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

Рис. 5—5. Схема переработки надсмольной воды с использованием связанных солей аммиака:

3.Почему в технологической схеме производства сульфата аммония по сатураторному методу устанавливается подогре­ ватель коксового газа, а при бессатураторном он отсутствует?

4.Защита корпуса сатуратора и абсорбера от воздействия агрессивной среды.

5.Чем отличается технологическая схема переработки надсмольной воды заводов, работающих на донецких углях,

ииспользующих угли Кузбасса и Печорского бассейна?

За д а ч а . Рассчитать количество образующейся надсмольной воды, подлежащей переработке на коксохимическом за­

воде, имеющем в своем составе 4 батареи по 65 печей с по­ лезным объемом камеры 32,3 м3. Разовая загрузка 23,5 т су­ хой шихты, период коксования 14,33 ч, оборот печи 14,5 ч. Ха­ рактеристика шихты: И7р=9,1%, Ас= 8,1 %, 1/г=26,5%. Рас­ ход пара на инжекцию при бездымной загрузке 0,015 т/т шихты. Температура газа после первичных холодильников

30°С.

5.3.Обесфеноливаиие и обезвреживание сточных вод

Основное количество сточных вод образуется при конден­ сации водяных паров, содержащихся в коксовом газе (избы­ точная надсмольная вода, конденсат из газопроводов), осве­ жении воды оборотных циклов газовых холодильников непо­ средственного действия и конденсации острого пара, исполь­ зуемого в химических цехах для дистилляционных процессов.

Примерное содержание фенолов в сточных водах (мг/л):

Содержание фенолов перед сбросом вод в водоемы не должно превышать 0,001 мг/л.

Кроме фенолов, вода содержит и другие органические со­ единения (смола, пиридин, ароматические углеводороды и пр.), а также и минеральные соли (цианиды до 8Q мг/л, роданиды до 600 мг/л и др.).

Первичное обезвреживание сточных вод (обесфеноливание) осуществляется либо пароциркуляционным, либо эк­ стракционным методами. Наибольшее распространение в про­ мышленности получил первый из них.

72

На рис. 5—5 представлена схема обесфеноливания по парециркуляционному методу. Степень обесфеноливания равна приблизительно 90%. В качестве экстрагента при экстракци­ онном методе чаще используется бензол; предложено немала и других растворителей. Глубина обесфеноливания состав­ ляет 97—98%. Принципиальные схемы обесфеноливания сточ­ ных вод бензольно-экстракционным методом приведены на рис. 5—6.

Рис, 5—6. Принципиальные схемы применяемых способов обесфе­ ноливания сточных вод бензольно-экстракционным методом:

При экстракционном методе надсмольная вода обесфеноливается до переработки ее в аммиачной колонне, что значи­ тельно снижает потери фенолов.

После экстракционной установки надсмольная вода посту­ пает в аммиачную колонну, где растворенный в ней бензол:

73

вместе с аммиаком извлекается и попадает либо в коксовый газ, либо в сырые пиридиновые основания. Такое технологи­ ческое оформление процесса обесфеноливания позволяет сни­ зить расход бензола.

Окончательная очистка сточных вод — биохимическая про­ изводится с применением активного ила, базируется на спо­ собности некоторых специальных видов микробов разрушать фенолы. Для поддержания жизнедеятельности микробов тре­ буется тщательная подготовка вод (предварительная очистка вод от смолы, масел, механических примесей, постоянство со­ става воды и т. п.). Эффективность обесфеноливания может достигнуть 99,8%.

В литературе имеется указание на то, что и этот метод в отдельных случаях не позволяет полностью уничтожить фе­ нолы. Поэтому предлагается вводить третью степень очистки с применением физико-химических методов обезвреживания (озонирование, микрофильтрование и др.).

Вопросы и задачи

1.Какие растворители применяются для экстракции фено-

.лов и требования, предъявляемые к ним?

2.Состав фенолов, получаемых в процессе коксования.

3.Чем определяется объем применяемого пара?

З а д а ч а . Определить количество циркулирующего пара в скруббере, если на обесфеноливание поступает 20 м3/ч воды. Содержание фенолов в надсмольной воде 2,4 г/л. Степень обесфеноливания 92%.

5.4. Улавливание и получение сырого бензола

Количество легких ароматических углеводородов, образу­ ющихся при коксовании, связано с выходом летучих веществ

иобычно составляет порядка 1 % к сухой шихте.

Всостав сырого бензола, кроме ароматических углеводо-

.родов (80—95%), входят непредельные соединения (цикло­

пентадиен, амилены, стирол, кумарон, инден и др.— 5—15%),

.сернистые соединения (сероуглерод, тиофен и его гомологи), насыщенные углеводороды жирного и гидроароматического ряда (циклопентан, циклогексан, гексан и др.— 0,3—2 %), лрочие соединения (фенолы, азотистые, нафталин и др.— ме­ нее 1 %).

74

Соотношение между компонентами зависит от свойств шихты (содержания серы, азота, кислорода и др.) и условий коксования (температуры, гидравлического режима и др.).

Из ароматических углеводородов основным является бен­ зол (до 70%), далее по содержанию располагаются: толуол (15%), ксилолы, триметилбензолы. Вот почему в технической литературе по коксохимии применяется термин — бензольные углеводороды, хотя с химической точки зрения это название неприемлемо. Не нарушая установившейся традиции, мы сохраним указанное на­ звание.

Коксовый газ после пер­ вичных холодильников со­ держит до 35 г/м3 бензоль­ ных углеводородов, выделе­ ние которых из него в прин­ ципе может быть осуществ­ лено: а) адсорбционным; б) абсорбционными метода­ ми и в) методом выморажи­ вания.

Преимущественное рас­ пространение в промышлен­ ности нашел абсорбционный метод с применением либо ного поглотительного масел.

Перед улавливанием ароматических углеводородов коксо­ вый газ, идущий из сульфатного отделения с температурой

бензола при работе на каменноугольном масле с паровым на­ гревателем представлена на рис. 5—8, а с огневым нагре­ вом — на рис. 5—9.

Вопросы и задачи

1.Теории образования ароматических углеводородов в процессе коксования.

2.Характеристика поглотительных масел, их преимуще­

ства и недостатки.

3. Чем определяется температура конечного охлаждения газа?

75

4. Почему температура поступающего в скруббер поглоти­ тельного масла должна быть на 2—3°С выше температуры-, выходящего из него газа?

5. Почему при улавливании ароматических углеводородов при повышенном давлении применяются абсорберы полчатого, а не насадочного типа?

Рис. 5—9. Схема получения сырого бензола при огневом нагреве по­ глотительного масла:

1 — дефлегматор; 2 — дистилляционная колонна; 3 — теплообменник; 4 — труб­

6. Какие особенности аппаратурного оформления конеч­ ного охлаждения газа по сравнению с первичным охлажде­ нием?

7. Сформулируйте законы, определяющие процесс абсорб­ ции ароматических углеводородов из коксового газа.

8. Чем вызывается необходимость регенерации поглоти­

тельного масла?

9. На рис. 5—8 и 5—9 представлены технологические схемы получения сырого бензола с паровым и огневым нагре­

77

вами поглотителнього масла. Что характерно для каждой из этих схем? Преимущества и недостатки.

З а д а ч а 1. Рассчитать и сравнить потери бензольных углеводородов при улавливании их из газа: а) каменноуголь­ ным и б) соляровым маслами при температуре абсорбции 25 и 30 °С при условии одинакового содержания бензольных углеводородов в обезбензоленном масле (0,3 вес. %). Состав сырого бензола, %: бензол — 73, толуол — 21, ксилолы — 5, сольвент (триметилбензолы) — 1 .

Общее давление газа на выходе из последнего скруббера 790 мм рт. ст.

З а д а ч а 2. Рассчитать допустимую концентрацию бен­ зольных углеводородов в обезбензоленном масле (каменно­ угольном и соляровом), чтобы потери бензольных углеводоро­ дов с коксовым газом не превысили 2 г/м3 при температуре абсорбции 30° С.

Состав сырого бензола в обезбензоленном масле принять таким же, как и его состав в газе (из задачи 1 ).

Давление газа на выходе из скруббера 790 мм рт. ст.

З а д а ч а 3. Рассчитать максимальное насыщение бен­ зольными углеводородами каменноугольного и солярового ма­ сел при условии равновесия на выходе масла из последнего скруббера.

Температура 'поступающего газа 25 °С и давление 847 мм рт. ст. Содержание бензольных углеводородов в газе 30 г/м3, в обезбензоленном каменноугольном масле 0,18 вес. %, в соляровом — 0,12 вес. %.

Состав сырого бензола принять из задачи 1.

З а д а ч а 4. Рассчитать равновесную концентрацию со­ держания бензольных углеводородов в каменноугольном масле при температуре улавливания 30 °С и давления 9 ата. Содержание бензольных углеводородов в газе после конеч­ ного холодильника равно 30 г/м3.

За д а ч а 5. Рассчитать количество подаваемого в скруб­ беры каменноугольного масла на 1 т коксуемой сухой шихты при улавливании бензольных углеводородов при обычном давлении и давлении 9 ата.

За д а ч а 6. Определить среднюю движущую силу абсорб­ ции при улавливании бензольных углеводородов при 25 °С й нормальном давлении.

Давление газа на входе в скруббер 847 мм рт. ст., на вы­ ходе — 825 мм рт. ст.

78

З а д а ч а 7. Рассчитать удельную поверхность насадки скрубберов, если в прямом газе содержится 35 г/м3, в обрат­ ном 2 г/м3, насыщенном каменноугольном масле 2,2 %, в обез-

каменноугольном масле. Температура масла, поступающего в

заводов приведен в табл. 6—1 .

Переработка сырого бензола заключается в получении чи­ стых и технических продуктов путем ректификации и очистки (химической или каталитической). Например, коксохимиче­ ская промышленность СССР выпускает семь сортов бензола: особо чистый с содержанием основного вещества не менее 99,8% и серы не более 0,00012%; чистый для синтеза двух сортов; чистый для нитрации двух сортов; чистый 90%-ный.

Получение двух фракций сырого бензола (легкий и тяже­ лый бензол) в бензольном отделении облегчает дальнейшую

79-

Таблица 6—1

П р и м е ч а н и я : I и II — данные УХИНа для сырого бензола южных заводов; результаты получены на печах ПК и ПВР; II I — образец сырого бензола восточного завода (печи ПВР).

80