【正文】 第 19 頁(yè) 共 59 頁(yè) 更加合理地保證設(shè)計(jì)、施工和日常生產(chǎn)中的問(wèn)題。K 1) 其中甲烷以外的烴類，含量較低，熱容又低于甲烷，為保證工程計(jì)算上的最大值，選用 CH4 熱容為基準(zhǔn)。K 1) H2 CO CO2 N2 CH4 CnHm 典型焦?fàn)t煤氣的熱熔衡算： cp(煤氣 )=cp(H2) φ (H2)+cp(CO) φ (CO)+cp(CO2) φ (CO2)+cp(N2) φ(N2)+cp(CH4) φ (CH4)+cp(CnHm)φ (CnHm) =59%+8%+2%+25%+% = (kJ 表 32 焦?fàn)t煤氣中各組分的比熱 組分 定壓熱容 /(kJh 1s1 ) 傳熱系數(shù) /(KJ 700℃ 85℃ 50000m3/h 50000m3/h 蒸發(fā)量 3% 氨水 /噸干煤 氨水 /噸干煤 （含焦油） 粗煤氣 初冷煤氣 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 18 頁(yè) 共 59 頁(yè) 初冷器衡算 設(shè)計(jì)采用橫管間接冷卻方法 ，設(shè)置二段冷卻管，一段將焦?fàn)t煤氣冷卻至 45℃，接下來(lái)的二段冷卻中用 18℃的低溫水冷卻至 25℃。/h； qv ——循環(huán)氨水的流量， m179。/h ≈ (m179。 本次設(shè)計(jì)采用上升管水套管冷卻設(shè)計(jì)，控制煤氣溫度不超過(guò) 700℃ ，設(shè)計(jì)氨水噴灑量為 。 設(shè)計(jì)規(guī)模： 50000m3/h焦?fàn)t煤氣車間 初冷工段 衡算 集氣管衡算 每噸干煤產(chǎn)荒煤氣 480m3，其中煤氣占 75%，水煤氣占 %，焦油與苯蒸汽占 %。 富油在再生塔中用水蒸氣吹脫出其中的粗苯，再生為貧油，用循環(huán)泵返回吸收塔 循環(huán)利用。 煤焦油洗油脫苯工段 終冷后的煤氣含粗苯含量 25g/m3～ 40g/m3， 由吸收塔的下部 進(jìn)入粗苯吸收塔，塔 頂 噴淋洗油，煤氣自上而下流動(dòng)， 在波紋絲網(wǎng)填料層中 煤氣與洗油逆流接觸，洗油吸收粗苯成為富苯洗油。洗萘器上部的水流入澄清槽，與焦油分離后去涼水架。含萘焦油由洗萘 器下部排出 ，經(jīng)液位調(diào)節(jié)器流入焦油儲(chǔ)槽。 含萘冷卻水由塔底流出，經(jīng)液封管導(dǎo)入焦油洗萘器底部，并向上流動(dòng)。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 15 頁(yè) 共 59 頁(yè) 磷酸槽 吸收塔 貧液冷卻器 貧液換熱器 蒸脫氣 解吸塔 冷凝器給料槽 給料槽 精餾塔 冷凝器 1氫氧化 鈉槽 1除焦油器 1焦油槽 1溶液槽 11 1 1 1離心泵 圖 24 弗薩姆脫氨工藝流程圖 終冷脫萘工段 煤氣在終冷塔內(nèi)自下而上流動(dòng)，與經(jīng)隔板噴淋下來(lái)的冷卻水流接觸被冷卻。氨汽提塔下部排出的貧液經(jīng)換熱、冷卻進(jìn)入弗薩姆吸氨塔循環(huán)使用。閃蒸出酸性氣體的富液用泵送入冷凝器，換熱升溫到 175℃ ，進(jìn)入氨汽提塔。 富液經(jīng)除焦油器、換熱器入閃蒸器，在閃蒸器內(nèi)蒸出極少量的二氧化碳、硫化氫和氰化氫等酸性氣體。磷酸的 氫原子在水溶液中被氨離子逐步置換，在 常溫條件下形成牢固 (NH4)2HPO4，在高溫條件下，能 釋放 出氨分 子，這一特性的化學(xué)反應(yīng)式為 : NH3+H3PO4 NH4H2PO4 NH3+ NH4H2PO4 (NH4)2HPO4 （ 2） 工藝流程 焦?fàn)t煤氣從弗薩姆吸氮塔下段進(jìn)入，自上段排出，在塔內(nèi)與從塔上段噴淋的磷酸 溶液 逆流接觸，煤氣中的氨被磷酸吸收，氨的回收效率大于 99%。 用循環(huán)泵打進(jìn)吸收塔循環(huán)利用。 生成的硫單質(zhì)作為反應(yīng)物和溶液中的 NaHCO3 吸收煤氣中的氰酸，此部分NaHCO3 不能再生，有外界補(bǔ)充?？諝鈴脑偕撞抗呐萃ㄈ耄谷芤貉趸?，空氣由塔頂排除，析出的硫泡沫由塔頂?shù)臄U(kuò)大部分上部溢流入硫泡沫槽，用真空過(guò)濾機(jī)分出硫磺濾液返回循環(huán)槽。 初步冷卻后的煤氣輸送入氣柜，用以進(jìn)行下一步的凈化。橫管冷卻器采用二段冷卻工藝，煤氣從集氣管出來(lái)后，煤氣經(jīng)氣液分離器后進(jìn)入橫管初冷器進(jìn)行一段冷卻，溫度由 75～ 45℃ ， 再進(jìn)入二段冷卻器進(jìn)一步冷卻至 25℃ 。 荒 煤 氣 硫塊 焦油 初冷器 電捕焦油器 離心機(jī) 氣柜 離心機(jī) 脫硫 脫氨 去終冷段 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 12 頁(yè) 共 59 頁(yè) 圖 21 焦?fàn)t煤氣凈化工藝流程圖 主要工段工藝流程簡(jiǎn)述 煤氣的初冷 工段 荒煤氣從炭化室出來(lái)有橋管進(jìn)入集氣管，在集氣管里噴灑氨水，利用氨水的蒸發(fā)吸收潛熱將焦?fàn)t煤氣降溫至 75℃ 。 脫萘后的煤氣進(jìn)入苯吸收塔，塔上噴淋 焦油 洗油，煤氣自上而下流動(dòng)，煤氣與洗油逆流接觸，吸收煤氣中的苯，富油去再生塔再生。 在焦油洗萘器中與從各層篩板上流動(dòng)下來(lái)的焦油逆流接觸，水中的懸浮 萘被焦油吸收。部分水汽被冷凝下來(lái)相當(dāng)數(shù)量的萘從煤氣析出并懸浮于水中，冷卻后的煤氣進(jìn)入粗 苯吸收塔。 脫氨后 的煤氣溫度為 55℃ ～ 60℃ ，進(jìn)入終冷塔中。 需要再生的富液先在泡沫浮選除焦油器中分離出焦油泡沫，再在脫氣塔脫去酸性氣體，然后在解吸塔內(nèi)用 直接水蒸氣吹蒸，脫氨后貧液溫度 196℃ ，經(jīng)與富液換熱后進(jìn)吸收塔吸氨。磷酸一銨溶液與煤氣逆流接觸，吸收煤氣中的氨生成磷酸二銨，得到富銨溶液。 吸收液出來(lái)后進(jìn)入再生塔進(jìn)行再生，脫硫后的煤氣進(jìn)入弗薩姆 法回收氨氣 工段 。 脫除 焦油后的煤氣進(jìn)入 液封氣柜，在此暫時(shí)儲(chǔ)存以便進(jìn)行下一步的凈化處理。 煤氣由分 氣液分 離器去 橫管 初冷器再次進(jìn)行冷卻 ， 殘余焦油和大部分水汽冷凝下來(lái) ， 煤氣被冷卻 到 25℃ ～ 35℃ ， 經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)增壓 ， 因絕熱壓縮升溫 10℃ ～ 15℃。焦油和氨水混合物自集 氣管和氣液分離器去澄清槽。 由焦?fàn)t炭化室來(lái)的 荒煤氣經(jīng)上升管出來(lái)時(shí)的溫度約 650℃ ～ 800℃ ， 經(jīng)上升管到 達(dá) 橋管 ， 然后 在匯集 到集氣管 。 這些都減少了設(shè)備投資和原材料采購(gòu)費(fèi)用，最大程度節(jié)約建廠資金，以求在最短時(shí)間內(nèi)收回投資，獲得可觀經(jīng)濟(jì)效益 [9]。 采用此法是煤氣終冷過(guò)程放在洗苯裝置前面，可以采用熱焦油終冷洗萘工 藝，終冷塔和洗萘裝置可以設(shè)計(jì)為一體化裝置減少動(dòng)力消耗，更少的占用空間，節(jié)約土地使用費(fèi)。 此工藝應(yīng)用廣泛，由于鼓風(fēng)機(jī)后煤氣溫升達(dá) 50℃左右， 對(duì) 弗薩姆法（需 55℃）回收氨的系統(tǒng)特別適用。 避免 負(fù)壓操作時(shí)，焦?fàn)t煤氣體積增加，煤氣管道和設(shè)備容積均相應(yīng)增加（如洗苯塔直徑增加 7%～8%） ； 負(fù)壓使煤氣中各組分的分壓下降 ，減少了系統(tǒng)推動(dòng)力，增加了吸收劑的用量，導(dǎo)致了生產(chǎn)成本增加，更企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)壓力。在下面的組織設(shè)計(jì)中始終以當(dāng)前成熟經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，合理和科學(xué)進(jìn)行組織和安排。 未來(lái)焦?fàn)t煤氣項(xiàng)目會(huì)大量興建，進(jìn)行新工藝的探索會(huì)對(duì)將來(lái)大規(guī)模興建提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。m3] 項(xiàng)目名稱 組成 /%(體積分?jǐn)?shù) ) 水蒸氣 250～ 450 焦油氣 80～ 120 粗苯 30～ 45 氨 8～ 12 硫化氫 6～ 20 氰化物 1～ 粗輕吡啶 ～ 萘 10 其他 2～ 表 13 典型焦?fàn)t煤氣主要組成 項(xiàng)目名稱 組成 /%(體積分?jǐn)?shù) ) H2 55～ 59 CO 6～ CO2 ～ N2 3～ CH4 24～ 26 CnHm 2～ O2 ～ 本章小結(jié) 本章通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外大量的文獻(xiàn)，對(duì) 焦?fàn)t煤氣凈化 的發(fā)展現(xiàn)狀、 凈化工藝的技術(shù)創(chuàng)新、焦?fàn)t煤氣在化工中 的作用和生產(chǎn)情況進(jìn)行了綜述， 并對(duì)焦?fàn)t煤氣未來(lái)產(chǎn)量中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 9 頁(yè) 共 59 頁(yè) 和需求量進(jìn)行分析。最終焦?fàn)t煤氣各組分含量如表 13 所示，有害組分降到最低，滿足工業(yè)用原料和民用燃?xì)獾男枰?但它們經(jīng)過(guò)回收可以作為化工原料，合理利用他們可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。土建、供水、供電、公用工程等，根據(jù)工藝提出條件要求，具體執(zhí)行 可根具體的招投標(biāo)計(jì)劃和資金情況 委托其他單位設(shè)計(jì)和施工。 （ 2） 在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮操作的環(huán)境衛(wèi)生、安全，展現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)企業(yè)的 文明風(fēng)范。 設(shè)計(jì) 根據(jù) 太原鋼鐵有限公司焦化廠 現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝、技術(shù)為前提進(jìn)行設(shè)計(jì)的 ，還參考國(guó)內(nèi)其他大型焦化廠現(xiàn)有成熟工藝的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新研究做了一些新的嘗試和改進(jìn)，力求有所創(chuàng)新，更加環(huán)保和節(jié)能。在國(guó)際能源日益緊缺的國(guó)際環(huán)境下潔凈焦?fàn)t煤氣一定會(huì)得到越來(lái)越大的重視，焦?fàn)t煤氣凈化項(xiàng)目肯定會(huì)優(yōu)先獲得批準(zhǔn)。 初 冷 器 鼓 風(fēng) 機(jī) 電 捕焦油器 脫苯塔 終冷塔 脫硫塔 冼氨塔 克勞斯裝置 飽和器 脫酸蒸氨裝置 凈煤氣 硫銨 粗苯 硫磺 酸氨汽 初 冷 器 鼓 風(fēng) 機(jī) 電 捕焦油器 脫硫塔 洗氨塔 洗苯塔 克勞斯裝置 脫酸蒸氨裝置 氨分解爐 凈煤氣 粗苯 氨 氣 尾 氣 硫磺 酸汽 尾氣 荒 煤氣氣 荒 煤氣氣 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 7 頁(yè) 共 59 頁(yè) 總之，中國(guó)作為煤炭大國(guó)，有充足的焦?fàn)t 煤氣資源，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和國(guó)家實(shí)力的增強(qiáng)，焦?fàn)t煤氣將在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)在各行業(yè)、各個(gè)方面發(fā)揮出潛在的和巨大的經(jīng)濟(jì)效益 [7]。 （ 1） 配套 HPF法脫硫的煤氣凈化 工藝 （如圖 13所示） 圖 13 HPF法脫硫的煤氣凈化工藝流程圖 （ 2） 配套真空碳酸鉀法脫硫的 焦?fàn)t 煤氣凈化工藝 （如圖 14所示） 圖 14 真空碳酸鉀法脫硫的焦?fàn)t煤氣凈化工藝流程圖 （ 3）配套 A—S法脫硫洗氨及間接法飽和器生產(chǎn)硫銨的煤氣凈化工藝 （如圖 15 初 冷 器 鼓 風(fēng) 機(jī) 電 捕焦油器