Методы очистки коксового газа от смолы

Источник: Улавливание химических продуктов коксования. Гребенюк А.Ф., Коробчанский В.И., Власов Г.А., Кауфман С.И.

Для выделения туманообразной смолы из коксового газа нашли применение методы, основанные на промывке газа смолой и исполь­зовании инерционных и электростатических сил.

На старых коксохимических заводах применяли, главным образом, механические смолоотделители ударного действия. В этих аппаратах струя газа направляется на твердую поверхность, расположенную перпендикулярно направлению потока, при ударе о которую капельки смолы оседают на ней, а газ, изменив направление, движется дальше. При промывке газа смолой капельки туманообразной смолы оседают под действием сил инерции на крупных каплях смолы и выводятся из аппарата с жидкой фазой.

Содержание смолы в газе после смолоотделителей ударного действия или промывки снижается до 1,2-1,5 г/м³. Из-за низкой степени очистки газа и значительного гидравлического сопротивления эти смолоотделители не получили большого распространения на коксохимических заводах.

Частичное удаление смоляного тумана из газа достигается в быстроходных центробежных нагнетателях. Опыт работы заводов показал, что содержание смолы в газе после таких нагнетателей снижается до 0.3-0,5 г/м³. Однако даже столь малое содержание смолы в газе является нежелательным, так как отрицательно сказывается на работе улавливающей аппаратуры.

Более полное выделение смолы из коксового газа достигается в электрофильтрах, работа которых основана на действии электростатических сил на капельки смолы в потоке газа. Принцип действия электрофильтров заключается в ионизации газа, движущегося в электрическом поле высокого напряжения между электродами соответствующей формы, в результате чего капельки смолы приобретают электрический заряд и притягиваются к противоположно заряженному электроду, где и осаждаются.

Рисунок 1. Электрофильтр

1 - трубная решетка; 2 - коробки изоляторные; 3 - изоляторы; 4, 8- рамы бронирующихэлектродов; 5 - трубы осадительные; 6 - корпус: 7 - электроды коронирующие; 9 - решетка газораспределительная; 10 - лазы; 11 - вход газа; 12 - выход газа; 13 - вход пара; 14 - выход конденсата.

Электрофильтр (рис. 1) представляет собой цилиндрическую камеру диаметром 4,0-5,6 м, в которой на решетке подвешены трубы диаметром 200-300 мм. По оси труб натянуты проволоки диаметром 2 - 3 мм. К проволокам и трубам подводится постоянный ток высокого напряжения, под действием которого в трубном пространстве, через которое пропускается очищаемый газ, создается неоднородное электрическое поле. В зоне, расположенной вокруг внутреннего электрода напряженность электрического поля превышает критическое значение, при котором происходит ударная ионизация газа. Эта зона называется короной, а внутренний электрод — коронирующим.

В зоне короны наблюдается голубое свечение и слабое шипение, что свидетельствует о сильной ионизации и пробое газового слоя. Если к коронирующему электроду подключен отрицательный полюс источника тока, то положительные ионы движутся к внутреннему электроду, а отрицательные (электроны) - к внешнему. Поскольку объем внешней зоны значительно больше объема короны, то частицы смолы, попадающие с газовым потоком в трубное пространство электрофильтров, будут заряжаться в основном отрицательно и отбрасываться к положительно заряженному внешнему электроду, на котором они нейтрализуются и осажда­ются. Этот электрод называется осадительным. Лишь незначительная часть капелек смолы заряжается положительно и осаждается на коронирующем электроде. Питание коронирующих электродов отрицательным элек­тричеством обусловлено большей подвижностью отрицательно заряженных частиц по сравнению с положительно заряженными.

Степень очистки газа от туманообразной смолы в значительной степени определяется величиной прилагаемого напряжения. С возрастанием последнего степень очистки возрастает, однако максимальное напряжение не должно превышать предела, при котором может произойти полный пробой газового слоя между электродами. При рабочем напряжении в электрофильтрах 30-60 тысяч вольт, температуре газа 25-30°С и скорости его в трубном пространстве 0,9-2,0 м/с содержание смолы в газе снижается до 30-50 мг/м³.

При эксплуатации электрофильтров на стенках изоляторов, служащих для подвода высокого напряжения к коронирующим электродам, конден­сируются водяные пары, и образуется жидкая пленка. Из-за растворения аммиака и других газов проводимость пленки становится значительной, вследствие чего может произойти утечка тока и пробой изолятора.

Для предупреждения таких нежелательных последствий изоляторы обогреваются паром, проходящим по змеевикам, уложенным в изоля­торных коробках. С этой же целью электрофильтры устанавливаются предпочтительно перед нагнетателями, так как при работе под разре­жением поступление влаги в изоляторные коробки замедляется.

Достоинством электрофильтров, предназначенных для очистки кок­сового газа от смолы, являются низкое гидравлическое сопротивление газовому потоку (200-300 Па) и малый расход электроэнергии. К недо­статкам этих аппаратов следует отнести сложность электрооборудова­ния и низкую надежность работы из-за частых выходов из строя про­ходных изоляторов. Этим объясняется тот факт, что на многих коксохи­мических заводах очистка газа от смолы не производится.

Большой интерес представляет применение для очистки коксового газа от смолы низконапорных скрубберов Вентури, разработанных ВУХИНом. При промывке коксового газа в этих аппаратах водно-смоляной эмульсией на одном из коксохимических заводов содержание смолы снижалось до 0,2-0,3 г/м³. что обеспечивает эффективную рабо­ту последующей улавливающей аппаратуры. Поэтому при работе скруббера Вентури очистка газа в электрофильтре не требуется.