Модернізація та антикорозійний захист конденсаційного відділення

В цехе ректификации сырой бензол подвергается очистке от непредельных и сернистых соединений серной кислотой или каталитическим гидрированием и последующему разделению на товарные продукты. В смолоперегонном цехе для получения конечных продуктов наряду с дистилляцией и ректификацией применяются процессы кристаллизации, фильтрования или фугования, прессования, а также химическая очистка отдельных фракций смолы от фенолов и пиридиновых оснований. С целью расширения ассортимента продукции в смолоперегонных цехах осваиваются процессы азеотропной и экстрактивной ректификации отдельных фракций. Перспективным направлением переработки каменноугольной смолы и ее фракций можно считать процессы гидрогенизации.

Для выделения  из коксового газа водорода, метана, этилена или узких фракций, необходимых для синтезов аммиака, метанола, моторных топлив, могут найти эффективное применение процессы адсорбции с помощью синтетических цеолитов, характеризующихся высокой избирательностью действия.

Значительная  интенсификация процессов улавливания химических продуктов, уменьшение размеров аппаратуры могут быть достигнуты при проведении их под давлением, а также с применением малого холода [2].

 

Рис. 1.2.1. Схема материальных потоков цеха улавливания химических продуктов коксования.

 

 

 

 

 

3. Транспортирование газа через аппаратуру цеха улавливания

Для безопасной и эффективной работы коксовых печей  требуется поддерживать в них  давление, близкое к атмосферному, во избежание значительных потерь летучих  продуктов или подсосов воздуха  через неплотности кладки и арматуры. Это достигается путем регулируемого отсоса газа из газосборников при давлении 100-140 Па. При движении газа по трубопроводам и аппаратам цеха улавливания возникают значительные гидравлические сопротивления, для преодоления которых необходимо затрачивать энергию.

Отсос коксового  газа из печей и транспортирование  его через аппаратуру осуществляются с помощью специальных газодувок, называемых также эксгаустерами или нагнетателями, которые располагаются в машинном отделении после первичных газовых холодильников. Место установки газодувок диктуется не только стремлением сократить расход электроэнергии на транспортировку газа, но и необходимостью уменьшения числа газовых аппаратов, работающих под разрежением и создающих опасность подсосов воздуха в систему.

Нагнетатели являются наиболее ответственными агрегатами завода, от которых зависит работа коксовых печей, цеха улавливания и потребителей коксового газа. Количество нагнетателей, устанавливаемых в машинном отделении, определяется их производительностью по газу и мощностью завода. На типовом заводе, включающем четыре батареи коксовых печей, устанавливается три нагнетателя, из которых два рабочих и один резервный. На случай возникновения перебоев в подаче электроэнергии один или два нагнетателя должны иметь привод от паровой турбины.

Газ из коксовых батарей, соединенных  попарно, поступает через первичные  холодильники в общий коллектор, расположенный перед машинным отделением, из которого двумя нагнетателями  подается в аппаратуру цеха улавливания.

 

Типовые схемы газового тракта коксохимического завода показаны на рисунках 1.3.1. и 1.3.2. с холодильниками непосредственного и косвенного действия соответственно.

По своим параметрам нагнетатели  должны обеспечивать отсасывание максимального объема коксового газа с учетом форсирования работы коксовых печей. Необходимый напор нагнетателя определяется общим гидравлическим сопротивлением газового тракта и требованиями потребителей газа.

По опытным данным, гидравлические сопротивления отдельных участков газового тракта составляют, Па:

 

 

Рис. 1.3.1. Схема газового тракта завода с холодильником непосредственного действия

1 - газосборник; 2 - сепараторы; 3 - холодильники непосредственного действия; 4 - нагнетатели; 5,9 – электрофильтры; 6 - сатураторы; 7 - конечные холодильники; 8 - бензольные скрубберы; 10 - серные скрубберы; 11 газгольдер.

Рис. 1. 3. 2. Схема газового тракта завода с трубчатыми холодильниками:

1 - газосборники; 2 - сепараторы; 3 - холодильники; 4 - электрофильтры;

5 - нагнетатели; 6 - абсорберы; 7 - ловушки; 8 - конечные холодильники;

9 - бензольные скрубберы; 10 - серные скрубберы.

 

Газопровод  от коксовых печей до нагнетателей……1500-2500

Газовые холодильники …………………….1000-2000

Электрофильтры ……………………400-500

Дроссельные клапаны …………………....500-1000

Всего наличии всасывания …………………….3500-6000

Газопровод  от нагнетателей до потребителя …………3500-5000

Подогреватели газа …………………….500-600

Сатураторы  с ловушками ……………………..5000-6500

Конечные газовые  холодильники……………………..1000-1500

Скрубберы сероводородные ……………………..1500-2000

Скрубберы беззольные ……………………...2000-2500

Давление газа в конечной точке газопровода………...4000-6000

Всего налинии  нагнетания …………………........17500-24100

 

На современных  коксохимических заводах применяются нагнетатели центробежного типа, приводимые в движение паровой турбиной (3000- 5000 об/мин) или тихоходным высоковольтным электродвигателем (1450 об/мин) через зубчатый редуктор, увеличивающий скорость вращения до 3000-5000 об/мин. Ниже приведена техническая характеристика серийно выпускаемых нагнетателей с электрическими приводами:

 

Тип нагнетателя	750-23-8	1200-27-2	Э1800-23-2
Производительность  при 35°С  и 93200 Па, м3/мин	750	1270	1900
Повышение давления, Па	29400	34335	34335
Частота вращения ротора, с-1	79,3	65,1	50,0
Мощность электродвигателя, квт	800	1250	3150

Регулирование производительности нагнетателя с  паровым приводом осуществляется изменением подачи пара в турбину, вызывающим соответствующее изменение скорости вращения ротора нагнетателя. Такой способ регулирования является наиболее экономичным.

У нагнетателей с электроприводом число оборотов остается постоянным, а регулирование их производительности осуществляется двумя способами:

- прикрыванием (открыванием) задвижки на всасывающем газопроводе;

    - путем  передачи части газа из нагнетательного  газопровода че рез обводной газопровод (байпас) во всасывающий.

 

 

 

 

 

Второй способ является более  удобным, однако, как и первый, он связан с бесполезной затратой энергии. Недостатком второго способа является также то, что температура газа после нагнетателя значительно повышается из-за повторного сжатия части газа. Современные нагнетатели с электроприводом оборудованы автоматическими регуляторами, которые действуют с помощью поршневого исполнительного механизма на клапан-бабочку, установленный в обводном газопроводе. При турбинном приводе заданное разрежение перед нагнетателем поддерживается путем автоматического изменения числа оборотов турбины.

При автоматическом регулировании  производительности нагнетателя колебания давления в газопроводе перед ним не превышают 100- 200 Па. Поскольку такие колебания недопустимы для газосборников коксовых печей, то непосредственно за ними на отводных газопроводах устанавливаются автоматически регулируемые дроссели, снижающие колебания давления в газосборниках до 10-20 Па.

При работе нагнетателей под  действием центробежных сил из газа выделяются смола и водный конденсат, которые стекают вниз камеры каждого  рабочего колеса. Для непрерывного удаления конденсата в нижней части корпуса нагнетателя имеются спускные отверстия, к которым присоединены дренажные трубы, погруженные в гидрозатвор и снабженные паровым подогревом.

Большая скорость вращения рабочего колеса нагнетателя обусловливает необходимость непрерывной принудительной смазки подшипников с помощью специального масляного насоса, приводимого от главного вала. Этот насос начинает работать при скорости вращения вала более 1500 об/мин. Перед поступлением в подшипники циркулирующее масло проходит через специальный холодильник и фильтр [3].

 

 

 

 

4. Сырьевая база коксования

Выбор углей  для коксования имеет важное значение с точки зрения качества и стоимости  производимого кокса и химических продуктов. Поскольку в недрах земли  имеется сравнительно мало углей, пригодных для самостоятельного коксования, то обычно для этой цели применяют смеси различных углей - угольные шихты.

В дореволюционной  России для коксования применялись  почти исключительно донецкие угли, однако уже в 30-е годы ка востоке  СССР была создана новая угольно-металлургическая база и для коксования начали широко использовать угли других бассейнов. Доля отдельных бассейнов в поставках углей для коксования представлена в таблице 1.4.1.

Таблица 1.4.1. - Степень участия бассейнов в поставках углей для

коксования, %

Бассейны	Годы
	1940	1960	1980
Донецкий	75	60,1	42.6
Кузнецкий	20	28,7	37,9.
Карагандинский	3	4,5	9,1
Печорский	---	3,4	8,7
Прочие	2	3,3	1,7

Резкое сокращение поставок донецких углей для коксования за указанный период объясняется прежде всего состоянием запасов углей в различных бассейнах. В недрах Донбасса запасов коксующихся углей значительно меньше, чем в Кузбассе. К тому же глубина шахт, в которых добываются угли марок Ж, К и ОС, здесь превышает 1000 м, а резервный шахтный фонд спекающихся углей составляют лишь участки глубиной 1300-1500 м, тогда как в Кузбассе глубина шахт не превышает 500 м. Из-за большой глубины залегания и малой мощности пластов строительство и эксплуатация шахт в Донецком бассейне значительно дороже, а себестоимость угля примерно в два раза выше, чем в Кузбассе.

 

Угленосная  толша Донецкого бассейна содержит около 100 пластов мощностью от 0,45 до 2,5 м. Мощность большинства пластов составляет 0,5-0,8 м. На глубине до 600 м расположено примерно 33% общих запасов, от 600 до 1200 м - около 40% и от 1200 до 1800 м - около 27%.

По петрографическому  составу донецкие угли являются блестящими и полублестящими с высоким содержанием витринита. Зольность большинства пластов изменяется от 7 до 15%. В бассейне преобладают среднесернистые угли, а высокосернистые (более 2,5%) составляют треть общих запасов. Содержание фосфора колеблется в пределах от 0,001 до 0,02%, что является благоприятным фактором для производства доменного кокса.

К Донецкому  бассейну относят также новое  месторождение - Западный Донбасс. Здесь имеется около 30 пластов, относящихся к категории тонких и очень тонких (мощность не превышает 1 м). Угли Западного Донбасса характеризуются высокой сернистостью (в среднем около 2%), легкой и средней обогатимостью. Зольность их варьирует от 2 до 16%, а серность - от 0,9 до 4,3%. Для коксования представляют интерес спекающиеся газовые угли Г6 и Г16, запасы которых составляют около 16% от общих запасов бассейна.

Львовско-Волынский  бассейн расположен на юго-западе Волынской и северо-западе Львовской областей Украины. Глубина залегания рабочих пластов не превышает 300-500 м. Это малометаморфизированные угли главным образом марки Г (более 99% от балансовых запасов). По петрографическому составу нижиекарбоновые угли этого бассейна менее однородны, чем газовые угли промышленного Донбасса. Преобладающим микрокомпонентом является витринит (70-75%). Зольность товарного утля составляет 15-21%, сернистостъ от 0,7 до 5,5% и более, содержание фосфора от 0,003 до 0,14%.

Кузнецкий бассейн представляет собой крупнейшую базу высококачественных углей на территории СНГ. В недрах бассейна залегают угли всех степеней метаморфизма - от бурых и длиннопламенных до антрацитов. Здесь обнаружено около 100 пластов суммарной мощностью свыше 230 м.

 

Средняя мощность разрабатываемых пластов 2,2 м.

Около двух третей общих запасов углей находится на глубине более 600 м. Кузнецкий бассейн представлен двумя продуктивными свитами пермского периода- балахонской и кольчугинской. Содержание витринита в утях балахонской свиты обычно ниже 60% а в углях кольчугинской свиты 75-80%. В сравнении с донецкимиутлями аналогичных марок кузнецкие отличаются более низкой спекаемостью и затрудненной обогатимостыю, однако имеют меньшую сернистостъ (0,3-0,8%) и зольность (до 12% для коль- гушинской свиты и 8-16% для балахонской). Содержание фосфора в кузнецких упиях (0,01 -0,2%) более высокое, чем в донецких.

По мощности пластов, общим геологическим и  разведанным запасам углей, их доступности для промышленного освоения и высокому качеству Кузнецкий бассейн не имеет себе равных. Добыча углей здесь ведется не более чем на 50 шахтах и разрезах, среди которых крупнейшей является шахта «Распадская». Возможность разработки значительной части запасов открытым способом, требующим меньших капитальных затрат на освоение месторождений и снижающим себестоимость добываемых углей, позволяет считать этот бассейн наиболее перспективным в качестве сырьевой базы для коксохимического производства.