Охлаждение коксового газа в трубчатых холодильниках

 

 

1.21.Технологічна характеристика основного устаткування відділення первинного охолодження газу і конденсація з нього води смоли.

 

 

   У відділенні первинного  охолодження газу здійснюються  наступні основні операції:

 

   а) поділ надходять  з газозбірників по газопроводу газової і рідкої фаз. Ця операція здійснюється в сепараторі 2 (див. ріс.62) внаслідок великої різниці щільності обох фаз. При цьому газ піднімається догори і виходить із сепаратора в газопровід через верхній боковий штуцер. Рідка фаза відводиться з сепаратора через штуцер в нижні конічні його частини;

 

  б) відстоювання надсмольної води від смоли та виділення фусів здійснюється в механізованих відстійниках - освітлювачах;

 

  в) охолодження газу до 25-30 ° С в холодильниках трубчастого типу безпосередньої дії. Одержуючий при цьому конденсат відстоюється, потім у спеціальних відстійниках з отриманням освітленої надсмольної аміачної води і смоли, придатні для подальшої переробки.

1.22. Газові холодильники.

 

 Трубчасті холодильники знайшли застосування на збудованих та реконструйованих коксохімічних заводах. Для первинного охолодження газу встановлювалися шестіходові вертикальні трубчасті холодильники системи Гипрококс (рис. 65) поверхнею охолодження 2100 м ². Продуктивність цього холодильника по газу дорівнює 10-11 тис.м ³ / год газу, приведеного до нормальних умов.

 

  Газ рухається в міжтрубному просторі, охолоджуюча вода - всередині труб. Так як коефіцієнт теплопередачі зростає зі збільшенням швидкості руху газу і води. То для збільшення цих швидкостей холодильник розділений вертикальними перегородками на шість секцій.

 

  Холодильник по висоті розділений трьома горизонтальними перегородками, що утворюють нижню камеру для води, середню камеру - охолодження, заповнену трубами і верхню камеру для переливу води.

 

  Газ потрапляє в міжтрубний простір камери охолодження і послідовно проходить з однієї секції в іншу. Вода надходить у нижню камеру, розділену також на секції, і піднімається по трубах шостий по ходу газу (першої по ходу води) вгору, а потім зливається вниз і т.д. Таким чином, у всіх шести секціях дотриманий повний противоток руху газу.

 

  Для підтримування постійної швидкості руху газу і води і, отже, сталості коефіцієнта теплопередачі від газу до води секції, по яких рухається газ. Мають змінне перетин: найбільше у першої по ходу газу секції. Для води, що рухається в протиточному напрямку, найменше перетин труб в першій по ходу води секції і найбільшу в місці виходу її з холодильника. Розміри холодильника 9532 × 5845 × 2766 мм, вакуум в міжтрубному просторі 600 мм вод. ст.

 

  Нижче наведені технічні дані, що характеризують роботу газових холодильників з вертикальними трубками:

 

Температура газу для холодильників, ° С                                    80-85

Точка роси газу до холодильників, ° С                                         78-82

Температура газу після холодильників,

° С не вище                                                                                         35

Температура води до холодильників,

° С не вище                                                                                          25

Температура води після холодильників,

° С  не вище                                                                                       45

Перепад тиску газу, мм вод. ст.

  не більше                                                                                           400

Коефіцієнт теплопередачі, Вт / м ² ×

× град                                                                                           92,8-139,2

 

                                                                                  (80-120 ккал / м ² • год • град)

Норма поверхні охолодження, м ²

На 1000 м ³ газу на годину                                                                     250

Кількість охолоджуючої води на

1000 м ³ газу на годину, м ³                                                                   17-22

(В обох випадках мається  на увазі газ,.

Приведений до нормальних умов).

 

   

 

  Дуже важливим фактором, значною мірою визначає ефективність роботи трубчастих холодильників, є швидкість газового потоку. Вона, природно буде тим вище, чим більш навантаження холодильника по газу. Тому краще охолодження

 

 газу при меншій витраті охолоджуючої води виходить при послідовному проходженні газу через ряд з'єднаних один з одним холодильників. Однак при цьому різко зростає опір газовому

потоку, тобто різниця розрідження газу до і після холодильників збільшується.

 

  Навпаки, при паралельному включенні весь газовий потік розгалужується на частини за числом холодильників. При цьому, природно. Знижується швидкість газу, зменшується опір, але погіршується охолодження.

 

  На практиці найчастіше застосовують змішане, послідовно-паралельне, проходження газу.

 

  На роботу трубчастих холодильників істотно впливають також такі фактори: температура надходжуваного газу, величина охолоджуючої поверхні і її чистота, кількість охолоджуючої води і її температура.

 

  З наведених тут факторів найбільше значення мають початкова температура надходжуваного на охолодження газу і чистота внутрішньої і зовнішньої поверхні труб. При сталості кількості охолоджувальної води і її температури ефект охолодження газу буде нижче, чим вище температура надходжуваного в холодильники газу і чим більше забруднення зовнішньої і внутрішньої поверхні труб.

 

  Охолодження смоли і нафталіну на зовнішній поверхні труб холодильника видаляють пропарюванням, яке проводять періодично (за графіком). Внутрішня поверхня труб покривається накипом, накопичується зазвичай повільніше, так як для охолодження намагаються застосувати чисту технічну воду. На час пропарювання включається резервний холодильник.

 

  Шкідливий вплив високої температури газу перед холодильниками позначається в необхідності підвищення витрати охолоджуючої води, яким доводиться компенсувати збільшений прихід тепла.

 

  Зараз в практику первинного охолодження коксового газу вводяться більш потужні газові трубчасті холодильники з горизонтальним розташуванням труб.

 

  На рис. 6 представлений трубчастий холодильник Гипрококсу з горизонтальними трубами, встановлений на споруджуваних нових заводах.

Холодильник з горизонтальним розташуванням труб являє собою в плані прямокутник розмірами 2620 × 2942 і висотою 24700 мм.

 

  Технічна характеристика холодильника з горизонтальними трубами наводиться нижче:

 

Поверхня охолодження, м ³                                                      2950                                                                                                              

Середа:

в міжтрубному просторі                                                        коксовий газ

 

  в трубах                                                                           охолоджуюча вода або

                                                                                                інший хладоагент

Тиск (абсолютне), ат:

 

  в корпусі                                                                                           0,95                                                                                                                            

 

  в трубках                                                                                           3,5                                     

Зовнішній діаметр труб, мм                                                           57 × 3,5                          

Швидкість охолоджуючої води, м / сек                                         0,5-0,6                           

Продуктивність одного холодильника

 

 по газу, м ³ / год                                                                               20000                                    

Витрата технічної води, м ³ / год

(Початкова температура  води 25 ° С)                                                400                               

Опір холодильника:

 

  по газу мм вод. ст.                                                                              70                                 

 

  по воді мм вод. ст.                                                                               4,0                                 

 

 

  Коксовий газ поступає в холодильник через штуцер у верхній частині корпусу і рухається між трубами зверху вниз. Охолоджений газ йде з холодильника через штуцер. Конденсат газу збирається в нижній частині холодильника.

 

  Охолоджуюча вода або інший теплоносій подається в штуцери на кришці нижнього трубного пучка і рухається по трубах, переходячи з пучка в пучок, поступово піднімаючись назустріч газовому потоку, і виходить з штуцера на кришці верхнього трубного пучка.

 

  Охолодження газу може проводитися не тільки технічною водою, але і іншими рідинами, зокрема поглинювальним розчином цеху сіркоочищення. Розподіл поверхні, охолоджуваної розчином і технічною водою, може змінюватися шляхом перестановки роздільної кришки.

Більш інтенсивне охолодження газу в холодильнику з горизонтальним розташуванням труб обумовлено перпендикулярним рухом газу і води; більш високими швидкостями руху охолоджувальної води, що виключають турбулентний характер руху рідини; значно меншим обволакивания поверхні труб плівкою конденсату, безперервно змивається при його стіканні зверху вниз.

 

  Разом з тим конструкція має деякі недоліки:

1) більше, ніж у холодильника  з вертикальними трубами, опір  руху газу і рідини, обумовлене  більшим числом рядів і трубних  пучків;

2) більш низька температура  конденсату газу після холодильників, що викликає додаткову витрату  пари його нагрів;

3) необхідність обов'язкової  підготовки технічної води в  напрямку видалення з неї суспензій  і тимчасової рідини, що обумовлено  незручністю доступу до труб  на великій висоті.

 

1.23. Ступінчасті  холодильники з форсунковим зрошенням.

 

 

  Відомий ряд розробок, в яких в якості первинних холодильників використані ступінчасті апарати безпосередньої дії, в яких поверхня контакту між газом і рідиною досягається розпилюванням циркулюючої аміачної води за допомогою форсунок [3,4]. Насадки, тарілки та ін пристрої для збільшення поверхні контакту фаз в цих апаратах не застосовують через можливе їх забруднення. Оборотну воду охолоджують в сучасних холодильниках (в першу чергу спіральних і пластинчастих).

 

  На рис. 7 представлений варіант двоступінчастого зрошувального холодильника, що є основним технологічним апаратом схеми і мають більшу пропускну здатність (до 100 тис. м ³ / год). Коксовий газ 1 проходить холодильник знизу вгору. Вступаючи в контакт із розбризкуючою через форсунки циркулюючої водою. Вода, що надходить на верхню сходинку зрошувального холодильника, стікає на проміжну перегородку2 і звідти насосом під тиском розбризкується через форсунки в нижньому ступені (IV). Далі нагріта циркулююча вода падає на відстійник 3, де відбувається первинне розділення води і смоли. Оборотна вода (V) з відстійника направляється на охолодження, після чого повертається на верхній ступінь зрошення. Смола, що відокремилася від води у відстійнику 3 виводиться з нижньої частини холодильника. Питома поверхня охолодження в зрошувальних холодильниках складає 0.04-0.06 м ² • ч / м ³ газу, а витрата охолоджуючої води 0.024-0.03 м ³ / м ³ газу [3].

Рис.-7 Двоступінчастий зрошувальний холодильник:

1 - форсунки для подачі  води; 2 - проміжна перегородка; 3 - відстійник;

I - вихідний коксовий газ; II - охолоджений коксовий газ; III - охолоджуюча вода,

подавана на першу сходинку зрошення; Ц / - охолоджуюча вода, що надходить з першої

ступені зрошення на другу; V - оборотна вода, що спрямовується на охолодження: VI -

смола

Для охолодження циркулюючю надсмольну воду в цих холодильниках використовують закладену технічну воду. (12 ° С). Високий ступінь вимивання нафталіну з коксового газу досягається при добавці в холодильник безпосередньої дії смоли циклів газозбірника і холодильника і хорошого розподілу її суміші з циркулюючої водою.

 

  У триступеневий зрошувальних холодильниках, на перші два ступені подають оборотну охолоджену надсмольну воду. А на третю - нижню - рециркулят з перших двох ступенів. Оборотну аміачну воду охолоджують в спіральних холодильниках водою з градирні. Пропускна здатність обох холодильників складає 57 тис. м ³ / год при охолодженні газу від 80 ° С до 33 ° С. [3].

 

  Зрошувальні холодильники мають значно менші капітальні витрати, ніж трубчасті, вони не чутливі до забруднень, але при їх експлуатації підвищуються енергетичні витрати.

 

1.24. Електрофільтри  для очищення прямого коксового  газу від смоли.

 

Електрофільтр (рис 8.) Являє собою колонний апарат, в якому між двома трубними гратами 1 розміщені осаджувальні електроди 5, виконані зі сталевих труб. Ці труби підвішені до верхньої трубної решітці, нижні кінці закріплені в нижній дистанційної решітці.

Рис. 8. Електрофільтр.

1 - трубна решітка; 2 - коробки  ізоляторні; 3 - ізолятори; 4, 8-рами коронуючих  електродів; 5 - труби осаджувальні; 6 - корпус; 7-електроди коронирующі; 9-решітки газорозподільні; 10-лази; 11 - штуцер входу газу 12 - штуцер  виходу газу; 13 - введення пара; 14 - вихід смоли; 15 - вихід конденсату.