煤气净化第二段终冷填料体积与高度的设计

摘 要 经高温炭化以后的焦炉煤，大约有76%左右变成焦炭，另24%左右生成其他的各种化学物质（称为是炼焦副产品），其中的粗煤气需要分离出粗苯等副产品。通过焦炭产量得出干煤量、煤气等，通过物料平衡、热量平衡计算出一系列数据，依据所得数据得到设备尺寸。

关键词 焦炉煤气；净化技术；洗苯塔；物料平衡

中图分类号TQ52 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）98-0200-02

1焦炉煤气净化综述

通常炼焦装炉的煤称为湿煤，约含有10%的水分。在焦炉煤气的净化过程中，会经过冷却、吸收、解吸、蒸馏分离等化工单元操作，可分离出氨水、焦油、粗苯（或轻苯、重苯），并将煤气和氨水中的氨、氰化氢、硫化氢、等有害物质去除，然后制成有用的化学产品进行出售。对于原煤而言，约76%左右变成焦碳，另24%左右生成各种化学物质（被称为炼焦副产品），以粗煤气的形式从管道上升逸出。而焦炉煤在焦炉经过高温炭化后，粗煤气必须经过净化之后才能使用，即称之为洁净燃煤气，然后才能通过煤气管道送到各家各户或者送到各个企业进行使用。

2工艺流程

经过分析对比，煤气净化系统采用高效横管煤气冷却器，煤气脱硫系统采用HPF脱硫工艺；煤气脱氨系统采用直接喷淋式饱和器生产硫铵工艺；粗苯回收采用洗油洗苯、含苯洗油经管式炉加热进行蒸馏的工艺。工艺流程短、净化效率高。

3 物料平衡、热量平衡及隔板数与填料面积计算

终冷二段的填料体积与高度（年产80万吨焦炭的焦炉）

从饱和器来的55℃～60℃的煤气进入洗萘塔底部，经由塔顶喷淋下来的55℃～57℃的洗苯富油洗涤后，可使煤气含萘由2～5g/m3降到0.5g/m3左右。除萘后的煤气于终冷塔内冷却后送往洗苯塔。从硫铵工段出来的约54℃的煤气，先进入终冷塔分上下二段冷却。约36℃的循环冷却水会从塔中部进入终冷塔下段，与煤气逆向接触，将煤气冷却到38℃以后，煤气进入到终冷塔的上段。而冷却水温度升至约43℃，经下段循环喷洒冷却器，用循环水冷却到36℃进入终冷塔循环使用。另24℃～26℃的循环冷却水从塔顶部进入终冷塔上段，将从下段升到上段的煤气冷到24℃～27℃后送至洗苯塔。冷却水温度会升至约31℃后，经上段循环喷洒液冷却器，用低温水冷却到23℃进入终冷塔循环使用。再次同时在终冷塔上段需要加入一定碱液，这样可以进一步脱除煤气中的H2S，保证煤气中的H2S含量≤0.2g/m3，从而不会影响到后面工段的操作，对后面要使用到的催化剂影响也会较小。最后从下段排出的冷凝液送至污水处理站，然上段排出的含碱冷凝液送至硫铵工段蒸氨塔顶。

1）总传热系数K

K=Kiλ/d

K=C0Re0.76Pr0..33

求导热系数λ和比热c.

煤气平均温度：T=45/2+35/2=400C，再此温度下煤气的导热系数λ=0.06983kp/s，煤气比热：C=0.6655kcal/0C；

已知de=2.06m，C0=0.258，煤气平均压力：P= 1000/2+910/2=955ms水柱

煤气平均含蒸汽量：VW=3981/2+2270/2=3126Ns3/h；GW=3200/2+1825/2=2513kg/h；煤气平均体积流量：V=（41185+253+381+3126）×（273+40）/273×10333×（10333+955）=47190s3/h；煤气平均重量流量：G=18698+385+1396+2513=22992

煤气平均重度：γ=22992/47190=0.4872kg/s3；

煤气平均速度：υ=V/3600S2=47190/3600×2.405=5.450s/s

煤气粘度Z=0.01224厘泊；求得Re=1000（5.450×1.315×0.4872）=285265

求的总传热系数1/K=6.56×10-3kcal/m2·℃：

2）传热面积F=Q/（tm·K）

对数平均温度差t；煤气放出的热量Q

Q=Q2-Q3=2753892-1754825=9990670kcal/h

传热面积 F=Q/K=9990670×103/11.2×152.2×3600=1628.02m2

3）终冷塔的二段的填料体积

选用塑料花环填料，其规格为：填料的空塔速取1.3m/s，花环填料表面=0.3m2/Nm3·h，本设计取?=1.28m/s，D=4.1m

煤气平均流量V=（41185+253+381+1445）×（273+31）/273×10333/ （10333+905）=44309m3 /h

煤气空塔速度μ=V/（3600×S1）=44309/（3600×9.621）=1.279m/s

花环填料面积，用量及塔高的计算：F=0.3×V=13292.7m2 其中V=44309m3/h

该塔采用的是Z型塑料花环填料，其表面积A=127m2/Nm3，孔隙率ε=89%

则总填料体积为V=F/A=13292.7/127=104.67m3

填料总高度H=V/πr2=104.67/（3.14×2.063）=7.86m，其中r=2.06m是塔半径。

4 结论

本设计中终冷采用直冷形式，塑料花环填料，一次性投资低，可以节省材料。单元设备处理能力强，适用于工业化大生产。根据设计任务要求，通过物料衡算求出物料流量，为后面设备尺寸提供依据。

参考文献

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