| Область изобретения |
| Это изобретение относится к методу охлаждения газа, содержащего нафталин, и жидкостного потока, в большей степени, к методу выделения нафталина при конечном охлаждении коксового газа оборотной водой без значительного образования кристаллов нафталина на теплообменнике или другом аппарате, через который проходит охлаждающая вода |
| Предпосылки к изобретению |
| В процессе коксования угля без доступа воздуха, большой объем газа, обычно называемого коксовым газом, образуется в дополнение к углеродистому остатку. Этот коксовый газ содержит ценные побочные продукты, такие как аммиак, нафталин, смола и легкие масла, содержащие бензол, толуол и другие углеводороды, которые обычно получают в системах улавливания побочных продуктов, связанных с коксохимическими заводами. |
| В процессах получения побочных продуктов, использующихся в настоящее время, коксовый газ , выходящий из коксовых печей с температурой 600 – 700 °С и охлаждается при помощи орошения жидкостью в газосборниках. Охлаждение приводит к конденсации некоторых паров и выделению тяжелой смолы из коксового газа. Несконденсировавшиеся газы с температурой 75 – 80 °С направляются в первичный газовый холодильник, где далее охлаждаются до 35 – 50 °С орошением водой или аммиачной водой с выделением дополнительной смолы. Часть аммиака, присутствующего в газе, абсорбируется охлаждающей водой и, вместе со значительным количеством сконденсировавшихся смолы и нафталина, уносится с так называемой аммиачной водой. Любая смола, которая остается в газе, обычно выделяется в последующем электрофильтре. |
| На этой стадии процесса, следующего за первичными холодильниками и электрофильтрами, газ взаимодействует с серной кислотой для удаления оставшегося аммиака, происходит подготовка к его обработке для улавливания бензольных углеводородов, а затем и сероводорода. Несмотря на то, что газ из аммиачного абсорбера содержит большое количество нафталина, перемещающегося со смолой в течение первоначального охлаждения газа, значительное количество паров нафталина остается в коксовом газе на этой стадии. Дальнейшее охлаждение газа выполняется в конечном газовом холодильнике для снижения температуры газового потока с целью эффективного процесса на стадии выделения бензольных углеводородов. |
| В результате охлаждения коксового газа в конечных газовых холодильниках с 35 – 50 °С до 20 °С пары нафталина выпадают в виде кристаллов и, обычно, это происходит при непосредственно взаимодействии газа и охлаждающей жидкости. Газ может проходить через орошение охлаждающей жидкостью или может подниматься пузырьками сквозь жидкость. Охлаждающая жидкость может быть растворителем для таких материалов из нафталина, как: масло «бензине» или «дебензине» из регенерационной установки по восстановлению ненасыщенного масла. Поэтому, в дополнение к охлаждению газа, осадок нафталиновых частиц сразу растворяется в этой охлаждающей жидкости. Выходящая из конечного газового холодильника жидкость затем должна быть отделена от растворенных частиц в дополнительных аппаратах, позволяя повторно использовать охлаждающую жидкость. В качестве альтернативы, конечное охлаждение может быть орошением холодной водой с осаждением частиц нафталина, унесенных из конечного газового холодильника как суспензия с оборотной водой. Частицы должны быть удалены до повторной переработки охлаждающей воды. |
| В дополнение к частицам нафталина, из коксового газа конденсируется большое количество водяных паров и загрязняется растворенными аммиаком, цианидами, сульфидами и фенолами в разбавленных концентрациях. Таким образом, прямой выброс охлаждающей воды, которая прошла один цикл очистки от нафталина, невозможен. Кроме того, легкая очистка после удаления токсичных загрязнителей из воды, прошедшей один цикл очистки, практически нецелесообразна из-за большого объема, который необходимо очистить. Тем не менее, регенерация охлаждающей воды приводит к накоплению загрязняющих веществ до такой концентрации, которая делает очистку воды, поступающей небольшим потоком, приемлемой для переработки. |
| В силу того, что охлаждающая вода, которая должна перерабатываться, поглотила тепло из газового потока и из сконденсировавшихся частиц нафталина и воды, необходимо охлаждение в теплообменнике после физического разделения взвешенных частиц нафталина и до повторного использования в конечном газовом холодильнике. Непосредственный теплообмен исключается, так как токсичные загрязнители воды могут испариться в атмосферу. Таким образом, кожухотрубчатый теплообменник является единственным вариантом. |
| Тем не менее, такие системы конечного охлаждения, имеющие закрытый водный цикл, включают в себя сепаратор для твердых частиц и кожухотрубчатый теплообменник, не обеспечивает ровную бесперебойную работу. Потому что физическая сепарация означает неполное выделение осажденных частиц нафталина, всегда есть некоторые частицы, которые находятся во взвешенном состоянии в очищенной охлаждающей воде. К тому же, охлаждающая вода насыщается растворенными частицами нафталина, которые кристаллизуются в кожухотрубчатом теплообменнике, который охлаждает рециркулирующую воду. Эти взвешенные и кристаллизованные частицы отлагаются на поверхности кожухотрубчатого теплообменника или на другом оборудовании, и приводят к засорению аппаратов. |
| Были сделаны попытки решить эту проблему по выделению осажденных и взвешенных частиц нафталина из охлаждающей воды с большим количеством растворителя. В Патенте США №3471999, нафталин экстрагируется растворителем противоточно к охлаждающей воде. Использование большого количества растворителей в воде системы конечного охлаждения требует дополнительного оборудования и расходов для выделения растворителя из воды и отделения растворителя от извлекаемого нафталина с целью повторного использования. |
| Вследствие этого необходим практически возможный метод конечного охлаждения коксового газа, в котором используется рециркулирующая вода в качестве охладителя. |
| Также необходим метод охлаждения воды, содержащей нафталин, в кожухотрубчатых теплообменниках без их засорения |
| Также необходимо очищение воды, содержащей нафталин, при помощи растворителя для предупреждения забивания труб в кожухотрубчатом теплообменнике. |
| Краткое изложение изобретения |
| Вышеупомянутые сложности с охлаждением воды, содержащей нафталин, в кожухотрубчатом теплообменнике и с рециркулирующей водой системы конечного охлаждения для нафталинсодержащего газа решаются с помощью этого изобретения. Мы принимам нафталинсодержащий водный поток как водный поток, который содержит осажденные частицы нафталина или осажденные и взвешенные частицы нафталина. Нафталинсодержаций газовый поток включает в себя пары нафталина. |
| Мы изобрели метод для охлаждения нафталинсодержащего водного потока, включающего в себя менее чем около 225 ppm взвешенных частиц нафталина без значительных отложений или засорений охлаждающей аппаратуры частицами нафталина, которые включают впрыскивание в водный поток воды, несмешивающейся с растворителем нафталина, что эффективно для предупреждения забивания кожухотрубчатого теплообменника. Растворитель и водный поток смешиваются в дисперсную систему, которая затем охлаждается в кожухотрубчатом теплообменнике. |
| Мы также изобрели метод охлаждения нафталинсодержащего газа, такого как коксовый газ, включающий в себя: |
| а) охлаждение газа путем взаимодействия с водой; |
| б) отбор использованной охлаждающей воды, содержащей взвешенные и осажденные частицы нафталина; |
| в) физическое отделение частиц от воды с получением главным образом несмешивающейся очищенной воды; |
| г) впрыскивание воды, несмешивающейся с растворителем нафталина, в очищенную воду из шага в), которая является эффективным предупреждение отложений частиц нафталина на охлаждающей поверхности кожухотрубчатого теплообменника; |
| д) смешивание растворителя и очищенной воды с образованием дисперсионной системы; |
| е) охлаждение очищенной воды, содержащей растворитель в кожухотрубчатом теплообменнике; |
| ж) возвращение охлажденной воды на шаг а). |