第一章 煤气的初冷、输送及初步净化.ppt

1、第一章气体的初冷、输送及初步净化，本章内容第一节气体的初冷、第二节氨水的分离第三节气体的输送及送风机第四节焦炭气体中的焦油雾的去除第五节焦炭气体中的萘的去除安排： 2学时，第一章气体的初冷、输送及初步净化0， 摘要：焦炉煤气为什么要进行初冷和初步净化从煤气中回收化学制品时，在低温(2535 )下必须保证高回收率2 )含有大量水蒸气的高温煤气体积大，如1m3干煤气在80水蒸气饱和后的体积为2.429 m3 25水蒸气饱和的体积为1.126 m3，前者比后者大1.16倍)，显然需要输送气体的管道直径，送风机的输送能力和电力增大，这不经济。 水饱和气体的体积温度/(气体水蒸气)体积/m 301.00

2、610.04920.09825.12630.15835.19540.236501.34860.51870.84180.42990.3179938.8303 )气体冷却的过程焦油和萘的大部分也被分离，硫化物、氰化物、氨等腐蚀性介质的一部分溶解在冷凝液中，能够减少回收设备和管道的堵塞和腐蚀。 2、气体预冷分两个阶段进行：第一阶段：在集气管和桥管中用大量循环氨水散布，将气体冷却到8286；第二阶段：用气体初冷器冷却到2535 (硫酸铵制造系统)以下(氨水制造系统)。 3、典型工艺流程1 )正压系统；2 )负压系统、第一节气体初冷一、气体在集气管内冷却1、气体在集气管内冷却的机理冷却过程如图所示。 气

3、体在桥管和集气管内的冷却是从喷淋头强力喷洒表压147196kPa的循环氨水来进行的。 当细小的雾状氨水与气体充分接触时，由于气体温度高湿度低，气体释放出大量的显热，氨水大量蒸发，促进了传热与传递过程。 传热过程依赖于气体和氨水的温度差，所传递的热量为显热，约占气体冷却总热量的1015%。 传递过程的推进力是循环氨水液面上的水蒸气分压和气体中的水蒸气分压的差，氨水部分蒸发，气体温度急剧下降，提供氨水蒸发所需的潜热，该部分的热量约占气体冷却放出的总热量的75%。 另外，占放出总热量约10%的热量从集气管表面散失。 热量分配：氨水升温(显热):1015 %氨水气化(潜热):7580%集气管散热：降低

4、10%温度： 6507508286分离：降低到60%焦油冷却界限：露点13的热量分配：氨水升温(显热):1015 %氨水气化(潜热) : 7580%集气管散热：降低10%温度：从650750分离8286:60 %焦油冷却界限：露点13、焦油雾336666水的显热： 4.18kj/kg的水的潜热： 2500 kj/kg、循环氨水： 7278、氨水： 7480 在实际生产中，气体温度最后可以比到达露点温度13更高地冷却。 水的显热：4.18kj/kg水的潜热： 2500 kj/kg， 2、气体露点与气体包水蒸气含量的关系dew point : thetemperatureatwhichairbec

5、omessaturatedandproduces气体的冷却和达到的露点温度是气体的水分、吸气管前气体的温度、循环氨水量和进出口温度以及氨由于气体冷却主要依赖氨水的蒸发，氨水喷雾雾程度好，循环氨水温度高(氨水液面水蒸气分压大)，氨水蒸发量大，气体冷却好反而差。进入集气管前的气体露点的温度也与加入煤材料的水分含量有关，加入煤材料的总水分为811%时，相应的露点度为6570。 为了确保氨水蒸发的推动力，进口水温必须高于气体露点温度510，因此使用7278的循环氨水散布气体。 根据型号的不同，焦炉所需的循环氨水量也不同，根据经验确定的额定值，单集气管焦炉需要氨水5m3 /t (干炭)的双集气管焦炉需要

6、使氨水6m3 /t (干炭)循环。 集气管技术操作的主要数据有：集气管前气体温度、650750离开集气管的气体温度、8286循环氨水温度、7278离开集气管的氨水温度、7480气体露点、8083循环氨水量、m3 /t干炭56蒸发的氨水量、% (循环沿着喷洒焦炉煤气和氨水、冷凝焦油等的气体吸收主管首先进入气液分离器，气体和焦油、氨水、焦油渣等在此分离。 分离的焦油、氨水和焦油渣进入焦油氨水澄清槽，经澄清分为3层：上层为氨水中层为焦油，下层为焦油渣。 沉淀的焦油渣被刮板输送机连续地刮取到漏斗的排出槽外。 焦油通过液面调整器流向焦油中间槽，由此，泵流向焦油贮槽，经过预脱水流向焦油工厂。 氨水从澄清槽

7、上部充满氨水中间槽，用循环氨泵送到焦炉集气管冷却荒气。 这一部分的氨水称为循环氨水。 7480，7278，8286焦油雾：3050 g/m 3，2535焦油雾： 1.52.5g/m3，t=1020， 在生产4050焦油雾： 1525mg/m3硫酸铵的系统中，在生产要求集合温度小于35的浓氨水的系统中，要求集合温度小于25的冷凝液在初冷器中从粗气体冷凝而成的焦油和氨水的混合液统称为冷凝液从轻质焦油冷凝液中分离出来的焦油称为轻质焦油。 2、间冷直冷结合的气体初冷气体的直接初冷是通过在直接初冷塔内，气体与冷却水(冷却的氨水焦油混合液)直接接触传热而完成的。 该方法不仅具有冷却气体，净化气体效果好，冷

8、却效率高，气体阻力小等优点。 如图1-5所示，来自集气管的82左右的气体在气液分离后，进入横管式间冷却器冷却至5055，进入直冷空喷塔冷却至2535，在直冷空喷塔内，气体从下向上流动，与两段喷淋的氨水焦油混合液紧密接触而被冷却。 三、气体冷却设备1、立管式间冷却器2、横管式间冷却器、循环水：25(32 )、低温水：18、温水： 50、热水：22、气体：8286、气体：25约60%的焦油凝结，该集气管焦油为重质焦油，其相对密度粘度大，其中混有一定量的焦油渣，焦油渣内含有煤尘、焦粉、碳化室顶部热分解产生的游离碳和清扫上升管和集气管带入的多孔物质，其含量约焦油的脱水直接受到温度和循环氨水中固定氨盐含

9、量的影响8090和固定铵盐浓度低时，焦油和氨水容易分离，因此在采用混合氨水分离工艺的情况下，混合焦油的脱水程度良好，但仅一个阶段的澄清分离无法达到要求脱水程度，目前需要在焦油贮槽内8090进一步澄清分离，在中国的焦化厂生产表1-1煤焦油质量标准指标名称一级品二级品密度(20 )、kg/l 1.121.20 1.131.22水分、%4灰分以下、0.15 0.5游离碳以下、%6以下二，澄清分离设备如图1-10所示，在采用氨水混合工艺的情况下，由于焦油的密度小， 保持槽内的焦油温度为7080和焦油层的高度为1.51.8m时，焦油渣沉降分离应分为2个阶段：第一阶段为氨水分离第二步为焦油脱水和细粒固体物

10、的分离。 (0.03m/min或1.8m/h )、三、分离方法和工艺中型焦化厂一般采用图1-2和图1-5所示的焦油氨水分离工艺。 近年来，为了改善焦油脱渣、改善焦油质量，生产中广泛应用机械化焦油水澄清槽与离心分离相结合的方法。 其工艺流程如图1-11所示，第三节气体的输送和鼓风机一，气体输送系统气体从碳化室出来，通过集气管、吸气管、冷却和回收设备，直到送入储气罐或焦炉，通过长管道和各种设备。 为了克服这些设备和配管阻力，保持充分的气体剩馀压力，需要设置气体送风机。 同时，在确定生产回收工艺和使用设备时，除了考虑工艺要求外，还应尽量减小整个系统的输气阻力，减少送风机的动力消耗。 1、气体输送系统

11、及其阻力气体输送系统的阻力，因回收工艺和使用的设备而有很大差异，同时因气体净化程度的差异和有无堵塞而有很大变动。 现将大型焦化厂的两种工艺情况比较如表1-2所示。 吸入侧(机前)为负压，挤出侧为正压，鼓风机后压力和机前压力的差为鼓风机的总压子。 上述系统是目前国内部分大型焦化厂采用的较典型的生产硫氨的工艺系统，送风机应具有的总压头为19.6125.50kPa(20002600mm水柱)。 系统同样是生产硫氨的回收系统(脱硫工序可以在氨回收工序之前设置)，由于多采用空喷塔式设备，送风机所需的总压头仅为13.2420.10kPa(13502050mm水柱)。 可以显着降低动力费。 工艺阻力、工艺阻

12、力、工艺阻力2、输气管道管径的选择和设备是否合理和操作是否正常对焦化厂生产有重要意义。 为了确定燃气管道的管径，可以根据表1-3所示的数据选择适当的流速。 二、风机及其操作性能，第四节焦炭气体中焦油雾的去除碳化室气体含焦油雾约80120g/m3，距集气管约3050 g/m3，初冷器后气体中焦油雾的含量一般为25g/m3(立管初冷器)或1.02 否则，对生产回收操作的影响会很大。 在化学生产回收工艺中，气体中所含的烧焦量要求在0.02 g/m3以下，从焦油雾的大小和所要求的净化的程度出发，采用电捕集器是最经济的。 另一方面，在电捕集器的工作原理、正极(沉淀极)、负极(冠状病毒极) (工作电压：5

13、0000V )、350mm L=3500mm气体：1.5m/s、钢丝(3.54mm碳钢)两金属板之间维持强电场，使含有灰和雾的气体通过时电位差高时，具有大速度(超过临界速度)和动能的离子和电子碰撞中性分子产生新的离子(即引起碰撞电离)，使两极间的大量气体分子产生电离作用。 离子与雾的质点相遇而附着，使质点带有电荷，就被电极吸引而从气体中除去。 电场分布如图1-17所示。 电气焦油陷阱使用如图(b )所示的电场。金属园管是正极(沉淀极)，中心的钢丝是负极(冠状病毒极)。 在两极间施加50000V的工作电压，气体通过后，负极放电，使焦油雾粒子带电，向正极(管壁)移动，撞击管壁堆积，放电后变为中性，

14、焦油雾被除去。 由于初冷器后的气体中的焦油大部分以焦油雾的状态存在，因此在电气焦油捕集器正常动作的情况下，气体中的焦油雾被除去99%左右。 二、电气捕集器的结构在大型焦炭工厂均采用管式电气捕集器，如图1-18所示，在其顶部设置三个绝缘箱，高压电源从这里导入，结构如图1-19所示，管式电气捕集器的工作电压为50000V， 工作电流根据型号分别为200mA和300mA的导入了高压电源的绝缘子(高压瓷瓶)被泄漏到绝缘箱内的气体中含有的焦油、萘以及水蒸气的沉淀污染，绝缘性能降低，在高电压下产生表面放电而被破坏，绝缘箱爆炸如图1-18、1-19那样。 第五节焦化气体中萘的去除一、概述萘是煤高温碳化时的热

15、分解产物，荒气中的含量为812g/m3，其生产率主要取决于碳化温度，尤其取决于碳化室顶部空间温度。 荒气中的大部分萘在初冷器中与焦油一起析出，但由于萘的挥发性大，初冷后气体中的萘的含量高，该值根据初冷方式和使用设备的不同而变动。 初冷后的气体中的饱和萘气体含量主要依赖于气体温度(萘的露点温度)。 不同温度和压力下焦炉煤气中的饱和萘气体含量可由附表3调查，(1-13 )式中的Ct在修正的气体状态条件下，分别为气体饱和萘气体含量、g/100m3； Ptw t时饱和水蒸气压、kPa； Pg气体表压力、kPa； Ptn t时萘的饱和蒸气压、kPa； 实际上，由于气体中存在呈固体微粒结晶的萘，因此初冷器后的气体中的真正的萘含量比该温度下的饱和萘含量高。 气体中的物质堆积在气管和一部分设备上，不仅增加气体流动阻力，而且为了经常破坏正常的操作，需要根据需要除去气体中的萘，现在使用的除去方法如下： (a )在横管式初冷器中段喷洒冷凝液，将