Магистерская работа студентки ДонГТУ Еремеевой Оксаны Юрьевны

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТА ОЧИСТКИ КОКСОВОГО ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА В ЦЕХЕ СЕРООЧИСТКИ ОАО "АВДЕЕВСКИЙ КОКСОХИМИЧЕСКИЙ ЗАВОД".

ВВЕДЕНИЕ

Авдеевский коксохимический завод относится к числу крупнейших коксохимических предприятий Европы. Он входит в десятку самых экологически опасных предприятий в стране, так как на 1 тонну получаемого кокса образуется 8,8 кг вредных выбросов. Выбросы включают аммиак, сероводород, сероуглерод, сернистый ангидрид, оксиды азота, нафталин, фенол, бензол, цианистый водород, пыли, сажу, серную кислоту, оксид углерода, фталевый ангидрид, нафтохинон и другие.

ХАРАКТЕРИСТИКА ДОНЕЦКОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТА

Согласно договору между правительством Украины и Всемирным банком государственное управление Минэкобезопасности Донецкой области разработало донецкий экологический проект. Этот инвестиционный проект направлен на развитие природоохранных и ресурсосберегающих производств в Донецкой области. Инвестором выступает Всемирный банк.
Не смотря на резкое снижение развития производства, экологическую ситуацию в Донбассе можно назвать критической. Это сложное положение также усугубляется сложным экономическим состоянием нашего государства. Деньги из гос.бюджета практически не выделяются. Если на каких-либо предприятиях и внедряются экологические технологии, то это происходит только лишь за счет средств самих предприятий. Часто эти средства выделяются ими себе же в убыток. Многим предприятиям более выгодно платить штрафы за загрязнение окружающей среды ( или не платить их ), чем выделять средства на внедрение вышеуказанных технологий.
Всемирный банк в рамках Донецкого экологического проекта инвестирует средства в наиболее перспективные природоохранные и ресурсосберегающие проекты. Значительное количество инвестиционных проектов и затрат на их реализацию при ограниченных средствах инвестиционных фондов обуславливает необходимость определенного отбора. Практика совместной работы гос.управления Минэкобезопасности Украины в Донецкой области с киевским офисом Всемирного банка в рамках подготовки Донецкого экологического проекта сформировала критерии оценки при выборе природоохранных проектов для инвестирования:

• 1. Коммерческий (эколого-экономический) эффект, который получается.

• 2. Техническое осуществление проекта.

• 3. Соответствие цели проекта национальным приоритетам.

• 4. Интерес инвестора в реализации проекта.

• 5. Осуществление финансовой поддержки со стороны местных органов власти.

• 6. Поддержка общественности.

• 7. Заявление предприятия про свой вклад в реализацию проекта.

• 8. Финансовое состояние предприятия, способность его выполнять обязательства по погашению ссуды.

• 9. Существование и состояние проектной документации.

• 10. Соблюдение предприятием регулятивных природоохранных требований и установленных отчислений на охрану окружающей среды.

В соответствии с вышеуказанными требованиями в Донецкой области были отобраны несколько десятков проектов на различных предприятиях. Среди них два проекта на Авдеевском коксохимическом заводе. Один из них был разработан государственным институтом по проектированию предприятий коксохимической промышленности "ГИПРОКОКС" и носит название "Очистка коксового газа от сероводорода до 0,5 г/м3 с поучением серной кислоты". Проектом предусматривается осуществление реконструкции отделений улавливания сероводорода и регенерации поглотительного раствора, а также реконструкции отделения получения серной кислоты с закупкой технологий и оборудования датской фирмы "Хальдор Топсе". Технология очистки коксового газа от сероводорода и производства серной кислоты осуществляется с использованием технологического оборудования: серных скрубберов, двухступенчатого регенератора, теплообменных аппаратов, конденсаторов и пластинчатых холодильников.

ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИИ.

На Авдеевском коксохимическом заводе имеется два цеха сероочистки. В них осуществляется процесс очистки коксового газа от сероводорода карбонатным методом. Завод выбрасывает в атмосферу большое количество диоксида серы, который образуется при сжигании сероводорода.
На сегодняшний день очистка ведется до 3-3,5 г/м3. Реконструкция пока только одного цеха сероочистки позволит извлекать сероводород до содержания его в коксовом газе 0,5 г/м3. Настоящим проектом предусматривается внедрение двухступенчатой схемы очистки вместо существующей одноступенчатой.
Предусматривается замена существующих скрубберов совершенно новыми, заполненных нержавеющей металлической просечно-вытяжной насадкой. В них будет осуществляться улавливание сероводорода. Каждый из скрубберов является самостоятельной ступенью улавливания, в которой функционирует своя система циркуляции раствора.
Регенерация раствора будет производиться в двухступенчатом регенераторе, заполненном нержавеющей металлической просечно-вытяжной насадкой. Раствор каждой ступени улавливания регенерируется в своей ступени регенератора.
Нагрев раствора будет осуществляться в теплообменниках за счет тепла регенерированного раствора. Основное количество тепла для регенерации подается в виде пара в циркуляционные подогреватели или за счет использования тепла прямого коксового газа. С целью экономии расхода пара регенераторы первой и второй ступени устанавливаются последовательно (в одном аппарате).
Для сокращения поверхности теплообмена малоэффективных кожухотрубчатых теплообменников и холодильников раствора предусматривается установка аппаратов спирального типа. Теплопередача в спиральных теплообменниках в несколько раз (4-6) выше, чем в кожухотрубчатых аппаратов.
На втором этапе строительства для достижения гарантированной остаточной концентрации сероводорода в очищаемом коксовом газе <0,5 г/нм3 предусматривается установка промывателя коксового газа, орошаемого свежим 7 %-ным содовым раствором.
Коксовый газ после очистки от бензольных углеводородов проходит последовательно сначала скруббер первой ступени улавливания сероводорода, затем скруббер второй ступени. Охлажденный до 30-35 градусов Цельсия коксовый газ в первом скруббере проходит первую ступень очистки от сероводорода поглотительным содовым раствором. Концентрация балластных солей в растворе поддерживается в пределах 250-300 г/л, а удельное орошение 3-3,5 г/нм3. Коксовый газ на первой ступени очищается до остаточного содержания сероводорода 5-6 г/нм3, а на второй до <0,5 г/нм3. Удельное орошение газа на второй ступени составляет 3 л/нм3.
ля достижения гарантированной очистки коксового газа от сероводорода (0,5 г/нм3) после второй ступени улавливания сероводорода коксовый газ проходит промыватель, где промывается циркулирующим карбонатным раствором, содержащим до 70 г/л свободной соды. Для освежения этого цикла циркулирующий раствор пополняется свежим содовым раствором, который подается из сборника свежего раствора. Часть циркулирующего раствора выводится на освежение цикла второй ступени улавливания сероводорода. А часть циркулирующего раствора второй ступени идет на освежение раствора первой ступени. Часть уже этого раствора (излишек) идет в отход.
Насыщенный поглотительный раствор после скруббера каждой ступени улавливания подается на свою ступень регенерации, работающую с этим скруббером на самостоятельном цикле.
Перед поступлением в регенератор насыщенные поглотительные растворы каждой ступени нагреваются сначала в пародистилатном теплообменнике за счет тепла отходящего сероводородного раствора, а затем в обычном теплообменнике за счет тепла регенерированных растворов, стекающих со ступеней регенератора.
После этого насыщенные растворы поступают в регенератор, где при кипячении их под вакуумом десорбируются поглощенные из коксового газа сероводород, цианистый водород, диоксид углерода и испаряется часть воды.
Дополнительный подогрев растворов в регенераторе осуществляется за счет циркуляции его через циркуляционные подогреватели. На второй ступени вместо циркуляционного подогревателя можно использовать первичные газовые холодильники, в которых нагрев раствора осуществляется за счет тепла прямого коксового газа.
Регенерированные растворы с первой и второй ступеней регенератора по барометрическим трубам стекают в резервуары, откуда насосами прокачиваются через спиральные теплообменники, доохлаждаются в спиральных холодильниках оборотной технической водой до 35 градусов С и подаются в отделение улавливания сероводорода на соответствующий абсорбер.
Парогазовая смесь сероводородного газа из регенератора первой ступени поступает в конденсаторы-холодильники, охлаждаемые технической водой, в которых происходит охлаждение сероводородного газа и конденсация из него основного количества испарившейся из раствора воды.
Конденсат сероводородного газа по барометрической трубе стекает в подскрубберную емкость скруббера второй ступени. Охлажденный до 30-35 градусов С сероводородный газ поступает во всас. вакуум-насосов. Далее сероводородный газ направляется в сернокислотное отделение.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H ₂O.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

Экономическая оценка проекта очистки коксового газа от сероводорода будет включать сравнительную таблицу затрат, расчет коэффициента нагрузки на оборудование, расчет платы за выбросы, расчет суммы выручки от продажи серной кислоты.
1. Сравнительная таблица 2 характеризует затраты на покупку оборудования и его обслуживание до и после проведения реконструкции.

2. Далее проведем расчет коэффициентов нагрузки на оборудование также до и после реконструкции:

• 2.1 Коэффициент экстенсивной нагрузки на оборудование, k_э
  
  k_э = В_ф / В_к,
  
  где В_ф - фактическое время работы оборудования;
  В_к - календарное время ( 8760 ч )
  
  В_к = 8760 - (В_т.р + В _к.р),
  где В_т.р. - время текущего ремонта ( 78 ч/год );
  В _к.р. - время капитального ремонта ( 2160 ч/15лет или 144 ч/год )
  
  В_ф = 8760 - ( 78 + 144 ) = 8538 ч
  
  
  k_э = 8538/8760 = 0,97

• 2.2 Коэффициент интенсивной нагрузки на оборудование, k_и
  
  k_и = N_ф/N_п ,
  
  
  где N_ф - мощность фактическая ( 94 тыс. м3/ч ),
  N_п - мощность по паспорту ( 100 тыс. м3/ч )
  
  
  k_и = 0,94

• 2.3 Коэффициент интегральной нагрузки , I
  
  
  I = k_и * k_э = 0,94 * 0,97 = 0,91
  
  
  
  Коэффициент резерва, R
  
  
  
  R = 1 - I = 0.09

3. Дальше рассчитаем сумму платы за выбросы диоксида серы до внедрения природоохранного мероприятия и после.