【文章內(nèi)容簡介】 。表2集氣管的熱平衡（KJ/h）物料名稱 輸入熱量 輸出熱量干煤氣 47364720 4717296水蒸氣 56530780 131642615焦油氣 7598400 926592粗苯氣 1630200 119064硫化氫 269100 29372氨 610740 62287小計 114003940 137497226循環(huán)氨水 254913120 229410114焦油 —— 345600集氣管熱損失 —— 1663619合計 368917060 368916559 橫管初冷器熱量和物料衡算本塔采用三段冷卻流程，第一段煤氣從82℃冷卻到65℃；第二段從65℃冷卻到45℃。第一段采用5868℃的采暖循環(huán)水，第二段采用3040℃的循環(huán)水。 橫管初冷器的物料衡算表3進入初冷器的物料組成如下物料名稱 干煤氣 19176 40800水蒸氣 49921 62124焦油氣 1920 253粗苯氣 1320 356硫化氫 360 237氨 360 474小計 73057 104244（1）一段初冷器出口煤氣中水蒸氣量的計算知煤氣出口溫度為65℃壓力47KPa，在初冷器中大部分焦油氣冷凝。即焦油氣在第一段冷凝了60%，溶解于剩余氨水中的氨、硫化氫和二氧化碳的總量為107m3并且溶解了60%。第一段初冷器煤氣出口所含水蒸氣量按下式計算：Vv=Vcg式中：Vcg—初冷器出口干的煤氣體積，p—水蒸氣在65℃時的分壓，p=2547毫米水柱P—段初冷器出口煤氣壓力，P=9983毫米水柱而Vcg=10424462124[（253+107）]=41904∴Vv=4190418=11534kg/h（2）二段初冷器出口煤氣中水蒸氣量的計算在二段中設(shè)焦油蒸氣全部冷凝下來，氨、硫化氫和二氧化碳溶于剩余氨水中。水蒸氣量按下式計算：式中：V39。cg—初冷器出口干的煤氣體積，p39。—水蒸氣在45℃時的分壓，p39。=974毫米水柱P39?！纬趵淦鞒隹诿簹鈮毫?，P39。=9933毫米水柱而V39。cg=10424462124（253+107）=41760∴V39。v=4176018=3648kg/h通過計算得，在一、二段初冷器中冷凝的水蒸氣量為：49921–3648=46273kg/h送到溶劑脫酚去的氨水量為：15640–3648=11992kg/h需要補充到循環(huán)氨水中的冷凝水量為：4627311992=34281kg/h設(shè)剩余氨水含氨5，含硫化氫2，含二氧化碳2，則溶解于剩余氨水中的二氧化碳和硫化氫各為：11992=24kg/h或:：H2S ,溶解于剩余氨水中的氨為：13804=60kg/h或79因此兩段冷卻流程的橫管式初冷器的物料平衡見下表：表4兩段冷卻流程橫管式初冷器的物料平衡表物料名稱輸入輸出Kg/hKg/h干煤氣191764080019152水蒸氣499216212436484540焦油氣1920253————粗苯氣13203561320356硫化氫360237336氨360474300395小計730571042442292244026水————48085——溶解氣體————125123焦油————1920253總計73057——73050—— 橫管初冷器的熱量衡算通過上面的計算，我們確定了物料在初冷器中的基本運行情況，下面我們要通過熱量衡算來確定橫管初冷器各段所需的冷卻水量。1) 第一段初冷器的熱量衡算（采暖循環(huán)水段）輸入熱量：Q1=137497226kJ/h：Q2=Wt39。w kJ/h式中：W—初冷器所需要冷卻水量，kg/hT39。w—冷卻水入口溫度，t39。w=58℃故：Q2=則輸入總熱量：Q入=137497226+每噸干煤所用循環(huán)氨水量56m3/h，則：W1=6=114m3/h m=114000+36093=150093kg/h輸出熱量設(shè)在第一段初冷器的煤氣出口處溫度為65℃，則在下邊的計算中應(yīng)用到以下數(shù)據(jù)：物料名稱 溫度(℃) 比熱（kJ/kgK）干煤氣 65 水蒸氣 65 粗苯氣 65 氨 65 硫化氫 65 焦油氣 65 干煤氣帶走的熱量：q1=1915265=3721978kJ/h水蒸氣帶走的熱量：q2=14353(+65)=37475539kJ/h粗苯氣帶走的熱量：q3=132065=96868kJ/h④氨帶走的熱量：q4=（36060）65=47280kJ/h⑤硫化氫帶走的熱量：q5=（36024）65=24042kJ/h⑥焦油氣帶走的熱量：q6=（19201920）65=69738kJ/h則煤氣帶出的總熱量為：Q3=q1+q2+q3+q4+q5+q6=3721978+37475539+96868+47280+24042+69738=41435445kJ/h 在第一段初冷器中，水和焦油的平均溫度為：tcp==83℃而焦油比熱為：Cc=(+10383)=KK所以：Q4=[(4992114353)+1920]83=12483386kJ/h：Q5=68W式中：68—冷卻水的出口溫度，℃循環(huán)氨水帶出的熱這樣就可以得到第一段初冷器總的輸出熱量為：Q出=Q3+Q4+Q5+Q氨出=74258768+ kJ/h∵Q入=Q出即147667195+=74258768+得第一段所用高溫循環(huán)水量為：W=1756182kg/h即W=1756m3/h2) 第二段初冷器的熱量衡算輸入熱量、水和焦油的帶入熱量：Q6=Q3+Q4=53918831kJ/h：Q7=W2t39。39。w kJ/h式中：W2—初冷器所需要冷卻水量，kg/ht39。39。w—冷卻水入口溫度，℃故：Q7= kJ/h則第二段輸入總熱量：Q入2=46032721+ kJ/h3. 循環(huán)氨水帶入的熱量輸出熱量設(shè)在第二段初冷器的煤氣出口處溫度為45℃，則在下邊的計算中應(yīng)用到以下數(shù)據(jù)：物料名稱 溫度(℃) 比熱（kJ/kgK）干煤氣 45 水蒸氣 45 粗苯氣 45 氨 45 硫化氫 45 焦油氣 45 第二段初冷器中煤氣帶走的熱量：干煤氣帶走的熱量： q1=1915245=2563052kJ/h水蒸氣帶走的熱量： q2=3648(+45)=9379592kJ/h粗苯氣帶走的熱量： q3=132045=65281kJ/h④氨帶走的熱量： q4=30045=28661kJ/h⑤硫化氫帶走的熱量： q5=33645=15679kJ/h⑥焦油氣帶走的熱量： q6=19245=11664kJ/h則煤氣帶出的總熱量為：Q8=q1+q2+q3+q4+q5+q6=12323902kJ/h 在第二段初冷器中，水和焦油的平均溫度為：tcp==℃而焦油比熱為：Cc=(+103)=K kJ/kgK所以：Q9=(46273+1920)=10672306kJ/h：冷卻水升溫后，Q10=42W 2式中：42—二段循環(huán)水的出口溫度，℃循環(huán)氨水的熱這樣就可以得到第二段初冷器總的輸出熱量為：Q出2=Q8+Q9+Q10+ =55540107+∵Q入2=Q出2得第二段所用循環(huán)水量為：W2=519159kg/h即W2=519m3/h通過上面的計算，我們了解了初冷器各段的熱平衡情況并通過熱平衡計算出了各段所需的冷卻水量，由此可得出整個初冷器的熱平衡如下表：表5初冷器熱平衡荒煤氣總的輸入熱量 137497226kJ/h輸出熱量kJ/h煤氣帶走的熱量 12323902冷凝液帶走的熱量 10672306一段采暖水帶走的熱量 73408408二段采暖水帶走的熱量 26041015循環(huán)氨水帶走的熱量 32543899 小計 154989530初冷器的工藝計算（1）從煤氣至金屬壁的給熱系數(shù)α1按下式計算：lgα1=+式中：x—水蒸氣體積占濕煤氣總體積的平均百分數(shù)而，x=（）=43∴l(xiāng)gα1=+43=α1=㎡hK=2342KJ/㎡h℃(2)計算從金屬壁至水的給熱系數(shù)α2按下式計算α2=為求得給熱系數(shù)α1必須先確定水流速，設(shè)采用冷卻面積為2500㎡的橫管初冷器，㎡，流水管為Cr5MoФ65mm7mm的無縫碳鋼管。則水在第一段初冷器內(nèi)的平均流速為： U==式中：1756—初冷器所需采暖循環(huán)水量（58℃），m3/h 16—初冷器臺數(shù)當采暖循環(huán)水的平均溫度為63℃時，其物理常數(shù)為比熱 c=㎏℃導熱系數(shù) λ=238KJ/mh℃動力黏度 μ=密度 ρ=982㎏/m3Pr===水在管內(nèi)流動的雷諾數(shù)Re=1000=1000=73732因Re〉10000，故水在管內(nèi)處于湍流狀態(tài)，這時φ=1所以有：α2= =1 =202104KJ/㎡h℃(3)計算第一段總傳熱系數(shù)第一段傳熱系數(shù)K1由下式得到 K1=式中：—是管壁的熱阻，取為㎡h℃/KJ —是管壁的熱阻，取為㎡h℃/KJ∴K1==1077KJ/㎡h℃通過計算得到了第一段的總傳熱系數(shù)K1=1077KJ/㎡h℃（1）從煤氣至金屬壁的給熱系數(shù)α1按下式計算：lgα1=+式中：x—水蒸氣體積占濕煤氣總體積的平均百分數(shù)而，x=（）=26∴l(xiāng)gα1=+26= α1=214kcal/㎡h℃=895KJ/㎡h℃（2）計算從金屬壁至水的給熱系數(shù)α2按下式計算α2=為求得給熱系數(shù)α2必須先確定水的流速，設(shè)采用冷卻面積為2500㎡的橫管初冷器，㎡，則水在第二段初冷器內(nèi)的平均流速為：U==式中：519—初冷器所需冷卻循環(huán)水