行業(yè)資訊
焦?fàn)t煤氣從炭化室經(jīng)上升管逸出時(shí)的溫度為650～750℃、此時(shí)煤氣中含有煤焦油氣、苯族烴、水汽、氨、硫化氫、氰化氫、萘及其他化合物，為回收和處理這些化合物，首先應(yīng)將煤氣冷卻，原因如下：
①?gòu)拿簹庵谢厥栈瘜W(xué)產(chǎn)品和凈化煤氣時(shí)，多采用比較簡(jiǎn)單易行的冷凝法、冷卻法和吸收法，在較低的溫度下（25～35℃）才能保證較高的回收率；
②含有大量水汽的高溫煤氣體積大（例如由附表1查得0℃時(shí)1m3干煤氣，在80℃經(jīng)水蒸氣飽和后的體積為2.429m3，而在 25℃經(jīng)水汽飽和的體積為 1.126m3前者比后者大1.16倍），顯然所需輸送煤氣管道直徑﹑鼓風(fēng)機(jī)的輸送能力和功率均增大，這是不經(jīng)濟(jì)的。
③在煤氣冷卻過(guò)程中,不但有水汽冷凝，巨大部分煤焦油和萘也被分離出來(lái)，部分硫化物、氰化物等腐蝕性介質(zhì)溶于冷凝液中從而可減少回收設(shè)備及管道的堵塞和腐蝕。
煤氣的初步冷卻分兩步進(jìn)行：第一步是在集氣管及橋管中用大量循環(huán)氨水噴灑，使煤氣冷卻到80～90℃;第二步再在煤氣初冷器中冷卻。在初冷器中將煤氣冷卻到何種程度防化學(xué)產(chǎn)品回收與煤氣凈化所選用的工藝方法而異，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。例如若以硫酸或磷酸作為吸收劑，用化學(xué)吸收法除去煤氣中的氨，初冷器后煤氣溫度可以高一些，一般為25～35℃；若以水作吸收劑用物理吸收法除去煤氣中的氨初冷后煤氣溫度要低些一般為25℃以下。
第一節(jié)煤氣在集氣管內(nèi)的冷卻
一、煤氣在這氣管內(nèi)的冷劫機(jī)理
l.冷卻的機(jī)理
煤氣在橋管和集氣管內(nèi)的冷卻是用表壓為150～200kPa（表壓〕的循環(huán)發(fā)水通過(guò)噴頭強(qiáng)烈噴灑進(jìn)行的（如圖2－1所示）。當(dāng)細(xì)霧狀的氨水與煤氣充
分接觸時(shí)，由于煤氣溫度很高而濕度又很低，故煤氣放出大量顯熱，氨水大量蒸發(fā)快速進(jìn)行著傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。傳熱過(guò)程推動(dòng)力是煤氣與氨水的溫度差，所傳遞的熱量為顯熱，是高溫的煤氣將熱量傳給低溫的循環(huán)氨水。傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)力是循環(huán)氨水液面上的水汽分壓與煤氣中水汽分壓之差，氨水部分蒸發(fā)，煤氣溫度急劇降低，以供給氨水蒸發(fā)所需的潛熱，此部分熱量約占煤氣冷卻所放出總熱量的75～80％，另有約占所放出總熱量l0％的熱量由集氣管表面散失。
通過(guò)上述冷卻過(guò)程，煤氣溫度由650～750℃降至80～85℃，同時(shí)有60％左右的煤焦油氣冷凝下來(lái)，含在煤氣中的粉塵也被沖洗下來(lái)，有煤焦油渣產(chǎn)生。在集氣管冷卻煤氣主要是靠氨水蒸發(fā)吸收需要的相變熱、使煤氣顯熱減少溫度降低，所以煤氣溫度可冷卻至高于其最終達(dá)到的露點(diǎn)溫度1～3℃。煤氣的露點(diǎn)溫度就是煤氣被水汽飽和的溫度，也是煤氣在集氣管中冷卻的極限。
2.煤氣露點(diǎn)與煤氣中水汽含量的關(guān)系
煤氣的冷卻及所達(dá)到的露點(diǎn)溫度同下列因素有關(guān)；煤料的水分、進(jìn)集氣管前煤氣的溫度、循環(huán)氨水量、進(jìn)出口溫度以及集氣管壓強(qiáng)、氨水噴灑效果等。其中以煤料水分影響最大，在一般生產(chǎn)條件下，煤料水分每降低l％，露點(diǎn)溫度可降低0.6～0.7℃。顯然，降低煤料水分，對(duì)煤氣的冷卻很重要。煤氣露點(diǎn)與煤氣中水汽含量之間的關(guān)系如圖2—2所示。
由于煤氣的冷卻主要是靠氨水的蒸發(fā)，所以，氨水噴灑的霧化程度好，循環(huán)氨水的溫度較高（氨水液面上水汽分壓較大），氨水蒸發(fā)量大，煤氣即冷卻得較好，反之則差。
二、煤氣在集氣管內(nèi)冷卻得技術(shù)要求
1.集氣管技術(shù)操作指標(biāo)
集氣管技術(shù)操作的主要數(shù)據(jù)（中國(guó)沿海地區(qū)數(shù)據(jù)）如下：
由于上述數(shù)據(jù)可見(jiàn)，煤氣雖然已顯著冷卻，但集氣管內(nèi)不僅不發(fā)生水蒸汽的冷凝，相反由于氨水蒸發(fā)，使煤氣中水分增加、但煤氣仍未被水汽所飽和，經(jīng)冷卻后煤氣溫度仍高于煤氣的露點(diǎn)溫度。
2.技術(shù)要求
①集氣管在正常操作過(guò)程中用氨水而不用冷水噴灑，因冷水溫度低不易蒸發(fā)，使煤氣冷卻效果不好，所帶人的礦物雜質(zhì)會(huì)增加瀝青的灰分。此外由于水溫很低，使集氣管底部劇烈冷卻、冷凝的煤焦油黏度增大，易使集氣管堵塞。由于氨水是堿性，能中和煤油酸，保護(hù)了煤氣管道。氨水又有潤(rùn)滑性，便于煤焦油流動(dòng)，可以防止煤氣冷卻過(guò)程中煤粉、焦粒、煤焦油混合形成的煤焦油渣因積聚而堵塞煤氣管道。
②進(jìn)入集氣管前的煤氣露點(diǎn)溫度主要與裝入煤的水分含量有關(guān)，煤料中水分（化合水及配煤水分，約占干煤質(zhì)量的10％）形成的水汽在冷卻時(shí)放出的顯熱約占總放出熱量的23％，所以降低煤料水分，會(huì)顯著影響煤氣在集氣管冷卻的程度，當(dāng)裝入煤全部水分為8％～11％時(shí)，相應(yīng)的露點(diǎn)溫度為65～70℃。為保證氨水蒸發(fā)的推動(dòng)力，進(jìn)口水溫應(yīng)高于煤氣露點(diǎn)溫度5～10℃，所以采用72～78℃的循環(huán)氨水噴灑煤氣。
③對(duì)不同形式的焦?fàn)t所需的循環(huán)氟水量也有所不同，生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的定額數(shù)據(jù)為：對(duì)單集氣管的焦?fàn)t，每1t于煤田需5m3循環(huán)紅水，對(duì)雙集氣管焦?fàn)t需6m3的循環(huán)氨水。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外焦化廠已普遍在焦?fàn)t集氣管上采用了高壓氨水代替蒸汽噴射進(jìn)行無(wú)煙裝煤，個(gè)別廠還采用了預(yù)熱煤煉焦設(shè)置了獨(dú)立的氨水循環(huán)系統(tǒng)，用于專設(shè)的焦?fàn)t集氣管的噴灑，則它們的循環(huán)氨水量又各不同。
④集氣管冷卻操作中，應(yīng)經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行清掃，保持循環(huán)氨水噴灑系統(tǒng)暢通，氨水壓力、溫度、循環(huán)量力求穩(wěn)定。
三、集氣管的物料平衡與熱乎街
通過(guò)集氣管的物料平衡和熱平衡的計(jì)算可以了解集氣管內(nèi)物料轉(zhuǎn)移的q情況以及求得冷卻后的煤氣溫度。若冷卻后的煤氣溫度已確定，就可以求得必需的循環(huán)氨水用量及其蒸發(fā)量。也可用以評(píng)定集氣管操作好壞。
下面以中國(guó)某焦化廠實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為例計(jì)算煤氣被冷卻至一定溫度時(shí)循環(huán)氨水的蒸發(fā)水量和集氣管出口煤氣的露點(diǎn)溫度。
1.某廠實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)
（1）產(chǎn)品產(chǎn)率（占干煤質(zhì)量）
3．煤氣露點(diǎn)溫度的確定
第二節(jié) 煤氣在初冷器的冷卻
出炭化室的荒煤氣在橋管、集氣管用循環(huán)紅水噴灑冷卻后的溫度仍高達(dá)80～85℃,且包含有大量煤焦油氣和水蒸氣及其他物質(zhì)。由于煤焦油氣和水蒸氣很容易用冷卻法使其冷凝下來(lái)而且將它們先從煤氣中除去，對(duì)回收其他兒學(xué)產(chǎn)品減少煤氣體積節(jié)省 輸送煤氣所需動(dòng)力，都是有利的所以讓煤氣由集氣管沿吸煤氣主管流向煤氣初冷器進(jìn)一步冷卻，煤氣在沿吸煤氣主管流向初冷器過(guò)程中吸煤氣主管還起著空氣冷卻器的作用，煤氣可降溫l～3℃。
煤氣冷卻和煤焦油氣、水蒸氣的冷凝可以采用不同形式的冷卻器。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(jiǎn)稱為直接冷卻器或直接冷卻（間冷）；冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)分別從固體壁面的兩側(cè)流過(guò)，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，稱為間壁式冷熱器，簡(jiǎn)稱為間接冷卻器或間接冷卻（直冷）由于冷卻器的形式不同，煤氣冷卻所采取的流程也不同．
煤氣冷卻的流程可分為間接冷卻、直接冷卻和間冷－直冷混合冷卻三種．上述三種流程各有優(yōu)缺點(diǎn)可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、工藝要求及其他條件因地制宜地選擇采用。中國(guó)目前廣泛采用的是間接冷卻。
一、煤氣的間接冷卻
1.立管式冷卻器間接冷卻工藝流程
如圖2－3所示為立管式煤氣初冷工藝流程、焦?fàn)t煤氣與循環(huán)氨水、冷凝煤焦油等沿吸煤氣主管先進(jìn)人氣液分離器，煤氣與煤焦油、氟水、煤焦油渣等在此分離、分離下來(lái)的氨水和煤焦油一起進(jìn)入機(jī)械化（煤）焦油氨水澄清槽（習(xí)慣稱機(jī)械化焦油氨水澄清槽，下同），利用密度不同經(jīng)過(guò)靜置澄清分成三層：上層為氨水（密度為1.01～1.02kg/升），中層為煤焦油（密度為 117～1.20kg/L）下層為煤焦油渣（密度為1.25kg/L）。沉淀下來(lái)的煤焦油渣由刮板輸送機(jī)連續(xù)刮送至漏斗處排出槽外。煤焦油則通過(guò)液面調(diào)節(jié)器流至煤焦油中間槽，由此泵往煤焦油儲(chǔ)槽，經(jīng)初步脫水后泵往煤焦油車間、氟水由澄清槽上部港流至紅水中間槽，再用循環(huán)氨水泵送回焦?fàn)t集氣管以冷卻荒煤氣、這部分氟水稱為循環(huán)氨水。
經(jīng)氣液分離后的煤氣進(jìn)入數(shù)臺(tái)并聯(lián)立管式間接冷卻器（初冷器），用水間接冷卻，煤氣走管間冷卻水走管內(nèi)。從各臺(tái)初冷器出來(lái)的煤氣溫度是有差別的，匯集在一起后的煤氣溫度稱為集合溫度，這個(gè)溫度依生產(chǎn)工藝的不同而有不同的要求：在生產(chǎn)硫酸銨系統(tǒng)中，要求集合溫度低于35℃在水洗氨生產(chǎn)系統(tǒng)中，則要求集合溫度低于25℃。隨著煤氣的冷卻，煤氣中絕大部分煤焦油氣、大部分水汽和萘在初冷器中被冷凝下來(lái)，萘溶解于煤焦油中。煤氣中一定數(shù)量的氨、二氧化碳、硫化氫、氰化氫和其他組分溶解于冷凝水中形成了冷凝氨水。
煤焦油和冷凝氨水的混合液稱為冷凝液。冷凝氨水中含有較多的揮發(fā)銨鹽[NH3與H2S﹑H2CO3形成的銨鹽，如(NH4)S﹑NH4CN﹑(NH4)2CO3等］，固定銨鹽［如NH4CL、NH4CNS、(NH4)SO4和(NH4)S2O3等］的含量較少。當(dāng)其溶液加熱至100℃即分解的銨鹽為揮發(fā)銨鹽，需加熱到220～250℃或有堿存在的情
況下才能分解的銨鹽叫固定銨鹽、循環(huán)氨水中主要含有固定銨鹽，在其單獨(dú)循環(huán)時(shí)，固定銨鹽含量可高達(dá)30～40g/L。為降低循環(huán)氨水中固定銨鹽的含量，以減輕對(duì)煤焦油蒸餾設(shè)備的腐蝕和改善煤焦油的脫水、脫鹽操作，大多采用兩種氨水混合的分離流程，混合氨水固定銨鹽含量可降至1.3～3.5g/L。如畫 2－3所示，冷凝液自流入冷凝液槽，再用泵送人機(jī)械化焦抽氨水澄清槽，與循環(huán)氨水混合澄清分離。分離后所得剩余氨水送去蒸氨，蒸氨廢水還應(yīng)經(jīng)生化處理后才能外排。
由管式初冷器出來(lái)的煤氣尚含有 1.5～2g/m3的霧狀煤焦油，被鼓風(fēng)機(jī)抽送至電捕焦油器除去其中絕大部分煤焦油露后，送往下一道工序。
當(dāng)冷卻煤氣用的冷卻水為直流水時(shí)（水源充足的地區(qū)），初冷器后的熱水直接排放（或用作余熱水供熱）。如為循環(huán)水時(shí)，則將熱水送到?jīng)鏊芾鋮s后循環(huán)使用冷卻后的溫度隨地區(qū)、季節(jié)不同而異，在冬季自然冷卻，在夏季靠軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻，一般至25℃左右，再送回初冷器。
上述煤氣間接初冷流程適用于生產(chǎn)硫酸銨工藝系統(tǒng)，當(dāng)水洗氨給生產(chǎn)時(shí)，為使初冷后煤氣集合溫度達(dá)到 20℃左右，宜采用兩段初冷。
兩段初冷可采用如圖2－4所示具有兩段初冷功能的初冷器，其中前四個(gè)煤氣通道為第一段，后兩個(gè)煤氣通道為第二段。在第一段用循環(huán)冷卻水將煤氣冷卻到約45℃，第二段用低溫水將煤氣冷卻到25℃以下。
也可采用初冷器并串聯(lián)實(shí)現(xiàn)煤氣兩段初冷。例如用“二單一”。即煤氣先
通過(guò)作為第一段的兩臺(tái)并聯(lián)的初冷器，再匯合通過(guò)作為第二段的一臺(tái)初冷器，簡(jiǎn)稱為“二串一”，第一段用循環(huán)水冷卻，第二段用低溫水冷卻，可將煤氣冷卻到25℃以下，或用“三串一”工藝。
2.橫管式初冷器間接初冷工藝流程
橫管式煤氣初冷器冷卻，煤氣走管間，冷卻水走管內(nèi)。水通道分上下兩段，上段用循環(huán)水冷卻，下段用制冷水冷卻，將煤氣溫度冷卻到22℃以下。橫管式初冷器煤氣通道，一般分上、中、下三段，上段用循環(huán)氨水噴灑，中斷和下段用冷凝液噴灑，根據(jù)上、中、下段冷凝液液量和熱負(fù)荷的計(jì)算可知：上段和中段冷凝液液量約占總量的95％而下段冷凝液量?jī)H占總量的5％；從上段和中段流至下段的冷凝液由45℃降至30℃的顯熱及噴灑的冷凝液冷卻顯熱約占總熱負(fù)荷的60％；下段冷凝液的冷凝潛熱及冷卻至30℃的顯熱，約占總熱負(fù)荷的20％；下段噴灑冷凝液的冷卻顯熱，約占總熱負(fù)荷的20％。由此可見(jiàn)，上段和中段噴灑的氨水和冷凝液全部從下段排出，顯著地增加了下段負(fù)荷、為此推薦如圖2－4所示的橫管式煤氣初冷工藝流程。
該流程上段和中段冷凝液從隔斷板經(jīng)水封自流至氨水分離器，下段冷凝液經(jīng)水封自流至冷凝液槽。下段冷凝液主要是輕質(zhì)煤焦油，作為中段和下段噴灑液有利于洗萘。噴灑液不足時(shí)，可補(bǔ)充煤焦油或上段和中段的冷凝液。該流程最突出的優(yōu)點(diǎn)是橫管式初冷器下段的熱負(fù)荷顯著降低，低溫冷卻水用量大為減少。
新建焦化廠一般采用半負(fù)壓回收系統(tǒng)橫管式初冷器間接冷卻煤氣工藝流程，如圖2－5所示。從焦?fàn)t來(lái)的煤焦油氨水與煤氣的混合物約80℃入氣液分離器，煤氣與煤焦油氨水等在此分離、分離出的粉煤氣并聯(lián)進(jìn)人三臺(tái)橫管式初冷器，當(dāng)其中任一臺(tái)檢修或吹掃時(shí)，其余兩臺(tái)基本滿足正常生產(chǎn)時(shí)的工藝要求，初冷器分上、下兩段，用循環(huán)水將煤氣冷卻到45℃，然后煤氣入初冷器下段與制冷水換熱，煤氣被冷卻到22℃，冷卻后的煤氣并聯(lián)進(jìn)人兩臺(tái)電捕焦油器，當(dāng)一臺(tái)電捕焦油器檢修或沖洗時(shí)，另一臺(tái)電捕焦油器基本滿足正常生產(chǎn)時(shí)的工藝要求。捕集煤焦油霧滿后的煤氣送煤氣鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行加壓，煤氣鼓風(fēng)機(jī)一開(kāi)一備，加壓后煤氣送往脫硫及硫回收工段。
為了保證初冷器的冷卻效果，在上、下段連續(xù)噴灑煤焦油氨水混合液，在具頂部用熱氨水不定期沖洗，以清除管壁上的煤焦油、萘等雜質(zhì)
初冷器的煤氣冷凝液由初冷器上段和下段分別流出，并分別進(jìn)入各自的初冷器水封槽，初冷器水封槽的煤氣冷凝液分別溢流至上、下段冷凝液循環(huán)槽，再分別由上、下段冷凝液循環(huán)泵送至初冷器上、下段噴淋洗滌除萘及煤焦油，如此循環(huán)使用。下段冷凝液循環(huán)槽多余的冷凝液溢流至上段冷凝液循環(huán)槽，上段冷凝液循環(huán)通多余部分由泵抽送至機(jī)械化焦油氨水澄清槽，從氣液分離器分離的煤焦油氨水與煤焦油渣并聯(lián)進(jìn)入三臺(tái)機(jī)械化焦油氨水澄清槽，澄清后分離成三層，上層為氨水，中層為煤焦油，下層為煤焦油渣。分離的氨水并聯(lián)進(jìn)人兩大循環(huán)氨水槽，然后用循環(huán)氨水泵送至焦?fàn)t冷卻荒煤氣及初冷器上段和電捕焦油器間斷吹掃噴淋使用。多余的氨水去剩余氨水槽，用剩余氨水泵送至脫硫工段進(jìn)行蒸氨。分離的煤焦油靠靜壓流入機(jī)械化焦油澄清槽，進(jìn)一步進(jìn)行煤焦油與煤焦油洶的沉降分離，煤焦油用煤焦油泵送至酸堿油品庫(kù)區(qū)煤焦油槽、分離的煤焦油渣定期送往煤場(chǎng)摻入煤中煉焦。
3.剩余氨水量的計(jì)算
在氨水循環(huán)系統(tǒng)中，由于加入配煤水分和煉焦時(shí)產(chǎn)生的化合水，攸使氨水量增多而形成所謂的剩余氨水。這部分氨水從循環(huán)氨水泵出口管路上引出，送去蒸氨。其數(shù)量可由下列估算確定。
煤氣初冷的集合溫度不宜偏高，否則會(huì)帶來(lái)下列問(wèn)題。
①煤氣中水汽含量增多，體積變大，致使鼓風(fēng)機(jī)能力不足，影響煤氣正常輸送。
②煤焦油氣冷凝率降低，初冷后煤氣中煤焦油含量增多，影響后續(xù)序生產(chǎn)操作。
③在初冷器內(nèi)，煤氣冷卻到一定程度(一般認(rèn)為55℃)以下，萘蒸氣凝結(jié)呈細(xì)小薄片晶體析出，可溶人煤焦抽中，溫度愈低，煤氣中萘蒸氣含量也愈少，當(dāng)集合溫度高時(shí)，煤氣中含萘量將顯著增大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料甚至煤氣中萘含量比同溫下親蒸氣飽和含量高l～2倍。這些未分離除去的萘?xí)斐擅簹夤艿篮秃罄m(xù)設(shè)備的堵塞，增加洗萘系統(tǒng)負(fù)荷，給洗氨、洗苯帶來(lái)困難。
由上述可見(jiàn)，在煤氣初冷操作中，必須保證初冷器后集合溫度不高于規(guī)定值，并盡可能地脫除煤氣中的萘。
焦?fàn)t煤氣是多組分混合物。其中的H2、CH4、CO、CO2、N2、CnHm（按乙烯計(jì)）、O2等,在常溫條件下始終保持氣態(tài)，而且在其后的冷卻、加壓及回收化學(xué)產(chǎn)品過(guò)程中，其總物質(zhì)的量的流量不變，故這部分氣體稱為干煤氣。又因在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1kmol理想氣體的體積為22.4m3，故以m3/h作為干煤氣的流量的計(jì)量單位時(shí)，干煤氣的體積流量也是不變的，與干煤氣不同的是水蒸氣、粗苯氣、煤焦油氣以及NH3、H2S、HCN等，在煤氣冷卻過(guò)程中，有的會(huì)冷凝成液體溶于水或在化學(xué)產(chǎn)品回收中采用吸收的方法將其從煤氣中分離出去，這些成分是可變的，都不屬于干煤氣的成分，在煤氣中的含量，常以g/m3為單位計(jì)量。
二、煤氣的直接冷卻
煤氣的直接冷卻，是在直接式煤氣初冷塔內(nèi)由煤氣和冷卻水直接接觸傳熱完成的。中國(guó)有些小型焦化廠大都用直接初冷卻流程。如圖2－7所示。
由圖 2－7可見(jiàn)由吸煤氣主管來(lái)的 80～85℃的煤氣經(jīng)過(guò)氣液分離器進(jìn)入并聯(lián)的直接式煤氣初冷塔，用氨水噴灑冷卻到25～28℃，然后由鼓風(fēng)機(jī)送至電捕焦油器，電捕除焦油露后，將煤氣送往回收氨工段。
由氣液分離器分離出的氨水、煤焦油和煤焦油渣，經(jīng)煤焦油盒分出煤焦油渣后流入焦油氨水澄清池從澄清池出來(lái)的氨水用泵送回集氣管噴灑冷卻煤氣、澄清池底部的煤焦油流入煤焦油池，然后用泵抽送到煤焦油槽，再送往煤焦油車間加工處理。煤焦油盒底部的焦油渣由人工撈出。
初冷塔底部流出的氨水和冷凝液經(jīng)水封槽進(jìn)入初冷循環(huán)氨水澄清池，與洗氨塔來(lái)的氨水混合并在澄清池與煤焦油進(jìn)行分離、分離出來(lái)的煤焦油與上述煤焦油混合。澄清后的氨水則用泵送入冷卻器冷卻后，送至初冷塔循環(huán)使用。剩余氨水則送去蒸氨或脫酚。
從初冷塔流出的氨水，由氨水管路上引出支管至煤焦油氨水澄清池，以補(bǔ)充焦?fàn)t用循環(huán)氨水的蒸發(fā)損失。
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。據(jù)某廠實(shí)測(cè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，在直接式煤氣初冷塔內(nèi)，可以洗去90％以上的煤焦油，80％左右的氨，60％以上的萘。以及約50％的硫化氫和氰化氫、這對(duì)后面洗氨洗苯過(guò)程及減少設(shè)備腐蝕都有好處。
同煤氣間接冷卻相比，直接冷卻還具有冷卻效率較高，煤氣壓力損失小、基建投資較少等優(yōu)點(diǎn)，但也具有工藝流程較復(fù)雜，動(dòng)力消耗較大，循環(huán)氨水冷卻器易腐蝕易給堵塞、各登清池污染嚴(yán)重，大氣環(huán)境惡劣等缺點(diǎn)、因此目前大型焦化廠還很少單獨(dú)采用這種煤氣直接冷卻流程。
國(guó)外一些大型焦化廠也有采用煤氣直接冷卻流程的，空噴塔和冷卻器等采取防腐措施，各澄清池皆配有頂蓋，排放氣體的集中洗滌?？諊娝媒?jīng)過(guò)冷卻的氨水煤焦油混合液噴灑。在冷卻煤氣的同時(shí)，還將煤氣中夾帶的部分萘除去。由初冷塔流出來(lái)的冷凝液進(jìn)人專用的焦油氨水澄清槽進(jìn)行分離，澄清后的氨水供循環(huán)使用，并將多余部分送去蒸氨加工。
三、間接冷卻和直接冷卻結(jié)合的煤氣初冷
煤氣的直接冷卻是在直接冷卻塔內(nèi)，由煤氣和冷卻水（經(jīng)冷卻后的氨水焦油混合液）直接接觸傳熱而完成的。此法不僅冷卻了煤氣，且具有凈化煤氣效果良好、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低及煤氣阻力小等優(yōu)點(diǎn)。間冷、直冷結(jié)合的煤氣初冷工藝即是將二者優(yōu)點(diǎn)結(jié)合的方法，在國(guó)內(nèi)外大型焦化已得到采用。
自集氣管來(lái)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所放出的熱量絕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(shí)（高于52℃），萘不會(huì)凝結(jié)造成設(shè)備堵塞。所以煤氣高溫冷卻階段宜采用間接冷卻。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(duì)壁面間的對(duì)流傳熱系數(shù)低，同時(shí)萘的凝結(jié)也易于造成堵塞。所以，此階段宜采用直接冷卻。
間冷和直冷結(jié)合的煤氣初冷流程如圖2－8所示，由集氣管來(lái)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(jìn)人橫管式間接冷卻能被冷卻到50～55℃再進(jìn)人直冷空噴塔冷卻到25～35℃。在直冷空噴塔內(nèi)，煤氣由下向上流動(dòng)，與分兩段噴淋下來(lái)的氨水煤焦油混合液逆流密切接觸而得到冷卻．
聚集在塔底的噴灑液及冷凝液沉淀出其中的固體雜質(zhì)后，其中用于循環(huán)噴灑的部分經(jīng)液封槽用泵送入螺旋板換熱器，在此冷卻到25℃左右，再壓送至直冷空噴塔上、中兩段噴灑。相當(dāng)于塔內(nèi)生成的冷凝液量的部分混合液，由塔底導(dǎo)入機(jī)械化焦油氨水澄清槽，與氣液分離器下來(lái)的氨水、煤焦油以及橫管初冷器下來(lái)的冷凝液等一起混合后進(jìn)行分離。澄清的氨水進(jìn)入氨水槽后，泵往焦?fàn)t噴灑，剩余氨水經(jīng)氨水儲(chǔ)槽泵送脫酚及蒸氨裝置。初步澄清的煤焦油送至煤焦油分離槽除去煤焦油渣及進(jìn)一步脫除水分，然后經(jīng)煤焦油中間槽泵入煤焦油儲(chǔ)槽。
直冷空噴塔內(nèi)噴灑用的洗滌液在冷卻煤氣的同時(shí)，還吸收硫化氫、氨及萘等，并逐漸為萘飽和。采用螺旋板換熱器來(lái)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。
在采用氨水混合分離系統(tǒng)時(shí)，循環(huán)氨水中排發(fā)氨的濃度相對(duì)增加，而循環(huán)氨水的溫度又高，因而氨的排發(fā)損失將增大。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。
第三節(jié)煤焦油氨水的分離
近年來(lái)，對(duì)煤焦油氨水的分離引起了重視，一方面是由于采用預(yù)熱煤煉焦和實(shí)行無(wú)煙裝煤給這一分離過(guò)程帶來(lái)了新問(wèn)題，另一方面是因?yàn)橐筇峁o(wú)煤焦油氨水和無(wú)渣低水分煤焦油的需要同時(shí)還要求盡量減少煤焦油渣中的煤焦油含量以增產(chǎn)煤焦油。
一．煤焦油氨水混合物的性質(zhì)及分離要求
在用循環(huán)氨水于集氣管內(nèi)噴灑荒煤氣時(shí)，約60％的煤焦油冷凝下來(lái)這種集氣管煤焦油是重質(zhì)煤焦油，其相對(duì)密度（20℃）為1.22左右，黏度較大，其中混有一定數(shù)量的煤焦油渣。煤焦油渣內(nèi)含有煤塵、焦粉，炭化室頂部熱解產(chǎn)生的游離碳及清掃上升管和集氣管時(shí)所帶人的多孔物質(zhì)，其量約占煤焦油渣的30％，其余約70％為煤焦油
煤焦油渣量一般為煤焦油量的0.15％～0.3％當(dāng)實(shí)行蒸汽噴射無(wú)煙裝煤時(shí)其量可達(dá)0.4％～1.0％在用預(yù)熱煤煉焦時(shí)，其量更高。
煤焦油渣內(nèi)固定碳含量約為60％，揮發(fā)分含量約33％，灰分約4﹪，氣孔率約63％，在密度為1.27～1.3kg/L。因其與集氣管煤焦油的密度差小，粒度小，易與煤焦油黏附在一起，所以難以分離。
煤氣在初冷器中冷卻，冷凝下來(lái)的煤焦油為輕質(zhì)煤焦油。其輕級(jí)分含量較多。在兩種氨水混合分離流程中，上述輕質(zhì)煤焦油和重質(zhì)煤焦油的混合物稱之為混合煤焦油?；旌厦航褂?0℃密度可降至1.15～1.19 kg/L。黏度比重質(zhì)煤焦油減少20％～45％，煤焦油渣易于沉淀下來(lái)，混合煤焦油質(zhì)量明顯改善，但在煤焦油中仍存在一些浮煤焦油渣，給煤焦油分離帶來(lái)一定困難。
煤焦油的脫水直接受溫度和循環(huán)氨水中固定銨鹽含量的影響，在80～90℃和固定銨鹽濃度較低情況下，煤焦油與氨水較易分離。因此，在獨(dú)立的氨水分離系統(tǒng)中，集氣管煤焦油脫水程度較差而在采用混合氨水分離流程時(shí)，混合煤焦油的脫水程度較好，但只進(jìn)行一步澄清分離仍不能達(dá)到要求的脫水程度，還需在煤焦油儲(chǔ)槽內(nèi)保持80～90℃條件下進(jìn)一步脫水，在圖2－9所示流程中采用兩步澄清分離設(shè)備，可達(dá)到要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
目前中國(guó)焦化廠生產(chǎn)的煤焦油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2－1。經(jīng)澄清分離后的循環(huán)氨水中煤焦油物質(zhì)含量越低越好，最好不超過(guò)100mg/L。
表2－1煤焦油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
二、煤焦油氨水混合物的分離方法和流程
大中型焦化廠—般采用如圖2—3及圖2—5所示的煤焦油氨水分離流程。近年來(lái)，為改善煤焦油脫渣和脫水提出了許多改進(jìn)方法，如用蒽油稀釋；用初冷冷凝液洗滌；用微孔陶瓷過(guò)濾器在壓力下凈化煤焦油；在冷凝工段進(jìn)行煤焦抽的蒸發(fā)脫水；以及振動(dòng)過(guò)濾和離心分離等。其中以機(jī)械化焦油氨水澄清槽和離心分離相結(jié)合的方法應(yīng)用較為廣泛，其工藝流程如圖2—9所示。
由集氣管來(lái)的液體混合物先進(jìn)入機(jī)械化焦油氨水澄清槽1，分離了氨水的煤焦油由此進(jìn)入煤焦油脫水澄清槽2，然后泵送至臥式連續(xù)離心沉降分離機(jī)3除渣，分離出的煤焦油渣放入煤焦油渣收集槽4，凈化的煤焦抽放人煤焦油中間槽5，再送人煤焦油儲(chǔ)槽6。
臥式連續(xù)沉降分離機(jī)的操作情況如圖2—10所示，溫度為70～80℃的煤焦油經(jīng)由中空軸送入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在離心力作用下，煤焦油渣沉降于鼓壁上，并被設(shè)于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的螺旋卸料機(jī)[見(jiàn)圖2—l0(b)]連續(xù)地由一端排到機(jī)體外，澄清的煤焦油也連續(xù)地從另一端排出。
用離心分離法處理煤焦油，分離效率很高，可使煤焦油除渣率達(dá)90﹪左右，但基建費(fèi)及消耗較大。
在采用預(yù)熱煤煉焦時(shí)，為不使煤焦油質(zhì)量變壞，在焦?fàn)t上可設(shè)兩套集氣管裝置，將裝爐時(shí)發(fā)生的煤氣抽到專用集氣管內(nèi)，并設(shè)置較簡(jiǎn)易的專用氨水煤焦油分離及氨水噴灑循環(huán)系統(tǒng)。由裝爐集氣管所得到的煤焦油(約占煤焦油總量的1％)含有大量煤塵，這部分煤焦油一般只供筑路或作燃料用，也可與集氣管下來(lái)的氨水在混合攪拌槽內(nèi)混合，再經(jīng)離心分離以回收煤焦油。
此外，還可采用在壓力下分離煤焦油中水分的裝置。將經(jīng)過(guò)澄清仍然含水的煤焦油，泵入一臥式壓力分離槽內(nèi)進(jìn)行分離，槽內(nèi)保持8l～152kPa，并保持溫度為70～80℃。在此條件下，可防止溶于煤焦汕中的氣體逸出及因之引起的混合液上下竄動(dòng)，從而改善了分離效果，煤焦油水分可降至2％左右。
三、煤焦油質(zhì)量的控制
由表2－1可見(jiàn)，煤焦油中水分，灰分、甲苯不溶物是煤焦油質(zhì)量的重要指標(biāo)，它主要取決于冷凝工序的生產(chǎn)操作。操作中應(yīng)注意如下幾點(diǎn)。
①機(jī)械化焦油氨水澄清槽內(nèi)心保持—定的煤焦油層厚度，—般為1.5～2m,排出煤焦油時(shí)應(yīng)連續(xù)均勻，不宜過(guò)快，要求夾帶的氨水和煤焦油渣盡可能少，最好應(yīng)裝有自動(dòng)控制裝置。
②嚴(yán)禁在機(jī)械化焦油氨水澄清槽內(nèi)隨意排入生產(chǎn)中的雜油、雜水，以利于煤焦油、氨水、煤焦油渣分層，便于分離。
③靜置脫水的煤焦油儲(chǔ)槽，嚴(yán)格控制溫度在80～90℃，保證靜置時(shí)間在兩晝夜以上。同時(shí)應(yīng)按時(shí)放水，向精制車間送油時(shí)應(yīng)均勻進(jìn)行，且保持槽內(nèi)有一定的庫(kù)存量。
④嚴(yán)格控制初冷器后的集合溫度符合工藝要求，避免因增大鼓風(fēng)機(jī)吸力而增加煤粉和焦粉的帶入量。另外，焦?fàn)t操作應(yīng)力求穩(wěn)定，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)技術(shù)操作規(guī)定，盡量減少因煤粉、焦粉帶入煤氣剛形成煤焦油渣，防止煤焦油氨水分離困難。
⑤機(jī)械化焦油氨水澄清槽氨水滿流情況、煤焦油壓油情況、油水界面升降，減速機(jī)、削渣機(jī)運(yùn)行情況保持正常。
第四節(jié) 煤氣冷卻和冷凝的主要設(shè)備
一、煤氣冷卻設(shè)備
1．立管式間接初冷器
(1)構(gòu)造及性能 如圖2－11所示，立管式間接初冷器的橫斷面呈長(zhǎng)橢圓行，直立的鋼管束裝在上下兩塊管柵扳之間，被五塊縱擋板分成八個(gè)管組，因而煤氣通路也分成六個(gè)流道。煤氣走管間，冷卻水走管內(nèi)，二者逆向流動(dòng)。冷卻水從初冷器煤氣出口端底部進(jìn)入，依次通過(guò)各組管束后排出器外。由圖可見(jiàn)，六個(gè)煤氣流道的橫斷面積是不一樣的，這是因?yàn)槊簹饬鬟^(guò)初冷器時(shí)溫度逐步降低。并冷凝出液體，煤氣的體積流量逐漸減小。為使煤氣住各個(gè)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；而冷卻水沿其流向各管束的橫斷面積則相應(yīng)地遞增。所用鋼管規(guī)格為φ76mmX 3mm
立管式冷卻器一般均為多臺(tái)并聯(lián)操作，煤氣流速為3～4m/s，煤氣通過(guò)阻力約為0.5～1kPa。
當(dāng)接近飽和的煤氣進(jìn)入初冷器后，即有水汽和煤焦油氣在管壁上將疑下來(lái)，冷凝液在管壁上形成很薄的液膜，在重力作用下沿管壁向下流動(dòng)，并因不斷有新的冷凝液加入，液膜逐漸加厚，從而降低了傳熱系數(shù)。此外，隨著煤氣的冷卻，冷凝的萘將以固態(tài)薄片晶體析出。
在初冷器前幾個(gè)流道中，因冷凝煤焦油量多，溫度也較高，萘多溶于煤焦油中；在其后通路中，因冷凝煤焦油量少，溫度低。萘晶體將沉積在管壁上，使傳熱系數(shù)降低，煤氣流通阻力亦增大。在煤氣上升通路上。冷凝物還會(huì)因接觸熱煤氣而又部分蒸發(fā)，因而增加了煤氣中萘的含量。上
述問(wèn)題都是立管式初冷器的缺點(diǎn)。為克服這些缺點(diǎn)，可在初冷器后幾個(gè)煤氣流道內(nèi)，用含萘較低的混合煤焦油進(jìn)行噴灑，可解決萘的沉積堵塞問(wèn)題，還能降低出口煤氣中的萘含量，使之低于集合溫度下萘在煤氣中的飽和濃度。
（3）傳熱特點(diǎn)及傳熱系數(shù)，煤氣在初冷器內(nèi)的冷卻是包含對(duì)流給熱和熱傳導(dǎo)的綜合傳熱過(guò)程，在煤氣冷卻的同時(shí)還進(jìn)行著：水汽的冷凝、煤焦油氣的冷凝、冷凝液的冷卻。故比一般傳熱過(guò)程復(fù)雜。因此，這一過(guò)程不僅是在變化的溫度下同是在變化的傳熱系數(shù)下進(jìn)行的。
據(jù)傳熱計(jì)算，可求得立管式初冷器煤氣入口處的傳熱系數(shù)K值可達(dá)840kJ/(m2·h·℃)，而在出口處僅為210kJ/(m2·h·℃)。在初冷器第一段流道中，由于K值大，煤氣與水之間的溫度差也大，雖然其傳熱面積僅占總傳熱面積的21％強(qiáng)，但所移走的熱量要占煤氣冷卻放出總熱量的50％以上。第一段通路是冷卻器中對(duì)煤氣冷卻過(guò)程起決定性作用的部分，在計(jì)算一段初冷工藝的冷卻面積時(shí)，可取平均K值為500～520 kJ/(m2·h·℃)。
2．橫管式間接初冷器
(1)構(gòu)造及性能 如圖2-12所示，橫管初冷器具有直立長(zhǎng)方體形的外殼，冷卻水管與水平面成30角橫向配置。管板外側(cè)管箱與冷卻水管連通，構(gòu)成冷卻水通道，可分兩段或三段供水。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．煤氣自上而下通過(guò)初冷器。冷卻水由每段下部進(jìn)入，低溫水供人最下段，以提高傳熱溫差，降低煤氣出口溫度：在冷卻器殼程各段上部，設(shè)置噴灑裝置，連續(xù)噴灑含煤焦油的氨水，以清洗管外壁沉積的煤焦油和萘，同時(shí)還可以從煤氣中吸收一部分萘。
在橫管初冷器中，煤氣和冷凝液由上往下同時(shí)流動(dòng)，較為合理。由于
管壁上沉積的萘可被冷凝液沖洗和溶解下來(lái)，同時(shí)于冷卻器上部噴灑氨水，自中部噴煤焦油，能更好的沖洗沉積的萘，從而有效的提高了傳熱系數(shù)。此外，還可以防止冷凝液再度蒸發(fā)。
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。
橫管式初冷器用Φ54mm3mm的鋼管，管細(xì)且束曉，因而水的流速可達(dá)0.5～0.7m/s。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(cuò)流的煤氣產(chǎn)生強(qiáng)烈湍動(dòng)，從而提高了傳熱系數(shù)。并能實(shí)現(xiàn)均勻的冷卻，煤氣可冷卻到出口溫度只比進(jìn)口水溫高2℃。橫管初冷器雖然具有上述優(yōu)點(diǎn)，但水管結(jié)垢較難清掃，要求使用水質(zhì)好的或經(jīng)過(guò)處理含萘低的冷卻水。
橫管韌冷器與豎管初冷器兩者相比，橫管初冷器有更多優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)煤氣的冷卻、凈化效果好，節(jié)省鋼材，造價(jià)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。因此，近年來(lái)，新建焦化廠廣泛采用橫管初冷器，已很少再用豎管初冷器了。
（2）橫管式初冷器的計(jì)算 按間冷、直冷相結(jié)合的煤氣初冷器系統(tǒng)的間接初冷器計(jì)算。煤氣處理量及操作條件如圖2-13所示。假設(shè)：噴灑液出口溫度相同。
3.直接式冷卻塔
煤氣與冷氨水直接接觸換熱的冷卻器。用于煤氣初冷的直接式冷卻塔有木格填料塔，金屬隔板塔和空噴塔等多種形式，其中空噴塔已在大型焦化廠的間接—直接初冷流程中得到使用。如圖2-14所示，空噴塔為鋼板焊制的中空直立塔，在塔的頂段和中段各安設(shè)六個(gè)噴嘴來(lái)噴灑25～28℃的循環(huán)氨水，所形成的細(xì)小液滴在重力作用下于塔內(nèi)降落，與上升煤氣密切接觸中，使煤氣得到冷卻。煤氣出口溫度可冷卻到接近于循環(huán)氨水入口溫度(溫差2～4℃)；且有洗除部分煤焦油、萘、氨和硫化氫等效果。由于噴灑液中混有煤焦油，所以可將煤氣中萘含量脫除到低于煤氣出口溫度下的飽和萘的濃度。
空噴冷卻塔的冷卻效果，主要取決于噴灑液滴的黏度及在全塔截面上分布的均勻性，為此沿塔周圍安設(shè)6～8個(gè)噴嘴，為防止噴嘴阻塞，需定時(shí)通入蒸汽清掃。
二、澄清分離設(shè)備
煤焦油、氨水和煤焦油渣組成的液體混合物是一種懸浮液和乳濁液的混合物，煤焦油和氨水的密度差較大，容易分離。因此所采用的煤焦油氨水澄清分離設(shè)備多是根據(jù)分離粗懸浮液的沉降原理制作的。主要有臥式機(jī)械化焦油氨水蹬清槽、立式焦油氨水分離器、雙錐形氨水分離器等。廣泛應(yīng)用的是臥式機(jī)械化焦油氨水澄清槽，較新的發(fā)展是將氨水的分離和煤焦油的脫水合為一體的斜板式澄清槽。
1．臥式機(jī)械化焦油氨水澄清槽
臥式機(jī)械化焦油氨水澄清槽的作用是將煤焦油氨水混合液分離為氨水、煤焦油和煤焦油渣。其結(jié)構(gòu)如圖2—15所示，機(jī)械化焦油氨水澄清槽是一端為斜底，斷面為長(zhǎng)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(dòng)鏈帶動(dòng)的刮板輸送機(jī)，兩臺(tái)刮板輸送機(jī)用一套由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)組成的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)。煤焦油、氨水和煤焦油渣由入口管經(jīng)承受隔室進(jìn)入澄清槽，使之均勻分布在煤焦油層的上部。澄清后的氨水經(jīng)溢流槽流出，沉聚于槽下部的煤焦油經(jīng)液面調(diào)節(jié)器引出。沉積于槽底的煤焦油渣由移動(dòng)速度為0.03m3/min的刮板刮送至前伸的頭部漏斗內(nèi)排出。
為阻擋浮在水面的煤焦油渣，在氨水溢流槽附近設(shè)有高度為0.5m的木擋板。為了防止懸浮在煤焦油中的煤焦油渣團(tuán)進(jìn)入煤焦油引出管內(nèi)，在氨水澄清槽內(nèi)設(shè)有煤焦抽渣擋板及活動(dòng)篩板。煤焦油、氨水的澄清時(shí)間—般為0.5h。
在采用氨水混合流程時(shí)，由于混合煤焦油的密度較小，在保持槽內(nèi)煤焦油溫度為70～80℃和煤焦油層高度為1.5～].8m情況下．煤焦油渣沉降分離效果較好。但在采用蒸汽噴射無(wú)煙裝煤時(shí)，由于浮煤焦油渣量大，煤焦油的分離需分為兩步：第一步為與氨水分離，第二步為煤焦油氨水和細(xì)粒固體物質(zhì)的分離。即采用兩臺(tái)煤焦油氨水澄清槽。一臺(tái)用作氨水分離，而另一臺(tái)用于煤焦油脫渣脫水。
煤焦油渣約占全部分離煤焦油的0.2％～0.4％，焦?fàn)t裝煤如采用無(wú)煙裝煤操作時(shí)可達(dá)1.5％以上。煤焦油渣中的煤粉、焦粉有70％以上為2mm以下的微粒，
2．立式焦油氨水分離器
如圖2—16所示，立式焦油氨水分離器上邊為圓柱形，下邊為圓錐形，底部由鋼板制成(有的又稱為錐形底氨水澄清槽)。冷凝液和煤焦油氨水混合液由中間或上邊進(jìn)入，經(jīng)過(guò)一擴(kuò)散管，利用靜置分離的辦法，將分離的氨水通過(guò)器邊槽子接管流出。上邊接一擋板，以便將輕煤焦油由上邊排出．煤焦油渣為混合物中最重部分，沉于器底。立式焦油氨水分離然下部設(shè)有蒸汽夾套，器底設(shè)閘閥，煤焦油渣間歇地放出至帶蒸汽夾套的管段內(nèi)，并設(shè)有直接蒸汽進(jìn)口管，通人適量蒸汽通過(guò)閘閥將煤焦油渣排出。
立式焦油氨水分離器一般有直徑為3．8m和6m兩種。其中直徑為3.8m的分離器的主要技術(shù)特性為：氨水在器內(nèi)停留時(shí)間39min；錐底煤焦油沉積向度1.2m；截面流速0.0007m/s工作溫度80℃；夾套內(nèi)蒸汽壓力40kPa。
立式焦油氨水分離器由于容積較小，一般適用于小型焦化廠的煤焦油氨水分離。
三、冷凝液水封槽和接受槽
冷凝液水封槽是化學(xué)產(chǎn)品回收車間最為常見(jiàn)的設(shè)備之一。為了除煤氣管道和煤氣設(shè)備中由于煤氣冷卻時(shí)所形成的冷凝液，同時(shí)又不使煤氣漏入大氣或空氣漏入煤氣設(shè)備和管道，需要在冷凝液聚積處設(shè)置冷凝液排出裝置——水封槽。
水封槽的結(jié)構(gòu)如圖2—17所示。水封槽是由鋼板焊成的直立圓筒形設(shè)備。主要設(shè)有冷凝液排入管和冷凝液排出管。另外，還設(shè)置了蒸汽導(dǎo)入管，供加熱和吹掃用。特別是冬天，由于煤焦油黏度很大，萘容易析出而堵塞水封槽，故必須經(jīng)常通入蒸汽進(jìn)行吹掃。圖2—17中H是煤氣管道正壓時(shí)的水封高度，其水封高度H應(yīng)大于煤氣設(shè)備內(nèi)可能產(chǎn)生的壤大壓力(表壓)。對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)前的水封槽(如初冷器水封槽)，由于處于負(fù)壓狀態(tài)，其水封高度不以圖中的H值表示，而是指水封槽冷凝液排出管液面至煤氣設(shè)備內(nèi)冷凝液面之間的距離。由于大氣壓力高于煤氣系統(tǒng)中的壓力，管l中的冷凝液液面就會(huì)高出水封槽液面，其高度取決于煤氣吸力。水封高度必須大于可能產(chǎn)生的最大吸力。否則，冷凝液水封槽中的冷凝液就會(huì)排空，使空氣吸人煤氣系統(tǒng)而發(fā)生事故。
冷凝工段所用接受槽大部分用鋼板焊制而成，均設(shè)有放散散、放空管、人孔、滿流口和液面測(cè)量計(jì)等。煤焦油儲(chǔ)槽底部設(shè)置廠保溫加熱用蛇管間接加熱器，將煤焦油加熱并保持在80～90℃，使之易于流動(dòng)而便于排水。
接受槽和儲(chǔ)槽的容積可按下列定額數(shù)據(jù)確定。
①循環(huán)氨水中間槽：相當(dāng)于循環(huán)氨水泵5min的輸送量。
②由管式初沖器來(lái)的冷凝液中間槽：儲(chǔ)存時(shí)間0.5h。
③由管式初冷器來(lái)的冷凝液分離槽：分離時(shí)間3h。
④由直接式初冷2C來(lái)的冷凝液分離槽：分離時(shí)間3h。
⑤剩余氨水儲(chǔ)槽：儲(chǔ)存時(shí)間18h。
⑥煤焦油儲(chǔ)槽儲(chǔ)存時(shí)間：2個(gè)晝夜，送出煤焦油含水量小于4％。
各儲(chǔ)槽放散管放出的有害氣體，應(yīng)匯集一起，集中用水或油洗滌除去并回收有害物質(zhì)后再排放，以改善了冷凝工段操作環(huán)境。
第五節(jié) 煤氣初冷操作和常見(jiàn)事故處理
一、煤氣初冷操作
以橫管式煤氣初冷工藝為例。
(一)初冷的操作
1.初冷器的正常操作
①經(jīng)常檢查初冷韶上、下段的冷卻負(fù)荷，及時(shí)調(diào)整循環(huán)水和制冷水進(jìn)出流量和溫度使之符合工藝要求。
②經(jīng)常檢查初冷器前、后煤氣溫度和煤氣吸力，并控制符合工藝要求。
③定時(shí)檢查并清掃初冷器上、下段排液管從水封槽，保持其排液暢通。
④定期分析初冷器后煤氣含萘，使之符合技術(shù)要求。
⑤經(jīng)常檢查上、下段冷凝液循環(huán)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和循環(huán)槽液位、溫度和上、下段冷凝液循環(huán)噴灑情況。
⑥定期分析上、下段冷疑液含煤焦油量及含萘情況。
⑦經(jīng)常檢查下段冷凝液循環(huán)槽連續(xù)補(bǔ)充輕質(zhì)煤焦油情況。
⑧經(jīng)常注意初冷器阻力，定期清掃初冷器．
2.初冷器的開(kāi)工操作
①檢查初冷器各閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)。
②檢查初冷器上、下段水封液位，并注滿水。
③上、下段冷凝液循環(huán)槽初次開(kāi)工注入冷凝液為冷凝液循環(huán)槽容量的2/3。
④檢查初冷器上、下段冷液管排液暢通，必要時(shí)可用蒸汽吹掃。
⑤打開(kāi)初冷器頂部放散，用氮?dú)饣蛘羝s出器內(nèi)空氣，經(jīng)分析排氣含氧合格后，關(guān)閉放散。
⑥趕凈空氣后立即開(kāi)啟煤氣進(jìn)出口閥門，使煤氣順利通過(guò)初冷器。
⑦在開(kāi)啟初冷器煤氣進(jìn)出口閥門的同時(shí)，順序打開(kāi)循環(huán)水進(jìn)出閥門，打開(kāi)制冷水出門閥門，慢開(kāi)制冷水進(jìn)口閥門，井調(diào)節(jié)初冷器煤氣出口溫度符合工藝要求。
⑧開(kāi)通初冷器上、下段冷凝液循環(huán)泵泵前泵后管道，按規(guī)程操作啟動(dòng)上、下段冷凝液循環(huán)泵，并根據(jù)工藝要求調(diào)整循環(huán)流量。
⑨初冷器開(kāi)工后，要對(duì)初冷器前后煤氣吸力、溫度以及循環(huán)給水、回水、制冷給水，回水的溫度進(jìn)行跟蹤檢查，并逐步調(diào)整，最終達(dá)到工藝要求。
3.初冷器的停工操作
①關(guān)閉初冷器煤氣進(jìn)出口閥門。
②關(guān)閉初冷器制冷水、循環(huán)水進(jìn)出口閥門，并放空初冷器內(nèi)冷卻水。
3關(guān)閉初冷器上、下段冷凝液噴灑管，停止噴灑。
4檢查下液管暢通，并用蒸汽清掃下液管。
⑤用熱氨水沖洗初冷器上段及下段。
⑥打開(kāi)初冷器頂部的放散管閥門，用蒸汽吹掃初冷器。吹掃完畢待冷卻后關(guān)閉放散管閥門，放空上、下段水封槽液體，并把水封槽底部清掃干凈，重新注入軟水，初冷器經(jīng)N2隋性化后處于備用狀態(tài)。
4.初冷器的換器操作
按初冷器開(kāi)工步驟先投入備用初冷器，當(dāng)備用初冷投入正常后，按初冷器停工步驟，停下在用初冷器。
5.初冷器的清掃
當(dāng)初冷器阻力增大時(shí)，投入備用初冷器．再對(duì)停下的初冷鉛進(jìn)行清掃處理。
①檢查上、下段下液管，保證暢通，放空初冷器內(nèi)存水。
②打開(kāi)初冷器頂部熱氨水噴灑閥門，對(duì)初冷器上段管間進(jìn)行沖洗。
③上段用熱氨水沖洗完畢后，打開(kāi)初冷器頂部放散和下部蒸汽閥門對(duì)初冷器進(jìn)行蒸汽吹掃。吹掃前應(yīng)關(guān)閉下液管，防止沖破水封。
④蒸汽吹掃一段時(shí)間后，關(guān)閉蒸汽，排放冷凝液后，再關(guān)閉下液管，開(kāi)蒸汽吹掃。如此反復(fù)吹掃操作，直到排出冷凝液基本不帶抽為止，初冷鉛清掃完畢。
5清掃完畢后，待初冷器溫度降低＜50℃時(shí)，關(guān)閉各閥門，如有條件最好向初冷器內(nèi)充氮?dú)饣騼裘簹獗３殖趵淦骰照龎簜溆谩?
(二)冷凝液系統(tǒng)操作
1．機(jī)械化氨水澄清槽的開(kāi)上操作
①關(guān)閉澄清槽各放空閥門。
②檢查入孔及備用口是否已經(jīng)上好堵板。
3打開(kāi)各路氨水、冷凝液入槽閥門，把煤焦油氨水、冷凝液引入澄清槽。
④當(dāng)氨水將滿槽時(shí)啟動(dòng)鏈條刮扳機(jī)運(yùn)行。
⑤氨水滿槽后打開(kāi)氨水出口閥門，把氨水引進(jìn)循環(huán)氨水槽。
⑥調(diào)整調(diào)節(jié)器控制合適的油水界面，保證循環(huán)氨水不帶油，煤焦抽不帶水，并把煤焦油連續(xù)壓人煤焦油中間槽。
2．煤焦油中間槽煤焦油脫水操作
①當(dāng)煤焦油入槽，油面高度超過(guò)槽內(nèi)加熱器后，打開(kāi)加熱器蒸汽閥門和蒸汽冷凝水引出閥門，并檢查冷疑水排出是否正常。
②控制煤焦油脫水溫度90～95℃。
③當(dāng)槽中煤焦油液位升到槽上部排水口時(shí)、打開(kāi)排水閥門，把煤焦油上層分離水排入廢液收集槽，然后用液下泵間斷送人機(jī)械化氨水澄清槽。
④排出煤焦油分離水后，把煤焦油泵送到酸堿油品庫(kù)。
(三)排氣洗凈塔操作
①向尾氣液封槽注滿水。
②從洗凈塔上部向塔注入循環(huán)水，使塔底循環(huán)槽水位達(dá)到液位指示2/3處。
③打開(kāi)排氣洗凈泵循環(huán)管路上的全部閥，開(kāi)通循環(huán)管線。
④關(guān)閉洗凈泵出n閥門，按規(guī)程操作啟動(dòng)洗凈泵，并調(diào)盯循環(huán)噴灑量，滿足排氣洗凈要求。
⑤打開(kāi)排氣風(fēng)機(jī)入口閥門，啟動(dòng)排氣風(fēng)機(jī)，把各儲(chǔ)槽放散排氣送人洗凈塔。
⑥待排氣洗滌循環(huán)正常后，適當(dāng)打開(kāi)送生化處理裝置閥門，適量排出洗滌污染廢液送生化處理裝置，并向塔內(nèi)等量注入新鮮循環(huán)水，保持塔底液位穩(wěn)定。
(四)各水泵、油泵的操作
循環(huán)氨水泵、剩余氨水泵、上段冷凝液循環(huán)泵、下段冷凝液循環(huán)泵、排氣洗凈泵、凝結(jié)水泵及煤焦油泵和液下泵的操作大致雷同。
1．開(kāi)泵前的準(zhǔn)備工作
①檢查泵及電動(dòng)機(jī)地腳螺栓是否緊固，電動(dòng)機(jī)接地是否可靠。
②檢查聯(lián)軸器連接是否良好，盤車轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，檢查同軸度是否良好和有無(wú)蹭、卡現(xiàn)象，裝好安全防護(hù)罩。
③檢查軸承油箱油質(zhì)、油位。
④煤焦油泵需用蒸汽清掃泵前泵后管道，冬季還需用蒸汽預(yù)熱油泵至盤泵靈活。
⑤檢查泵出口閥門、壓力表取壓閥、排氣閥、放空閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，檢查各法門連接是否牢固可靠。
2.開(kāi)泵操作
①打開(kāi)泵前閥門和排氣閥門，引液體趕凈泵前管道內(nèi)的空氣后關(guān)閉排氣閥。
②啟動(dòng)水泵(或油泵)，緩慢打開(kāi)壓力表取壓閥，當(dāng)壓力表上壓后緩慢打開(kāi)泵出口閥，并調(diào)節(jié)其開(kāi)度，使泵流量滿足工藝要求。
③泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常后要經(jīng)常巡查、點(diǎn)檢泵、電動(dòng)機(jī)得運(yùn)轉(zhuǎn)聲響、振動(dòng)情況、軸承及電動(dòng)機(jī)溫度和潤(rùn)滑情況、介質(zhì)溫度壓力、流量情況。
3.停泵操作
①關(guān)閉泵出口閥門。
②桉停泵按鈕停泵。
③關(guān)閉泵進(jìn)口閥門。
④待壓力表指針復(fù)零位后，關(guān)閉取壓閥。
⑤冬季要放空泵及管道內(nèi)液體，防止凍壞設(shè)備。
⑥煤焦油泵停泵后需用蒸汽吹掃泵前，泵后管道，防止堵塞。
4．換泵操作
①按開(kāi)泵操作開(kāi)啟備用泵。
②緩慢開(kāi)啟備用泵出閥門的同時(shí)，緩慢同步關(guān)閉在用泵出口閥門。
③待備用泵運(yùn)行穩(wěn)定并符合工藝要求后，按停泵操作停在用泵。
二、煤氣初冷常見(jiàn)事故處理
1.初冷器冷卻效果交差
間接初冷器使用一段時(shí)間后，冷卻效果變差，主要原因是管外壁和管內(nèi)壁沉積了污物或生長(zhǎng)了水垢，從而降低了傳熱效率，在生產(chǎn)中，通常采用下面的方法提高冷卻效果。
（1）管外壁清掃 冷卻水管的外壁沉積的萘、煤焦油、粉塵等，致使初冷器殼程阻力增大。主要是由高壓氨水噴射無(wú)煙裝煤氨水壓力太高；煤料細(xì)度過(guò)大；噴灑氨水煤焦油混合液中含萘高；低溫段水溫大低；長(zhǎng)時(shí)間未清掃等原因引起。針對(duì)問(wèn)題生產(chǎn)的原因進(jìn)行處理：降低無(wú)煙裝煤氨水壓力；降低煤料細(xì)度；在噴灑氨水煤焦油混合液中補(bǔ)加輕質(zhì)煤焦油；降低低溫水量；清掃初冷器，可用水蒸氣或煤氣清掃，但最好用熱煤氣清掃，因?yàn)橛盟魵馇鍜邉t會(huì)增加酚水部處理量，另外，煤焦油氣化后會(huì)在管壁上沉積一層不易清除的油垢、而用熱煤氣清掃操作簡(jiǎn)單，不產(chǎn)生廢水。方法是：先將初冷器內(nèi)的冷卻水放空，開(kāi)大煤氣入口閥，出口閥保持一定的開(kāi)度，使初冷器內(nèi)溫度維持在為55～75℃之間（煤氣的流量約700～1000m3/h），這樣，粘在管壁上的萘、煤焦油等便被熱煤氣熔化除去。
（2）管內(nèi)壁的清掃 初冷器直管或橫管內(nèi)通過(guò)冷卻水，故管內(nèi)壁往并有水垢和沉砂等沉積物，主要是由冷卻水水質(zhì)差和水溫過(guò)高引起。這種沉積物一般用機(jī)械法和酸洗法清掃，機(jī)械法清掃勞動(dòng)強(qiáng)度大、酸洗法是用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％的鹽酸，酸中加人0.2％的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％的甲醛或每升酸中加入l～2g六次甲基四胺、又名烏洛托品。作緩蝕劑，在50℃左右的溫度下沖洗管內(nèi)壁，水垢中的碳酸鹽和鹽酸反應(yīng)生成可溶性的氯化鈣和二氧化碳，水垢消失。
CaCO3+2HCL CaCL2+CO2+H2O
(3)改進(jìn)初冷器冷卻水得水質(zhì) 為防止在冷卻器內(nèi)管子的內(nèi)壁結(jié)垢，可采下述措施。
①根據(jù)冷卻水的硬度控制初冷器出水的溫度，硬度越高，初冷出水的溫度應(yīng)越低。一般情況下，硬度(德國(guó)度)為100dH時(shí)，出水溫應(yīng)低于50℃，硬度為150dH時(shí)，出水水溫應(yīng)低于45℃；硬度200dH以上．冷卻器出水的水溫應(yīng)低于40℃。
②摻人部分含酚廢水，即可補(bǔ)充水的蒸發(fā)損失，也可防止結(jié)垢和長(zhǎng)青苔。
③在進(jìn)水主管安裝永磁器，使水以一定的速度通過(guò)磁場(chǎng)，這樣水中的一些碳酸鹽在切割磁力線的過(guò)程中受到磁化，結(jié)晶生長(zhǎng)受到破壞，亦即水垢生成困難。
④有些焦化廠對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行水質(zhì)處理，也達(dá)到減少或防止結(jié)垢的目的。例如加入防垢劑，使水中的物質(zhì)不結(jié)硬垢，而變成沉渣排除。
(4)用間冷和直冷合一的煤氣初冷器 在管式初冷器的最后一段(按煤氣流向)，采用冷凝液直冷方法，可以減少油垢的沉積，提高煤氣的冷卻效果。流程如圖2—18所示。
2.冷器冷凝液下液管堵塞
下液管堵塞引起下液管下液不暢通，煤氣阻力增大，主要原因是煤料細(xì)度太大。處理方法，開(kāi)備用初冷器，清理已停初冷器下液管；請(qǐng)調(diào)度協(xié)調(diào)。
3.循環(huán)氨水不清潔
到集氣管、橋管去的循環(huán)氨水比較臟，會(huì)給噴灑氨水帶來(lái)不利，由此而使煤氣冷卻效果降低。循環(huán)氨水不清潔的主要原因是煤焦油與氨水分離不好，煤焦油被帶人循環(huán)氨水中。如果煤焦油氨水澄清槽內(nèi)循環(huán)水量不夠，煤焦油末及時(shí)壓出，則循環(huán)氨水中更容易帶入煤焦油。為此，應(yīng)確保循環(huán)氨水量正常，不跑水。此外，應(yīng)定時(shí)將煤焦油從澄清槽壓送出去，最好采用連續(xù)壓送煤焦油的操作。
