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1、煤气的冷凝冷却5.2.1 煤干馏气的冷凝冷却工艺形式，在我国少数制气厂、焦化厂（ 如镇江焦化厂、南沙河焦化厂、上海吴淞炼焦制气厂等 ） 曾经采用直接冷凝冷却工艺。这些工厂处理的煤气量一般 较少 （多为 5000m3 h） ，故煤气中氨的脱除采用水洗涤法。水洗涤法直接冷却煤气工艺的优点是， 洗涤水在冷却煤气的同时， 还起到冲刷煤气中萘的作 用，其缺点是，制取的浓氨水销售不畅，增加了废气和废水的处理负荷。所以，煤干馏气的 冷凝冷却一般推荐间接冷凝冷却工艺。高于50C的粗煤气宜采用间接冷却，此阶段放出的热量主要是为水蒸汽冷凝热，传热效率 高，萘不会凝结造成设备堵塞。当粗煤气低于50C时，水汽量减少，
2、间冷传热效率低，萘易凝结，此阶段宜采用直接冷却。日本川铁千叶工场首创了“间- 直混冷工艺”； 1979年石家庄焦化厂建成了间直混冷的试验装置。 上海宝山钢铁厂焦化分厂的焦炉煤气就依据上述原 理采用间冷和直冷相结合的初冷工艺。煤气进入横管式间接冷却器被冷却到5055C,再进入直冷空喷塔冷却到 2535C。在直冷空喷塔内向上流动的煤气与分两段喷洒下来的氨 水焦油混合液密切接触而得到冷却。 循环液经沉淀析出除去固体杂质后， 并用螺旋板换热器 冷却到25C左右，再送到直冷空喷塔上、中两段喷洒。由于采用闭路液流系统，故减少了 环境的污染。5.2.2 为了保证煤气净化设备的正常操作和减轻煤气鼓风机的负荷，
3、要求在冷却煤气时尽可能多地把萘、 焦油等杂质冷凝下来并从系统中排出。 为了达到这一目的就需对初冷器后煤气 温度有一定的限制，一般控制在2025C为好。如石家庄东风焦化厂因为采取了严格控制初冷器出口温度为（20 2） C范围之内的措施，进入各净化设备之前煤气中萘含量就很少， 保证了净化设备的正常运行，见表11。表 11 某焦化厂各净化设备后煤气中萘含量取样点萘含量（mg/ m）温度（C）备注鼓风机后1088 25（煤气）2 洗氨塔后651终冷塔后3531821终冷水上温度（15 C）1 冷却后煤气的温度。当氨的脱除是采用硫酸吸收法时，一般来说煤气处理量往往较大（大3于或等于10000m/h）。在
4、这种情况下，若要求初冷器出口煤气温度太低 （25 C），则需要大 量低温水 （23 24t 1000m3 干煤气 ） ，这是十分困难的 （ 尤其对南方地区 ） 。再则煤气在进入 饱和器之前还需通过预热器把煤气加热到7080C。故在工艺允许范围内初冷器出口煤气温度可适当提高。当氨的脱除是采用水洗涤法时，一般来说煤气处理量往往较少（-般为5000m/h），需要的冷却水量不太多，故欲得相应量的低温水而把煤气冷却到25 C是有可能的。再如若初冷时不把煤气冷却到25C，则当洗氨时也仍须把煤气冷却到25C左右，而这样做是十分不合理的（因煤气中萘和焦油会将洗氨塔堵塞）。故要求初冷器出口煤气温度应小于25C。
5、初冷器的冷却水出口温度。 为了防止初冷器内水垢生成， 又要照顾到对冷却水的暂时硬度不 宜要求过分严格 （否则导致水的软化处理投资过高 ），因此需要控制初冷器出口水的温度。 排 水温度与水的硬度有关。见表 12。表 12 排水温度与水硬度关系碳酸盐硬度(mmol/L(me/L)排水温度(C)Mg +等形成稳定的化合物或络合物，这样提高了钙、镁离子在水中的溶解度，促使产生一些易被水冲掉的非结晶颗粒，抑制CaCQ、MgC0等晶格的生长，从而阻止了垢物的生成；2）聚磷酸盐：如六偏磷酸钠，添入循环水中，既有阻垢作用也有缓蚀作用；3）聚羧酸类：如聚丙烯酸钠 （TS-6Q4） 添入循环水中也有阻垢作用和缓蚀
6、作用。循环水中投加阻垢缓蚀的药剂，一般是复合配制的。在设计中， 如初冷器的循环冷却水系统中， 一般有加药装置， 配好的药剂由泵送人冷却器的 出水管中，加药后的冷却水再流入吸水池内，再用循环水泵抽送入初冷器中循环使用。循环冷却水中添加适宜的药剂， 都有良好的阻垢和缓腐蚀作用。 例如平顶山焦化厂对初冷器 循环水的稳定处理进行了标定总结：循环水量1050朋/ h,加药运行阶段用的药剂为羟基乙叉磷酸盐（HEDP）、聚丙烯酸钠（TS-604）及六偏磷酸钠等， 运行取得了良好的效果，阻垢率达99%,腐蚀速度小于 0.01mm/年，循环水利用率为 97%，达到国内外同类循环水处理技术 的先进水平。又如,上海
7、宝钢焦化厂循环冷却水采用了水质稳定的处理技术,投产数年后, 初冷器水管内壁几乎光亮如初,获得了显著的阻垢和缓蚀效果。5.2.3 本条规定了直接冷凝冷却工艺的设计要求。1 冷却后煤气的温度。 洗涤水与煤气直接接触过程中, 除起冷却煤气的作用外, 还同时能起 到洗萘与洗焦油雾的作用。 如果把煤气冷却到同一温度时, 直接式冷凝冷却工艺的洗萘、 洗 焦油雾的效果比间接式冷凝冷却工艺的效果好。 如在脱氨工艺都是水洗涤法时, 在基本保证 煤气净化设备的正常操作前提下, 可以允许直接式初冷塔出口煤气温度比间接式初冷器出口煤气温度高10C左右，间冷和直冷在初冷后煤气中萘含量基本相当。2 含有氨的煤气在直接与水
8、接触过程中, 氨会促使水中的碳酸盐发生反应, 加速水垢的生成 而容易堵塞初冷塔。 故对水的硬度应加以规定, 但又不宜要求太高。 所以本条规定的洗涤水GB1576 规定的不大于 0.03mmol的硬度指标采用了锅炉水的标准，即工业锅炉水质标准 L。3 本款是执行现行国家标准室外给水设计规范和室外排水设计规范的有关规定。5.2.4 本条规定了焦油氨水分离系统的设计要求。1、 2 当采用水洗涤法脱氨时，为了保证剩余氨水中氨的浓度，不论初冷方式采用直接式或 间接式冷凝冷却工艺， 对初冷器排出的焦油氨水均应单独进行处理， 而不宜与从荒煤气管排 出的焦油氨水合并在一起处理，其原因有二：1）当初冷工艺为间接
9、式时，其冷凝液中氨浓度为67g/L,而当与荒煤气管排出的焦油氨水混合后则氨的浓度降为 1.52.5g /L（本溪钢铁公司焦化厂分析数据 ）。2）当初冷工艺为直接式时，出初冷塔的洗涤水温度小于60C，为了保证集气管喷淋氨水温度大于75C，则两者也不宜掺混。所以规定宜“分别澄清分离”。采用硫酸吸收法脱氨时， 初冷工艺一般采用间接式冷凝冷却工艺， 则初冷器排出的焦油氨水 与荒煤气管排出的焦油氨水可采用先混合后分离系统。 其原因是， 间接式初冷器排出的焦油 氨水冷凝液较少，且含有（NH4）2S、NH4CN （NH4）2CG等挥发氨盐，而荒煤气管排出的焦油氨 水冷凝液中含有 NHC1、NHCNS （NH
10、4）2S203等固定氨盐，其浓度为 3040g/ L。若将两者分 别分离则焦油中固定氨盐浓度较大， 必将引起焦油在进一步加工时严重腐蚀设备。 如将两者 先混合后分离，则可以保持焦油中固定氨盐浓度为25g/ L左右，在焦油进一步加工时，对设备内腐蚀程度可以大大减轻。3 含油剩余氨水进行溶剂萃取脱酚容易乳化溶剂， 增加萃取脱酚的溶剂消耗。 含油剩余氨水 进入蒸氨塔蒸氨， 容易堵塞蒸氨塔内的塔板或填料。 剩余氨水除油的方法， 一般为澄清分离 法或过滤法。 剩余氨水澄清分离法除油需要较长的停留时间， 需要建造大容积澄清槽， 投资 额和占地面积都较大， 而且氨水中的轻油和乳化油也不能用澄清法除去。 许多煤气厂都采用 焦炭过滤器过滤剩余氨水，除油效果较好但至少需半年调换焦炭一次，此项工作既脏又累。4 焦油氨水分离系统的澄清槽、分离槽、储槽等都会散发有害气体（如氰化氢、硫化氢、轻质吡啶等等 ） 而污染大气、妨碍职工身体健康。为此，应将焦油氨水分离系统的槽体封闭， 把所有的放散管集中， 使放散气进入洗涤塔处理， 洗涤塔后用引风机使之负压操作， 洗涤水 掺人工业污水进行生化处理。 上海宝钢焦化厂的焦油氨水分离系统的排放气处理装置的运行 状况良好。