【正文】 /h 式中： — 氨的比熱， KJ/㎏℃ ∴ q3 = 7800 (88+ 660) = 12835680 KJ/h 式中： 88 — 0℃時焦油氣的焓， KJ/㎏ （ 4）粗苯帶入的熱量 粗苯氣比熱： CB= W t )02 ( ?? = 83 )( ??? = ㎏℃ ∴ q1=33552 660=（ 2）水蒸氣帶入熱量 q2=26600 (2487+ 660)=101617320 kJ/h 式中： 2487 — 0℃時水蒸氣的焓， KJ/Kg — 水蒸氣在 0660℃時的平均比熱， KJ/Kg 輸入熱量： 1. 煤氣帶入的熱量 Q1 （ 1）干煤氣帶入的熱量： 設(shè)煤氣的入口溫度為 660℃，干煤氣比熱為： Cg=（ + + + + + + ） =而集氣管中的蒸發(fā)水量 M是在熱平衡中確定的。 機械化氨水澄清槽有效容積一般為 210m^3, 187m^3, 142m^3 三種。為了防止懸浮在煤焦油中的煤焦油渣團進入煤焦油引出管內(nèi)，在氨水澄清槽內(nèi)設(shè)有煤焦油渣擋板及活動篩板。如圖 9 所示。澄清后的氨水經(jīng)溢流槽流出，沉聚于下部的煤焦油經(jīng)液面調(diào)節(jié)器引 出。 機械化氨水澄清槽結(jié)構(gòu)、特點 機械化焦油氨水澄清槽是一端為斜底，斷面為長方形的鋼板焊制容器，由槽內(nèi)縱向隔板分成平行的兩格，每格底部設(shè)有由傳動鏈帶動的刮板輸送機，兩臺刮板輸送機用一套由電動機和減速機組成的傳動裝置帶動。蜂窩式電捕焦油器的沉淀極由許多正六邊型組成，沉淀極 的極 畢業(yè)設(shè)計說明書 13 間距略有不同。除管式電捕焦油器外還有同心圓板式和蜂窩式電捕焦油器。為了防止煤氣中焦油、萘及水氣等在絕緣子上冷凝沉淀，一是將壓力略高于煤氣壓力的氮氣充入絕緣箱底部，使煤氣不能接觸絕緣子內(nèi)表面；二是在絕緣箱內(nèi)設(shè)有蛇管蒸汽加熱器或電加熱器，是箱內(nèi)空間溫度保持在 80110℃之間，并在絕緣箱頂部設(shè)調(diào)節(jié)溫度用的排氣閥，在絕緣箱底設(shè)有與大氣相通的氣孔。從沉淀管捕集下來的煤焦油聚集于器底排出，因煤焦油黏度大，幫底部設(shè)有蒸汽夾 ，以利于排放。煤氣自底部進入，通過兩塊氣體分布篩板均勻分布到各沉淀管中去。 電捕焦油器的構(gòu)造 在大型焦化廠中均采用管式電捕焦油器，其構(gòu)造如圖 7 所示其外殼為圓柱型，底部為凹型或錐型并帶有蒸汽夾套，沉淀管徑為 250mm，長 350mm，在每根沉淀管的中心懸掛著電暈極導(dǎo)線，由上部框架及下不框架拉緊；并保持偏心度 畢業(yè)設(shè)計說明書 12 不大于 3mm。 由于存在正離子的電暈區(qū)很小，且電暈區(qū)內(nèi)正離子和負(fù)離子有中和作用，所以電暈極上沉淀的焦油量很少絕大部分焦油霧均在沉淀極沉淀下來。在電暈區(qū)內(nèi)存在兩種離子，而電暈區(qū)外只有負(fù)離子，因而在電捕焦油器的大部分空間內(nèi)，煤焦油霧滴只能成為帶有包電荷的質(zhì)點而向管壁或板壁移動。 由于在電暈區(qū)內(nèi)發(fā)生急劇的碰撞電離，形成大量正負(fù)離子。 在不均勻電場中，當(dāng)兩極間電位差增高時，電流強度并不發(fā)生急劇的變化。離子與霧滴的質(zhì)點相遇而附于其上，使質(zhì)點帶有電荷，即可被電極吸引而從氣體中除去，但金屬平板形成的是均勻電場，當(dāng)電壓增大到超過絕緣電阻時，兩極之間便會產(chǎn)生火花放電，這不僅會導(dǎo) 致電能損失，且能破壞凈化操作。 電捕焦油器的工作原理 根據(jù)板狀電容的物理原理，如在兩金屬板間維持很強的電場，使含有塵灰或霧滴的氣體通過其間，氣體分子發(fā)生電離，生成帶有正電荷或負(fù)電荷的離子，于是正離子向陰極移動，負(fù)離子想陽極移動。焦油霧的清除對化產(chǎn)回收工段的設(shè)備及操作極為重要。此外，羅茨式鼓風(fēng)機的噪聲較大。這都是優(yōu)點。 羅茨式鼓風(fēng)機具有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，體積小，且在轉(zhuǎn)速一定時，如壓頭稍有變化，其 輸氣量可保持不變，即輸氣量隨著風(fēng)壓變化幾乎保持不變。每個轉(zhuǎn)子與機殼內(nèi)壁及與另一個轉(zhuǎn)子表面均需緊密配合，其間隙一般為 。羅茨式鼓風(fēng)機有一鑄鐵外殼，殼內(nèi)裝有兩個“ 8”字形的用鑄鐵或鑄鋼制成的空心轉(zhuǎn)子，并將汽缸分成兩個工作室。 離心式鼓風(fēng)機按進口煤氣流量的大小有 150m^3/min, 300m^3/min, 750m^3/min, 900m^3/min,和 1200m^3/min等各種規(guī)格，產(chǎn)生的總壓頭為~。顯然葉輪的轉(zhuǎn)速越高，煤氣的密度越大，作用于 畢業(yè)設(shè)計說明書 10 煤氣的離心力就越大，則出口煤氣的壓力就越高。由葉輪甩出的煤氣速度很高，當(dāng)進入環(huán)形空隙后速度減小，其部分動能變成靜壓能，并沿導(dǎo)葉輪通道進入第二葉輪，產(chǎn)生與第一葉輪及環(huán)隙相同的作用，煤氣的進靜壓能再次得到提高，經(jīng)出口連接送入管路中。其構(gòu)造如圖 5所示 : 離心式鼓風(fēng)機由導(dǎo)葉機，外殼和安裝在軸上的兩個工作葉輪組成。下面介紹的是此兩種鼓風(fēng)機的構(gòu)造及優(yōu)缺點。離心式用于大型焦?fàn)t；容積式常用的是羅茨鼓風(fēng)機，用于中型和小型焦?fàn)t。見于以上兩種初冷器的對比我選用橫管式間接初冷器。 橫管初冷器與豎管初冷器兩者相比，橫管初冷器有更多優(yōu)點，如對煤氣的冷卻，凈化效果好，節(jié)省鋼材，造價低，冷卻水用量少，生產(chǎn)穩(wěn)定，操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積省。又由于冷卻水管在冷卻器斷面上 水平密集布設(shè)，使與之成錯流的煤氣產(chǎn)生強烈湍動，從而提高了傳熱系數(shù)，并能實現(xiàn)均勻的冷卻，煤氣可冷卻到出口溫度只比進口水溫高 2℃。 在煤氣初冷器內(nèi) 90%以上的冷卻能力用于水汽的冷凝，從結(jié)構(gòu)上看，橫管式初冷器更有利于蒸汽的冷凝。由于管壁上的萘可被冷凝液沖洗和溶解下來，同時與冷凝液上部噴灑氨水，自中部噴煤焦油，能更好的沖洗掉沉積的萘，從而更有效的提高了傳熱系數(shù)。冷卻水由每段下部進入，低溫水供入最下段，以提高傳熱溫差，降低煤氣出口溫度：在冷卻器殼程每段上部，設(shè)置噴灑裝置，連續(xù)噴灑含煤 焦油的氨水，以清洗管外部的煤焦油和萘，同時還可以從煤氣中吸收一部分萘。兩段供水是供低溫水和循環(huán)水，三段供水則供低溫水，循環(huán)水和采暖水。 橫管式間接初冷器 如圖 4 所示，橫管式初冷器具有直立長方形的外殼，冷卻水管與水平面成 3度角橫向配置。上述問題都是立管式初冷器的缺點。在煤氣上升通路上。此外，隨著煤氣的冷卻，冷凝的萘將以固態(tài)薄片晶體析出。 立管式出冷器一般均為多臺并聯(lián)操作，煤氣流速為 34m/s，煤氣通過阻力約為 。為使煤氣在各個流道中的流速大體保持穩(wěn)定，所以沿煤氣流向各流道的橫斷面積依次遞減；而冷卻水沿起流向各管束的橫斷面積則相應(yīng)遞減。冷卻水從冷卻器煤氣出口端底部進入，依次通過各組管束后排出器外。 立管式間接初冷器 如圖 3所示，立管式間接初冷器的橫斷面呈長橢圓形，直立的鋼管束裝在上下兩塊管柵板之間，被五塊縱板分成六個管組，因而煤氣通 路也分成六個流道。 畢業(yè)設(shè)計說明書 7 第三章 設(shè)備的選擇 初冷器型式的選擇 初冷器是焦化廠煤氣冷卻的主要設(shè)備，主要有立管式間接初冷器和橫管式間接初冷器兩種。此法不僅冷卻了煤氣，且具 有凈化煤氣的良好、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、造價低及煤氣阻力小等優(yōu)點。為防止氨的揮發(fā)損失及減少污染，澄清槽和液體槽宜采用封閉系統(tǒng)，并設(shè)置排氣洗凈塔，以凈化由槽內(nèi)排除的氣體。采用螺旋板換熱器來冷卻閉路循環(huán)的洗滌液，可以減輕由于萘的沉積而造成的堵塞。初步澄清的煤焦油送至煤焦油分離槽除去煤焦油渣及進 一步脫除水分，然后經(jīng)煤焦油中間槽泵入煤焦油儲槽。 聚集在塔底的噴灑液及冷凝液沉淀出其中的固體雜志后，其中用于循環(huán)噴灑的部分經(jīng)液封槽用泵送往螺旋板換熱器，在此冷卻到 25℃左右，再壓送到直冷空噴塔上、中兩段噴灑。流程如下： 由集氣管來的 82℃左右的荒煤氣經(jīng)氣液分離器分離出煤焦油氨水后，進入 畢業(yè)設(shè)計說明書 6 橫管式間接冷卻器被冷卻到 5055℃，再進入直冷空噴塔冷卻到 2535℃。而在低溫冷卻階段，由于煤氣中水汽含量已大為減少，氣體對壁面的對流傳熱系數(shù)底，同時萘的凝結(jié)也易造成堵塞。 煤氣的間冷 直冷混合冷卻 自集氣管來的荒煤氣幾乎為水蒸氣所飽和，水蒸氣熱焓約占煤氣總熱焓的94%，所以煤氣在高溫階段冷卻放出的熱量決大部分為水蒸氣冷凝熱，因而傳熱系數(shù)較高；而且在溫度較高時，萘不會凝結(jié)造成堵塞。但也具有工藝流程較復(fù)雜，動力消耗大，循環(huán)氨水冷卻器易腐蝕易堵塞，各澄清池污染也嚴(yán)重，大氣環(huán)境惡劣等缺點。這對后面洗氨洗苯過程及減少設(shè)備腐蝕都有好處。 畢業(yè)設(shè)計說明書 5 煤氣直接冷卻，不但冷卻了煤氣，而且具有凈化煤氣的良好效果。剩余氨水則送去蒸氨或脫酚。分離出來的煤焦油與上述煤焦油混合。煤焦油盒底部的煤焦油渣人工撈出。 由氣液分離器分離出的氨水，煤焦油和焦油渣，經(jīng)過焦油盒分離出焦油渣后流入焦油氨水澄清池， 從澄清池出來的氨水用泵送回集氣管噴灑冷卻煤氣。我國小焦化大都用此流程。密集的冷卻管束還可以起到分離焦油霧和水霧的擋板作用。 h因此。 用焦油氨水混合液噴灑，不僅可在管外形成液膜，提高傳質(zhì)效果，而且可以從上而下沖洗傳熱管，防止萘和焦油的沉積，除萘效果比立管式好。 煤氣的間接冷卻工藝 煤氣的間接冷卻有立管式和橫管式兩種，立管 式相對于橫管式工藝較老，而且本設(shè)計也是按橫管式間冷設(shè)計的，故立管式工藝在此不再多說，下面是橫管式間冷工藝。 上述三種各有缺點，可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模，工藝要求幾其他條件因地制宜地選擇采用。被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)直接接觸的冷卻器，稱為直接混合式冷卻器，簡稱為直接冷卻器或直接冷卻；被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)分別從固體壁面的兩側(cè)流過，煤氣將熱量傳給壁面，再由壁面?zhèn)鹘o冷卻介質(zhì)的冷卻器，稱為間壁式冷卻器，簡稱為間接冷卻或間接冷卻器。來自焦?fàn)t中的粗煤氣含有水汽和焦油蒸汽等，需要進行初步冷卻，分理處焦油和水，以便把煤氣輸送到回收車間后續(xù)工序和進一步利用。煤氣經(jīng)初冷后，溫度降低，是保證煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收率和質(zhì)量的先決條件。第二步再在煤氣初冷器中冷卻，使殘余焦油和大部分水汽冷凝下來， 可將煤氣冷卻到 2535℃。 煤氣初冷的目的一是冷卻煤氣，二是使焦油和氨水分離，并脫除焦油渣。其操作運行的好壞，不僅對回收工段的操作有影響，而且對焦油蒸餾工段及煉焦?fàn)t的操作也有影響。目前，中國新 型煤化工總體上還處于發(fā)展初期，未來 20年是其技術(shù)開發(fā)、工業(yè)化建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要時期。先進的催化合成技術(shù)、分離技術(shù)、生物化工技術(shù)、節(jié)能與環(huán)保技術(shù)、材料與大型工業(yè)裝備制造技術(shù)等是新型煤化工的發(fā)展基礎(chǔ)。煤炭焦化、煤氣化 已是中國主要的煤化工產(chǎn)業(yè)，隨著技術(shù)、經(jīng)濟的發(fā)展和市場的巨大 需求，煤炭焦化、煤氣化一甲醇及下游化工產(chǎn)品等將得到快速發(fā)展 。中國煤化工的發(fā)展對發(fā)揮豐富的煤炭資源優(yōu)勢，補充國內(nèi)油、氣資源不足和滿足對化工產(chǎn)品的需求，保障能源安全，促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，具有現(xiàn)實和長遠(yuǎn)的意義。 煤炭是中國的主要能源，也是許多重要化工產(chǎn)品的主要原料。 世界化石能源 (包括煤炭、石油、天然氣 )資源比較豐富，是當(dāng)今的主要能源。進入 20 世紀(jì)，許多有機化學(xué)品多以煤為原料生產(chǎn)，煤化學(xué)工業(yè)成為化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。 說明書包括：煤氣初冷概述；工藝流程的選擇；物料衡算和熱量衡算；主要設(shè)備計算和選型；主要物料管道計算及選型；環(huán)境保護及節(jié)能。學(xué) 號： 畢業(yè)設(shè)計說明書 設(shè)計題目：年產(chǎn) 150 萬噸焦化廠鼓冷工段設(shè)計 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級 ： 學(xué) 院： 指導(dǎo)教師： 提交 日期： 年月日 畢業(yè)設(shè)計說明書目錄 1 摘 要 本設(shè)計介紹了年產(chǎn) 150萬噸焦?fàn)t鼓冷工段工藝，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，對鼓冷原理進行了解，并分析工藝流程，做出選擇比較，設(shè)計中對整個鼓冷工藝進行了詳細(xì)的物料衡算和熱量衡算 ，并對其主要設(shè)備及管道進行了計算和選型，同時對環(huán)境保護及節(jié)約能源方面做了一定的分析。 設(shè)計中采用的是間冷 直冷相結(jié)合的工藝流程，配有設(shè)計說明書一本，附圖紙 3張，采用 AutoCAD制作，設(shè)計最后還附有結(jié)束語和相關(guān)參考文獻。 圖紙包括：鼓冷工藝帶控制點的工藝流程圖；關(guān)鍵設(shè)備裝配圖；主要設(shè)備立面布置圖， 關(guān)鍵詞： 粗煤氣；鼓冷；初冷；設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計說明書目錄 1 目 錄 第一章 文獻 概 述 . ……………………………………………………… ...1 煤化工發(fā)展簡史 ...................................................................................... 1 煤氣初冷 的目的和意義 .......................................................................... 2 第二章 工藝流程選擇 ...................................................................................... 3 間接冷卻 ................................................................................................... 3 直接冷卻 .........................