А.Ф.Гре6енюк (ДонГТУ), Ю.И.Елисеев, П.Ф.Касторный,А.В.Квасов, В.И.Милютин (Авдеевский коксохимический завод) и В.Ф.Шипицын(Коксохимстанция)
Опытработы цехов сероочистки показывает, что при неудовлетворительном охлаждениикоксового газа в конечных газовых холодильниках происходит накапливаниенафталина и смолистых веществ в поглотительном растворе, что влечет за собойухудшение работы абсорберов, регенераторов, конденсаторов-холодильников ивакуум-насосов.
Выделениенафталина и смолы из поглотительного раствора путем отстаивания представляетсобой сложную задачу, так как они образуют со щелочным раствором стойкуюэмульсию. Между тем существует эффективное решение этой задачи, основанное наполной десорбции нафталина из поглотительного раствора при нагревании его подвакуумом в регенераторе и последующей конденсации паров вконденсаторах-холодильниках. В результате реализации этих процессов нафталинконцентрируется в барометрическом конденсате, из которого он может быть выделенсравнительно легко, например отстаиванием.
Благодарясущественной разнице плотностей нафталина и водного конденсата и сравнительнонебольшому объему последнего (~7 % от объема поглотительного раствора)обеспечивается высокая эффективность процесса. Одновременно с нафталином изконденсата выводятся и другие компоненты каменноугольной смолы, извлекаемые изкоксового газа в скрубберах. Таким образом, предварительное отстаиваниебарометрического конденсата от нафталина и каменноугольных масел передсмешиванием его с регенерированным раствором может быть эффективным средствомулучшения работы сероочистки.
Кроме«органики» барометрический конденсат содержит в растворенном состояниисероводород и цианид водорода, количество которых в зависимости от условийдостигает 30 % от извлекаемого из коксового газа в скрубберах. При смешиваш иконденсата с регенерированным раствором концентрация сероводорода и цианидаводорода в нем возрастает, что способствует образованию балластных солей иухудшению поглотительной способности раствора. Для уменьшения этогоотрицательного эффекта представляется целесообразным осуществлять десорбциюсероводорода и цианида водорода из конденсата обработкой его паром под вакуумомв специальном аппарате, например в наса-дочной колонне.
НаАвдеевском коксохимическом заводе нами были проведены лабораторные исследованияпроцессов выделения из барометрического конденсата нафталина отстаиванием, атакже сероводорода и цианида водорода — десорбцией при нагревании под вакуумом.Конденсат отбирали из барометрической трубы, по которой он стекает изконденсатора-холодильника в барометрический, сборник, с помощью специальногопробоотборника. Пробу конденсата объемом 0, 5 л помещали в стакан, где она отстаивалась в течение определенного времени, а затем разделялась декантацией наводную и органическую фазы. По измеренным массе и объему фаз, плотностиорганики и водного конденсата рассчитывали степень разделения. Она составила:при отстаивании в течение 1 ч 0, 35; 3 ч 0, 7; 5 ч 0, 95.
В 1989 г. на Авдеевском заводе в цехе сероочистки №2 была установка для выводаорганических соединений из барометрического конденсата. Основным аппаратом этойустановки является сепаратор, представляющий собой цилиндрический резервуар, снабженныйштуцерами для ввода конденсата и вывода продуктов разделения. Конденсатпоступает самотеком из барометрического сборника в среднюю часть отстойника, гдепод действием гравитационных и центробежных сил происходит отделение«органики», имеющей плотность 1060 кг/м3, от конденсата. Очищенныйконденсат выводится из верхней части отстойника и поступает самотеком в сборникрегенерированного раствора, а «органика» периодически откачивается изнижней части отстойника насосом в автоцистерну и поступает всмолоперерабатывающий цех.
Результатыобследования работы установки приведены в таблице. Анализ этих данныхпоказывает, что установка обеспечивает выделение из барометрического конденсатадо 98 % содержащейся в нем «органики». Плотность ее составляла 1055—1069 кг/м3, температура начала кристаллизации 37 °С. По даннымхроматографического анализа, она содержит 1—4 % легких ароматическихуглеводородов, 33—44 % нафталина, 9—11 % метилнафталинов, 8—10 % аценафтена, б—8% флуорена, антрацена и фенантрена.
Методикалабораторных исследований процесса десорбции сероводорода и цианида водородазаключалась в кипячении определенного объема барометрического конденсата вколбе под вакуумом 70—80 кПа с последующим определением содержания компонентовв исходном конденсате и после кипячения. Лабораторная установка включалаконическую колбу объемом 1 л, нагреватель, водяной холодильник, сборниквторичного конденсата и вакуум-насос.
Длявыполнения опыта в колбу заливают 0, 5 л барометрического конденсата, очищенного от нафталина и смолистых веществ отстаиванием. Интенсивность нагреваниярегулировали таким образом, чтобы кипение конденсата протекало спокойно, безперебросов его в холодильник. После окончания опыта определяли объемы жидкостив колбе и сборнике, содержание сероводорода, цианида водорода и нафталина висходном конденсате, остатке после кипячения и во вторичном конденсате.
Висходном конденсате концентрация компонентов колебалась в пределах, г/л: 1, 2—2,5 сероводорода; 0, 9—1, 8 цианида водорода; 0, 04—0, 09 нафталина. При вакуумев колбе 81—82 кПа, температуре кипячения 58—60°С и степени упариванияконденсата 4—10 % степень десорбции составляла, %: 75—98 сероводорода; 50—90цианида водорода;80—90 нафталина.
Очищенныйтаким образом конденсат целесообразно использовать в качестве теплоносителя вцикле «первичные газовые холодильники —регенераторы сероочистки»вместо поглотительного раствора. Такая замена позволит уменьшить интенсивностьпроцессов образования балластных солей в поглотительном растворе и коррозиитрубопроводов, а также увеличить эффективность теплообмена в первичных газовыххолодильниках. В настоящее время в цехе сероочистки №2 Авдеевскогококсохимического завода заканчивается монтаж опытно-промышленной установки длядесорбции сероводорода, цианида водорода и летучих органических веществ избарометрического конденсата, на которой будут продолжены исследования процесса.Таким образом, выполненные в лабораторных и производственных условияхисследования показали, что нафталин и смолистые вещества, улавливаемые припромывке коксового газа в скрубберах содовым раствором, могут быть эффективновыделены из системы путем отстаивания барометрического конденсата перед егосмешиванием с регенерированным раствором. Даже при сравнительно высокойтемпературе коксового газа в серных скрубберах (50—55°С) количествоорганической фазы, выделяемой из барометрического конденсата в сепараторе, составляет20—25 % от содержания нафталина и смолистых веществ в коксовом газе. При болеенизких температурах коксового газа в скрубберах из него может быть выделено 60—70 % нафталина и смолистых веществ.
Основываясьна результатах исследований, авторы считают возможным и целесообразнымсовмещение конечного охлаждения коксового газа с предварительной очисткой егоот сероводорода и цианида водорода промывкой в конечных газовых холодильникахохлажденным поглотительным раствором сероочистки. После регенерации в отдельномрегенераторе с выводом нафталина и смолистых веществ по разработаннойтехнологии этот раствор может эффективно охлаждаться в водяных холодильниках, нетребуя частых чисток последних. Выделенные в регенераторе газы перерабатываютсявместе с сероводородным газом существующей сероочистки в серную кислоту.
Такимобразом, становится возможной реализация двухступенчатой схемы очисткикоксового газа от сероводорода и цианида водорода на действующих предприятияхбез установки дополнительных скрубберов с одновременным решением известныхпроблем конечного охлаждения газа. Разработанная авторами технология очисткибарометрического конденсата сероочистки от нафталина, смолистых веществ ирастворенных газов защищена патентами Российской Федерации и Украины.Опыт Место отбора конденсата
Содержание в конденсате
нафталина, г/л
Содержание в конденсате
смолистых веществ, г/л 1 После конденсаторов-холодильников №1 1, 824 9, 1 После конденсаторов-холодильников №2 1, 216 7, 64 После установки вывода органических веществ 0, 288 0, 035 2 После конденсаторов-холодильников №1 0, 597 0, 696 После конденсаторов-холодильников №2 1, 707 8, 863 После установки вывода органических веществ 0, 128 0, 087
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта masters.donntu.edu.ua/