第二章 煤气初冷和煤焦油氨水的分离.pptVIP

第二章 煤气初冷和煤焦油氨水的分离 焦炉煤气从炭化室经上升管逸出时的温度为650～750℃。此时煤气中含有煤焦油气、苯族烃、水汽、氨、硫化氢、氰化氢、萘及其他化台物，为回收和处理这些化合物，首先应将煤气冷却，原因如下。 ①从煤气中回收化学产品和净化煤气时，多采用比较简单易行的冷凝法、冷却法和吸收法，在较低的温度下（25～35℃）才能保证较高的回收率； ②含有大量水汽的高温煤气体积大，所需输送煤气管道直径、鼓风机的输送能力和功率均增大，这是不经济的。 ③在煤气冷却过程中，不但有水汽冷凝，且大部分煤焦油和萘也被分离出来，部分硫化物、氰化物等腐蚀性介质溶干冷凝液中，从而可减少回收设备及管道的培塞和腐蚀。 煤气的初步冷却分两步进行： 　 第一步是在集气管及桥管中用大量循环氨水喷洒，使煤气冷却到80～90℃； 第二步再在煤气初冷器中冷却。 　　在初冷器中将煤气冷却到何种程度，随化学产品回收与煤气净化所选用的工艺方法而异，经技术经济比较后确定。例如若以硫酸或磷酸作为吸收剂，用化学吸收法除去煤气中的氨，初冷器后煤气温度可以高一些，一般为25～35℃；若以水作吸收剂，用物理吸收法除去煤气中的氨初冷后煤气温度要低些，一般为25℃以下。 第一节 煤气在集气管内的冷却 一、煤气在集气管内的冷却机理 1.冷却的机理 煤气在桥管和集气管内的冷却，是用表压为150～200kPa（本书如无特别说明，均为表压）的循环氨水通过喷头强烈喷洒进行的。当细雾状的氨水与煤气充分接触时，由于煤气温度很高而湿度又很低，故煤气放出大量显热，氨水大量蒸发，快速进行着传热和传质过程。 　　传热过程推动力是煤气与氨水的温度差，所传递的热量为显热，是高温的煤气将热量传给低温的循环氨水。 　　传质过程的推动力是循环氨水液面上的水汽分压与煤气中水汽分压之差，氨水部分蒸发，煤气温度急剧降低，以供给氨水蒸发所需的潜热，此部分热量约占煤气冷却所放出总热量的75％～80％。另有约占所放出总热量10％的热量由集气管表面散失。 2.煤气露点与煤气中水汽含量的关系 　　煤气的冷却及所达到的露点温度同下列因素有关：煤料的水分、进集气管前煤气的温度、循环氨水量、进出口温度以及集气管压强、氨水喷洒效果等。其中以煤料水分影响最大，在一般生产条件下，煤料水分每降低１％，露点温度可降低0.6～0.7℃。显然，降低煤料水分，对煤气的冷却很重要。 　　由干煤气的冷却主要是靠氨水的蒸发，所以，氨水喷洒的雾化程度好，循环氨水的温度较高（氨水液面上水汽分压较大），氨水蒸发量大，煤气即冷却得较好，反之则差。 二、煤气在集气管内冷却的技术要求 1.集气管技术操作指标 集气管技术操作的主要数据（中国沿海地区数据）如下： 　　由上述数据可见，煤气虽然已显著冷却，但集气管内不仅不发生水蒸汽的冷凝，相反由于氨水蒸发，使煤气中水分增加。但煤气仍未被水汽所饱和，经冷却后煤气温度仍高于煤气的露点温度。 2技术要求 　　①集气管在正常操作过程中用氨水而不用冷水喷洒，因冷水温度低不易蒸发，使煤气冷却效果不好，所带入的矿物杂质会增加沥青的灰分。此外，由于水温很低，使集气管底部剧烈冷却、冷凝的煤焦油粘度增大，易使集气管堵塞。 由干氨水是碱性，能中和煤焦油酸，保护了煤气管道。氨水又有润滑性，便于煤焦油流动，可以防止煤气冷却过程中煤粉、焦粒、煤焦油混合形成的煤焦油渣因积聚而堵塞煤气管道。 　　②进入集气管前的煤气露点温度主要与装入煤的水分含量有关，煤料中水分（化合水及配煤水分，约占干煤质量的10％）形成的水汽在冷却时放出的显热约占总放出热量的23％，所以降低煤料水分，会显著影响煤气在集气管冷却的程度，当装入煤全部水分为8％～11％时，相应的露点温度为65～70℃。为保证氨水蒸发的推动力，进口水温应高于煤气露点温度5～10℃，所以采用72～78℃的循环氨水喷洒煤气。 　　③对不同形式的焦炉所需的循环氨水量也有所不同，生产实践经验确定的定额数据为： 　　对单集气管的焦炉，每1t干煤需5m3循环氨水，对双集气管焦炉需6 m3的循环氨水。 　　近年来，国内外焦化厂已普遍在焦炉集气管上采用了高压氨水代替蒸汽喷射进行无烟装煤，个别厂还采用了预热煤炼焦，设置了独立的氨水循环系统，用于专设的焦炉集气管的喷洒，则它们的循环氨水量又各不同。 　　④集气管冷却操作中，应经常对设备进行清扫，保持循环氨水喷洒系统畅通，氨水压力、温度、循环量力求稳定。 三、集气管的物料平衡与热平衡 　　下面以中国某焦化厂实际生产数据为例计算煤气被冷却至一定温度时循环氨水的蒸发水量和集气管出口煤气的露点温度。　　　　　　　见P14～16 第二节　煤气在初冷器的冷却 　　出炭化室的荒煤气在桥管