年产70万吨焦炭焦化厂毕业设计汇总

河北联合大学本科毕业设计开题报告题目：年产70万吨焦炭焦化厂鼓冷工段初步设计学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：10化工（2）班姓名：********学号：***************指导教师：樊丽华老师2014年 3 月20 日回焦炉，要通过很长的管道及各种设备，为了克服这些设备和管道阻力及保持足够的煤气剩余压力，还要对煤气进行加压[14]。

1.2.3鼓风冷凝工艺流程被冷却的煤气与冷却介质直接接触的冷却器，称为直接混合式冷却器，简称为直接冷却器或直接冷却；被冷却的煤气与冷却介质分别从固体壁面的两侧流过，煤气将热量传给壁面，再由壁面传给冷却介质的冷却器，称为间壁式冷却器，简称为间接冷却或间接冷却器。

根据采用的初冷主体设备型式的不同，初冷的方法有间接初冷法、直接初冷法和间接—直接初冷法之分。

上述三种各有缺点，可根据生产规模，工艺要求几其他条件因地制宜地选择采用。

（1）煤气的间接冷却工艺煤气间接工艺流程图如下：图1 煤气间接初冷工艺流程1—气液分离器2—煤气初冷器3—煤气鼓风机4—电捕焦油器5—冷凝液槽；6—冷凝液液下泵7—鼓风机水封槽8—电捕焦油器水封槽9—机械化氨水澄清槽10—氨水中间槽11—事故氨水槽12—循环氨水泵13—焦油泵14—焦油贮槽15—焦油中间槽16—初冷冷凝液中间槽17—冷凝液泵焦炉煤气与喷洒氨水、冷凝焦油等沿吸煤气主管首先进入气液分离器，煤气与焦油、氨水、焦油渣等再次分离。

分离下来的焦油、氨水和焦油渣一起进入焦油氨水澄清槽，经过澄清分成三层：上层为氨水，中层为焦油，下层为焦油渣。

沉淀下来的焦油渣由刮板输送机连续刮送到漏斗处排出槽外，焦油则通过液面调节器流至焦油中间槽，由此泵往焦油贮槽，经初步脱水后泵往焦油车间。

经气液分离后的煤气进入数台并联立管式间接冷却器内用水间接冷却，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。

随着煤气的冷却，煤气中绝大部分焦油气、大部分蒸气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。

如上图所示，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脱酚和蒸氨。

上述煤气间接初冷流程适用于生产硫铵工艺系统。

当生产浓氨水时，为使初冷后煤气集合温度达到20℃.左右，宜采用两端初步冷却。

两段初冷可采用如图2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。

（2）煤气的直接冷却工艺煤气在直接冷却器中的初步冷却，是由煤气和冷却水直接接触混合，将热量传给冷却水而完成的。

我国的一些小型焦化厂多采用直接式初冷流程[15]如图3。

图3 煤气直接初冷工艺流程1-气液分离器2-焦油盒3、4-直接式煤气初冷塔5-罗茨鼓风机6-电捕焦油器7-水封槽8-焦油泵9-焦油循环氨水泵10-焦油循环氨水澄清槽11-焦油槽12-焦油池13-焦油泵14-初冷循环氨水澄清池15-初冷循环氨水冷却器16-初冷循环氨水泵17-剩余氨水泵图2两段初冷器从吸气管来的80-85℃的焦炉煤气经气液分离器后，进入直接式木格填料初冷塔、用氨水喷洒冷却到28℃，然后用鼓风机送到后续工段。

从气液分离器分离出来的循环氨水和焦油进入焦油氨水澄清槽，从澄清槽出来的循环氨水，用泵送回集气管喷洒冷却煤气。

澄清槽底部的焦油用泵送入焦油槽进一步处理。

初冷塔底部流出的氨水和冷凝液进入氨水池，在此与洗氨塔来的部分氨水混合并进入分离，分离出的焦油与氨水澄清槽分离的焦油混合，送往焦油车间加工处理。

而氨水则用泵送入喷淋式冷却器，经冷却后送至初冷塔循环使用，多余的氨水则送去蒸氨。

煤气直接冷却，不但冷却了煤气，而且具有净化煤气的良好效果。

在实际生产中，直接初冷塔可洗去进塔煤气中90%以上的焦油，80%左右的氨，60%以上的萘，以及约50%的硫化氢、氰化氢。

这对后面洗氨、洗苯过程及减少设备腐蚀，都是有益的。

它与煤气间接初冷工艺相比，直接初冷工艺有冷却效率高、煤气压力损失小、不易堵塞以及基建投资和钢材用量少等优点。

但其工艺流程较复杂、动力消耗较大、循环氨水冷却器易堵塞等缺点。

所以，大型焦化厂已很少单独采用煤气直接初冷流程。

（3）煤气的间-直冷却工艺图4 间冷直冷相结合的煤气初冷工艺流程1-气液分离器2-横管式间接冷却器3-直冷空喷塔4-液封槽5-螺旋换热器6-机械化氨水澄清槽7-氨水槽8-氨水贮槽9-焦油分离器10-焦油中间槽11-焦油贮槽间-直冷却工艺是间接冷却与直接冷却相结合的方式即用间接冷却器将煤气温度从80-90℃冷却到50-55℃后，再用直接冷却器进一步冷却。

在间冷阶段，由于温差大、冷凝液量多和奈量相对较少，传热系数高，可大幅度减少所需的传热面积。

而在直冷阶段，可充分发挥净化煤气的效果，降低煤气中的含奈量和腐蚀性介质。

但也存在工艺复杂、设备多、能耗高和占地面积大等缺点，国内仅宝钢采用。

1.2.4鼓风冷凝设备(1) 初冷器型式初冷器是焦化厂煤气冷却的主要设备，主要有立管式间接初冷器和横管式间接初冷器两种，下面分析各自的优缺点。

1）立管式间接初冷器如图5所示，立管式间接初冷器的横断面呈长椭圆形，直立的钢管束装在上下两块管栅板之间，被五块纵板分成六个管组，因而煤气通路也分成六个流道。

煤气走管间，冷却水走管内，二者逆向流动。

冷却水从冷却器煤气出口端底部进入，依次通过各组管束后排出器外，并且六个煤气流道的横断面积是不一样的，这是因为煤气流过出冷气时温度逐步降低，并冷凝出液体，煤气的体积流量逐渐减小。

为使煤气在各个流道中的流速大体保持稳定，所以沿煤气流向各流道的横断面积依次递减，而冷却水沿起流向各管束的横断面积则相应递增。

立管式出冷器一般均为多台并联操作，煤气流速为3-4m/s，煤气通过阻力约为0.5-1kPa。

图5 立管式间接初冷器2）横管式间接初冷器如图6所示，横管式初冷器具有直立长方形的外壳，冷却水管与水平面成3度角横向配置。

管板外侧管箱与冷却水管连通，构成冷却水通道，可分两段和三段供水。

两段供水是供低温水和循环水，三段供水则供低温水，循环水和采暖水。

煤气自上而下通过初冷器，冷却水由每段下部进入，低温水供入最下段，以提高传热温差，降低煤气出口温度，在冷却器壳程每段上部，设置喷洒装置，连续喷洒含煤焦油的氨水，以清洗管外部的煤焦油和萘，同时还可以从煤气中吸收一部分萘。

在横管初冷器中，煤气和冷凝液由上往下同时流动，较为合理。

由于管壁上的萘可被冷凝液冲洗和溶解下来，同时与冷凝液上部喷洒氨水，自中部喷煤焦油，能更好的冲洗掉沉积的萘，从而更有效的提高了传热系数。

此外，还可以防止冷凝液再度蒸发。

图6 横管式初冷器横管初冷器与竖管初冷器两者相比，横管初冷器有更多优点，如对煤气的冷却，净化效果好，节省钢材，造价低，冷却水用量少，生产稳定，操作方便，结构紧凑，占地面积省。

因此，近年来，新建焦化厂广泛采用横管初冷器，已很少采用竖管初冷器了。

3）初冷系统的最新改进在正常运行中，经过喷洒液冲洗下来的焦油混合物，由于含有大量的结晶萘形图7 离心式鼓风机示意图如图7所示离心式鼓风机由导叶轮，外壳和安装在轴上的两个工作叶轮组成。

煤气由吸入口进入高速旋转的第一工作叶轮，在离心力的作用下，增加了静压能并被甩向叶轮外面的环形空隙，于是在叶轮中心处形成负压，煤气及不断吸入。

由叶轮甩出的煤气速度很高，当进入环形空隙速度减小，其部分动能变成静压能，并沿导叶轮通道进入第二叶轮，产生与第一叶轮相同的作用，煤气的静压能再次得到提高，经环形空隙及出口连接管被送入压出管路中。

煤气的压力是在各个叶轮作用下，并经过能量转换而得到提高。

离心式鼓风机广泛应用于大中型焦化厂，按进口煤气的流量大小有150、300、750和1200米3/分等各种规格，产生的总压头为29.5-34.3kPa[17]。

4 ）罗茨鼓风机的构造图8 罗茨鼓风机示意图当冷凝工段处理量较小时，一般可选用如图8所示的罗茨鼓风机。

此种鼓风机在电动机功率即转速一定时，其输入量与风机升压无关。

如下图所示，罗茨鼓风机有一铸铁外壳，其壳内装有两个8字型的铸铁或铸钢制成的空心转子，并将汽缸分成两个工作室。

由于转子的中心距即转子长度的不同，输气其能力可以在很大范围内波动。

罗茨鼓风机结构简单、制造容易、体积小，转速一定时，如压头稍微变化其输气量仍保持不变。

但是，使用时间久后，间隙因磨损增大，效率降低。

因此为保证安全运转，此种鼓风机必需用循环管调节煤气量，在压出管路上需安装安全阀。

（3）电捕焦油器焦油雾是在煤气冷却过程中形成的，它以内充煤气的焦油气泡状态或极细小的焦油滴存在于煤气中。

焦油雾的清除对化产回收工段的设备及操作极为重要。

清除焦油雾的方法很多，但从焦油雾滴的大小及所要求的净化程度来看，采用电捕焦油器最为经济可靠，效率可达98%以上。

在大型焦化厂中均采用管式电捕焦油器，其构造如图9所示其外壳为圆柱型，底部为凹型或锥型并带有蒸汽夹套，沉淀管径为250mm ，长350mm ，在每根沉淀管的中心悬挂着电晕极导线，由上部框架及下不框架拉紧，并保持偏心度不大于3mm 。

电晕极可采用强度高的Φ3.5-4mm 的碳素钢或Φ2mm 的镍铬钢丝制作。

煤气自底部图9 电捕焦油器器 图10 电捕焦油器绝缘箱结进入，通过两块气体分布筛板均匀分布到各沉淀管中去，净化后的煤气从顶部煤气出口逸出。

从沉淀管捕集下来的煤焦油聚集于器底排出，因煤焦油黏度大，故底部设有蒸汽夹套。

电捕焦油器顶部设有三个绝缘箱，高压电源由此引入。

为了防止煤气中焦油、萘及水气等在绝缘子上冷凝沉淀，一是将压力略高于煤气压力的氮气充入绝缘箱底部，使煤气不能接触绝缘子内表面；二是在绝缘箱内设有蛇管蒸汽加热器或电加热器，是箱内空间温度保持在80-110℃之间，并在绝缘箱顶部设调节温度用的排气阀，在绝缘箱底设有与大气相通的气孔。

这样既能防止结露，又能调节绝缘箱的温度。

除管式电捕焦油器外还有同心圆板式和蜂窝式电捕焦油器。

同心圆板式适用于小型厂。

蜂窝式电捕焦油器的沉淀极由许多正六边型组成，沉淀极的极间距略有不同。

与管式沉淀极相比它的拉杆不占据沉淀极管内电晕极位置，整个蜂窝体内没有电场空穴，有效空间利用率高，净化效率可达99.8-99.9%。

（4）机械化氨水澄清槽结构、特点图11 机械化焦油氨水澄清槽简图如图11所示，机械化焦油氨水澄清槽是一端为斜底，断面为长方形的钢板焊制容器，由槽内纵向隔板分成平行的两格，每格底部设有由传动链带动的刮板输送机，两台刮板输送机用一套由电动机和减速机组成的传动装置带动。