Охлаждение коксового газа в трубчатых холодильниках

1 - вхід коксового газу  в; II - вихід коксового газу; 111 - вхід  охолоджуючої води; IV - вихід охолоджуючої  води.

 

 

   Корпус холодильника  має прямокутний перетин, до двох  вертикальних стінок 1 якого кріпляться  теплообмінні труби 2. По висоті холодильника труби розташовані у вигляді окремих пучків. Суміжні пучки нахилені в різні боки (1 ° до горизонталі). Зближені кінці трубних пучків перекриваються загальною кришкою 3, ущільнюваної зі стінками холодильника м'якими прокладками 4.Кришки разом із кроком, рівним 82 мм. Плоскі стінки холодильника посилені ребрами жорсткості 5 і внутрішніми анкерними стяжками 6, виготовленими з труб. Штуцер входу газу 7 розташований на верхній кришці холодильника, штуцер виходу газу 8 – в нижній частині корпусу. Штуцери входу води 9 виконані у нижній водяний камері, штуцери виходу води 10 - верхній.

 

  Збирається в нижній частині холодильника конденсат стікає по похилому днищу (3-4 °) в сторону штуцера 11 для виходу конденсату.

 

  Холодильник має монтажні та обслуговуючі люки 12. апарат по висоті розбитий на окремі блоки, збірка яких виробляється при монтажі холодильника; для стропування кожної секції передбачені стропувальні пристрої 13. Для очищення зовнішніх поверхонь від відкладень нафталіну і фусів міжтрубний простір зрошується смолоконденсаціонной сумішшю. Для цих цілей встановлені вводи з форсунками 14.

 

  Коксовий газ охолоджується при русі по міжтрубному просторі, з нього послідовно конденсуються вода, смола і нафталін. Т.к. охолоджуваний газ рухається зверху вниз, що конденсується у верхній частині холодильника смола розчиняє нафталін, кристалізується на трубах, і виводить його з холодильника. Цей ефект посилюється зрошенням міжтрубному простору. Промивання зовнішньої поверхні труб зменшує їх забруднення та збільшує період між пропарювання холодильника.

 

  Для запобігання утворення накипу і відкладень у трубах рекомендується підтримувати карбонатну жорсткість води менше 3 мг-екв. / Л, а вміст завислих речовин - не більше 30 мг / л. При цьому швидкість води в трубах повинна бути не менше 0.8-1.0 м / с, а її температура на виході з холодильника не повинна перевищувати 42 ° С.

 

  В даний час Гипрококс розробив холодильники підвищеної одиничної потужності, що дозволяють збирати з компактних блоків загальну поверхню до 4500 м ². так, зокрема, холодильник ХПГ 3600 призначений для первинного охолодження до 24-25 ° С неочищеного коксового газу з газозбірників коксових батарей з температурою 82 ° С. Технічна характеристика холодильника з горизонтальним розташуванням труб:

Типорозмір холодильника ХПГ 3600

Площа поверхні охолодження загальна, м ² 3600

У тому числі:

- Верхньої секції ........................................................................................ 1156

- Середньої секції ............................................................................................. 1156

- Нижньої секції .......................................................................................... 1348

 

  Номінальна продуктивність по газу, м ³ / год ........................................ 31000

Тиск, МПа:

- В трубному просторі ................................................................................... 0.6

- В міжтрубному просторі .............................................................................. 0.095

Площа прохідного перерізу, м ²:

- Одного ходу в трубному  просторі .............................................................. 0.343

- Міжтрубному простору ........................................................................... 2.64

Кількість подаваної технічної води, м ³ / год .............................................. 1290

Температура середовища, ° С

в трубному просторі техн. води:

- Початкова ............................................................................................... 24-25

- Кінцева ........................................................................................................... 37

У міжтрубному просторі коксового газу ................................................... 82-85

 

  Кількість водо-смоляний суміші для

 

  промивки, м ³ / год ....................................................................................... 25

 

  Габарити, мм ........................................................................ 21767х4040х3370

 

  Маса холодильника, т .............................................................................. 230.0

 

1.19. Апарати повітряного  охолодження коксового газу.

 

 

  Апарат АВОГ-1 (Рис 6) складається з шести секцій 1 з шатровим розташуванням. У кожній секції є 8 рядів оребрених труб, развальцованних в двох трубних гратах прямокутної форми. Газ надходить паралельно у всі секції. До трубним гратам кріпляться кришки 2 із штуцерами для введення і виведення охолоджуваного газу. Трубні решітки мають жалюзійні пристрої 11, керовані за допомогою пневматичного приводу.

Рис 6. Апарат повітряного охолодження для коксового газу.

1 - трубна секція теплообміну; 2 - кришки зі штуцерами для  введення і виведення охолоджуваного  газу; 3 - рама для монтажу трубних  секцій; 4-опорна металоконструкція; 5 - дифузор; 6 - колектор вентилятора; 7-робоче колесо вентилятора; 8 - привід  вентилятора ; 9 - зволожувач повітря; 10 - жалюзійних пристрій.

I - вхід коксового газу  в трубні секції; II - вихід коксового  газу з трубних секцій; III - вода  в зволожувач.

 

 

   Трубні секції встановлюються  на рамі для монтажу за допомогою  опорних металоконструкцій 4. до  рами кріпиться дифузор 5 із колектором  вентилятора 6. В нижній частині встановлений осьовий вентилятор, робоче колесо 7 посаджено на вертикальний вал безредуктівного приводу 8. Апарат укомплектований зволожувачем повітря 9, розташованим усередині дифузора (використовується для зниження температури повітря в літній період). У зимовий період апарат може працювати з включеним вентилятором. Охолодження газу в трубах відбувається за рахунок природної конвекції.

 

                 Технічна характеристика АВГО - 1:

Число секцій .................................................................................................... 6

Число рядів труб в секції .................................................................................... 8

Число труб в секції ............................................................................................ 220

Теплообмінна труба:

- Діаметр х товщина, мм ........................................................................ 38х2.0

- Коефіцієнт оребрення ................................................................................. 7.8

- Довжина, м ........................................................................................................ 6

Площа поверхні теплообміну, м ²:

- Секції по оребрені .................................................................................... 1337

- Внутрішня ...................................................................................................... 141

- Апарату по оребрені ............................................................................... 8020

- Внутрішня .................................................................................................. 846

Число ходів газу по трубному простору ....................................................... 1

Площа прохідного перерізу апаратура по газу, м ² .................................... 1.2

Тиск робочий, МПа ....................................................................................... 0.09

Матеріал ................................................................................ вуглекисла сталь

Габаритні розміри апарату (без несучої конструкції), мм:

- Довжина ....................................................................................................... 6000

- Ширина .......................................................................................................... 7950

- Висота ..................................................................................................... 6510

 

 

  Вентилятор поставляється з ручним регулюванням кута установки кожної з лопастей з пневмоприводом.

 

 

Характеристика вентилятора:

Діаметр колеса, м ................................................................................................... 5

Число лопастей ................................................................................................. 4

Профіль лопастей .......................................................................... ЦАГІУК-2М

Продуктивність, м ³ / год .......................................................................... 735000

Потужність номіналу, кВт ................................................................................ 90

Частота обертання, с-1 .................................................................................. 4.16

 

  

Показники роботи апарату повітряного охолодження: пропускна спроможність за обсягом газу - 16000 нм ³ / год; коефіцієнт теплопередачі 25-30 Вт / (м ² • К); швидкість газу в трубах 10-13 м / с. Гідравлічний опір апарату 500-1000 Па (в залежності від обсягу минаючого газу).

 

1.20. Охолодження  коксового газу і конденсація  з нього води і смоли.

 

 

  Коксовий газ по виході з газосборніков має все ще високу температуру (85-90 ° С) і великий об’ем водяної пари. Це виключає можливість безпосереднього уловлювання з гарячого газу хімічних продуктів коксування. Тому першою обов'язковою технологічною операцією, якою газ піддається по виході з газозбіринків, є його охолодження, що протікає в так званих первинних холодильниках. При цьому головним завданням охолодження газу є різке зменшення його обсягу для зниження витрати енергії на подальший стиск його в нагнітач [7].

 

  Охолодження газу в первинних холодильниках супроводжується не тільки зниженням його температури, але і конденсацією парів води і смоли. В результаті охолодження газу обсяг його після холодильників різко зменшується. Це підтверджується даними, наведеними в табл. 23 (обсяг, тепломісткість і зміст водяної пари в коксовому газі при різних температурах.) Як видно з даних, наведених у графі 5 цієї таблиці, при охолодженні газу від 80 до 30 ° С об'єм його зменшується в 2.429 / 1.158 = 2.10 рази, при цьому з обсягу, отриманого після насичення 1 м ³ газу при 0 ° С, виділиться (сконденсіруется) 712.5-35.2 = 677.3 г водяної пари .

 

  Виділення переважної частини пароподібної смоли в холодильниках важливо тому, що ото виключає можливість забруднення апаратури для уловлювання хімічних продуктів коксування і відкладення смоли нафталіну в газопроводах. Разом з тим більш повне виділення парів смоли необхідно і тому, що їх присутність в газі забруднює сульфат амонію, знижуючи його якість і погіршує якість поглотительного масла, використовуваного для уловлювання бензольних вуглеводнів.

 

  Температура газу після первинних газових холодильників повинна знаходиться в межах 25-30 ° С. Саме ця температура є оптимальною для уловлювання з газу деяких хімічних продуктів коксування. Цей температурний режим охолодження коксового газу. Встановлений правилами технічної експлуатації коксохімічних заводів, на багатьох заводах не витримується з ряду причин, найважливіші з яких: недостатньо низька температура охолоджуючої води, недостатня поверхня теплопередачі, конструктивні дефекти холодильників, градирень, недостатня потужність насосів, накипоутворення і т.п. підвищена температура газу після первинних газових холодильників викликає ускладнення в роботі хімічних цехів, а саме:

а) у зв'язку зі збільшенням обсягу газу потрібна додаткова продуктивність нагнітачів і, отже, підвищені енергетичні витрати;

б) водний баланс сатураторів (см.гл.ΙV, стр.303 Джерело: «Технологія коксохімічного виробництва» Лейбович Р.Є., Обухівський Я.М., Сатановський С.Я. Москва 1966 р) стає більш напруженим; в) ускладнюється робота пристроїв кінцевого охолодження газу у зв'язку з підвищеним вмістом в ньому нафталіну. На практиці це призводить до засмічення відкладеннями нафталіну кінцевих холодильників і окремих ділянок газопроводу, що змушує проводити часті пропарювання їх на шкоду уловлюванню бензольних вуглеводнів з газу;

г) знижується вміст аміаку, вуглекислоти і сірководню в надсмольной аміачної воді і, отже, в парах після аміачної колони, що направляються в піридинову установку. Це призводить до зменшення вироблення легких піридинових підстав, до поганого відділенню їх від водного розчину і, отже, до втрат піридину;

д) зростає забрудненість сульфату амонію маслянистим і смолистим речовинами, підвищується його кислотність і збільшуються втрати кислоти з сіллю; знижується вміст азоту в сульфаті амонію;

е) знижується продуктивність центрифуг сульфатного відділення в зв'язку з забрудненням отворів сит ротора смолистими речовинами;

 

  Таким чином, цілком очевидно те величезне значення, яке має оптимальний температурний режим охолодження газу в первинних холодильниках для подальших процесів уловлювання аміаку, бензольних вуглеводнів і інших хімічних продуктів коксування.

 

  Залежно від типу застосовуваних холодильників - трубчастих з теплопередачею через стінку або безпосередньої дії - розрізняють дві відмінності одна від одної схеми первинного охолодження газу. Обидві ці схеми знайшли широке застосування в практиці вітчизняної коксохімічної промисловості.

 

  В останні роки в якості типова застосовується схема первинного охолодження коксового газу в трубчастих холодильниках, як більш економічна.

 

Таблиця 17.Об'ем, тепломісткість і зміст водяної пари в коксовому газі при різних температурах.

0	1,000	62	10271	1,006	4,9	4,93	0,0	2,93	2,93
1	1,004	67	10266	1,010	5,1	5,15	0,36	3,06	3,42
5	1,018	89	10244	1,027	6,8	6,98	1,80	4,17	5,97
10	1,037	125	10208	1,049	9,4	9,86	3,60	5,91	9,51
15	1,055	174	10159	1,073	12,9	13.84	5,40	8,33	13.73
20	1,073	238	10095	1,098	17,4	19,10	7,20	11,54	18,74
25	1,091	322	10011	1,126	23,1	26,00	9,00	15,77	24,77
30	1,110	431	9902	1,158	30,4	35,20	10,80	21,44	32,24
35	1,128	572	9761	1,195	39,7	47,45	12,60	29,02	41,62
40	1,146	750	9583	1,236	51,2	63,27	14,40	38,85	53,25
45	1,165	974	9359	1,286	65,4	84,10	16,20	51,82	68,02
50	1,183	1255	9078	1,348	83,0	111,8	18,00	69,14	87,14
55	1,201	1602	8731	1,423	104,3	148,1	19,80	92,09	111,89
60	1,220	2028	8305	1,518	130,1	197,5	21,60	122,90	144,50
65	1,238	2547	7786	1,644	161,1	264,9	23.40	165,50	188,90
70	1,256	3175	7158	1,814	198,0	359,0	25,20	225,10	250,30
75	1,275	3929	6404	2,058	241,9	498,6	27,00	313,30	340,30
80	1,293	4828	5505	2,429	293,3	712,5	28,80	449,70	478,50
85	1,311	5894	4439	3,053	353,7	1079	30,60	683,90	714,50
90	1,330	7149	3184	4,317	423,6	1828	32,40	1162,00	1194,40
95	1,348	8620	1713	8,132	505,1	4106	34.20	2618,0	2652,20
100	1,366	10333	0	–	598,7	–	36,0	–	–