НОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОКСОВОГО ГАЗА
Антонов А.В.
Антонов А.В. Новые тенденции в использовании коксового газа // Новости черной металлургии за рубежом. – 2005 – № 2 – С. 17-18
Фирма “UHDE GmbH”, г. Дортмунд, Германия, после вхождения в нее фирмы “ThyssenKrupp EnCoke” является ведущей инжиринговой компанией в области технологии коксохимического производства. Ниже приведены новые технические решения фирмы по переработке коксового газа и новые возможности альтернативного использования этого газа на основе сочетания широко известных проверенных процессов и новых технологий.
Улавливание сероводорода и аммиака
Для улавливания сероводорода и аммиака фирма усовершенствовала известный процесс CYCLA-Sulf. Использование в скрубберах и десорберах регулярной насадки вместо цельнометаллической позволило значительно уменьшить размеры колонных аппаратов. Сероводородный и аммиачный скруббер, а также нейтрализатор и колонна для улавливания связанного и свободного аммиака объединены в одной колонне. Это позволило резко сократить число единиц механического оборудования. Установка для десорбции аммиака является частью оборудования для обработки циркулирующей надсмольной воды, в котором обогащенная вода из скрубберов и избыточная аммиачная вода перерабатываются в многоступенчатой десорбционной колонне.
Концентрированный сероводородный газ, образующийся в десорбере аммиака и сероводорода, поступает на установку для получения серы. На многих коксохимических заводах применяют Клаус-процесс для получения жидкой серы с одновременным разложением аммиака. В интересах сокращения капитальных и эксплуатационных затрат на фирме UHDE разработали модифицированный MONOCLAUS-процесс. В отличие от традиционного Клаус-процесса печь расположена горизонтально, охладитель технологического газа и конденсатор серы объединены в общий аппарат и предусмотрен только один реактор Клаус-процесса для каталитической конверсии. Отходящий газ после реактора возвращается в систему сырого коксового газа, т.е. процесс является безотходным.
В зависимости от требований заказчика могут быть предоставлены и другие технологии переработки сероводорода, такие как получение серной кислоты в комбинации с производством сульфата аммония.
Альтернативное использование коксового газа
Побочные продукты коксования все меньше находят квалификационное промышленное применение. В связи с этим идет поиск альтернативных вариантов использования коксового газа.
Коксовый газ имеет высокое содержание водорода, что указывает на возможность использования его в качестве синтез-газа. Прежде чем использовать его в хорошо известных и проверенных процессах (синтез метанола, аммиака и др.), необходимо получить синтез-газ определенных состава и чистоты. Эти стадии процесса в принципе известны, но при использовании в качестве сырья коксового газа их необходимо соответствующим образом откорректировать (табл. 2).
Таблица 2 - Состав синтез-газов, объемн. %
| Компонент |
Коксовый газ |
Газ для прямого восстановления |
Газ для синтеза метанола |
Газ для синтеза аммиака |
Водород |
| H2 |
63 |
66 |
69 |
75 |
>99.5 |
| CO |
8 |
27 |
22 |
- |
<0.1 |
| CO2 |
3 |
3 |
8 |
- |
- |
| CH4 |
21 |
- |
0.5 |
<0.1 |
- |
| N2+воздух |
5 |
3,6 |
0.5 |
25 |
<0.4 |
| H2S+COS |
<0.02 |
<0.02 |
- |
- |
- |
Производство метанола
Метанол – одно из самых важных химических веществ, производимых в настоящее время. В настоящее время большая часть метанола производится по отработанной технологии на основе природного газа.
При использовании коксового газа для производства метанола синтез-газ может быть получен частичным окислением. При температуре около 1300оС и нормальном давлении углеводороды в присутствии кислорода превращаются в монооксид углерода и водород. Для удаления из синтез-газа сероводорода можно применить уже отработанный процесс VACASULF. Полученный высокосернистый газ можно использовать, например, в процессе получения серы на следующей стадии, после обработки газа. Сероводород, органическая сера, цианистый водород и другие компоненты, нарушающие синтез метанола, должны быть удалены на стадии конечной очистки, и их концентрация должна соответствовать требуемому минимуму.
Фирмой UHDE разработан оригинальный процесс синтеза метанола при давлении 50 бар в каталитическом реакторе. В зависимости от предъявленных требований процессом многоколонной дистилляции может быть получен топливный метанол или метанол класса АА.
Производство аммиака
Аммиак – один из важнейших видов сырьевых материалов в мире. В принципе коксовый газ пригоден для получения синтез-газа в производстве аммиака, но процесс содержит большое число стадий, и следует тщательно оценивать его рентабельность. По аналогии с производством метанола синтез-газ следует получать частичным окислением. При температурах, близких 1300оС, и нормальном давлении углеводороды в присутствии воздуха превращаются в СО и Н2. Затем после охлаждения с генерированием пара СО превращается в CO2 и Н2 в процессе высокотемпературной конверсии приблизительно при 450оС, который особенно применим к серо содержащим газам. Предлагаемый фирмой UHDE отработанный процесс синтеза аммиака реализуется при давлении приблизительно 100 бар.
Получение водорода
Получение высокочистого водорода непосредственно из частично очищенного коксового газа реализовано на целом ряде промышленных установок. Наиболее простой и легко реализуемый способ получения чистого водорода – адсорбционное разделение газа при переменном давлении на установке со встроенными предварительными фильтрами – предложен фирмой "Carbo Tech", Германия. Следует предусматривать использование низкокалорийного остаточного газа, и для этой цели требуется классическая система обработки газа. Для более эффективного использования коксового газа рекомендуется комбинированная технология, сходная с применяемой в производстве синтез-газа для метанола и предусматривающая частичное окисление и последующую десульфурацию, которые проводят до получения водорода адсорбционным разделением при переменном давлении.
Получение газа-восстановителя
Новой областью применения коксового газа может стать производство губчатого железа с использованием в качестве восстановителя коксового газа. В этом случае предпочтительной технологией является получение обогащенного водородом газа из исходного коксового газа путем частичного окисления с последующей очисткой.
Разработанные технологические усовершенствования существующей классической схемы переработки коксового газа представлены экономичными и экологичными решениями. Предложенные альтернативные варианты использования коксового газа могут открыть новые возможности использования коксового газа.
|