книги из ГПНТБ / Чистяков, А. Н. Технология коксохимического производства в вопросах и задачах учебное пособие

Для исключения попадания кокса в косые ходы последние располагают в нависающей части под углом 60° и рассчиты­ вают на фактическую скорость газа от 8 до 10 м/с.

Над косыми ходами установлены передвижные шиберы из шамотного кирпича, что позволяет регулировать отбор газа.

Производительность камеры сухого тушения кокса при­ нята в размере 1200—1300 т в сутки. Для коксового цеха из 4 батарей производительностью 5000 т кокса в сутки требу­ ется четыре рабочие камеры и две резервные. Период охлаж­ дения составляет от 2 до 4 ч. в зависимости от температуры выгружаемого кокса (200—250 °С), количества подаваемого дутья и схода кокса по сечению.

Этот период может меняться в широких пределах в зави­ симости от достигнутой равномерности схода кокса и распре­ деления дутья.

При тушении 1 т кокса можно получить около 400 кг пара энергетических параметров. Тушение кокса осуществляется циркулирующим «инертным» газом, состав которого может колебаться в широких пределах и в основном зависит от ре­ жима работы установки и ее герметичности. Средний состав циркулирующего газа, %: С02— 3,9; СО — 18,6; О2 — 0,2;

Н2 — 6,7; СН4 — 0,5; N2 — 70,1.

Скорость газа, приведенного к нормальным условиям, в расчете на незаполненное сечение камеры допускается в пре­ делах 0,5—0,9 м/с. Объем циркулирующих газов определя­ ется по тепловому балансу для заданных температурных па­ раметров газа и кокса. Расход инертных газов на тушение 1 кг кокса с нагревом газа до 800 °С составляет 1,5 м3.

Вопросы и задачи

1.Какие требования предъявляются к качеству литейного кокса?

2.Методы определения механической прочности кокса.

3.Как определяется реакционная способность кокса?

4.Как изменяются свойства кокса по ширине и высоте

камеры?

5. Что понимается под «припеком кокса»? С чем связана величина припека кокса?

З а д а ч а 1. Производительность одной камеры сухого тушения кокса 56 т/ч. Объемный вес кокса 0,5 т/м3, время ту­ шения 2,4 ч. Удельный расход циркулирующего газа 1,5 м3/кг, скорость газа 0,7 м/с.

61

Рассчитать: а) потребный полезный объем рабочей части камеры; б) сечение камеры; в} высоту слоя кокса в камере.

500 тыс. т/год; в) объемом 3200 м3, КИПО 0,53 — 2,2 млн. т/год.

=25,7.

2.Припек кокса 1,5%; выход летучих из кокса 0,8%;

3.Выход металлургического кокса из валового: а) 94%П

б) 96%; в) 95%.

4.Насыпной вес рабочей шихты 0,8 т/м3;

5.Оборот печи 16 ч.;

6.Расход металлургического кокса 550 кг/т чугуна.

З а д а ч а 3. Рассчитать выход кокса на рабочую и сухую шихту. Характеристика шихт приведена в таблице. Оценить влияние технических показателей шихты на выход кокса.

Припек кокса 2,0%. Выход летучих из кокса — 1,0%.

62

З а д а ч а 5. Определить зольность кокса, если шихта имела следующую характеристику: 1) №Pi= 7,5%, Aci—6,8%г.

^ = 28,4%; 2) №*2=10,4%, Ас2=7,5% , Кс2=26,6% .

использования полезного объема этой печи 0,445 м3/т чугуна в сутки. В качестве топлива и восстановителя используется природный газ и кокс. Удельный расход кокса 0,375 т/т чу­ гуна. Рассчитать годовую производительность доменной печи по чугуну и годовой расход кокса.

З а д а ч а 8. Рассчитать припек кокса по известным фор­ мулам и оценить расхождения в результатах. Характеристика шихты, %: №р= 10,1, Ас = 7,3, К°=28,6, Sc06nr—2,20.

Выход летучих из кокса — 1 % •

т а н С. И. Технология обогрева коксовых печей. М., «Металлургия», 1949.

Г Л А В А 5. УЛАВЛИВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ

КОКСОВАНИЯ

5.1. Первичное охлаждение и транспортировка газа

Коксовый газ, выходя из камеры, содержит пары легких ароматических углеводородов,с молы, воды, нафталина, ам­ миака, сероводорода, цианистых соединений и называется сы­ рым (прямым) коксовым газом. После прохождения через конденсационную и улавливающую аппаратуру химических цехов коксовый газ называется обратным, так как часть еговозвращается к коксовым печам на их обогрев.

63

Выход коксового газа зависит прежде всего от качества шихты, а состав, в основном, определяется технологическим режимом коксования.

Состав коксового газа колеблется в узких пределах, %:

Н2 — 57,6—60,5; СН4 — 27,3 — 24,6; С02 — 2,7—2,30; Ст Н „—

= 26,9%) в динасовых коксовых печах при периоде коксова­ ния 14,1 ч и температурах в отопительных простенках 1347 °С с коксовой стороны и 1319 °С с машинной стороны.

В газ переходит более 63% водорода угля.

Выход и состав газа в процессе коксования меняются (рис. 5—1). К концу процесса в коксовом газе увеличивается содержание водорода и уменьшается содержание метана, со­ ответственно изменяются плотность и теплота сгорания газа.

Усреднение состава газа происходит в газосборниках. Парогазовая смесь с температурой 650.—700 °С на выходе

из камер охлаждается в стояках и газосборниках надсмольной водой до 80—85°С, при этом конденсируется более 60% смолы. Дальнейшее охлаждение газа до 30—35 °С и конден-

64

сация паров осуществляются в первичных холодильниках раз­ ной конструкции.

Для отсоса газа из камер, его транспортировки через охлаждающую, улавливающую и очистительную аппаратуру и доставки потребителю служат газовые нагнетатели (газодувки). Вся аппаратура, расположенная до нагнетателя, ра­ ботает под разрежением (400—500 мм вод. ст), а после нагне­ тателя— под давлением (2000—3000 мм вод. ст.). Давление газа на выходе с коксохимического завода должно составлять

Рис. 5—1. Изменение состава газа в течение пе­ риода коксования.

400—600 мм вод. ст., что обеспечивает подачу газа металлур­ гическому заводу и другим потребителям.

Таким образом, суммарный напор современных нагнета­ телей производительностью 90—100 тыс. м3/ч составляет

3000—4000 мм вод. ст.

При необходимости передачи газа на дальнее расстояние его давление повышается в компрессорах до 8—10 ати. Газ подвергается соответствующей очистке и осушке от влаги. Обычно улавливание сырого бензола, очистка газа от серово­ дорода в этом случае производится под давлением.

Нагнетатели центробежного типа приводятся в движение паровой турбиной или электродвигателем.

Регулирование отсоса газа при паровом приводе произво­ дится изменением числа оборотов паровой турбины — при­

вода для нагнетателя, что достигается .количеством подаваемого пара.

У нагнетателей с электроприводом число оборотов оста­ ется постоянным, а режим работы поддерживается: а) при­ крыванием или открыванием задвижек на всасывающем газо­ проводе; б) путем передачи части газа из нагнетательного га­ зопровода через обводной газопровод (байпас) во всасы­ вающий.

Автоматическое регулирование работы нагнетателей позво­ ляет добиться минимального колебания давлений в газопро­ воде перед нагнетателем, не превышающего 10—20 мм вод.ст.

Вопросы и задачи

1. Гидравлический и температурный режим работы газосборников.

2.Почему в газосборники подается горячая надсмольная вода, а не вода цикла первичных холодильников?

3.Типы первичных холодильников. Их оценка.

4.Существующие технологические схемы первичного охлаждения газа.

5.Насколько возможно и целесообразно применять воз­ душные холодильники?

6.Как образуется надсмольная вода?

7.Параметры пара, поступающего к паровой турбине на­ гнетателя и отработанного.

8. Преимущества и недостатки нагнетателей с паровым и электроприводом.

9.Направление движения газов в камере, и как оно отра­ жается на составе газа и жидких продуктов.

З а д а ч а 1 . Нагнетатель коксового газа обслуживает коксовый блок из 2 батарей по 65 печей каждая с полезным

Определить: а) температуру газа после нагнетателя, если его температура после первичного холодильника равна 30 °С; б) необходимую мощность на валу нагнетателя;

При расчете принять суммарный напор нагнетателя рав­ ным 3000 мм вод. ст. (на всасе 500 мм вод. ст., на нагнетании 2500 мм вод. ст.).

66

Sco6i4=0,30, № =2,84.

5.2. Улавливание аммиака и пиридиновых оснований

Образующийся при коксовании аммиак"распределяется между газом и надсмольной водой. Его улавливание осуще-. ствляется серной кислотой с целью получения сульфата ам­ мония.

Аммиак очень ядовит и имеет резкий запах, ощущаемый при концентрации его в воздухе 0,04 г/м3. Опасной является его концентрация в воздухе более 1,5—2,7 г/м3. В присутст­ вии 0 2, Н20, особенно H2S и HCN аммиак является агрессив­ ной коррозионной средой. Поэтому выделение аммиака из коксового газа является непременным условием нормальной работы коксохимического производства и обязательно при использовании газа для бытовых нужд. '

68

Из известных методов получения сульфата ам-мония (кос­ венный, прямой, полупрямой) наибольшее распространение получил полупрямой способ — прямое улавливание серной кислотой аммиака из газа и косвенное: выделение аммиака из надсмольных вод, перерабатываемых на колонне с после­ дующим улавливанием.

На практике существует две разновидности полупрямого способа — сатураторный (рис. Ъ—2) и бессатураторный (рис. 5—3). На рис. 5—4 представлена технологическая схема улавливания химических продуктов.

Одновременно с улавливанием аммиака улавливаются и пиридиновые основания. Основной особенностью бессатураторного метода является возможность поддержания опти­ мальных условий улавливания не только для аммиака, но и для пиридиновых оснований.

Пиридин, пиколины, лутидины обладают слабыми основ­ ными свойствами и взаимодействуют с серной кислотой за счет неспаренной электронной пары азота, образуя в зависи­ мости от кислотности раствора кислую или среднюю соли сульфата пиридина и других компонентов, например:

C 5 H 5N + H 2 S 0 4^ ( C 5 H 5 N H ) H S 0 4,

2C5H5N+ H2S04-^ ( C 5 H 5 N H ) 2 S O 4 .

Соли нестойки, подвергаются гидролизу, что обусловли­ вает потери пиридиновых оснований.Степень гидролиза повы­ шается с понижением кислотности раствора и повышением его температуры.

Для получения высококачественного сульфата аммония желательно поддерживать низкую кислотность раствора в то время, как для улавливания пиридиновых оснований — повы­ шенную кислотность.

Надсмольная вода, содержащая соли летучего [(NH4) 2S, (NH4)2CC>3, NH4CN]i и связанного [NH4C1, NH4CNS, (NH4) 2S04] аммиака, перерабатывается в аммиачном отделе­ нии (рис. 5—5), технология которого увязывается как с суль­ фатным отделением, так и с обесфеноливанием сточных вод.

Вопросы и задачи

1.Назовите и обоснуйте оптимальные температуры обра­ зования аммиака.

2.Дать оценку известным методам получения сульфата

аммония.

69