煤气的初冷和煤焦油氨水的分离-煤气在初冷器的冷却（煤化工技术课件）

横管式煤气间接冷却工艺《炼焦化学产品回收》学校名称：横管式冷却器间接初冷工艺流程横管式煤气初冷器冷却，煤气走管间，冷却水走管内。水通道分上下两段，上段用循环水冷却，下段用制冷水冷却，将煤气温度冷却到22℃以下。横管式初冷器煤气通道，—般分上中下三段，上段用循环氨水喷洒，中段和下段用冷凝液喷洒，根据上、中、下段冷凝液量和热负荷的计算可知：上段和中段冷凝液量约占总量的95％，而下段冷凝液量仅占总量的5％；从上段和中段流至下段的冷凝液由45℃降至30℃的显热及喷洒的冷凝液冷却显热，约占总热负荷的60％；下段冷凝液的冷凝图2-5-1横管式煤气初冷工艺流程潜热及冷却至30℃的显热，约占总热负荷20%；下段喷洒冷凝液的冷却显热，约占总热负荷20%横管式冷却器间接初冷工艺流程缺点：上段和中段喷洒的氨水和冷凝全部从下段排出，显著地增加了下段负荷。

该流程最突出的优点是横管式初冷器下段的热负荷显著降低，低温冷却水用量大为减少。图2-5-2半负压下横管式煤气初冷工艺流程1—气液分离器；2—横管冷却器；3—电捕焦油器；4—鼓风机；5—机械化氨水澄清槽；6—机械化焦油澄清槽；7—煤气水封槽；8—上段冷凝液封槽；9—上段冷凝液循环泵；10—下段冷凝液循环泵；11—下段冷凝液封槽；12—电捕水封槽；；13—液下泵；14—地下放空槽；15—焦油泵16—循环氨水泵17—循环氨水中间槽；18—循环氨水事故槽；19—剩余氨水槽；20—剩余氨水泵；21—剩余氨水中间槽；22—剩余氨水中间槽；23—除焦油器；24—高压氨水；25—氮气加热器；26—鼓风机水封槽横管式冷却器间接初冷工艺流程缺点：上段和中段喷洒的氨水和冷凝全部从下段排出，显著地增加了下段负荷。

该流程最突出的优点是横管式初冷器下段的热负荷显著降低，低温冷却水用量大为减少。横管式冷却器间接初冷工艺流程

为了保证初冷器的冷却效果，在上、下段连续喷洒焦油氨水混合液，在其顶部用热氨水不定期冲洗，以清除管壁上的焦油、萘等杂质。初冷器的煤气冷凝液由初冷器上段和下段分别流出，分别进入各自的初冷器水封槽，初冷器水封槽的煤气冷凝液分别溢流至上、下段冷凝液循环槽，分别由上、下段冷凝液循环泵送至初冷器上下段喷淋洗涤除萘及焦油，如此循环使用，下段冷凝液循环槽多余的冷凝液溢流至上段冷凝液循环槽，上段冷凝液循环槽多余部分由泵抽送至机械化氨水澄清槽。从气液分离器分离的焦油氨水与焦油渣并联进入三台机械化氨水澄清槽。横管式冷却器间接初冷工艺流程

如图所示,从焦炉来的焦油氨水与煤气的混合物约80℃入气液分离器，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℃，然后煤气入初冷器下段与制冷水换热，煤气被冷却到22℃，冷却后的煤气并联进入两台电捕焦油器，当一台检修或冲洗时，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。横管式冷却器间接初冷工艺流程

为了保证初冷器的冷却效果，在上、下段连续喷洒焦油氨水混合液，在其顶部用热氨水不定期冲洗，以清除管壁上的焦油、萘等杂质。初冷器的煤气冷凝液由初冷器上段和下段分别流出，分别进入各自的初冷器水封槽，初冷器水封槽的煤气冷凝液分别溢流至上、下段冷凝液循环槽，分别由上、下段冷凝液循环泵送至初冷器上下段喷淋洗涤除萘及焦油，如此循环使用，下段冷凝液循环槽多余的冷凝液溢流至上段冷凝液循环槽，上段冷凝液循环槽多余部分由泵抽送至机械化氨水澄清槽。从气液分离器分离的焦油氨水与焦油渣并联进入三台机械化氨水澄清槽。间接冷却和直接冷却结合的初冷《炼焦化学产品回收》学校名称：一、间冷和直冷结合的煤气初冷

如前所述煤气的直接初冷，是在直接冷却塔内，由煤气和冷却水(经冷却后的氨水焦油混合液)直接触传热而完成的。此法不仅冷却了煤气，且具有净化煤气效果良好、设备结构简单造价低及煤气阻力小等优点。间冷直冷结合的煤气初冷工艺即是将二者优点结合的方法，在国内外大型焦化已得到采用。

自集气管来的荒煤气几乎为水蒸汽所饱和，水蒸汽热焓约占煤气总热焓的94%，所以煤气在高温阶段冷却所放出的热量绝大部分为水蒸汽冷凝热，因而传热系数较高；而且在温度较高时(高于52℃)，萘不会凝结造成设备堵塞。所以，煤气高温冷却阶段宜采用间接冷却。而在低温冷却阶段，由于煤气中水汽含量已大为减少，气体对壁面间的对流传热系数低，同时萘的凝结也易于造成堵塞。所以，此阶段宜采用直接冷却。间冷和直冷结合的煤气初冷流程如图2-8所示，由集气管来的82℃左右的荒煤气经气液分离器分离出焦油氨水后，进入横管式间接冷却器被冷却到50~55℃，进入直冷空喷塔冷却到25~35℃。在直冷空喷塔内，煤气由下向上流动，与分两段喷淋下来的氨水焦油混合液逆流密切接触得到冷却。

聚集在塔底的喷洒液及冷凝液沉淀出其中的固体杂质后，其中用于循环喷洒的部分经液封槽用泵送入螺旋换热器，在此冷却到25℃左右，再压送至直冷空喷塔上、中两段喷洒。相当于塔内生成的冷凝液量的部分混合液，由塔底导入机械氨水澄清槽，与气液分离器下来的氨水、焦油以及横管冷却器下来的冷凝液等一起混合后进行分离。澄清的氨水进入氨水槽后，泵往焦炉喷洒，剩余氨水经氨水贮泵送脱酚及蒸氨装置。初步澄清的焦油送至焦油分离槽除去焦油渣及进一步脱除水分,然后经焦油中间槽泵入焦油贮槽。

1一气液分离器；2一横管式间接冷却器；3一直冷空喷塔；4一液封槽；5一螺旋换热器；6一机械化氨水澄清槽；7一氨水槽；8一氨水贮槽；9一焦油分离器；10一焦油中间槽；11一焦油贮槽图2-8间冷直冷结合的煤气初冷工艺流程立管式煤气的间接冷却工艺《炼焦化学产品》学校名称：立管式冷却器间接初冷工艺流程图2-3立管式煤气初冷工艺流程

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；13一焦油泵；14一焦油贮槽；15一焦油中间槽；16一初冷冷凝液中间槽；17一冷凝液泵

图2-3所示为立管式煤气初冷工艺流程。焦炉煤气与循环氨水、冷凝焦油等沿吸煤气主管先进入气液分离器，煤气与焦油、氨水、焦油渣等在此分离。分离下来的氨水和焦油一起进入机械化焦油氨水澄清槽，利用密度不同经过静置澄清分成三层：上层为氨水（密度为1.01～1.02kg/l），中层为焦油（密度为1.17～1.20kg/l），下层为焦油渣（密度为1.25kg/l）。

经气液分离后的煤气进入数台并联立管式间接冷却器，用水间接冷却，煤气走管间，冷却水走管内。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称为集合温度，这个温度依生产工艺的不同而有不同的要求：在生产硫铵系统中，要求集合温度低于35℃，在水洗氨生产系统中，则要求集合温度低于25℃。随着煤气的冷却，煤气中绝大部分焦油气、大部分水汽和萘在初冷器中被冷凝下来，萘溶解于焦油中。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，形成了冷凝氨水。

焦油和冷凝氨水的混合液称为冷凝液。冷凝氨水中含有较多的挥发铵盐（NH3与H2S、HCH、H2CO3形成的铵盐，如(NH4)S、NH4CN、(NH4)2CO3等），固定铵盐（如NH4C1、NH4CNS、(NH4)SO4和(NH4)S2O3等）的含量较少。当其溶液加热至100℃即分解的铵盐为挥发铵盐，需加热到220~250℃或有碱存在的情况下才能分解的铵盐叫固定铵盐。循环氨水中主要含有固定铵盐，在其单独循环时，固定铵盐含量可高达30~40g/l。为降低循环氨水中固定铵盐的含量，以减轻对焦油蒸馏设备的腐蚀和改善焦油的脱水、脱盐操作，大多采用两种氨水混合的分离流程，混合氨水固定铵盐含量可降至1.3~3.5g/l。

如图2-3所示，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。由管式初冷器出来的煤气尚含有1.5~2g/m3的雾状焦油，被鼓风机抽送至电捕焦油器除去其中绝大部分焦油雾后，送往下一道工序。当冷却煤气用的冷却水为直流水时（水源充分的地区），冷却器后的热水直接排放(或用作余热水供热)。上述煤气间接初冷流程适用于生产硫铵工艺系统，当水洗氨生产时，为使初冷后煤气集合温度达到20℃左右，宜采用两段初步冷却。

两段初冷可采用如图2-4所示具有两段初冷功能的初冷器，其中前四个煤气通道为第一段，后两个煤气通道为第二段。在第一段用循环冷却水将煤气冷却到约45℃，第二段用低温水将煤气冷却到25℃以下。也可采用初冷器并串联实现煤气两段初冷。例如用“二串一”。即煤气先通过作为第一段的两台并联的初冷器，再汇合通过作为第二段的一台初冷器，简称为“二串一”，第一段用循环水冷却，第二段用低温水冷却，可将煤气冷却到25℃以下。或用“三串一”工艺。煤气的直接冷却工艺《炼焦化学产品回收》学校名称：一、煤气的直接初冷煤气的直接初步冷却，是在直接冷却塔内由煤气和冷却水直接接触传热完成的。中国有些小型焦化厂大都用直接初冷流程。如图2-7所示。由图2-7可见，由吸气主管来的80～85℃的煤气，经过气液分离器进入并联的直接式初冷塔，用氨水喷洒冷却到25～28℃，然后由鼓风机送至捕焦油器，捕除焦油雾后，将煤气送往回收氨工段。

由气液分离器分离出的氨水、焦油和焦油渣，经焦油盒分出焦油渣后流入焦油氨水澄清池，从澄清池出来的氨水用泵送回集气管喷洒冷却煤气。澄清池底部的焦油流入焦油池，然后用泵抽送到焦油槽，再送往焦油车间加工处理。焦油盒底部的焦油渣由人工捞出。初冷塔底部流出的氨水和冷凝液经水封槽进入初冷循环氨水澄清池，与洗氨塔来的氨水混合并在澄清池与