鄧芝強(qiáng)

（南通貝思特石墨設(shè)備有限公司，江蘇 南通 226011）

造氣生產(chǎn)的半水煤氣經(jīng)洗氣塔冷卻進(jìn)入氣柜，經(jīng)脫硫塔、洗氣塔、靜電除焦塔除去硫沫及煤焦油后直接進(jìn)入分離器分離水，之后進(jìn)壓縮機(jī)一入總管。

多年來(lái)，在我國(guó)平原及南部夏季氣候比較炎熱的地區(qū)，壓縮機(jī)一段人口的半水煤氣溫度在夏季較高，一般在40～45℃，有的地區(qū)甚至高達(dá)50℃，導(dǎo)致壓縮機(jī)打氣量大幅下降，合成氨電耗直線上升。針對(duì)該問(wèn)題，為了減少因夏季溫度給生產(chǎn)帶來(lái)的影響，必須對(duì)半水煤氣采取降溫措施。

1 工藝流程的選擇

1.1 直接冷卻［1］

半水煤氣本身就是含有飽和水蒸汽的濕煤氣，可與水直接接觸，因而選用直接接觸式冷卻塔，這樣傳熱效率高，可以較大限度地利用水的冷量來(lái)達(dá)到降低半水煤氣溫度的目的。

填料塔是使用最廣泛的直接接觸式的氣液傳質(zhì)及傳熱設(shè)備，由填料、塔內(nèi)件和塔體構(gòu)成。半水煤氣在壓力差的推動(dòng)下，自下而上通過(guò)填料間的間隙由塔的底部流向頂部，設(shè)置在塔頂部的除沫裝置分離出塔煤氣中夾帶的水滴、液膜。一次冷卻水自填料層頂部分散后，沿填料表面流下而潤(rùn)濕填料表面形成液膜。氣液兩相間傳熱是在填料表面的氣液相界面上進(jìn)行的。工藝流程如圖1。

圖1 直接冷卻半水煤氣

填料塔具有操作彈性大、阻力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)一次冷卻水的用量相當(dāng)大，冷卻效果受制于一次水的溫度限制，并且合成氨有效氣體的損失增加。出塔的一次水溫度升高后進(jìn)入造氣循環(huán)水繼續(xù)使用。

1.2 間接冷卻

1.2.1 冷媒來(lái)源于液氨氣化

對(duì)于聯(lián)堿或生產(chǎn)硝酸銨的企業(yè)，可以直接用低溫的氣氨作為冷媒來(lái)冷卻溫度較高的半水煤氣，換熱后的氣氨再去聯(lián)堿吸氨崗位或硝酸銨吸氨崗位。

在聯(lián)堿合成去吸氨的氣氨管路上串聯(lián)氣氨冷卻器，由低溫的氣氨冷卻一入半水煤氣后送入聯(lián)堿吸氨工段［2］。工藝流程如圖2。

圖2 氣氨冷卻半水煤氣

另一種方法是將液氨氣化在氨冷器中與脫鹽水進(jìn)行換熱，降低脫鹽水的溫度后，再用脫鹽水與半水煤氣進(jìn)行換熱，降低半水煤氣溫度，溫度升高的脫鹽水循環(huán)回到氨冷器中降低溫度后循環(huán)與半水煤氣進(jìn)行換熱［3］。工藝流程如圖3。

圖3 脫鹽水與半水煤氣進(jìn)行換熱

1.2.2 冷媒來(lái)源于溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組

有尿素裝置的企業(yè)在減少循環(huán)冷卻水的同時(shí)可以通過(guò)溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組制得7℃的冷水來(lái)對(duì)半水煤氣進(jìn)行降溫。

尿素裝置的一吸冷卻器換熱脫鹽水的低位熱能不能得到充分回收，多余部分熱水利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行降溫，如果將該熱水用于溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組回收該工段低位熱能，不僅可以降低半水煤氣溫度，還可以節(jié)約該工段循環(huán)水用量［4］。該工藝投資相對(duì)較大。工藝流程如圖4。

圖4 溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組循環(huán)水冷卻半水煤氣

1.2.3 冷媒來(lái)源于低溫一次水

我國(guó)大部分地區(qū)的企業(yè)用水依靠地下水，地下水溫度一般溫度在18℃左右，該水需經(jīng)過(guò)軟化處理才能使用。在軟化處理使用前，將該水用于半水煤氣降溫是個(gè)很好的選擇。這樣做的作用是不僅降低了半水煤氣的溫度，同時(shí)軟化水的溫度升高到27℃去給鍋爐使用。工藝流程如圖5。

圖5 地下水冷卻半水煤氣

2 換熱設(shè)備的選擇

半水煤氣雖然經(jīng)過(guò)了脫硫塔、洗氣塔、靜電除焦塔凈化，仍含有較多的焦油、煤灰等雜質(zhì)，且硫化氫含量、水蒸汽的分壓都比較高，這都決定了半水煤氣換熱器容易堵塞、腐蝕、傳熱效果較差的特點(diǎn)，這也是脫硫工序普遍采用氣液直接接觸的方法來(lái)冷卻半水煤氣的原因，所以換熱設(shè)備選取時(shí)必須考慮以上因素。

不透性石墨是一種由人造石墨及合成樹脂通過(guò)浸漬、壓制、澆鑄等方法制得的新型結(jié)構(gòu)材料，利用不透性石墨材料制作的換熱設(shè)備用于半水煤氣的換熱具有以下特點(diǎn)：

1）具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性能。除了強(qiáng)氧化性酸及堿外，對(duì)大部分化學(xué)介質(zhì)都是耐腐蝕的，特別是對(duì)含氯離子的介質(zhì)。

2）具有極高的導(dǎo)熱性能。石墨的導(dǎo)熱系數(shù)為（100～110）W／m·K，其導(dǎo)熱系數(shù)和銅、鋁相仿，是普通碳鋼的2.5倍以上，是不銹鋼的6倍以上。

現(xiàn)在播放的是《月光》嗎？那么德彪西是誰(shuí)呢？這些對(duì)他來(lái)說(shuō)都是再陌生不過(guò)了。從電話的內(nèi)容看，和她打電話的應(yīng)該是個(gè)搞音樂(lè)的女子，坐在背后的這個(gè)也是搞音樂(lè)的嗎？她那樣夸贊對(duì)方，顯然不是。對(duì)音樂(lè)很了解，是搞舞蹈的嗎？聲音這樣悅耳，倒像是播音員了；這樣文靜，也許是個(gè)文員吧？唉，她到底是做什么的呢，有著這樣動(dòng)聽的嗓音。從月半灣走出去后，他很自然地就不去思索這些問(wèn)題了，似乎完全遺忘了。

3）在熱穩(wěn)定性方面，石墨的使用溫度可達(dá)到170℃，且其熱膨脹系數(shù)很小，大約為（0.40～4.5）×10－6／℃，不容易受溫差應(yīng)力的影響。該石墨換熱器的石墨管兩端采用無(wú)粘接連接，做到每根管束都能自行進(jìn)行熱脹冷縮，徹底消除了管板與石墨管之間的內(nèi)應(yīng)力，大大減少了設(shè)備損壞和維修的幾率；石墨管束能夠做到現(xiàn)場(chǎng)更換，保證了設(shè)備有效面積不減少，確保了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

4）由于石墨管內(nèi)外壁很光滑，其絕對(duì)粗糙度僅是金屬管的1／20～1／50，阻力降不超400Pa；且石墨屬于非金屬，決定了石墨管跟大多數(shù)介質(zhì)之間“親和力”極小，不會(huì)污染介質(zhì)，管壁也不易結(jié)垢，因而大大的擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。

用于半水煤氣的冷卻最大的優(yōu)勢(shì)就是解決了焦油掛壁影響換熱效果的問(wèn)題。

5）與處理同樣半水煤氣量的不銹鋼列管換熱器相比較，價(jià)格只有后者的一半。

3 結(jié) 論

由于直接冷卻消耗大量不可回收的一次水，且有效氨損失增大，半水煤氣的降溫還是以間接冷卻為主。換熱設(shè)備選擇投資小，阻力降小的不透性石墨換熱器，無(wú)論選擇哪種工藝，半水煤氣的溫度都可以下降10℃左右，可以大大提高壓縮機(jī)的打氣量，增加合成氨裝置能力，節(jié)約合成氨的電耗。

各個(gè)企業(yè)針對(duì)自己實(shí)際情況，合理利用低位熱能來(lái)降低半水煤氣的溫度，更可以起到事半功倍的效果。

［1］ 白仁川.半水煤氣直冷塔的計(jì)算與設(shè)計(jì)［J］.化肥設(shè)計(jì)，2010，48（2）：11－15

［2］ 王淑云.聯(lián)堿生產(chǎn)中不同品位冷量的合理利用［J］.純堿工業(yè)，2009（4）：11－13

［3］ 劉力源，寧海文.降低壓縮機(jī)一入煤氣溫度的技改小結(jié)［J］.化肥設(shè)計(jì)，2010，48（6）：57

［4］ 張毅，孔祥一.溴化鋰制冷機(jī)組運(yùn)行情況總結(jié)［J］.化肥工業(yè)，2012，39（2）：67－68