Источник: ThyssenKrupp EnCoke
Коксовый завод вторичного продукта является неотъемлемой частью процесса коксования. При процессе преобразования угля в кокс с использованием коксохимических печей, летучие вещества в камере испаряются и улетучиваются. Эти летучие вещества покидают камеры коксовых печей с горячим, сырым коксовым газом. После выхода из камер коксовых печей, сырой коксовый газ охлаждается в результате чего образуется жидкий конденсат и поток газа.Технологическая линия завода вторичного продукта должна принять эти два потока из коксовых печей и довести параметры газа с тем условием, чтобы он мог быть использован в качестве топлива. Исторически сложилось так, что вторичный продукт химических веществ, представляет большую ценность в сельском хозяйстве и химической промышленности, а прибыли, от их продажи были зачастую имеют большее значение, чем произведенный кокс.
В настоящее время большинство из этих продуктов могут быть более экономически изготовлены с использованием других технологий, подобно нефтяной промышленности. Таким образом, за некоторыми исключениями в зависимости от местной экономики, основной акцент в современном производстве кокса приходится на вторичный продукт. Коксовый газ тогда можно будет использовать в качестве экологически чистого топлива.
Коксовый газ покидает подсводовое пространство камер коксования при высоких температурах, приближающихся к 2000 F(650°С). Горячий коксовый газ остужают благодаря его контакту с водой цикла газосборника, разбрызгиваемую форсунками. После этого охлаждения газ имеет температуру 176F (85°С). После газосборников газ попадает в систему перекидных газосборников.Количество охлаждающей воды цикла газосборника для охлаждения горячего коксового газа, покидающего подсводовое пространство камер коксования, гораздо больше, чем необходимо для охлаждения газа, и ее остаток снабжает жидкий поток конденсата в газе, переходящем в систему перекидных газосборников. Эта жидкость, содержащаяся в газе, вымывает струей конденсированную смолу и другие смеси. Этот поток вытекает под действием гравитацией в систему перекидных газосборников вместе с сырым коксовым газом.Коксовый газ и охлаждающая вода цикла газосборников разделяют перед заводом вторичного продукта.
Коксовый газ имеет следующий состав:
| Сухой состав | Фактический состав (вода, насыщенная при 176°F=85°С) | |
| Водный пар | — | 47% |
| Водород | 55% | 29% |
| Метан | 25% | 13% |
| Азот | 10% | 5% |
| Угарный Газ | 6% | 3% |
| Углекислота | 3% | 2% |
| Углеводороды (этан, пропан, и т.п.) | 2% | 1% |
Коксовый газ также содержит различные примеси, составляющие уникальность состава газа:
Для того, чтобы коксовый газ соответствовал для использования как топливный газ камер коксования и был пригоден для сталелитейного производства, необходимо соблюдать такие требования:
Также необходимо:
Завод вторичного продукта должен также кондиционировать воду цикла газосборников, который возвращают к батарее коксовых камер, и очищать ее.
Движение газа по заводу вторичного продукта осуществляется через следующее оборудование:
Первый шаг в охлаждении коксового газа — необходим для перемещения водный пар и сокращения его объема. Это делается в первоначальной холодильнике. Есть два основных типа, холодильник непосредственного типа и холодильник трубчатого типа.
В холодильнике непосредственного типа коксовый газ охлаждается за счет беспересадочный контакт с циркулирующей водой, разбрызгиваемой форсунками. В холодильнике трубчатого типа, коксовый газ охлаждается косвенно, протекая через горизонтально вмонтированные трубы, в которых проходит охлаждаемая вода. В данном случае, охлаждающая вода не вступает в контакт с коксовым газом. При охлаждении коксового газа вода, смола и нафталин из него конденсируются. Конденсат собирается в первичном холодильнике и сочетается со смолой и водным циклом охлаждения.
Коксовый газ охлаждается, пары смолы конденсируются и образуются аэрозоли, которые движутся вместе с потоком газа. Эти частицы смолы будут загрязнять газопроводы, сопла форсунок и сохранятся в газовом потоке.Для очистки от смолы используют электрофильтры с высоким напряжением на основе средств электростатического притяжения. Электрофильтры могут быть установлены до или после дымососов. В Северной Америке обычная практикую их размещение сразу после дымососов.
Дымосос — большой вентилятор, который обеспечивает движущую силу, чтобы передать коксовый газ из коксовой батареи в завод вторичного продукта. Дымосос имеет первостепенное значение для работы коксовой батареи. Он позволяет проводить тщательный контроль давления газа в перекидных газосборниках, которые, в свою очередь, влияют на степень выбросов. Поломка дымососа, немедленно окажет влияние на выход дымовых газов в атмосферу через батареи коксовых печей.
Из‐за коррозионного характера аммиака, его удаление является приоритетной задачей. Исторически удаления аммиака из коксового газа еще дал один из наиболее выгодных вторичных продуктов — сульфат аммония. Процесс получения сульфата аммония может принимать различные формы, но все в основном связаны со смешением коксового газа с раствором серной кислоты. Изменения заключаются в использовании поглотителя, в котором раствор серной кислоты распыляется в газе, или использование сатуратора, в которых газ пропускается через ванну с серной кислотой.Серная кислота легко реагирует с аммиаком в коксовом газе для. Сульфат аммония кристаллизуется, его удаляют из раствора,сушат, передают на продажу обычно в качестве удобрения. В настоящее время стоимость производства сульфата аммония часто перевешивает доход от основного продукта — кокса.
Более современные процессы удаления аммиака включают процесс промывки водой, которая растворяет аммиак, наряду с некоторыми частицами сероводорода и водорода цианида.В результате очистки аммиак перекачивается для дальнейшего использования.Пары аммиака еще могут обрабатываются как сульфат аммония — сформировать сильносгущенный раствор аммиака, сжигать или каталитически превращается в азот и водород, который затем возвращается в коксовый газ.Сжигание паров аммиака, как правило, не вариант в тех областях, где экологические законы ограничивают выбросы NOx и серы газа.
Другой процесс удаления аммиака из коксового газа — PHOSAM процесс, разработанный US Steel. Этот процесс поглощения аммиака из коксового газа с помощью раствора моноаммонийфосфата.Производится таким образом товарный безводный аммиак.
Функция конечного холодильника — отвод тепла сжатия от коксового газа, который он получил после прохождения через дымосос. Это очень необходимо, так как эффективность многих из вторичных продуктов, в том числе промывочной воды процесса удаления аммиака, значительно улучшается при более низкой температуре. Конечный холодильник поэтому помещен сверху по течению воды промывочных скрубберов аммиака, если они установлены. Конечные холодильники обычно охлаждают коксовый газ путем прямого контакта его с охлаждающей средой, водой или нефтью. Важным аспектом окончательного тепловыделения является то, что, когда коксовый газ охлаждается ниже чем температура первичного холодильника, нафталин будет конденсироваться из газа. Нафталина легко кристаллизуется из охлаждающей среды и приводит к поломке оборудования, если от него не избавиться. В нефтяной фракции конечного холодильника нафталин растворяется в поглотительном масле и боковых потоках нефти паром для удаления нафталина. Если вода используется для охлаждения коксового газа, сгущенный нафталин должен поглощаться с использованием дегтя.Смолы могут вовлекаться в охлаждающую воду, поскольку часть потока непрерывно уходит.Деготь постоянно обменивается со свежей смолы смолянистыми частицами.
Нафталин удаляется из коксового газа при промывке нефтью. Возможно распыление масла в газе в несколько этапов.Нефтяная фракция регенерируется зачисткой из нафталина от нефтяной фракции с использованием пара. Во многих заводах, удаление нафталина интегрировано с аналогичным процессом удаления легкой нефти. Нафталин, как правило, извлекается в виде тяжелого нефтяного потока, который часто смешивают со смолой, которая производится в заводе вторичного продукта.
Дизельное топливо является общим термином для обозначения смеси подобных химических веществ, состоящих главным образом из бензола, толуола и ксилола. Светлые нефтепродукты удаляется из нефтяной фракции и затем конденсируются с образованием легкой нефтяной фракции. Она может быть продана для дальнейшей переработки или использоваться в нескольких этапах дистилляции в масла. Легкая нефть может на самом деле быть добавлена в коксовый газ, где она увеличивает теплотворную способность. Ее устранение исторически была чрезвычайно рентабельным, как бензол толуол и ксилола из коксового газа были когда‐то жизненно важное сырье для развивающихся химической промышленности. Однако эти материалы могут быть получены в настоящее время при более низких стоимостях и в больших количествах из других источников
Есть несколько различных процессов для удаления сероводорода из коксового газа.Конкретный процесса определяется из условия, где установлено оборудование. Основные процессы сероочистки:
| Вакуумно‐карбонатный процесс | Сероводород всасывается из коксового газа с использованием раствора карбоната калия, затем идет последующее разделение |
| Промывка аммония | Сероводород всасывается из коксового газа с использованием раствора аммиака, затем идет последующее разделение — Этот процесс часто сочетается с системой удаления аммиака |
| Сульфидный процесс | Сероводород всасывается из коксового газа с использованием раствора Моноэтаноламина (МЭА), затем идет последующее разделение |
Сероводород превращается в элементарную серу, с помощью процесса Клауса, или он может быть использован для производства серной кислоты.