5.2.1煤氣的冷凝冷卻宜采用間接式冷凝冷卻工藝。也可采用先間接式冷凝冷卻，后直接式冷凝冷卻工藝。
5.2.2間接式冷凝冷卻工藝的設(shè)計(jì)，應(yīng)符合下列要求：
    1 煤氣經(jīng)冷凝冷卻后的溫度，當(dāng)采用半直接法回收氨以制取硫銨時(shí)，宜低于35℃；當(dāng)采用洗滌法回收氨時(shí)，宜低于25℃；
    2 冷卻水宜循環(huán)使用，對(duì)水質(zhì)應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定處理；
    3 初冷器臺(tái)數(shù)的設(shè)置原則，當(dāng)其中1臺(tái)檢修時(shí)，其余各臺(tái)仍能滿足煤氣冷凝冷卻的要求；
    4 采用輕質(zhì)焦油除去管壁上的萘。
5.2.3直接式冷凝冷卻工藝的設(shè)計(jì)，應(yīng)符合下列要求：
    1 煤氣經(jīng)冷卻后的溫度，低于35℃；
    2 開始生產(chǎn)及補(bǔ)充用冷卻水的總硬度，小于0.02mmol/L；
    3 洗滌水循環(huán)使用。
5.2.4焦油氨水分離系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)，應(yīng)符合下列要求：
    1 煤氣的冷凝冷卻為直接式冷凝冷卻工藝時(shí)，初冷器排出的焦油氨水和荒煤氣管排出的焦油氫水，宜采用分別澄清分離系統(tǒng)；
    2 煤氣的冷凝冷卻為間接式冷凝冷卻工藝時(shí)，初冷器排出的焦油氨水和荒煤氣管排出的焦油氨水的處理：當(dāng)脫氨為硫酸吸收法時(shí)，可采用混合澄清分離系統(tǒng)；當(dāng)脫氨為水洗滌法時(shí)，可采用分別澄清分離系統(tǒng)；
    3 剩余氨水應(yīng)除油后再進(jìn)行溶劑萃取脫酚和蒸氨；
    4 焦油氨水分離系統(tǒng)的排放氣應(yīng)設(shè)置處理裝置。

條文說明

5.2煤氣的冷凝冷卻
5.2.1煤干餾氣的冷凝冷卻工藝形式，在我國(guó)少數(shù)制氣廠、焦化廠（如鎮(zhèn)江焦化廠、南沙河焦化廠、上海吳淞煉焦制氣廠等）曾經(jīng)采用直接冷凝冷卻工藝。這些工廠處理的煤氣量一般較少（多為5000m³/h），故煤氣中氨的脫除采用水洗滌法。
    水洗滌法直接冷卻煤氣工藝的優(yōu)點(diǎn)是，洗滌水在冷卻煤氣的同時(shí)，還起到?jīng)_刷煤氣中萘的作用，其缺點(diǎn)是，制取的濃氨水銷售不暢，增加了廢氣和廢水的處理負(fù)荷。所以，煤干餾氣的冷凝冷卻一般推薦間接冷凝冷卻工藝。
    高于50℃的粗煤氣宜采用間接冷卻，此階段放出的熱量主要是為水蒸汽冷凝熱，傳熱效率高，萘不會(huì)凝結(jié)造成設(shè)備堵塞。當(dāng)粗煤氣低于50℃時(shí)，水汽量減少，間冷傳熱效率低，萘易凝結(jié)，此階段宜采用直接冷卻。日本川鐵千葉工場(chǎng)首創(chuàng)了“間-直混冷工藝”；1979年石家莊焦化廠建成了間直混冷的試驗(yàn)裝置。上海寶山鋼鐵廠焦化分廠的焦?fàn)t煤氣就依據(jù)上述原理采用間冷和直冷相結(jié)合的初冷工藝。煤氣進(jìn)入橫管式間接冷卻器被冷卻到50～55℃，再進(jìn)入直冷空噴塔冷卻到25～35℃。在直冷空噴塔內(nèi)向上流動(dòng)的煤氣與分兩段噴灑下來的氨水焦油混合液密切接觸而得到冷卻。循環(huán)液經(jīng)沉淀析出除去固體雜質(zhì)后，并用螺旋板換熱器冷卻到25℃左右，再送到直冷空噴塔上、中兩段噴灑。由于采用閉路液流系統(tǒng)，故減少了環(huán)境的污染。
5.2.2為了保證煤氣凈化設(shè)備的正常操作和減輕煤氣鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，要求在冷卻煤氣時(shí)盡可能多地把萘、焦油等雜質(zhì)冷凝下來并從系統(tǒng)中排出。為了達(dá)到這一目的就需對(duì)初冷器后煤氣溫度有一定的限制，一般控制在20～25℃為好。如石家莊東風(fēng)焦化廠因?yàn)椴扇×藝?yán)格控制初冷器出口溫度為(20±2)℃范圍之內(nèi)的措施，進(jìn)入各凈化設(shè)備之前煤氣中萘含量就很少，保證了凈化設(shè)備的正常運(yùn)行，見表11。

表11某焦化廠各凈化設(shè)備后煤氣中萘含量

    1 冷卻后煤氣的溫度。當(dāng)氨的脫除是采用硫酸吸收法時(shí)，一般來說煤氣處理量往往較大（大于或等于10000m³/h）。在這種情況下，若要求初冷器出口煤氣溫度太低(25℃)，則需要大量低溫水(23～24t/1000m³干煤氣)，這是十分困難的（尤其對(duì)南方地區(qū)）。再則煤氣在進(jìn)入飽和器之前還需通過預(yù)熱器把煤氣加熱到70～80℃。故在工藝允許范圍內(nèi)初冷器出口煤氣溫度可適當(dāng)提高。
    當(dāng)氨的脫除是采用水洗滌法時(shí)，一般來說煤氣處理量往往較少（一般為5000m³/h），需要的冷卻水量不太多，故欲得相應(yīng)量的低溫水而把煤氣冷卻到25℃是有可能的。再如若初冷時(shí)不把煤氣冷卻到25℃，則當(dāng)洗氨時(shí)也仍須把煤氣冷卻到25℃左右，而這樣做是十分不合理的（因煤氣中萘和焦油會(huì)將洗氨塔堵塞）。故要求初冷器出口煤氣溫度應(yīng)小于25℃。
    初冷器的冷卻水出口溫度。為了防止初冷器內(nèi)水垢生成，又要照顧到對(duì)冷卻水的暫時(shí)硬度不宜要求過分嚴(yán)格（否則導(dǎo)致水的軟化處理投資過高），因此需要控制初冷器出口水的溫度。排水溫度與水的硬度有關(guān)。見表12。

表12排水溫度與水的硬度關(guān)系

    在實(shí)際操作中一般控制小于50℃。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)權(quán)衡冷卻水的暫時(shí)硬度大小及通過水量這兩項(xiàng)因素，選取一經(jīng)濟(jì)合理的參數(shù)，而不宜做硬性的規(guī)定。
    2 本款制定原則是根據(jù)節(jié)約用水角度出發(fā)的。我國(guó)許多制氣廠、焦化廠的初冷器冷卻水是采用循環(huán)使用的。例如大連煤氣公司、鞍鋼化工總廠、南京梅山焦化廠等均采用涼水架降溫，循環(huán)使用皆有一定效果。但我國(guó)地域廣大，各地氣象條件不一，尤其南方氣溫高，濕度大，涼水架降溫作用較差。
    在冷卻水循環(huán)使用過程中，由于蒸發(fā)濃縮水中可溶解性的鈣鹽、鎂鹽等鹽類和懸浮物的濃度會(huì)逐漸增大，容易導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備和管路的內(nèi)壁結(jié)垢或腐蝕，甚至菌藻類生物的生長(zhǎng)。為了消除換熱設(shè)備和管路內(nèi)壁結(jié)垢堵塞或減弱腐蝕被損壞，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高水的循環(huán)利用率，國(guó)內(nèi)外大多在循環(huán)水中投加藥劑進(jìn)行水質(zhì)的穩(wěn)定處理。
    不同地區(qū)的水質(zhì)不盡相同，因此在循環(huán)水中投加的藥劑品種和數(shù)量亦不相同，可選用的阻垢緩蝕的藥劑舉例如下：
        1) 有機(jī)磷酸鹽：如氨基三甲叉磷酸鹽(ATMP)，羥基乙叉磷酸鹽(HEDP)，能與成垢離子Ca²⁺、Mg²⁺等形成穩(wěn)定的化合物或絡(luò)合物，這樣提高了鈣、鎂離子在水中的溶解度，促使產(chǎn)生一些易被水沖掉的非結(jié)晶顆粒，抑制CaCO₃、MgCO₃等晶格的生長(zhǎng)，從而阻止了垢物的生成；
        2) 聚磷酸鹽：如六偏磷酸鈉，添入循環(huán)水中，既有阻垢作用也有緩蝕作用；
        3) 聚羧酸類：如聚丙烯酸鈉(TS-604)添入循環(huán)水中也有阻垢作用和緩蝕作用。
    循環(huán)水中投加阻垢緩蝕的藥劑，一般是復(fù)合配制的。
    在設(shè)計(jì)中，如初冷器的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，一般有加藥裝置，配好的藥劑由泵送入冷卻器的出水管中，加藥后的冷卻水再流入吸水池內(nèi)，再用循環(huán)水泵抽送入初冷器中循環(huán)使用。
    循環(huán)冷卻水中添加適宜的藥劑，都有良好的阻垢和緩腐蝕作用。例如平頂山焦化廠對(duì)初冷器循環(huán)水的穩(wěn)定處理進(jìn)行了標(biāo)定總結(jié)：循環(huán)水量1050m³/h，加藥運(yùn)行階段用的藥劑為羥基乙叉磷酸鹽(HEDP)、聚丙烯酸鈉(TS-604)及六偏磷酸鈉等，運(yùn)行取得了良好的效果，阻垢率達(dá)99％，腐蝕速度小于0.01mm/年，循環(huán)水利用率為97％，達(dá)到國(guó)內(nèi)外同類循環(huán)水處理技術(shù)的先進(jìn)水平。又如，上海寶鋼焦化廠循環(huán)冷卻水采用了水質(zhì)穩(wěn)定的處理技術(shù)，投產(chǎn)數(shù)年后，初冷器水管內(nèi)壁幾乎光亮如初，獲得了顯著的阻垢和緩蝕效果。
5.2.3本條規(guī)定了直接冷凝冷卻工藝的設(shè)計(jì)要求。
    1 冷卻后煤氣的溫度。洗滌水與煤氣直接接觸過程中，除起冷卻煤氣的作用外，還同時(shí)能起到洗萘與洗焦油霧的作用。如果把煤氣冷卻到同一溫度時(shí)，直接式冷凝冷卻工藝的洗萘、洗焦油霧的效果比間接式冷凝冷卻工藝的效果好。如在脫氨工藝都是水洗滌法時(shí)，在基本保證煤氣凈化設(shè)備的正常操作前提下，可以允許直接式初冷塔出口煤氣溫度比間接式初冷器出口煤氣溫度高10℃左右，間冷和直冷在初冷后煤氣中萘含量基本相當(dāng)。
    2 含有氨的煤氣在直接與水接觸過程中，氨會(huì)促使水中的碳酸鹽發(fā)生反應(yīng)，加速水垢的生成而容易堵塞初冷塔。故對(duì)水的硬度應(yīng)加以規(guī)定，但又不宜要求太高。所以本條規(guī)定的洗滌水的硬度指標(biāo)采用了鍋爐水的標(biāo)準(zhǔn)，即《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB1576規(guī)定的不大于0.03mmol/L。
    3 本款是執(zhí)行現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》和《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。
5.2.4本條規(guī)定了焦油氨水分離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
    1、2 當(dāng)采用水洗滌法脫氨時(shí)，為了保證剩余氨水中氨的濃度，不論初冷方式采用直接式或間接式冷凝冷卻工藝，對(duì)初冷器排出的焦油氨水均應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行處理，而不宜與從荒煤氣管排出的焦油氨水合并在一起處理，其原因有二：
        1) 當(dāng)初冷工藝為間接式時(shí)，其冷凝液中氨濃度為6～7g/L，而當(dāng)與荒煤氣管排出的焦油氨水混合后則氨的濃度降為1.5～2.5g/L（本溪鋼鐵公司焦化廠分析數(shù)據(jù)）。
        2) 當(dāng)初冷工藝為直接式時(shí)，出初冷塔的洗滌水溫度小于60℃，為了保證集氣管噴淋氨水溫度大于75℃，則兩者也不宜摻混。所以規(guī)定宜“分別澄清分離”。
        采用硫酸吸收法脫氨時(shí)，初冷工藝一般采用間接式冷凝冷卻工藝，則初冷器排出的焦油氨水與荒煤氣管排出的焦油氨水可采用先混合后分離系統(tǒng)。其原因是，間接式初冷器排出的焦油氨水冷凝液較少，且含有(NH₄)₂S、NH₄CN、(NH₄)₂CO₃等揮發(fā)氨鹽，而荒煤氣管排出的焦油氨水冷凝液中含有NH₄Cl、NH₄CNS、(NH₄)₂S₂O₃等固定氨鹽，其濃度為30～40g/L。若將兩者分別分離則焦油中固定氨鹽濃度較大，必將引起焦油在進(jìn)一步加工時(shí)嚴(yán)重腐蝕設(shè)備。如將兩者先混合后分離，則可以保持焦油中固定氨鹽濃度為2～5g/L左右，在焦油進(jìn)一步加工時(shí)，對(duì)設(shè)備內(nèi)腐蝕程度可以大大減輕。
    3 含油剩余氨水進(jìn)行溶劑萃取脫酚容易乳化溶劑，增加萃取脫酚的溶劑消耗。含油剩余氨水進(jìn)入蒸氨塔蒸氨，容易堵塞蒸氨塔內(nèi)的塔板或填料。剩余氨水除油的方法，一般為澄清分離法或過濾法。剩余氨水澄清分離法除油需要較長(zhǎng)的停留時(shí)間，需要建造大容積澄清槽，投資額和占地面積都較大，而且氨水中的輕油和乳化油也不能用澄清法除去。許多煤氣廠都采用焦炭過濾器過濾剩余氨水，除油效果較好但至少需半年調(diào)換焦炭一次，此項(xiàng)工作既臟又累。
    4 焦油氨水分離系統(tǒng)的澄清槽、分離槽、儲(chǔ)槽等都會(huì)散發(fā)有害氣體（如氰化氫、硫化氫、輕質(zhì)吡啶等等）而污染大氣、妨礙職工身體健康。為此，應(yīng)將焦油氨水分離系統(tǒng)的槽體封閉，把所有的放散管集中，使放散氣進(jìn)入洗滌塔處理，洗滌塔后用引風(fēng)機(jī)使之負(fù)壓操作，洗滌水摻入工業(yè)污水進(jìn)行生化處理。上海寶鋼焦化廠的焦油氨水分離系統(tǒng)的排放氣處理裝置的運(yùn)行狀況良好。