АНАЛИЗ ПУТЕЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СХЕМЫ УЛАВЛИВАНИЯ ПРОДУКТОВ КОКСОВАНИЯ
Ахременко А.В., Гребенюк А.Ф.
Донецкий национальный технический университет
Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів/ Збірка доповідей VIII Міжнародної наукової конференції аспірантів і студентів. Т. 1 - Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2009. - 234 с. (19 c.)
Традиционная схема улавливания химических продуктов коксования, реализованная на большинстве коксохимических заводов Украины, предусматривает первичное охлаждение газа, очистку от туманообразной смолы в электрофильтрах, сжатие в газодувке, абсорбцию аммиака серной кислотой в сатураторах, конечное охлаждение газа, абсорбцию бензольных углеводородов с получением сырого бензола, очистку газа от сероводорода (рис.1).
Рис.1 Классическая схема улавливания химических продуктов коксования
Опыт работы цехов улавливания показывает, что эта схема имеет существенные недостатки, обусловливающие ухудшение технико-экономических показателей и экологической обстановки в районе расположения предприятий.
Установленные на заводах электрофильтры из-за несовершенной конструкции изоляторных коробок быстро выходят из строя. При этом большое количество туманообразной смолы и нафталина поступает в аппаратуру цеха улавлвания, что приводит к нарушению технологического режима и образованию различных отходов.
По типовой схеме улавливания химических продуктов коксования очистка коксового газа от сероводорода размещается в ее «хвосте», что обусловливает значительные трудности при эксплуатации оборудования. Наличие цианида водорода в коксовом газе вызывает интенсивную коррозию аппаратуры, образование свищей и, как следствие, потери химических продуктов, загрязнение атмосферы.
В КГХ значительная часть цианистого водорода растворяется в оборотной воде, а при ее охлаждении в градирнях - выделяется в атмосферу, что резко ухудшает экологическую обстановку и способствует коррозии металлоконструкций на прилегающей территории. Закрытие водного цикла КГХ требует установки дополнительного оборудования и увеличения расхода электроэнергии.
Наличие в коксовом газе цианистого водорода, смолистых веществ и нафталина затрудняет работу сульфатного отделения, ухудшает качество сульфата аммония, способствует образованию кислой смолки – трудноутилизируемого отхода производства.
Сатураторная схема получения сульфата аммония, требует меньших затрат пара и электроэнергии на единицу продукции, чем бессатураторные схемы, но ее эксплуатация связана со значительными трудностями и негативными последствиями.
Из-за интенсивного отложения соли на стенках сатуратора и барботажного зонта и необходимости ежесуточной промывки их большим количеством воды процесс получения сульфата аммония становится периодическим, что затрудняет его контроль и автоматическое регулирование, исключает получение качественного продукта.
Для поддержания водного баланса сатуратора требуется подогревать коксовый газ для обеспечения испарения всей воды, поступающей в систему. В свою очередь повышение влагосодержания коксового газа в сатураторе влечет увеличение тепловой нагрузки КГХ и количества образующегося в нем конденсата, требующего утилизации.
Основными недостатками вакуум-карбонатной сероочистки, применяемой на большинстве заводов Украины, являются низкая степень абсорбции сероводорода (80-85%), значительное количество жидких отходов, образующихся из-за протекания побочных реакций с участием цианистого водорода и кислорода, повышенный расход реагентов (сода или поташ).
Проведенный нами анализ показывает, что многие из перечисленных недостатков рассмотренной «классической» схемы могут быть устранены только за счет изменения последовательности улавливания химических продуктов. На рис.2 представлена схема, предусматривающая очистку коксового газа от сероводорода и цианистого водорода непосредственно после сжатия газа в газодувке.
Рис.2 Оптимальная схема улавливания химических продуктов коксования
Эта схема может считаться оптимальной, т.к. она позволяет добиться значительного экологического и экономического эффекта без разработки новых технологических процессов:
• резко снизить интенсивность коррозии трубопроводов и аппаратуры;
• улучшить качество сульфата аммония и поглотительного масла в бензольном отделении;
• уменьшить количество кислой смолки в сульфатном отделении и полимеров в бензольном отделении;
• сократить количество вредных выбросов в атмосферу из градирен конечного охлаждения газа.
Однако реализация такой схемы возможна только при строительстве новых коксохимических предприятий. На действующих заводах цехи сероочистки расположены в конце технологической цепочки на значительном удалении от машинного зала. Поэтому реализация такой схемы не всегда может быть оправданна с экономической точки зрения.
Улучшение экономических и экологических показателей в цехах улавливания химических продуктов на действующих заводах может быть достигнуто следующими путями:
1. Стабильная очистка газа от туманообразной смолы и нафталина в электрофильтрах с более совершенной конструкцией изоляторных коробок.
2. Установка скрубберов Вентури для промывки коксового газа водосмоляной эмульсией.
3. Освоение процесса абсорбции аммиака в сатураторах ненасыщенным раствором и получение крупнокристаллического сульфата аммония путем выпаривания нейтрализованного раствора, непрерывно циркулирующего через конический кристаллизатор со взвешенным слоем и паровой подогреватель.
4. Конечное охлаждение коксового газа в спиральных или кожухотрубчатых теплообменниках при орошении водосмоляной эмульсии.
5. Очистка коксового газа от цианистого водорода водой в существующих конечных газовых холодильниках полочного или насадочного типа с последующей децианизацией оборотной воды в регенераторах поглотительного раствора цеха сероочистки.
Литература:
1. Гребенюк А.Ф., Коробчанский В.И. Об оптимизации схемы улавливания химических продуктов коксования//Кокс и химия.1996 №4. с.31-31.
2. Гребенюк А.Ф., Гармата Е.Ю., Коба Е.А. О размещении вакуум-содовой сероочистки после нагнетателей коксового газа//Кокс и химии.1998.№5.с.20-22.
3. Зубицкий Б.Д., Дьяков С.Н., Чимаров В.А., Назаров В.Г., Симонов С.П., Экгауз В.И. Очистка коксового газа от смолы и наыталина//Кокс и химия.2002.№3.с.27-38.
4. Шамшурина Л.А., Абдрабинов Г.И. Усовершенствованный бессатураторный метод получения крупнокристаллического сульфата аммония с утилизацией тепла//Новые процессы и аппараты для обработки коксового газа.М.Металлургия.1985.с.13-16
5. Экгауз В.И. Анализ возможностей сочетания сатураторного процесса с вакуум-выпарной кристаллизацией сульфата аммония// Новые процессы и аппараты для обработки коксового газа.М.Металлургия.1985.с.21-24.
6. Гребенюк А.Ф., Папаянина Е.С., Мадар А.Е. О выборе аппаратов для конечного охлаждения коксового газа//Углехимический журнал.-2008.-№1-2.-с.57-62.
7. Банников Л.П., Ковалев Е.Т., Питюлин И.Н. К вопросу о совершенствовании технологических схем вакуум-карбонатной сероочистки коксового газа// Углехимический журнал.-2008.-№1-2.-с.68-74.
© ДонНТУ Ахременко А.В. 2009
