煤氣的初冷和煤焦油氨水的分離-煤氣在初冷器的冷卻（煤化工技術(shù)課件）

橫管式煤氣間接冷卻工藝《煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收》學(xué)校名稱：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(fù)荷的計(jì)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?jī)H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(fù)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(fù)荷20%；下段噴灑冷凝液的冷卻顯熱，約占總熱負(fù)荷20%橫管式冷卻器間接初冷工藝流程缺點(diǎn)：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(fù)荷。

該流程最突出的優(yōu)點(diǎn)是橫管式初冷器下段的熱負(fù)荷顯著降低，低溫冷卻水用量大為減少。圖2-5-2半負(fù)壓下橫管式煤氣初冷工藝流程1—?dú)庖悍蛛x器；2—橫管冷卻器；3—電捕焦油器；4—鼓風(fēng)機(jī)；5—機(jī)械化氨水澄清槽；6—機(jī)械化焦油澄清槽；7—煤氣水封槽；8—上段冷凝液封槽；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?dú)饧訜崞鳎?6—鼓風(fēng)機(jī)水封槽橫管式冷卻器間接初冷工藝流程缺點(diǎn)：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(fù)荷。

該流程最突出的優(yōu)點(diǎn)是橫管式初冷器下段的熱負(fù)荷顯著降低，低溫冷卻水用量大為減少。橫管式冷卻器間接初冷工藝流程

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(jìn)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(jī)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(jìn)入三臺(tái)機(jī)械化氨水澄清槽。橫管式冷卻器間接初冷工藝流程

如圖所示,從焦?fàn)t來(lái)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(jìn)入兩臺(tái)電捕焦油器，當(dāng)一臺(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(kāi)一備，加壓后煤氣送往脫硫及硫回收工段。橫管式冷卻器間接初冷工藝流程

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(jìn)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(jī)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(jìn)入三臺(tái)機(jī)械化氨水澄清槽。間接冷卻和直接冷卻結(jié)合的初冷《煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收》學(xué)校名稱：一、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(jiǎn)單造價(jià)低及煤氣阻力小等優(yōu)點(diǎn)。間冷直冷結(jié)合的煤氣初冷工藝即是將二者優(yōu)點(diǎn)結(jié)合的方法，在國(guó)內(nèi)外大型焦化已得到采用。

自集氣管來(lái)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(shí)(高于52℃)，萘不會(huì)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(duì)壁面間的對(duì)流傳熱系數(shù)低，同時(shí)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(lái)的82℃左右的荒煤氣經(jīng)氣液分離器分離出焦油氨水后，進(jìn)入橫管式間接冷卻器被冷卻到50~55℃，進(jìn)入直冷空噴塔冷卻到25~35℃。在直冷空噴塔內(nèi)，煤氣由下向上流動(dòng)，與分兩段噴淋下來(lái)的氨水焦油混合液逆流密切接觸得到冷卻。

聚集在塔底的噴灑液及冷凝液沉淀出其中的固體雜質(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(jī)械氨水澄清槽，與氣液分離器下來(lái)的氨水、焦油以及橫管冷卻器下來(lái)的冷凝液等一起混合后進(jìn)行分離。澄清的氨水進(jìn)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(jìn)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(jī)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；11一焦油貯槽圖2-8間冷直冷結(jié)合的煤氣初冷工藝流程立管式煤氣的間接冷卻工藝《煉焦化學(xué)產(chǎn)品》學(xué)校名稱：立管式冷卻器間接初冷工藝流程圖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(jī)；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(jī)水封槽；8一電捕焦油器水封槽；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；13一焦油泵；14一焦油貯槽；15一焦油中間槽；16一初冷冷凝液中間槽；17一冷凝液泵

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(jìn)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(lái)的氨水和焦油一起進(jìn)入機(jī)械化焦油氨水澄清槽，利用密度不同經(jīng)過(guò)靜置澄清分成三層：上層為氨水（密度為1.01～1.02kg/l），中層為焦油（密度為1.17～1.20kg/l），下層為焦油渣（密度為1.25kg/l）。

經(jīng)氣液分離后的煤氣進(jìn)入數(shù)臺(tái)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(tái)初冷器出來(lái)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(gè)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(lái)，萘溶解于焦油中。煤氣中一定數(shù)量的氨，二氧化碳，硫化氫，氰化氫和其他組分溶解于冷凝水中，形成了冷凝氨水。

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220~250℃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(dú)循環(huán)時(shí)，固定銨鹽含量可高達(dá)30~40g/l。為降低循環(huán)氨水中固定銨鹽的含量，以減輕對(duì)焦油蒸餾設(shè)備的腐蝕和改善焦油的脫水、脫鹽操作，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1.3~3.5g/l。

如圖2-3所示，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(lái)的煤氣尚含有1.5~2g/m3的霧狀焦油，被鼓風(fēng)機(jī)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(shí)（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(shí)，為使初冷后煤氣集合溫度達(dá)到20℃左右，宜采用兩段初步冷卻。

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(gè)煤氣通道為第一段，后兩個(gè)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(shí)現(xiàn)煤氣兩段初冷。例如用“二串一”。即煤氣先通過(guò)作為第一段的兩臺(tái)并聯(lián)的初冷器，再匯合通過(guò)作為第二段的一臺(tái)初冷器，簡(jiǎn)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Ｃ簹獾闹苯永鋮s工藝《煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收》學(xué)校名稱：一、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(guó)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(jiàn)，由吸氣主管來(lái)的80～85℃的煤氣，經(jīng)過(guò)氣液分離器進(jìn)入并聯(lián)的直接式初冷塔，用氨水噴灑冷卻到25～28℃，然后由鼓風(fēng)機(jī)送至捕焦油器，捕除焦油霧后，將煤氣送往回收氨工段。

由氣液分離器分離出的氨水、焦油和焦油渣，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(lái)的氨水用泵送回集氣管?chē)姙⒗鋮s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(chē)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(jìn)入初冷循環(huán)氨水澄清池，與洗氨塔來(lái)的氨水混合并在澄清池與