Коксовый газ проходит первую ступень очистки в насадочном абсорбере, где происходит улавливание сероводорода и углекислоты на 80 – 85%. Тонкая очистка коксового газа происходит во второй ступени в тарельчатом абсорбере до остаточного содержания сероводорода («следы») и углекислоты до 0,1%. Каждая ступень очистки коксового газа проходит на самостоятельном растворе, который регенерируется в отгонных колоннах. Газы регенерации, содержащие сероводород и углекислоту, используются для получения серной кислоты.

Цех моноэтаноламиновой очистки (МЭАО) был введен в эксплуатацию в июне 1959 года и включал в себя:

В 1969 г. была построена еще одна очередь очистки коксового газа моноэтаноламиновым раствором с аналогичной компоновкой оборудования производительностью 110 тыс. м³ /ч коксового газа и две нитки по производству серной кислоты из сероводородного газа и жидкой серы производительностью по 100 тыс. т. серной кислоты в год каждая.

Общая производительность цеха МЭАО по очистке коксового газа достигала 170 тыс. м³ /ч. Степень очистки коксового газа от сероводорода на протяжении периода его работы до 1990 г. сохранялась в пределах 0,005 г/м³ .

Расходные коэффициенты сырья, энергоресурсов до реконструкции МЭАО были следующими (расход 1 тыс. м³ коксового газа):

В процессе очистки коксового газа от сероводорода образовалось 90 – 120 м³ /ч сточных вод.

1 марта 1990 г. цех МЭАО был передан с баланса ДПО «Азот» на баланс Баглейского коксохимического завода.

Такая передача была связана с закрытием производства аммиака из коксового газа в связи с переходом на технологию синтеза аммиака из природного газа.

С 1988 г. в цехе МЭАО проходила реконструкция с заменой физически и морально изношенного оборудования на новое, более эффективное. Реконструкцию проводили по проекту, разработанному Днепродзержинским филиалом ГИАП. С переходом МЭАО в состав Баглейского коксохимического завода реконструкция цеха в 1990 – 1992 гг. осуществлялась в нарастающем темпе.

Была произведена замена насадочных абсорберов первой ступени очистки (схемы 1959 г.) на новые, более эффективные абсорберы с провальными тарелками, насадочных регенераторов на тарельчатые, теплообменной аппаратуры для рабочих растворов моноэтаноламина. В последующие годы работы были связаны с совершенствованием существующей технологической схемы с целью экономии энергоресурсов, наиболее эффективного использования оборудования и уменьшения выбросов в окружающую атмосферу и сбросов сточных вод.

В 1992 г. в отделении машинного зала цеха МЭАО был смонтирован и введен в эксплуатацию «закрытый» цикл охлаждения оборотной воды, использовавшейся для охлаждения коксового газа – после нагнетателей «Егерь» в скрубберах. Закрытие цикла позволило исключить выбросы цианистого водорода в воздушный бассейн и прекратить сбросы загрязненных вод. В то же время увеличение НСN в коксовом газе привело к дополнительному расходу МЭА.

С вводом в систему сбора и возврата конденсата коксового газа, а также замкнутого цикла охлаждения подшипников вакуум-насосов вакуум-разгонной установки была достигнута экономия моноэтаноламина благодаря его возврату в систему рабочих растворов; сократился сброс промышленных стоков.

После замены насадочных абсорберов первой ступени очистки коксового газа на более эффективные абсорберы с провальными тарелками, имеющие к тому же большую производительность (до 50 тыс. м³ /ч по сравнению с 20 тыс. м³ /ч), появилась возможность очистки всего коксового газа (до 100 тыс. м³ /ч) по схеме 1959 г. С целью снижения затрат на очистку коксового газа отделение очистки, построенное в 1969 г., было выведено из эксплуатации.

Очистка коксового газа с остаточным содержанием сероводорода до 0,5 г/м³ на абсорберах с тарелками провального типа первой ступени очистки достигалась при плотности орошения коксового газа при 4 – 4,5 л/м³ газа 15%-ным раствором МЭА. Сложность заключалась в охлаждении раствора МЭА, поступающего на абсорберы. Для протекания реакции поглощения сероводорода в оптимальном режиме температура раствора МЭА не должна быть больше 40⁰С. Для достижения такой температуры была увеличена поверхность теплообмена на стадии охлаждения растворов МЭА. После достижения степени очистки коксового газа до остаточного содержания в очищенном коксовом газе сероводорода меньше 0,5 г/м³ в одну ступень появилась возможность вывести из эксплуатации вторую ступень очистки и снизить затраты на очистку коксового газа.

С выводом из эксплуатации второй ступени очистки удалось снизить сопротивление газового тракта завода на 1000 мм вод. ст., что позволило вывести из эксплуатации машинный зал цеха МЭАО и транспортировать коксовый газ по заводским газовым трактам газодувными машинами машинного зала цеха улавливания, а также снизить энергозатраты на очистку коксового газа.

В 2001 г. на участке регенерации МЭА были завершены работы по монтажу и отвязке новой отгонной колонны с ситчатыми тарелками взамен морально и физически изношенной насадочной колонны.

Принципиальная схема очистки коксового газа от сероводорода моноэтаноламиновым раствором в одну ступень представлена на рисунке.

Рисунок - Схема моноэтаноламиновой сероочистки

Схема движения коксового газа. Коксовый газ, очищенный от аммиака, нафталина, бензольных углеводородов поступает в нижнюю часть параллельно включенных абсорберов 1 ступени. Очищенный газ от сероводорода и от углекислоты поступает на ТЭЦ, на обогрев коксовых печей и хозяйственные нужды завода.

Схема движения раствора. Рабочий раствор МЭА из нижней части абсорберов через гидрозатворы поступает в сборники насыщенного раствора. Отсюда раствор МЭА по трубной части теплообменников подают в верхнюю часть отгонных колонн, где раствор освобождается (регенерируется) от сероводорода и углекислоты до остаточного содержания в нем: сероводорода менее 0,3 г/л и углекислого газа менее 5 – 6 г/л.

Регенерированный раствор МЭА из нижней части отгонных колонн, пройдя межтрубное пространство теплообменников, поступает через холодильники на орошение абсорберов. Таким образом цикл по рабочему раствору МЭА замыкается. Часть регенерируемого раствора (35 – 40 м³ ) выводят из цикла и подают в вакуум-кубы на разгонку. Выделившиеся пары МЭА и воды из вакуум-куба отсасываются в сборник дистиллята. Процесс вакуум-разгонки считается законченным при содержании МЭА в дистилляте больше 5 г/л. В кубе остаются натриевые соли – кубовые остатки, которые утилизируют.

Схема движения «кислых» газов. Выделившиеся в результате десорбции кислые газы поступают в холодильники-конденсаторы, а затем в сборник флегмы №1, где происходит отделение жидкой фазы от газообразной. Жидкая фаза (флегма) под давлением кислых газов поступает в сборники насыщенного раствора, а кислые газы из сборника флегмы поступают на холодильники-конденсаторы для дальнейшего их охлаждения, а затем – в сборник флегмы №2. После отделения флегмы кислые газы из сборника флегмы через регулятор давления направляются в коллектор кислых газов, идущий на участок мокрого катализа, для получения серной кислоты.

Внедрение двухступенчатой схемы охлаждения кислых газов позволило снизить влагосодержание этих газов и повысить концентрацию производимой серной кислоты в летний период до 91 – 92,5%, а в зимний – до 94 – 96%.

Образование сточных вод при работе цеха МЭАО по схеме очистки коксового газа в одну ступень составляет 3 – 4 м³ /ч; расходные коэффициенты сырья, энергоресурсов следующие:

Рассмотренный в данной статье способ очистки коксового газа от сероводорода, по нашему мнению, представляется более эффективным и технологичным из всех существующих в коксохимической промышленности способов очистки коксового газа.

Кокс и химия – 2002, № 7 – с.16 – 18.