| Конечное охлаждение коксового газа предназначено для снижения его температуры после сульфатного отделения от 55 – 57 °С до 25 – 30 °С, благоприятной для абсорбции бензольных углеводородов, и очистки его от нафталина и смолистых веществ. По классической технологии для конечного охлаждения коксового газа применяются насадочные или полочные аппараты, в которых газ и охлаждающая вода движутся противотоком, а теплообмен происходит при непосредственном контакте между ними. Нагретая до 35 – 37 °С вода охлаждается воздухом в специальной градирне до 23 – 25 °С и вновь подается насосом в газовый холодильник (открытый водный цикл). При охлаждении газа в холодильниках происходит конденсация паров нафталина, который выделяется в виде мелких кристаллов и уносится вместе с охлаждающей водой. Перед подачей этой воды в градирню нафталин отделяют в отстойниках или экстрагируют каменноугольной смолой в полочном аппарате, размещенном в нижней части холодильника. |
| Недостатком такой схемы конечного охлаждения коксового газа является то, что при контакте с газом вода насыщается цианистым водородом, сероводородом, нафталином, бензольными углеводородами и другими вредными компонентами, большая часть которых при охлаждении воды в градирне выделяются в атмосферу. Практика работы коксохимических предприятий показывает, что градирни для ох-лаждения оборотной воды конечных газовых холодильников являются наиболее крупными источниками вредных выбросов в цехах улавливания химических продуктов коксования. По данным обследования ряда коксохимических заводов Украины выбросы вредных компонентов в атмосферу из градирни конечного охлаждения составляют в граммах на тонну валового кокса: цианистого водорода – 180; сероводорода – 60, аммиака – 30, бензола – 250, нафталина – 210, фенолов – 20. |
| Анализ этой проблемы показывает, что возможны два пути ее решения: |
| - закрытие цикла оборотной воды конечного газового холодильника (КГХ), то есть охлаждение ее не в градирне, а в кожухотрубчатых, пластинчатых или спираль-ных теплообменниках технической водой; |
| - охлаждение коксового газа технической водой в холодильниках, исключающих непосредственный контакт фаз, то есть через разделяющие их стенки. |
| Опыт эксплуатации КГХ с закрытым водным циклом обнаружил серьёзные недостатки такой схемы, а именно: |
| - быстрое снижение эффективности работы водяных холодильников из-за отложения в них нафталина и смолистых веществ, что требует частой пропарки их или промывки горячим каменноугольным маслом; |
| - накопление в оборотной воде цианидов, роданидов и других солей, вызывающих усиленную коррозию оборудования; |
| - ухудшение качества поглотительного масла в бензольном отделении из-за повышенной концентрации цианистого водорода в газе; |
| - увеличение расхода соды и количества балластных солей в цехе сероочистки. |
| Для устранения этих недостатков предложены различные методы извлечения цианистого водорода из оборотной воды КГХ, в том числе путем отдувки доменным и обратным коксовым газами, водяным паром под вакуумом, с помощью сернокислого железа, формальдегида и других реагентов. Однако эти методы требуют значительных дополнительных затрат, сопряжены с образованием трудно утилизируемых отходов и поэтому не получили практического применения. |
| Второй путь решения проблемы загрязнения атмосферы в отделении конечного охлаждения коксового газа, то есть охлаждения газа в холодильниках поверхностного типа, представляется более простым и эффективным. В 70-е годы прошлого столетия для этой цели на заводе в Ньюпорте (Англия) был установлен газовый холодильник с горизонтальными трубами. Имеется также более поздний опыт применения газовых холодильников с горизонтальными трубами на Мариупольском КХЗ. Для удаления отложений нафталина на трубах межтрубное пространство таких холодильников орошается поглотительным маслом или смолой. Недостатками таких аппаратов являются громоздкость, большое количество трубных решёток и водораспределительных крышек, сложность обслуживания. |
| Фирмой «Альфа Лаваль» разработан и изготовлен по заказу АКХЗ спиральный теплообменник для конечного охлаждения коксового газа по типу аппаратов, ис-пользуемых на некоторых коксохимических заводах в качестве дефлегматоров и конденсаторов в бензольных отделениях. В этом аппарате вода движется по спиральному каналу высотой около 2 м и шириной 15 мм от периферии к центру аппарата, а газ движется в перекрестном направлении сверху вниз между стенками спирального водяного канала. В настоящее время производится наладка режима работы холодильника и оценка его эффективности. Из-за опасности забивания твердыми отложениями водяных спиралей, недоступных для чистки, требуется тщательная очистка охлаждающей воды от взвешенных примесей. |
| С теоретической точки зрения наибольшая интенсивность теплообмена между коксовым газом и водой может быть обеспечена в трубчатых аппаратах при поперечном омывании труб газом, обеспечивающем сильную турбулизацию газового потока, и движении воды в трубах со скоростью около 1м/с, препятствующей отложению загрязнений в них. |
| Нами разработан конечный газовый холодильник, состоящий из стандартных кожухотрубчатых теплообменников, расположенных горизонтально один над другим и соединённых последовательно по газовому и водяному потокам. Для удаления отложений нафталина предусмотрено орошение межтрубного пространства водосмоляной эмульсией. В соответствии с расчетами для охлаждения 120000 м3/час газа от 55 до 30 °С требуется поверхность теплообмена 2300 м2 , что соответствует 9 теплообменникам Ø 1200 мм с длиной труб 4 м и Ø 25*2мм, разделённых на 3 параллельные секции по 3 теплообменника, соединённых последовательно, в каждой. По другому варианту предусмотрено использовать стандартные конденсаторы - холодильники с трубами Ø 38*2 мм и длиной 4 м. Для охлаждения заданного объема газа требуется поверхность теплообмена 2800 м2, соответствующая 2 параллельным секциям по 2 теплообменника в каждой. |
| Предложенная схема конечного охлаждения коксового газа позволяет полностью исключить выбросы HCN и других вредных компонентов в атмосферу, требует меньших капитальных и эксплуатационных затрат. |