煤化工工艺学第6章煤的直接液化详解.ppt

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煤化工工艺学第6章煤的直接液化详解

螺纹环锁紧式换热器有如下几个突出优点。 (1)密封性能可靠 这是由其本身的特殊结构所决定的。由图6-28可见,在管箱中由内压引起的轴向力通过管箱盖10和螺纹锁紧环12传递给管箱壳体16承受。它不像普通法兰型换热器,其法兰螺栓载荷要由两部分组成:一是流体静压力产生的轴向力使法兰分开,需克服此种端面载荷;二是为保证密封性,应在垫片或接触面上维持足够的压紧力,因此所需螺栓大,拧紧困难,密封可达性相对较差。而螺纹环锁紧式密封结构的螺栓只需提供给垫片密封所需的压紧力,流体静压力产生的轴向力通过螺纹环传到管箱壳体上,由管箱壳体承受,所以螺栓小,便于拧紧,很容易达到密封效果。 在运转中,若管壳程之间有串漏时,通过露在端面的内圈螺栓9再行紧固就可将力通过件8→件11→件14→件17→件2传递到壳程垫片(件1)而将其压紧以消除泄漏。 此外,这种结构因管箱与壳体是锻成或焊成一体的,既可消除像大法兰型换热器在大法兰处最易泄漏的弊病,又因它在抽芯清洗或检修时,不必移动管箱和壳体,因而可以将换热器开口接管直接与管线焊接连接,减少了这些部位的泄漏点。 (2)拆装方便 因为它的螺栓很小,很容易操作,所以拆装可在短时间内完成。同时,拆装管束时,不需移动壳体,可节省许多劳力和时间。而且在拆装的时候,是利用专门设计的拆装架,使拆装作业可顺利进行。从拆却、检查到重装,这种换热器所需的时间要比法兰型少三分之一以上。 (3)金属用量少 由于管箱和壳体是一体型,省去了包括管壳程大法兰在内的许多法兰与大螺栓,又因在壳体上没有带颈的大法兰,其开口接管就可尽量地靠近管板。这样,在普通法兰型换热器上靠近管板端有相当长度为死区的范围内不能有效利用的传热管面积,而在此结构中可得到充分发挥传热作用,大约可有效利用的管子长度为500mm。它对于一台内径1000mm、传热管长6000 mm的换热器,就相当于增加8%数量的传热管。上述种种,可使这种结构换热器的单位换热面积所耗金属的质量下降不少。 (4)结构紧凑 占地面积小,但是,这种换热器的结构比较复杂,其公差与配合的要求比较严格。 图6-29日本NEDO开发的减压阀结构 6.4.5.高压换热器减压阀 煤直接液化装置的分离器底部出料时压力差很大,必须要从数十兆帕减至常压,并且物料中还含有煤灰及催化剂等固体物质。所以排料时对阀芯和阀座的磨蚀相当严重。因此减压阀的寿命成了液化装置的一个至关重要的问题。为此,高压煤浆减压阀的结构应有如下特殊功能,使磨损降低到最低限度: ①有一个较长的耐冲刷的进口,最低限度减少湍流和磨损,还要尽可能减小流体进入阀芯和阀座间隙时的冲击角。 ②阀座具有长的节流孔道,最大限度减缓液相的蒸发,以防止气蚀。 ③出口直接接到膨胀管和大容积的容器中,以消耗流体的能量,流出口体最好直接冲到液体池中。 ④减压阀的材料应采用耐磨耐高温的硬质材料:如碳化钨、金刚石等。 解决办法之一是采取两段以上的分段减压,降低阀门前后的压力差,二是采用耐磨耐高温的硬质材料,如碳化钨、氮化硅等,例如,图6-29是日本NEDO开发的减压阀结构图,它的耐磨部件采用的是合成金刚石和碳化钨,在150t/d工业性试验装置上的最长连续运转时间为1000h。另外,在阀门结构上采取某些特殊设计也有可能使磨损降低到最低限度。三是在流程设计上采用一倍或双倍的旁路备用减压阀设备,当阀芯阀座磨损后及时切换至备用系统。 煤直接液化是在高压和比较高的温度下的加氢过程,所以工艺设备及材料必须具有耐高压、以及临氢条件下耐氢腐蚀等性能。另外,直接液化处理的物料含有煤及催化剂等固体颗粒,因此还要解决由于处理固体颗粒所带来的沉积、磨损、密封等技术问题。 6.5煤直接液化技术的发展 6.5.1.煤直接液化的现状 我国从20世纪70年代末开始开展煤炭直接液化技术研究,主要研究单位有:煤炭科学研究总院、华东理工大学、中科院山西煤化所、太原理工大学、大连理工大学等。 通过科技攻关和国际合作,已建成完备的煤炭直接液化、油品提质加工和分析检验的实验室,进行了基础研究和工艺开发。其中,煤炭科学研究总院北京煤化学研究所对中国的上百个煤种进行了液化试验,选择液化性能较好的煤种在0.1t/d装置上进行了几十次运转试验,选出了15种适合于液化的中国煤,液化油收率可达50%以上(无水无灰基煤)。 对其中4个煤种进行了直接液化的工艺条件研究,开发了高活性的煤液化催化剂。同时还利用国产加氢催化剂,进行了液化油的提质加工研究,经加氢精制、加氢裂化和重整等工艺的组合,成功地将液化粗油加工成合格的油品。 6.5.2.煤直接液化的发展前景 为了进一步工艺放大和工业化生产打基础,煤炭科学研究院还分别同德国、日本、美国有关政府部门和公司合作,完成了神华煤、云南先锋煤和黑龙江依兰煤在国外中试装置上的放大试验。

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