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1、,煤在初冷器的冷却,初冷器简介 立管式间接初冷器 横管式间接初冷器 设备的结构、原理 工作特点 工艺流程 直接初冷,复习： 由集气管出来煤气温度和主要组成？,8090 ，含有大量煤焦油、水蒸气和其他物质。,1.初冷器主要作用 使煤焦油气和水蒸气冷凝下来，将它们从煤气中脱除，减少气体体积，节省煤气输送动力，有利于回收其他化学产品,2、初冷器类型 （1）直接混合式初冷器 煤气与冷却剂直接接触，直接冷却 （2）间壁式冷却器广泛采用 煤气与冷却介质分别从固体壁面两侧流，煤气 壁面 冷却介质,一、 初冷器简介,二、 煤气的间接冷却,间接冷却器： 一种列管式固定管板换热器在初冷器内，冷却水走管内，煤气走管
2、外两者通过逆流或错流通过管壁间接换热，使煤气冷却间接初冷器有立管式和横管式两种型式,构造 多根传热管垂直配置在冷却器筒体里，横断面呈长椭圆形，直立的钢管束装在上下两块管栅板之间，被五块纵档板分成六个管组，煤气通路也分成六个流道，六个煤气流道的横断面积是不一样的 为什么横断面积不同呢？,1、立管式间接冷却器,煤气流道的横断面积不一样的原因？ 因为煤气流过初冷器时温度逐步降低，并冷凝出液体，煤气的体积流量逐渐减小。为使煤气在各个流道中的流速大体保持稳定，横断面不同。,沿煤气流向，各流道的横断面积依次递减； 沿冷却水流向各管束的横断面积则相应地递增。,（2）技术参数 一般均为多台并联操作 煤气流速为
3、34m/s 煤气通过阻力约为0.51kPa 钢管规格为763mm。,1、立管式间接冷却器,（3）工作过程中影响传热系数的原因 接近饱和的煤气进入初冷器后，有水汽和焦油气冷凝，在管壁形成很薄的液膜，降低传热系数。 在后通路中，因冷凝焦油量少，温度低，萘晶体将沉积在管壁上，使传热系数降低使传热系数降低，煤气流通阻力增大。在煤气上升通路上。冷凝物还会因接触热煤气而又部分蒸发，因而增加了煤气中萘的含量。,解决措施 在初冷器后几个煤气流道内，用含萘较低的混合焦油进行喷洒可解决萘的沉积堵塞问题，还能降低出口煤气中的萘含量，使之低于集合温度下萘在煤气中的饱和浓度。,(4)传热特点及传热系数,煤气在初冷器内的
4、冷却是包含对流给热和热传导的综合传热过程 (1)水汽的冷凝； (2)焦油气的冷凝； (3)冷凝液的冷却；,因此，这一过程不仅是在变化的温度下，且是在变化的传热系数下进行的。,1一气液分离器；2一煤气初冷器；3一煤气鼓风机；4一电捕焦油器； 5一冷凝液槽；6一冷凝液液下泵；7一鼓风机水封槽；8一电捕焦油器水封槽； 9一机械化氨水澄清槽； 10一氨水中间槽； 11一事故氨水槽；12一循环氨水泵；1 3一焦油泵；1 4一焦油贮槽；15一焦油中间槽；1 6一初冷冷凝液中间槽；17一冷凝液泵,(4)立管式冷却器间接初冷工艺流程,1、气液分离器： 煤气与焦油、氨水、焦油渣等在此分离。 2、机械化焦油氨水澄
5、清槽： 利用密度不同经过静置澄清 上层为氨水（密度为1.011.02kg/l）， 中层为焦油（密度为1.171.20kg/l）， 下层为焦油渣（密度为1.25kg/l） 3、电捕焦油器 用于除去管式初冷器出来的煤气（含有1.52g/m3）中的绝大部分焦油雾,主要设备简介,1、集合温度： 从各台初冷器出来的煤气温度是有差别的，汇集在一起后的煤气温度为集合温度。 2、集合温度确定： 依生产工艺的不同而有不同 （1）在生产硫铵系统中，低于35。 （2）在水洗氨生产系统中，低于25。,集合温度及确定,1、冷凝氨水 形成：煤气中一定数量的氨，二氧化碳，硫化氢，氰化氢和其他组分溶解于冷凝水中。 组成特性
6、挥发铵盐（较多）：其溶液加热至100即分解 固定铵盐（较少）：需加热到220250或有碱存在的情况下才能分解,冷凝氨水和循环氨水,2、循环氨水 主要含有固定铵盐，在其单独循环时，固定铵盐含量可高达3040g/l。,腐蚀焦油蒸馏设备和影响焦油的脱水、脱盐操作。 实际操作： 大多采用两种氨水（冷凝氨水和循环氨水）混合的分离流程，混合氨水固定铵盐含量可降至1.33.5g/l。,固定铵盐对生产过程的影响,焦油和冷凝氨水的混合液称为冷凝液。,冷凝液自流入冷凝液槽，再用泵送入机械化氨水澄清槽，与循环氨水混合澄清分离。分离后所得剩余氨水送去蒸氨，蒸氨废水还应经生化处理。,冷凝液及处理,构造 横向配置冷却水管
7、：与水平面成3角。 供水方式：分两段或三段供水。 两段供水：供低温水和循环水 三段供水：供低温水、循环水和采暖 注：低温水供入最下段，以提高传热温差，降低煤气出口温度。 煤气自上而下通过初冷器，冷却水由每段下部进入。 喷洒装置：连续喷洒含煤焦油的氨水，以清洗管外壁沉积的焦油和萘，同时还可以从煤气中吸收一部分萘。,2、横管式间接冷却器,注：自中部喷焦油，能更好地冲洗掉沉积的萘,从而有效的提高了传热系数。,2、横管式间接冷却器,由于管壁上沉积的萘可被冷凝液冲洗和溶解下来，此外，还可以防止冷凝液再度蒸发。,在横管初冷器中，为什么多设计为煤气和冷凝液由上往下同向流动？,（2）工作特点 90%以上的冷却
8、能力用于水汽的冷凝，横管式冷却器更有利于蒸汽的冷凝。 冷却水管在冷却器断面上水平密集布设，使与之成错流的煤气产生强烈湍动，从而提高了传热系数，并能实现均匀的冷却，煤气可冷却到出口温度只比进口水温高2。 水管结垢较难清扫，要求使用水质好的或经过处理含萘低的冷却水。,2、横管式间接冷却器,（3）横管冷却器与竖管冷却器两者相比，横管冷却器有更多优点 对煤气的冷却、净化效果好，节省钢材，造价低，冷却水用量少，生产稳定，操作方便，结构紧凑，占地面积省。 因此，近年来，新建焦化厂广泛采用横管冷却器，已很少再用竖管冷却器了。,2、横管式间接冷却器,（4）工艺流程,从焦炉来的焦油氨水与煤气的混合物约80入气液
9、分离器，煤气与焦油氨水等在此分离。分离出的粗煤气并联进入三台横管式初冷器，当其中任一台检修或吹扫时，其余两台基本满足正常生产时的工艺要求。初冷器分上、下两段，在上段，用循环水将煤气冷却到45，然后煤气入初冷器，冷却后的煤气并联进入两台电捕焦油器，当一下段与制冷水换热，煤气被冷却到22台检修或冲洗时，另一台基本满足正常生产时的工艺要求。捕集焦油雾滴后的煤气送煤气鼓风机进行加压，煤气鼓风机一开一备，加压后煤气送往脱硫及硫回收工段。,（4）工艺流程,剩余氨水量计算,剩余氨水,在氨水循环系统中，由加入配煤水分和炼焦时产生化合水，使氨水量增多,剩余氨水处理,用循环氨水泵引出，蒸氨,计算实例 （1）原始数
10、据 装入煤量(湿煤)，t/h 150 干煤气产量，m3/t(干煤) 340 初冷器后煤气温度， 30 配煤水分， 8.5 化合水(干煤)， 2,剩余氨水量计算,W1煤气带入集气管水量,W8循环氨水量,W2分离出氨水量,W3经分离器后煤气水量,W4煤气带走水量,W5冷凝水量,W6作为循环氨水水量,W7剩余氨水水量,W1+ W8= W2+ W3,W3= W4+ W5,W5= W6+ W7,W2= W6+ W8,由此推出： W1= W4+ W7,剩余氨水量计算,W1煤气带入集气管水量计算 两部分组成： （1）加入配煤水分 （2）化合水分 装入煤量(湿煤)，150t/h；配煤水分，8.5； 干煤气产量
11、，340m3/t(干煤)；化合水(干煤)，2 W4煤气带走水量计算 初冷器后煤气温度，30,W1=1500.085+150(10.085)0.02=15.495 t/h,式中 35.2每1m3煤气在30时经水蒸汽饱和后的水汽含量，g。 (由附表1查得) 则剩余氨水量为 W7=WlW4=15.4951.643=13.852t。,剩余氨水量计算,2.2 煤气在初冷器的冷却,显然，剩余氨水量取决于配煤水分和化合水的数量以及煤气初冷后集合温度的高低 煤气初冷的集合温度不宜偏高，否则会带来下列问题： 煤气中水汽含量增多，体积变大，致使鼓风机能力不足，影响煤气正常输送。 焦油气冷凝率降低，初冷后煤气中焦油
12、含量增多，影响后续工序生产操作。,第二节 煤气在初冷器的冷却,在初冷器内，煤气冷却到一定程度（一般认为55）以下，萘蒸汽凝华呈细小薄片晶体析出，可溶入焦油中，温度愈低，煤气中萘蒸汽含量也愈少，当集合温度高时，煤气中含萘量将更显著增大。根据现场资料，甚至，煤气中萘含量比同温下萘气饱和含量高12倍。这些未分离除去的萘会造成煤气管道和后续设备的堵塞，增加以后洗萘系统负荷，给洗氨、洗苯带来困难。 由上述可见，在煤气初冷操作中，必须保证初冷器后集合温度不高于规定值，并尽可能地脱除煤气中的萘。,第二节 煤气在初冷器的冷却,焦炉煤气是多组分混合物。其中的H2、CH4、CO、CO2、N2、CnHm（按乙烯计）、O2等，在常温条件下始终保持气态，而且在其后的冷却、加压及回收化学产品过程中，其总摩尔流量不变，故这部分气体称为干煤气。又因在标准状态下1kmol理想气体的体积为22.4m3，故以m3/h作为干煤气的流量的计量单位时，干煤气的体积流量也是不变的。与干煤气不同的是水蒸气、粗苯蒸汽、焦油蒸汽以及NH3、H2S、HCN等，在煤气冷却过程中，有的会冷凝成液体，溶于水，或在化学产品回收中采用吸收的方法将其从煤气中分离出去，这些成分是可变的，都不属于干煤气的成分；这些成分在煤气中的含量，常以g/m3为单位计量，是很方便的。,