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3 主要设备论证及选型
前面我们介绍了四种终冷洗萘工艺，它们各自使用的终冷塔也不同。
煤气终冷和机械化除萘工艺用金属隔板塔。此塔其有传热，传质好的优点，但在终冷塔后出口煤气的含萘量较高，萘的脱除率低，终冷水和萘不能很好地分离。
煤气终冷和热焦油洗萘工艺使用带焦油洗萘器的煤气终冷塔（筛板塔）。此塔虽然具有扩散推动力大的优点，但操作不稳定，对水质的要求高。
油洗萘和煤气终冷工艺中使用的是横管式终冷塔。此工艺洗萘与终冷分开，投资高，不易小厂借鉴。
横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺使用横管终冷洗萘塔。它的优点：不仅终冷效果好，除萘效果也好；系统阻力小，操作维修简便，节约点耗；不需含酚污水处理。
根据本设计在第二章所确定选用的终冷除萘工艺、流程，可确定选用与该工艺相配套的终冷塔——横管终冷洗萘塔。
3.1洗苯塔
目前，我国焦化厂采用的洗苯塔主要有空喷塔，板式塔和填料塔，下面分别加以介绍。 3.1.1空喷塔
空喷塔一般为多段喷洒，没段下部均设有煤气分布器，相邻两段设有煤气通过的锥性散罩，底部设有许多个喷嘴组成的洗油喷洒装置，其上设有备用的中央喷嘴，从顶部洒下来的洗油经降液管引到下段。洗油从第二段起来采用循环喷洒。
用空喷塔洗苯具有以下优点：投资省，处理能力大，阻力小，不堵塞等。缺点：洗苯效率低，塔后煤气含苯量高，洗油循环量大，动力消耗大。 3.1.2板式塔（孔板塔）
板式塔主要有穿流式筛板塔。该塔容易实现最佳流体力学条件，即增加气液两相的接触面积，提高两相的湍流程度，迅速更改两相界面以减小其扩散阻力。
这种塔结构简单，容易制造，生产能力大，投资省，节约金属材料，且安装和维修简便。其缺点是塔板的效率受负荷变动的影响较大。 3.1.3填料塔
填料洗苯塔是应用较早，较广的一种塔。塔内填料了用木格，钢板网，金属螺旋，帖拉累托填料，鲍尔环，鞍形填料以及塑料花环填料等。
1、木格填料塔
该塔型在我国焦化厂应用较多，它具有阻力较小，操作稳定等优点。但也存在着生产能力小，设备庞大、苯重，投资和操作费用高及木材耗量大等缺点。因此在一些国家里，木格填料塔已被新型高效填料塔取代。
2、钢板网填料塔
该塔型在国内已被采用。该填料塔与木格填料塔相比，具有比表面积大，吸收率高，阻力小，动力消耗小等优点，但制造麻烦，价格昂贵，处理能力小。
3、金属螺旋填料塔
金属螺旋填料塔采用钢带和钢丝绕成，其比表面积大，重度小
由于形状复杂，填料层的持液量大，因此吸收剂与煤气接触时间较长，又由于煤气通过填料时搅动激烈，因而吸收效率较高。但难于制造，价格昂贵。这种填料在苏、美应用较多。
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4、塑料花环填料塔
塑料花环填料是近年来又国外引进的高效填料，经过实践检验证明，花环填料是一种具有比表面大，空隙来率高，阻力小，处理能力大，液体分布好，湿润率高，投资省，占地少，节省能耗，制造安装容易，操作方便等突出优点的填料。国家有关部门鉴于该填料具有以上优点，已要求推广使用高效花环填料洗苯塔。 根据以上的论述，本设计采用塑料花环填料洗苯塔。 各型式洗苯塔经济比较见表3-1。
花环填料洗苯塔与其他填料洗苯塔的经济比较见表3-2。
各种型式洗苯塔经济比较 表3-1
塔型 使用厂家及规模 万吨焦/年 塔的直径与塔高 mm 木格子 浮动阀 钢板网 日本 空喷塔 西德 钢板网 国产 花环 日 本 花环 济钢 60 户烟 60 Φ3200 H=2700 Φ2800 H=2700 1 31 2 - 1.53 - <2 1 1 1< 1 （3） 2 （6） 71.5 1100 1 600 宝钢 180 Φ3800 H=5100 1 198 1.77 4.4 >1 1 （8） 2.6 1200 邯郸钢厂 60 济钢 60 新余 60 宝钢 180 Φ3500 H=3700 Φ3500 H=2300 Φ3500 H=3500 Φ6200 H=4400 3 83 1 35 2 54 3 210 5.9 7 3 3.5 3.5 2 1.02 1.1 >1 4.19 8 3 3 （9） 1 （3） 2 （6） 12 （9） 3.15 1500 1.6 1000 0.7 1000 3.6 2000 台数及单重，T 总容总重总占泵（阀）总投资台数 比 总阻力 Pa 积比 量比 地比 花环填料与其它填料经济比较 表3-2
各种填料塔与济钢的相比 （济钢花环填料） 木格子填料塔 钢板网填料塔 日本花环填料塔 西德钢板网塔 日本空喷塔 中国矿业大学2010届本科生毕业设计 第 18 页 泵多用电 万kwh 多用塔台数 多占地 多用煤气阀门 个 多用泵 台 增加投资 增大阻力 Pa 86.5* 2 2/3 6 2 >2/3 1300 15 1 1/2 3 1 2/5 400 15 2 1/2 3 1 1/2 200-600 30 - - - 275 2 1/2 6 11 2/3 900 1/3 3/5 600 *包括鼓风机电耗 从以上两表可以看出，几乎在所有比较项目中，花环填料塔都优于其它塔型（包括填料塔），它是当前国内最先进的洗苯塔。
采用花环填料塔代替木格子填料塔洗苯时，对于年产110万吨焦
碳的焦化厂，可节省160余万远，泵的电耗节省173万kwh，价值18万元，并可获得节省占地，缩短基建周期等社会效益。
国内生产的三种型号的花环填料规格如下： 表3-3
型号 外经 内厚 环数 HX1(x) HZ1(z) HD1(d) 47cm 73cm 95cm 3*3 3*4 3*6 9 12 12 19 27.5 37 高（cm） 容重kg/m 111 102 88 空隙率% 88 89 90 比表面积 185 127 94 32.5*103/m3 8*103/m3 3.6*103/m3 填充个数 使用温度 120℃ 120℃ 120℃
3.2脱苯塔
我国焦化厂采用的脱苯塔有圆形泡罩塔，条形泡罩塔以及浮阀塔等，以条形泡罩塔应用最广。
泡罩塔是工业上应用最久的一种塔板型式，该种塔型 的优点是：不易发生漏液现象，有较好的操作弹性，即当气、液负荷有较大的波动时，仍能维持几乎恒定的板效率，塔板不易堵塞，对各种物料的适应性强，操作经验丰富。缺点是：塔板结构复杂，金属耗量大，造价高，板上液层厚，气体流动曲折，塔板压降大，兼因雾沫夹带现象较严重，限制气速的提高，故生产能力不大。而且板上液流遇到的阻力大，致使液面落差大，气体分布不均匀，也影响了板效率的提高。
浮阀塔是在泡罩塔与筛板塔两种型式的基础上而衍生的一种新塔型。该塔型具有以下优点：生产能力大，操作弹性大，塔是造价低，气体压强降及液面落差较小，塔板条件变差，使塔内堵塞严重，气体，液体分布不均匀，阻力增加，后果较为严重。
根据目前的使用证明泡罩塔的操作，运行更为稳定。虽然浮阀塔具有很多优点，但因其防腐较差，操作不易稳定，故选用条形泡罩塔作为本设计的脱苯塔。
3.3终冷塔
通常终冷塔有金属板式直接终冷塔，带焦油洗萘器的煤气终冷塔及横管终冷塔。根
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据本设计所确定的终冷除萘工艺流程，可确定选用与该工艺配套的横管终冷塔。具体情况后面有详细说明。
3.4贫油冷却器和贫富油换热器
3.4.1贫油冷却器
我国焦化厂应用贫油冷却器主要有：空气—水喷淋式冷却器，浮头管壳冷却器和螺旋板换热器三种。
国内应用较多的是浮头管壳式贫油冷却器。近年来，螺旋板换热器在我国焦化厂得到广泛应用。除可作为贫油冷却器使用之外，还可以作贫油换热气，蒸氨废水换热器等。螺旋板换热器与普通换热器相比较，具有以下优点：
1、传热效率高。该设备可进行逆流，并流和错流操作，其总传热系数约为列管式换热器的三倍左右。最突出的特点是对低温热源进行热交换时，有极好的效果。如在液－液逆流型中为保持逆流的温差，其出入口温差可以小到最小限度。冷却水用量也最小。
它传热系数大。对液－液逆流型换热器来说，总传热系数K可高达1200-2800 kcal/m2.h. ℃ 。而列管式换热器的平均传热系数K只为500 kcal/m2.h. ℃。 2、结构紧凑，占地面积小。所需面积只为列管式换热器的1/2-1/4。
3、它能自行清除污垢。因螺旋板的通道是单通道，如果通道内处沉积了污垢，此处的通道截面积就会减少，流速就相应增高，污垢易被冲刷掉。因此几乎不用人工清扫，可延长清扫周期。
另外，它还有钢材耗量少，成本低等优点，但它阻力较大，与列管式换热器相比，当螺旋通道的当量直径与圆管直径相等时，则前者阻力为后者的2-3倍。两种换热器的经济效益经济效益比较见表3-4至表3-5鉴于以上优点，本设计选用螺旋板换热器作为贫油冷却器。 3.4.2贫富油换热器
由于所需换热面积较大，为了节省用地本设计选用浮头管壳式换热器作为贫富油换热器。
管壳式换热器与螺旋板换热器的经济效益比较见表3-4，价格比较见表3-5。
螺旋板换热器与管壳式换热器经济效益比较 表3-4
项 目 螺旋板式 传热系数 kcal/m22h2℃ 堵塞情况 体积 耐压 重量（随压力，温度变） 材质 压力损失△P，kg/cm2 管内流速m/s 600-1500 不堵 小 低 8T /160m2=50 kg/m2 不锈钢 大（0.5-2） 1-2（有时>2） 管壳式 100-500 6T/160m2=37.5 kg/m2 0.5-1.5 液体0.4-2，气体10-20 种 类 中国矿业大学2010届本科生毕业设计 第 20 页 管外流速m/s 螺旋板式与管壳式换热器价格比较 表3-5
单台设备重量，螺旋板式换热器价格 元/吨 t ≦1 1-5 5-10 ﹥10 碳钢 3800 3500 3200 2900 1Cr18Ni9Ti 25000 24000 23000 22000 列管式式换热器价格 元/吨 碳钢 5500 5100 4800 4500 1Cr18Ni9Ti 30000 28000 26000 24000