Первинне охолодження коксового газу

Для зменшення накопичення  у воді циклу газозбірник хлористих  і родіанистих солей амонію частина  її з проміжного збірника 7 відводиться  в відстійник конденсату газу, тобто  проводиться змішання двох водяних  потоків, що забезпечує утримання цих  солей у суміші не більше 2-6 г/л.

Застосування для охолодження  газу холодильників з горизонтальним або вертикальним розташуванням  труб вносить відмінність в якісний  склад надсмольної води циклу  холодильників.

У газових холодильниках  з горизонтальними трубами конденсат  знаходиться в зіткненні з  коксівним газом більш тривалий час і тому в надсмольній воді розчиняється більше компонентів газу, про що свідчить той факт, що в  надсмольній воді холодильників  з горизонтальним расположенням  труб міститься, г/л: загального аміаку 8,0-12, сірководню 2-4, діоксиду вуглецю 3-4, а в надсмольної воді холодильників  з вертикальними трубами відповідно 4,5-5; 1,5-2 і до 2.

Склад надсмольної аміачної води, що надходить на переробку  в амміачно-обезфенолююче відділення, характеризується наступними даними, %:

Аміак                                    Леткий                        Зв'язаний

Заводи Півдня                     0,14-4,36                        0,3-5,6

Заводи Сходу                      1,7-6,4                           0,06-2,15

Кількість аміачної води, що підлягає переробці, залежить від вологості  шихти і виходу пірогенетичної води.Після  первинних газових холодильників  коксовий газ містить, г/м³:

Пари:

 води (25-30 ° С)        25-35

 смоли                          2,0-5,0

Бензольні вуглеводні 32-36

 аміак                              7-11

сірководень                   16-26

нафталін до                    2-3

піридинові основи        0,4-0,6

Застосування газових  холодильників конструкції Гіпрококсу з горизонтальними трубами забезпечує більш ефективне охолодження  газу, що викликає  значне зменшення  його обсягу і, отже, покращує режим  роботи нагнітачів газу і подальшої  апаратури цеху вловлювання. Охолодження  газу в цих холодильниках може здійснюватися не тільки водою, але  й іншими рідинами, зокрема поглинаючим  розчином сіркоочистки.

Відмінною особливістю технологічної  схеми охолодження коксового  газу із застосуванням холодильників  безпосередньої дії є те, що охолодження  газу здійснюється безпосереднім зрошенням надсмольною водою, при цьому тепло газу передається дотичної з ним охолоджуючою водою, яка нагрівається до 70°С. Так як вода при цьому насичується аміаком, то випуск її з холодильників призводив до втрати аміаку і до забруднення водойм, що забороняється санітарними правилами. Тому нагріта газом і насичена аміаком вода знаходиться в замкнутому циклі, охолоджуючись в чавунних або залізних зрошувальних холодильниках, звідки знову подається на охолодження газу. В іншому шлях руху газу і рідини (газового конденсату) такий самий, як і в схемі з трубчастими холодильниками.

Високоефективними апаратами  для безпосереднього охолодження  газу є колони з провальними тарілками. Обсяг такого апарату значно менше. Для охолодження надсмольної  води, яка подається на охолодження  газу, може бути застосований пластинчастий  теплообмінник.

Для інтенсифікації охолодження  газу в промисловості існує декілька способів: охолодження у дві стадії, що дозволяє значно зменшити теплове  навантаження на холодильники і знизити  відкладення солей у трубах при  обмеженому витраті зворотньої технічної  води; застосування високоінтенсивних  турбулентних промивачів; двоступеневе охолодження газу із застосуванням  на I ступені охолодження апаратів повітряного охолодження, забезпечує зниження витрати води й пара, роздільний вихід конденсату газу I і II ступенів охолодження і роздільну їх переробку, отримання коксового газу не насиченого нафталіном.

У відділенні конденсації  кам'яновугільна смола проходить  попередню підготовку, яка полягає  у видаленні фусів, зневодненні  і одночасне обеззолювання і  обезсолювання. Смола з газозбірників, газових холодильників і електрофільтрів  змішується.

Відомо, що зольність смоли, що надходить з газосборніков  в механізований відстійник-освітлювач, становить 0,3-1,0% і залежить від технології завантаження печей, величини підсводового простору, вологості і зольності завантажуємої з шихти, ступеня її помелу і т.д.Велика частина грубодисперсних часток осідає у відстійниках-освітлювачах. Однак наявні скоксовані пористі частинки вугілля з щільністю, меншою, ніж щільність смоли, відокремлювати дуже складно.

Проблема видалення води, золи і агресивних солей з смоли  набула велике значення у зв'язку з  впровадженням на коксохімічних  заводах бездимного завантаження коксових печей, а також процесів сушки  і підігріву шихти.

Для очищення смоли використовуються процеси відстоювання, віброфільтровання, центрифугування та ін. На деяких коксохімічних  заводах СРСР застосовуються смолоекстракційні  установки, характерною особливістю  яких є додатковий відстій газозбірникової  смоли після механізованих відстійників-освітлювачів і наявності декількох ступенів промивання її надсмольною водою  холодильного циклу.

Технологічні схеми відстою  і промивки смоли заводів Півдня і центру країни передбачають установку  механізованого освітлювача для  додаткового відстоювання смоли  від води і домішок при 80-90°  С; змішування води і смоли холодильного циклу в співвідношенні 1:1 в шестилопастному  змішувачі з утворенням емульсії, яка в механізованому відстійнику  руйнується при 85-95°С і розділяється на екстракт і смолу. Екстракт (вода) використовується для зрошення газозбірників, а смола надходить на другу  сходинку для вторинної промивки, змішування і відстоювання. На деяких заводах передбачається три ступеня  промивки й відстою смоли.

Зневоднена смола з  відстійника надходить в кінцевий газовий холодильник в якому  з води вимивається нафталін, а  потім прямує в сховища смоли, де змішується зі смолою газозбірників. Суміш смоли послідовно проходить  сховища складу смоли, де підігрівається глухим паром до 70-80°С, і надходить  на переробку.

При такій обробці одночасно  з видаленням води відбувається обеззолювання, знесолювання і дешламація смоли. Агресивні  солі (хлорид амонію, роданіди, ціаніди  та ін.) найбільш інтенсивно вимиваються  з смоли на I ступені смолоекстракційної установки, де ступінь обезсолення  досягає 78-82 %.

Обезсолення смоли починається  в механізованих відстійниках-освітлювач, ах,проте зольність тут знижується незначно. Істотно вона знижується в апараті смолоекстракційної установки (на 46-50%).

При застосуванні бездимного завантаження камер коксових печей  схема відстою з промиванням  смоли надсмольною водою циклу  холодильників не зможе забезпечити  необхідної якості смоли.

Найбільш перспективним  способом підготовки смоли є центрифугування,вібросепарація,ультразвукове обезвожування,промивка поверхні активними речовинами (ПАР) з наступним відстоюванням.

 

1.2. Вивчення та аналіз  інформації, що стосується холодильників,  які використовуються для первинного  охолодження коксового газу.

Апаратура відділення первинного охолодження коксового газу.

На газопроводі перед  газовими холодильниками встановлюються сепаратор(рис.1.3) для відділення газу від конденсату циклу газозбірника та відводу в механізований відстійник-освітлювач. Для відстоювання конденсату газозбірникового циклу застосовують освітлювачі  ємкістю 120-210м³,звідки залишкові фуси видаляються скрибковим транспортером. Відстоювання та зберігання смоли здійснюється в циліндричних механізованих відстійниках ємкістю 650 м³.

Для первинного охолодження  газу широке застосування отримали шестиходові  вертикальні трубчаті холодильники конструкції Гіпрококсу з поверхнею охолодження 2100 м², виробництво 10–11 тис.м³/ч газу, приведеного до нормальних умов. Важливим фактором в значній мірі визначаючим ефективність роботи трубчатих холодильників, являється швидкість газового потоку. Вона буде тим вище, чим більше загрузка холодильника по газу. Тому краще охолодження газу при менших витратах охолоджуючої води отримується при послідовному проходженні газу через декілька з’єднаних холодильників. Одна при цьому різко зростає опір газовому потоку. Тобто різниця розрідження газу до та після холодильників збільшується.

При паралельному включенні, навпаки, весь газовий потік розподіляється на частини по числу холодильників. При цьому природно знижається швидкість  газу, знижується опір, проте погіршується охолодження.

На практиці частіше всього застосовують змішані, послідовно-паралельне, проходження газу.

На роботу у трубчатих  холодильників суттєво впливають  наступні фактори: температура газу, що надходить, величина охолоджуваної  поверхні та її чистота, кількість охолоджуваної  води та її температура. Із приведених факторів найбільше значення мають  початкова температура газу,що надходить  на охолодження та чистота внутрішньої  та зовнішньої поверхні труб. При  постійній  кількості охолоджуваної води та її температури ефект охолодження  газу буде тим нижче, чим вища температура  газу,що надходить в холодильники та чим більше забруднення зовнішньої та внутрішньої поверхні труб.

Відкладення смоли та нафталіну  на поверхневій поверхні труб холодильника видаляється пропаркою їх гострим  паром, чи шляхом прогріву холодильників  гарячим газом. Великім недоліком  холодильників являється забруднення  в очистці внутрішньої поверхні труб від накипу.

Шестиходовий газовий  холодильник системи Гідрококсу з вертикальним розташуванням труб та з площею поверхні 2100 м² переробляють на семиходовий, встановивши спеціальну перегородку. При цьому відвід гарячої води через штуцер діаметром 250 мм. переміщується з нижньої частини холодильника в верхню (рис.1.4)

 

 

Рис 1.4 Семиходовий холодильник:       Рис 1.3 Сепаратор                                                                                   

1-штуцер ДУ250;2-перегородка;3-корпус

Це дозволяє знизити температуру  газу на 2-3 ° С, збільшити пропускну  здатність по газу на 20%, знизити  енергію на транспортування газу покращити у мови праці. Такий  холодильник впроваджено на Комунарському  коксохімічному заводі.

Більш інтенсивне охолодження  газу в холодильнику з горизонтальним розташуванням труб обумовлено перпендикулярним рухом газу та води, що виключають можливість випадання суспензій і забезпечують турбулентний характер руху рідини, значно меншим обгортанням поверхні труб плівкою  конденсату, безперервно змивається при його стікання зверху вниз.

На рис.1.5 представлений трубчастий холодильник Гіпрококсу з горизонтальними трубами з поверхнею охолодження 2950м².

Рис1.5 Трубчастий газовий  холодильник з горизонтальним розташуванням  труб.

Разом з тим конструкція  має деякі недоліки:

1. більше, ніж у холодильника  з вертикальними трубами, опір  руху газу і рідини, обумовлене  великою кількістю рядів труб  і трубних пучків;

2. більш низька температура  конденсату газу після холодильників,  що викликає додаткову витрату  пари на його нагрівання;

3.необхідність обов'язкової  підготовки технічної води, тобто  видалення з неї суспензій  і тимчасової жорсткості;

4. підвищений вміст аміаку  в надсмольній аміачної воді, що знижує його ресурси в  газі перед сульфатним відділенням.

Газопровід коксового  газу являє собою велику і дуже відповідальну споруду, по якій коксовий газ транспортується від коксових печей через апаратуру хімічних цехів для виділення з нього  хімічних продуктів і далі до його споживачам.Не всі заводські ділянки  газопроводу коксового газу працюють в однакових умовах. У найбільш складних умовах працює ділянку газопроводу  від газозбірників до первинних газових холодильників. По цій ділянці з газозбірників відводяться не тільки гарячий коксовий газ, насичений великим об'ємом водяної пари і пароподібними хімічними продуктами коксування, а й надсмольна аміачна вода, смола і фуси. На ділянці між газозбірників і сепаратором в газопроводі через кожні 15-20 м зроблені лючки з щільно пригнану чавунними конічними пробками. Через лючки фуси і в'язка смола скребками підганяються до сепаратора для стоку у відстійник-освітлювач. Для полегшення стоку води, смоли і фусів цю ділянку газопроводу робиться з невеликим ухилом в бік цеху уловлювання.

Ця ділянка газопроводу  виконує дві функції: є повітряним холодильником для коксового  газу і відводить конденсат з  газосборніков в відстійник освітлювач.

У кілька кращих умовах працює ділянка газопроводу після привчає  ¬ них газових холодильників  і до бензольних скруберів. В результаті охолодження газу в первинних  газових холодильниках і конденсації  значної кількості водяної пари і пари смоли обсяг газу різко  зменшує. Проте в коксовому газі все ще міститься значна коли кількість  нафталіну, деяка кількість смоляного  туману, велика частина якого видаляється  з коксового газу в газових  нагнітача і електрофільтрах. Крім того, у газі містяться водяні пари. У зимову пору року через пониження  температури коксового газу з  нього виділяється конденсат  води і смоли і на стінках газопроводу  відкладається нафталін. Для відведення цієї конденсату через кожні 30-50 м  газопроводу передбачаються відвідники конденсату з гідравлічними затворами, глибина яких у будь-якій точці  газопроводу повинна бути більше максимального тиску, який може бути створено нагнітачем в газопроводі. Цим виключається можливість засосу повітря в газопровід або витикання з нього газу. У зимовий час гідравлічні затвори обігріваються пором для розрідження в'язкої смоли і розплавлення відкладається нафталіну. Ділянка газопроводу після бензольних або сірчаних скруберів працює в кращих технологічних умовах, ніж перші дві ділянки, за якими проходить прямий газ. Температура зворотного газу, звільненого від хімічних продуктів коксування, коливається на цій ділянці в дуже незначних інтервалах.