Первинне охолодження коксового газу
1.АНАЛІЗ НАУКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ
1.1. Аналіз інформації, яка
стосується первинного
Газ ,що виходить з коксової печі з температурою 650-6700С, піддають двостадійному первинному охолодженю і переробці, схема якої описана нижче. Спочатку газ охолоджуюєть до 85-900С водою, що впорскується на вході в газозбірник, в якому збирається газ із усіх печей коксової батареї. Охолодження потоку відбувається за рахунок випаровування води, що подається з температурою 70-750С. Внаслідок такого охолодження конденсується приблизно половина смоли, а також виділяються у вигляді пастоподібної маси фуси - суміш вугільного і коксового пилу зі смолою.
Невипарена частина
Газ з температурою 80-900С направляють на другий рівень первинного охолоджування в трубчасті холодильники або холодильники змішування, де його температура знижується до 25-350С. У цих апаратах відбувається конденсація парів води і смоли, в якій розчинена деяка частина нафталіну, що міститься в газі.Порівняння цих даних із складом прямого коксового газу показує, що внаслідок первинного охолодження найбільш різко знижується кількість водяних парів і смоли. Смола, що залишилася в газі знаходиться у вигляді туману і вловлюється в трубчастих електрофільтрах, що забеспечують ступінь вилученняння 98-99 %.
Очищений від смоли газ стискують до 20-30 кПа, підігрівають паром до 50-600С і направляють на вилучення аміаку, яке здійснюють шляхом його взаємодії з сірчаною кислотою. Утворений при цьому сульфат амонію використовується як добриво. Сірчана кислота зв'язує також луги, що є в газі, піридинові - в сульфат піридину, з якого потім в окремій установці виділяють піридинові луги.
Наступним етапом очищення коксового газу є його кінцеве охолоджування до 25-300С з одночасним вилученням нафталіну. При охолоджуванні газу відбувається конденсація водяних парів, що містяться в ньому і вимивання кристалів нафталіну, які нагромаджуються в нижній частині холодильника. Сюди ж для розчинення нафталіну подають смолу, відділену на стадії первинного охолоджування газу. Після відстоювання смолу направляють на фракціонування і переробку, а газ йде на вилучення сирого бензолу. Останній процес здійснюють абсорбційним методом, використовуючи як вбирач поглинальне кам'яновугільне масло.
Далі газ очищають від ціаніду водню та сірчаних сполук і отримують так званий "зворотний коксовий газ", що складається з СО2 (1,5-2,7 %), N2 (1,4-2,3 %), О2 (0,3-0,8 %), Н2 (53-62 %), СО (4,6-6,3 %), СН4 (22,6-25,7 %) і гомологів метану (1,5-2,7 %).
Охолодження коксового газу в стояках та газозбірниках
Коксовий газ з коксових камер, що знаходяться на різних стадіях коксування, пройшовши стійки і сполучні коліна, надходить в газозбірники коксової батареї (по машинній і коксовій сторонам). У газозбірнику відбувається усереднення газу за складом, охолодження і виділення смоли і фусів (вугільної та коксового пилу, змішаної зі смолою). На рис.1.1 показані стояк, коліно і газозбірник.
Рис.1.1 Стояк,коліно та газозбірник
1-газозбірник,2-стояк,3-
Охолодження газу в
газозбірниках досягається
При зрошенні газу в стояках та газозбірниках надсмольна аміачна вода частково абсорбує з нього аміак, сірководень, вуглекислоту, ціаністий водень та інші кислі гази з утворенням солей аміаку. Склад солей і утримання їх у надсмольній воді залежать від температури газу, що залишає газозбірники.
Конденсат,що утворився в газозбірниках, складається зі смоли, над смольної води і фусів, відводиться по прямому газопроводу (з машинної сторони) в відстійну апаратуру відділення конденсації. Із газозбірника коксової сторони батареї конденсат відводиться по спеціальному трубопроводу. Після відстою і освітлення надсмольна аміачна вода знову подається на зрошення газозбірників.
Технологічні схеми первинного охолодження коксового газу
Друга ступінь охолодження коксового газу здійснюється в первинних газових холодильниках, розташованих на початку газової траси цеху вловлювання. Так як охолодження газу супроводжується конденсацією з нього парів води і смоли, це відділення отримало назву відділення охолодження газу і конденсації смоли.
Воно повинно забезпечити охолодження коксового газу, виділення з нього смоли, нафталіну, водяних парів, відстоювання надсмольної, води від смоли і фусів, а також відстоювання, зневоднення і обеззолення смоли до установлених технічними умовами норм; відстоювання конденсату первинних газових холодильників.
Подальше охолодження газу в первинних холодильниках проводиться для того, щоб зменшити його обсяг і знизити витрату енергії на подальше його стиснення в нагнітачах і для конденсації парів що в ньому міститься,який утворюється з вологи вугільної шихти, що завантажується в печі, пірогенетичної води, а також водяних парів, що виходять від випаровування надсмольної води при зрошенні газозбірників.
Виділення переважної частини
пароподібної смоли в холодильниках
важливо і тому, що це виключає можливість
забруднення апаратури для
присутність в газі забруднює сульфат амонія, знижуючи його якість, і погіршує якість поглинаючого масла, яке використовується для вловлювання бензольних вуглеводнів.
Температура газу після первинних
газових холодильників повинна
знаходиться в межах 25-35°С. Підвищення
температури газу неминуче відбивається
на роботі всієї апаратури цеху вловлювання.
Для первинного охолодження коксового
газу та конденсації смоляних і водяних
парів коксохімічній
На рис.1.2 приведена технологічна схема первинного охолодження коксового газу в трубчастих газових холодильниках з горизонтальним розташуванням труб.
Рис 1.2 Первинна схема первинного
охолодження коксового газу з
застосуванням трубчатих
За цією схемою коксовий газ, надсмольна вода, смола і фуси з газозбірника 1 відводяться по прямому газопроводу в сепаратор 2, де газ відокремлюється від рідкої фази. Щоб надсмольна вода і смола вільно стікали по газопроводу і несли з собою фуси, газопровід від печей до сепаратора має нахил 10-15мм на кожен погонний метр. Конденсат з сепаратора 2 стікає по трубопроводу в механізований відстійник - освітлювач 3 для відстоювання і освітлювання надсмольної води.
Коксовий газ після сепаратора 2 по прямому газопроводу надходить у верхню частину міжтрубного простору трубчастих холодильників 9, де охолоджується технічною водою. Охолоджуюча вода надходить у холодильники по трубах знизу і виходить зверху. Так як труби розташовані горизонтально, здійснюється перехресний рух газу та води. Вода надходить з температурою 20-28°С і нагрівається в холодильнику до температури не вище 45оС. Гаряча технічна вода охолоджується в градирнях примусового дуття і знову повертається в цикл. Спад технічної води систематично поповнюється.
У первинних холодильниках одночасно протікають такі процеси: охолодження газу, конденсація і виділення залишків парів смоли в кількості 40-50% від їх ресурсів в газі, виділення нафталіну, який розчиняється в смолі; конденсація водяних парів до стану насичення ними газу при даній температурі (25-30°С); часткове розчинення в утворювальному водяному конденсаті аміаку, сірководню, діоксиду вуглецю, ціаністого водню та інших компонентів коксового газу з утворенням хімічних сполук, частково розчиняються феноли, піридинові основи та інші суміші.
З холодильників 9 коксовий
газ прямує в електрофільтри 10 для
очищення від туманоподібної смоли,
потім газ надходить в
Утворений при охолодженні газу в холодильниках газовий конденсат по трубах міжтрубному простору холодильників стікає зверху вниз, змиваючи при цьому відкладення фусів і нафталіну в нижню частину холодильника. Із нижньої частини конденсат, що складається зі смоли надсмольної води і незначної кількості фусів, стікає самопливом в гідрозатвір (кондексатовідвідник) 12, потім надходить у загублений проміжний збірник 13. В цей збірник через гідрозатвори 14 поступає також конденсат газу з машинного відділення та електрофільтрів. Рівень конденсату в збірнику 13 підтримується автоматично. Із збірника 13 конденсат газу насосом 15 подається у відстійник 16, де здійснюється його розподіл за щільністю на два шари: верхній - надсмольна аміачна вода і нижній - смола.
Освітлена надсмольна вода
з верхньої частини відстійника
16 через перелив самопливом надходить
у сховище надлишку надсмольної
води 17, звідки насосом 18 відкачується
на переробку в аміачне
Відстояна у відстійнику смола через смоловідвідник надходить в механізоване сховище для смоли 6, а звідти в резервуари складу смоли.
У механізованих відстійниках-
Смола з освітлювача самопливом
через регулятор рівня смоли (смоловідник)
надходить в заглиблений
Відстояна від смоли і фусів надсмольна аміачна вода з верхньої частини освітлювача 3 надходить в проміжний збірник 7, звідки насосом 8 подається на охолодження коксового газу в газозбірниках коксових печей. В освітлювачі вода охолоджується на 3-5°С.
Таким чином, надсмольна вода,
що подається на зрошення газозбірників
знаходиться в циклі
Це зменшення води циклу газозбірників поповнюється надсмольною водою циклу первинних газових холодильників, яка надходить в збірник 7 з відстійника конденсату газу первинних холодильників 16.
При поділі води циклу холодильників
і циклу газосборників в
При значному вмісті цих солей у воді циклу газозбірник підвищується концентрація їх і в смолі, сприяючи посиленню корозії апаратури і трубопроводів в цеху по переробці смоли.
Для зменшення накопичення у воді циклу газозбірник хлористих і родіанистих солей амонію частина її з проміжного збірника 7 відводиться в відстійник конденсату газу, тобто проводиться змішання двох водяних потоків, що забезпечує утримання цих солей у суміші не більше 2-6 г/л.
Застосування для охолодження газу холодильників з горизонтальним або вертикальним розташуванням труб вносить відмінність в якісний склад надсмольної води циклу холодильників.
У газових холодильниках
з горизонтальними трубами
Склад надсмольної аміачної
води, що надходить на переробку
в амміачно-обезфенолююче
Аміак
Заводи Півдня
Заводи Сходу
Кількість аміачної води, що
підлягає переробці, залежить від вологості
шихти і виходу пірогенетичної води.Після
первинних газових
Пари:
води (25-30 ° С) 25-35
смоли 2,0-5,0
Бензольні вуглеводні 32-36
аміак
сірководень 16-26
нафталін до 2-3
піридинові основи 0,4-0,6
Застосування газових
холодильників конструкції
Відмінною особливістю технологічної схеми охолодження коксового газу із застосуванням холодильників безпосередньої дії є те, що охолодження газу здійснюється безпосереднім зрошенням надсмольною водою, при цьому тепло газу передається дотичної з ним охолоджуючою водою, яка нагрівається до 70°С. Так як вода при цьому насичується аміаком, то випуск її з холодильників призводив до втрати аміаку і до забруднення водойм, що забороняється санітарними правилами. Тому нагріта газом і насичена аміаком вода знаходиться в замкнутому циклі, охолоджуючись в чавунних або залізних зрошувальних холодильниках, звідки знову подається на охолодження газу. В іншому шлях руху газу і рідини (газового конденсату) такий самий, як і в схемі з трубчастими холодильниками.
Високоефективними апаратами
для безпосереднього
Для інтенсифікації охолодження газу в промисловості існує декілька способів: охолодження у дві стадії, що дозволяє значно зменшити теплове навантаження на холодильники і знизити відкладення солей у трубах при обмеженому витраті зворотньої технічної води; застосування високоінтенсивних турбулентних промивачів; двоступеневе охолодження газу із застосуванням на I ступені охолодження апаратів повітряного охолодження, забезпечує зниження витрати води й пара, роздільний вихід конденсату газу I і II ступенів охолодження і роздільну їх переробку, отримання коксового газу не насиченого нафталіном.
У відділенні конденсації
кам'яновугільна смола
Відомо, що зольність смоли,
що надходить з газосборніков
в механізований відстійник-
Проблема видалення води, золи і агресивних солей з смоли набула велике значення у зв'язку з впровадженням на коксохімічних заводах бездимного завантаження коксових печей, а також процесів сушки і підігріву шихти.
Для очищення смоли використовуються
процеси відстоювання, віброфільтровання,
центрифугування та ін. На деяких коксохімічних
заводах СРСР застосовуються смолоекстракційні
установки, характерною особливістю
яких є додатковий відстій газозбірникової
смоли після механізованих
Технологічні схеми відстою і промивки смоли заводів Півдня і центру країни передбачають установку механізованого освітлювача для додаткового відстоювання смоли від води і домішок при 80-90° С; змішування води і смоли холодильного циклу в співвідношенні 1:1 в шестилопастному змішувачі з утворенням емульсії, яка в механізованому відстійнику руйнується при 85-95°С і розділяється на екстракт і смолу. Екстракт (вода) використовується для зрошення газозбірників, а смола надходить на другу сходинку для вторинної промивки, змішування і відстоювання. На деяких заводах передбачається три ступеня промивки й відстою смоли.
Зневоднена смола з
відстійника надходить в
При такій обробці одночасно з видаленням води відбувається обеззолювання, знесолювання і дешламація смоли. Агресивні солі (хлорид амонію, роданіди, ціаніди та ін.) найбільш інтенсивно вимиваються з смоли на I ступені смолоекстракційної установки, де ступінь обезсолення досягає 78-82 %.
Обезсолення смоли починається
в механізованих відстійниках-
При застосуванні бездимного завантаження камер коксових печей схема відстою з промиванням смоли надсмольною водою циклу холодильників не зможе забезпечити необхідної якості смоли.
Найбільш перспективним
способом підготовки смоли є центрифугування,
1.2. Вивчення та аналіз
інформації, що стосується холодильників,
які використовуються для
Апаратура відділення первинного охолодження коксового газу.
На газопроводі перед
газовими холодильниками встановлюються
сепаратор(рис.1.3) для відділення газу
від конденсату циклу газозбірника
та відводу в механізований
Для первинного охолодження газу широке застосування отримали шестиходові вертикальні трубчаті холодильники конструкції Гіпрококсу з поверхнею охолодження 2100 м2, виробництво 10–11 тис.м3/ч газу, приведеного до нормальних умов. Важливим фактором в значній мірі визначаючим ефективність роботи трубчатих холодильників, являється швидкість газового потоку. Вона буде тим вище, чим більше загрузка холодильника по газу. Тому краще охолодження газу при менших витратах охолоджуючої води отримується при послідовному проходженні газу через декілька з’єднаних холодильників. Одна при цьому різко зростає опір газовому потоку. Тобто різниця розрідження газу до та після холодильників збільшується.
При паралельному включенні, навпаки, весь газовий потік розподіляється на частини по числу холодильників. При цьому природно знижається швидкість газу, знижується опір, проте погіршується охолодження.
На практиці частіше всього застосовують змішані, послідовно-паралельне, проходження газу.
На роботу у трубчатих
холодильників суттєво
Відкладення смоли та нафталіну
на поверхневій поверхні труб холодильника
видаляється пропаркою їх гострим
паром, чи шляхом прогріву холодильників
гарячим газом. Великім недоліком
холодильників являється
Шестиходовий газовий холодильник системи Гідрококсу з вертикальним розташуванням труб та з площею поверхні 2100 м2 переробляють на семиходовий, встановивши спеціальну перегородку. При цьому відвід гарячої води через штуцер діаметром 250 мм. переміщується з нижньої частини холодильника в верхню (рис.1.4)
Рис 1.4 Семиходовий холодильник:
Рис 1.3 Сепаратор
1-штуцер ДУ250;2-перегородка;
Це дозволяє знизити температуру газу на 2-3 ° С, збільшити пропускну здатність по газу на 20%, знизити енергію на транспортування газу покращити у мови праці. Такий холодильник впроваджено на Комунарському коксохімічному заводі.
Більш інтенсивне охолодження
газу в холодильнику з горизонтальним
розташуванням труб обумовлено перпендикулярним
рухом газу та води, що виключають можливість
випадання суспензій і
На рис.1.5 представлений трубчастий холодильник Гіпрококсу з горизонтальними трубами з поверхнею охолодження 2950м2.
Рис1.5 Трубчастий газовий холодильник з горизонтальним розташуванням труб.
Разом з тим конструкція має деякі недоліки:
1. більше, ніж у холодильника з вертикальними трубами, опір руху газу і рідини, обумовлене великою кількістю рядів труб і трубних пучків;
2. більш низька температура
конденсату газу після
3.необхідність обов'язкової підготовки технічної води, тобто видалення з неї суспензій і тимчасової жорсткості;
4. підвищений вміст аміаку
в надсмольній аміачної воді,
що знижує його ресурси в
газі перед сульфатним
Газопровід коксового
газу являє собою велику і дуже
відповідальну споруду, по якій коксовий
газ транспортується від
Ця ділянка газопроводу виконує дві функції: є повітряним холодильником для коксового газу і відводить конденсат з газосборніков в відстійник освітлювач.
У кілька кращих умовах працює
ділянка газопроводу після