Материал: Проект установки первичного охлаждения коксового газа

Проект установки первичного охлаждения коксового газа

Министерство образования Российской Федерации

Кафедра химической технологии, экологии и литья

Курсовой проект

по дисциплине «Проектирование предприятий»

На тему: ”Проект установки первичного охлаждения коксового газа”

Выполнил:

студент группы

Проверил:

Аннотация

охлаждение коксовый газ угольный

Коксовый газ, газосборник, угольная шихта, аммиак, сероводород, бензольные углеводороды, надсмольная вода, первичный трубчатый газовый холодильник, давление, расход, материальный баланс, тепловой баланс, нагнетатель, электрофильтр, очистка.

В курсовом проекте рассчитана установка первичного охлаждения коксового газа для производства с производительностью 1,5 млн. т шихты в год. В проект входит расчет материального баланса коксования, расчет газосборника, расчет количества первичных газовых холодильников с горизонтальным расположением труб, расчет нагнетателей для коксового газа, расчет электрофильтров для очистки коксового газа от смолы.

Содержание

Введение

Технологическая схема первичного охлаждения коксового газа

.1 Значение первичного охлаждения коксового газа

.2 Технологическая схема

.3 Назначение и конструкция газосборника

.4 Назначение и конструкция холодильников

.5 Характеристика нагнетателей для коксового газа

.6 Назначение и конструкция электрофильтров

Расчетная часть

.1 Расчет материального баланса коксования угольной шихты

.2 Расчет материального баланса коксования для проектируемого завода

.3 Расчет газосборника

.3.1 Исходные данные для расчета

.3.2 Материальный расчет

.3.3 Тепловой расчет

.4 Расчет газового холодильника с горизонтальным расположением труб

.4.1 Материальный расчет

.4.2 Тепловой расчет

.4.3 Определение потребной поверхности теплопередачи холодильников

.5 Определение необходимой мощности на валу нагнетателей

2.6 Расчет электрофильтра

Заключение

Список использованных источников

Введение

Первой технологической операцией, которой подвергается газ по выходе из коксовых печей, является его охлаждение.

Несмотря на простоту физического процесса первичного охлаждения коксового газа, конструктивное его оформление встречает определенные трудности технического порядка. Это объясняется большим объемом газов, подлежащих охлаждению, выделением на поверхности аппаратуры пленок смолы и отложений нафталина, нарушающих нормальный тепловой режим, а также агрессивностью образующейся в процессе охлаждения коксового газа аммиачной воды, содержащей сульфиды, соли синильной кислоты, сероводород и другие соединения.

Неблагоприятные условия работы охлаждающей аппаратуры коксового газа должны быть учтены при выборе технологической схемы и расчете аппаратуры с тем, чтобы обеспечить необходимую производительность аппарата и установленные правилами технической эксплуатации режимные показатели.

Первичное охлаждение коксового газа проводится в две стадии:

. Охлаждение коксового газа в коленах стояков и газосборниках при орошении водой до 80 - 85°С.

. Охлаждение коксового газа в первичных газовых холодильниках до 20 - 25°С.

1 Технологическая схема первичного охлаждения коксового газа

.1 Значение первичного охлаждения коксового газа

Химические продукты, образующиеся при коксовании каменного угля, выходят из подсводового пространства коксовых печей с температурой равной 650 - 700ºС. Для дальнейших же технологических процессов коксовый газ должен быть охлажден до 25 - 35ºС.

Это необходимо по следующим причинам:

. В результате охлаждения газа и конденсации паров воды и смолы резко уменьшается объем газа и, следовательно, уменьшаются производительности нагнетателей и расход энергии на сжатие и перемещение газа через улавливающую аппаратуру.

. Улавливание химических продуктов коксования (аммиака, бензольных углеводородов, сероводорода и др.) при температуре 25 - 35ºС обеспечивает достаточно высокую степень поглощения.

. Выделение из коксового газа при его охлаждении смолы позволяет уменьшить загрязнение аппаратуры для улавливания химических продуктов коксования и газопроводов. Кроме того, выделение паров смолы из косового газа необходимо для улучшения качества сульфата аммония. Присутствие смолы в газе ухудшает также качество поглотительного масла, применяемого для улавливания бензольных углеводородов.

Поэтому первой технологической операцией, которой подвергается газ по выходе из коксовых печей, является его охлаждение.

Несмотря на простоту физического процесса первичного охлаждения коксового газа, конструктивное его оформление встречает определенные трудности технического порядка. Это объясняется большим объемом газов, подлежащих охлаждению, выделением на поверхности аппаратуры пленок смолы и отложений нафталина, нарушающих нормальный тепловой режим, а также агрессивностью образующейся в процессе охлаждения коксового газа аммиачной воды, содержащей сульфиды, соли синильной кислоты, сероводород и другие соединения.

Неблагоприятные условия работы охлаждающей аппаратуры коксового газа должны быть учтены при выборе технологической схемы и расчете аппаратуры с тем, чтобы обеспечить необходимую производительность аппарата и установленные правилами технической эксплуатации режимные показатели.

Первичное охлаждение коксового газа проводится в две стадии:

. Охлаждение коксового газа в коленах стояков и газосборниках при орошении водой до 80 - 85°С.

. Охлаждение коксового газа в первичных газовых холодильниках до 20 - 25°С.

В отечественной коксохимической промышленности применяются в настоящее время две схемы первичного охлаждения коксового газа:

. В трубчатых холодильниках.

. В холодильниках непосредственного действия.

Каждая из этих схем имеет свои достоинства и недостатки. В последнее время в качестве типовой применяется схема первичного охлаждения коксового газа в трубчатых холодильниках как более экономичная.

.2 Технологическая схема

Коксовый газ в смеси с водяными парами и химическими продуктами коксования (смолой, аммиака, бензольными углеводородами, сероводородом и другими компонентами) с температурой 650 - 700°С поступает из камер коксования (рис.1) через стояки в газосборники 1, соединенные между собой перекидным газопроводом.

Рис. 1 - Схема первичного охлаждения коксового газа

В коленах стояков и газосборниках газ орошается надсмольной водой, подаваемой в количестве 5 - 6 м на 1 т сухой шихты и распыляемой специальными форсунками. В результате этого происходит охлаждение газа от 650 - 700°С до температуры 80 - 85°С, частичная конденсация паров смолы, а также вымывание твердых частиц угля и кокса, которые, смешиваясь со смолой, образуют так называемые фусы. Количество образующихся фусов составляет 0,01 - 0,02% от массы сухой шихты.

Охлажденный в газосборниках коксовый газ вместе с надсмольной водой и смолой поступает в сепаратор 2, в котором происходит отделение от газового потока надсмольной воды и сконденсировавшейся смолы. Из сепаратора надсмольная вода поступает в механизированный осветлитель 3 для отстаивания от смолы и фусов, а коксовый газ из сепаратора направляется по газопроводу в первичные газовые холодильники 4.

Таким образом, первоначальная стадия охлаждения коксового газа осуществляется в коленах стояков и в газосборниках.

В результате охлаждения газа в газосборниках происходят следующие процессы:

. Испарение части надсмольной воды в коксовый газ, при этом точка росы коксового газа увеличивается от 65 - 70°С до 80 - 85°С.

. Конденсация паров смолы в количестве от 50 до 60% от общих ее ресурсов в коксовом газе.

. Выделение фусов.

В трубчатых газовых холодильниках 4 коксовый газ подвергается дальнейшему охлаждению технической водой.

Охлаждающая вода поступает в трубное пространство холодильников, а коксовый газ - в межтрубное пространство. При температуре входящей технической воды 20 - 28°С коксовый газ охлаждается до 25 - 35°С. Выводимая из холодильника нагретая до 45°С техническая вода охлаждается на градирне и вновь поступает в холодильники.

Таким образом, в трубчатых газовых холодильниках происходит вторая стадия первичного охлаждения коксового газа.

При этом происходят следующие процессы:

. Конденсация водяных паров из коксового газа до состояния насыщения его при температуре 25 - 35°С.

. конденсация и выделение остатка паров смолы в количестве от 40 до 50% от общих ресурсов их в коксовом газе; однако в коксовом газе остается еще туманообразная смола в количестве 1,5 - 2 г/м коксового газа, которая в дальнейшем выделяется в нагнетателях и электрофильтрах.

. Частичная абсорбция из коксового газа аммиака, углекислоты, сероводорода, синильной кислоты и других компонентов, образующимся конденсатом воды.

. Выделение нафталина из коксового газа и поглощение его конденсирующейся каменноугольной смолой.

Из трубчатых газовых холодильников охлажденный коксовый газ поступает в нагнетатели 5 и под избыточным давлением 2500 - 3000 мм вод.ст. направляется в электрофильтры 6 для выделения остатков смолы. Иногда электрофильтры располагают до нагнетателей, т.е. на стороне всасывания.

О преимуществах и недостатках обоих вариантов установки электрофильтров будет сказано ниже.

В электрофильтрах из коксового газа выделяется примерно 98% содержащейся в нем туманообразной смолы.

Очищенный от смолы коксовый газ направляется далее в аппаратуру для улавливания химических продуктов коксования (сульфатное и бензольное отделение и цех сероочистки).

Таков путь движения коксового газа.

Переходим к описанию движения надсмольной воды. Как было сказано выше, надсмольная вода вместе со смолой и фусами из сепаратора 2 поступает самотеком в механизированный осветлитель 3, в котором осуществляется процесс их разделения на три слоя: верхний - надсмольная аммиачная вода плотностью 1,01 - 1,02 кг/л; средний - каменноугольная смола плотностью 1,17 - 1,18 кг/л и нижний, представляющий собой фусы плотностью около 1,25 кг/л.

Надсмольная вода из механизированного осветлителя 3 поступает в промежуточный сборник для воды 7, из которого центробежным насосом 8 подается в газосборники для охлаждения коксового газа. Таким образом, замыкается циклнадсмольной воды: газосборники → сепаратор → механизированный осветлитель → промежуточный сборник → газосборники.

Отделенная от воды каменноугольная смола (содержащая до 2% воды) из механизированного осветлителя самотеком поступает в промежуточный сборник для смолы 9, из которого насосом 18 подается в сборник смолы 10.

На новых КХП вместо промежуточного сборника 10 устанавливают второй механизированный осветлитель, в котором смола дополнительно отстаивается от фусов. Фусы из механизированного осветлителя 3 непрерывно удаляются скребковым транспортером через бункер, из которого периодически направляются в отвал.

Рассмотрим движение конденсата, образующегося в трубчатых холодильниках при охлаждении коксового газа. Конденсат воды и смолы из межтрубного пространства трубчатых холодильников проходит через гидрозатвор 11 в промежуточный сборник 12, из которого центробежным насосом 13 подается в отстойник 14 для отделения воды от смолы.

Конденсаты воды и смолы из нагнетателей, газопроводов и электрофильтров через соответствующие гидрозатворы поступают также в отстойник 14 или в специальный промежуточный сборник для конденсата.

Из нижней части отстойника 14 смола через смолоотводчик поступает в сборник смолы, из которого насосом 15 направляется на склад.

Осветленная надсмольная вода из верхней части отстойника 14 поступает в хранилище избыточной воды 16, из которого насосом 17 подается для переработки в аммиачно-известковую дистилляционную колонну.

Вследствие частичного испарения надсмольной воды в газосборниках и перехода ее в парообразном состоянии в коксовый газ баланс надсмольной воды в цикле газосборников будет отрицательным. Поэтому необходимо непрерывно пополнять цикл надсмольной воды газосборников конденсатом трубчатых холодильников. Для этого часть воды из отстойника 14 по трубопроводу 19 поступает в промежуточный сборник воды 7.

Обычно газ из двух батарей коксовых печей объединяется в один газовый поток и направляется для первичного охлаждения коксового газа по отдельному газопроводу.

Таким образом, каждый газовый поток имеет свою охлаждающую и конденсационную аппаратуру.

.3 Назначение и конструкция газосборника

В настоящее время коксовые батареи оборудуют двумя газосборниками с машинной и коксовой стороны, соединенные между собой перекидным газопроводом. Установка двух газосборников способствует более равномерному отсасыванию коксового газа из печей, поддержанию в них оптимального давления и обеспечивает лучшие условия для бездымной загрузки.

Основное назначение газосборников заключается в следующем:

. Собирание коксового газа, выделяющегося из камер коксования печей в течение всего периода коксования, и выравнивание его состава.

. Охлаждение коксового газа от температуры 650 - 700°С до 80 - 85°С путем орошения его в газосборнике распыленной надсмольной водой.

Газосборник представляет собой горизонтальный коллектор диаметром 1200 - 1500 мм, укладываемый вдоль батареи на кронштейнах анкерных колонн.

В газосборниках предусмотрены штуцеры для подсоединения стояков, газосбросных свечей и гидрозатворов. Для облегчения схода фусов газосборники устанавливают с уклоном, равным 0,006. В центре каждого газосборника имеется тройник для присоединения перекидного газопровода.

Коксовый газ из камер коксования поступает в газосборники через стояки, которые при помощи колен соединены с газосборником. В колене стояка установлен тарельчатый клапан, посредством которого камера может быть отключена от газосборника. В верхней части колена стояка предусмотрено отверстие для подвода пара, необходимого для бездымной загрузки камер коксования шихтой.

В газосборнике газ орошается мелкораспыленной водой, подаваемой через форсунки, установленные в газосборнике. Для облегчения схода смолы из газосборника охлаждение коксового газа в нем осуществляется горячей водой. Кроме того, орошение горячей водой обеспечивает испарение воды в газ, а, следовательно, охлаждение газа меньшим количеством воды. Обычно температура водоы, поступающей в газосборник, выше точки росы поступающего в него газа и составляет 70 - 75°С.

Надсмольная вода вместе со смолой и фусами выводится из газосборников через соответствующие гидрозатворы.

.4 Назначение и конструкция холодильников

Основное назначение первичных трубчатых газовых холодильников заключается в охлаждении коксового газа после газосборников с помощью технической воды.

Охлаждение газа в трубчатых газовых холодильниках осуществляется через поверхность теплопередачи, состоящую из вертикальных или горизонтальных труб. В соответствии с этим применяют трубчатые холодильники с вертикальным или горизонтальным расположением труб.

В процессе охлаждения коксового газа в этих холодильниках происходит конденсация значительной части воды, выделение из газа смолы, а также растворение в образующемся конденсате некоторого количества аммиака, сероводорода и углекислоты. Кроме того, происходит выделение значительного количества нафталина.