，因而傳熱系數(shù)較高；而且在溫度較高時(高于52)，萘不會凝結(jié)造成設(shè)備堵塞。所以，煤氣高溫冷卻階段宜采用間接冷卻。而在低溫冷卻階段，由于煤氣中水汽含量已大為減少，氣體對壁面間的對流傳熱系數(shù)低，同時萘的凝結(jié)也易于造成堵塞。所以，此階段宜采用直接冷卻。間冷和直冷結(jié)合的煤氣初冷流程如圖2-8所示，由集氣管來的82左右的荒煤氣經(jīng)氣液分離器分離出焦油氨水后，進入橫管式間接冷卻器被冷卻到5055，進入直冷空噴塔冷卻到2535。在直冷空噴塔內(nèi)，煤氣由下向上流動，與分兩段噴淋下來的氨水焦油混合液逆流密切接觸得到冷卻。第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 聚集在塔底的噴灑液及冷凝液沉淀出

56、其中的固體雜質(zhì)后，其中用于循環(huán)噴灑的部分經(jīng) 液封槽用泵送入螺旋換熱器，在此冷卻到25左右，再壓送至直冷空噴塔上、中兩段噴灑。相當(dāng)于塔內(nèi)生成的冷凝液量的部分混合液，由塔底導(dǎo)入機械氨水澄清槽，與氣液分離器下來的氨水、焦油以及橫管冷卻器下來的冷凝液等一起混合后進行分離。澄清的氨水進入氨水槽后，泵往焦?fàn)t噴灑，剩余氨水經(jīng)氨水貯泵送脫酚及蒸氨裝置。初步澄清的焦油送至焦油分離槽除去焦油渣及進一步脫除水分,然后經(jīng)焦油中間槽泵入焦油貯槽。 1一氣液分離器；2一橫管式間接冷卻器；3一直冷空噴塔；4一液封槽；5一螺旋換熱器；6一機械化氨水澄清槽；7一氨水槽；8一氨水貯槽；9一焦油分離器； 10一焦油中間槽；11一焦

57、油貯槽圖2-8 間冷直冷結(jié)合的煤氣初冷工藝流程第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻 直冷塔內(nèi)噴灑用的洗滌液在冷卻煤氣的同時，還吸收硫化氫，氦及萘等，并逐漸為萘飽和。采用螺旋板式冷卻器來冷卻閉路循環(huán)的洗滌液，可以減輕由于萘的沉積而造成的堵塞。在采用氨水混合分離系統(tǒng)時，循環(huán)氨水中揮發(fā)氨的濃度相對增加，而循環(huán)氨水的溫度又高，因而氨的揮發(fā)損失將增大。為防止氨的揮發(fā)損失及減少污染，澄清槽和液體槽宜采用封閉系統(tǒng)，并設(shè)置排氣洗凈塔，以凈化由槽內(nèi)排除的氣體。第三節(jié) 焦油氨水的分離 近年來，對焦油氨水的分離引起了重視，這一方面是由于采用預(yù)熱煤煉焦和實行無煙裝煤給這一分離過程帶來了新問題，另一方面

58、是因為要求提供無焦油氨水和無渣低水分焦油的需要。一、焦油氨水混合物的性質(zhì)及分離要求 在用循環(huán)氨水于集氣管內(nèi)噴灑荒煤氣時，約60%的焦油冷凝下來，這種集氣管焦油是重質(zhì)焦油，其相對密度(20) 1.22左右，黏度較大，其中混有一定數(shù)量的焦油渣。焦油渣內(nèi)含有煤塵、焦粉，炭化室頂部熱解產(chǎn)生的游離碳及清掃上升管和集氣管時所帶入的多孔物質(zhì)，其量約占焦油渣的30，其余約70為焦油。第三節(jié) 焦油氨水的分離 焦油渣量一般為焦油量的0.150.3%，當(dāng)實行蒸汽噴射無煙裝煤時，其量可達0.41.0，在用預(yù)熱煤煉焦時，其量更高。焦油渣內(nèi)固定碳含量約為60，揮發(fā)分含量約33，灰分約4，氣孔率約63，真密 度為1.271

59、.3kg/l。因其與集氣管焦油的密度差小，粒度小，易與焦油黏附在一起，所以難以分離。第三節(jié) 焦油氨水的分離 煤氣再初冷器中冷卻，冷凝下來的焦油為輕質(zhì)焦油。其輕組分含量較多。在兩種氨水混合分離流程中，上述輕質(zhì)焦油和重質(zhì)焦油的混合物稱之為混合焦油。混合焦油20密度可降至1.151.19kg/1，黏度比重質(zhì)焦油減少2045，焦油渣易于沉淀下來，混合焦油質(zhì)量明顯改善。但在焦油中仍存在一些浮焦油渣，給焦油分離帶來一定困難。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8090和固定銨鹽濃度較低情況下，焦油與氨水較易分離。因此，在獨立的氨水分離系統(tǒng)中，集氣管焦油脫水程度較差，而在采用混合氨水分離流

60、程時，混合焦油的脫水程度較好，但只進行一步澄清分離仍不能達到要求的脫水程度，還須在焦油貯槽內(nèi)保持8090條件下進一步脫水。第三節(jié) 焦油氨水的分離目前中國焦化廠生產(chǎn)的煤焦油質(zhì)量標準如表21。 經(jīng)澄清分離后的循環(huán)氨水中焦油物質(zhì)含量越低越好，最好不超過100mg/1。第三節(jié) 焦油氨水的分離二、焦油氨水混合物的分離方法和流程大中型焦化廠一般采用圖2-3及圖2-5-2所示的焦油氨水分離流程。近年來，為改善焦油脫渣和脫水提出了許多改進方法，如用蒽油稀釋；用初冷冷凝液洗滌；用微孔陶瓷過濾器在壓力下凈化焦油；在冷凝工段進行焦油的蒸發(fā)脫水；以及振動過濾和離心分離等。其中以機械化氨水澄清槽和離心分離相結(jié)合的方法應(yīng)