Модернізація та антикорозійний захист конденсаційного відділення

Карагандинский  бассейн расположен в северо-восточной части Карагандинской области Казахстана. Более 75% геологических запасов залегает на глубине до 600 м, из них половина на глубине до 300 м. Пласты угля рабочей мощности (более 0,7 м) содержатся в нескольких свитах. Содержание витринита изменяется от 30% в пластах ашлярикской и карагандинской свит до 80% в пластах долинской свиты. В карагандинской свите сосредоточены угли марок К и К2, а в долинской свите угли марок Г, КЖ и Ж. Зольность различных пластов колеблется от 8 до 47%, а сернистость от 0,6 до 1 %. Хорошая спекаемость карагандинских углей создает условия использования их для коксования.

 

 

Печорский бассейн расположен на северо-востоке европейской части России и простирается вдоль западного склона Урала до Кизеловского угольного бассейна. В этом бассейне установлен непрерывный метаморфический ряд углей - от бурых до антрацитов. Свыше 40% общих запасов углей залегают на глубине до 600 м. Более половины запасов приходится на долю жирных углей технологических групп Ж19 Ж10. Угли Печорского бассейна в основном малосернистые (0,5- 0,8%), зольность их колеблется от 11 до 29,5% при средней и трудной обогатимости, а содержание фосфора - от 0,002 до 0,008%. Печорский угольный бассейн является основной сырьевой базой Череповецкого металлургического комбината.

Кизеловский бассейн расположен в пределах Пермской области России вдоль западных склонов Северного Урала. Залежи здесь представлены среднеметаморфизированными газовыми и жирными углями Г6, Ж13 и Ж18 с меньшей спекаемостью по сравнению с донецкими и печорскими аналогичных марок. Кизеловские угли высокозоль- ны, труднообогатимы и высокосернисты. Содержание золы колеблется от 18 до 35%, а сернистость составляет в среднем 6%.

Из общей  добычи угля в Кизеловском бассейне на коксование направляется около 15%. Основным потребителем этих ушей (марок Г и Ж) является Губахинский коксохимический завод. В связи с высоким содержанием серы кокс из кизеловских углей используется только в цветной металлургии. Из-за отработки значительной части запасов значение Кизеловского бассейна в поставке углей для коксования будет снижаться [4].

 

 

 

 

 

 

5. Размещение и масштабы коксохимических предприятий

В связи с  большим количеством перерабатываемого  угля и производимого кокса размещение коксохимических заводов возможно на месте добычи угля при шахтах или в составе металлург ических заводов на месте потребления кокса.

Существует  также ряд заводов, которые располагаются  вблизи химических либо металлургических и химических комбинатов.

В процессе развития предприятий коксохимической промышленности определилась тенденция к максимальному укрупнению последних, современные заводы имеют мощность в пределах 1-8 млн.т/год. На Украине преимущественное значение имеют коксохимические предприятия, связанные с металлургическими заводами и комбинатами, при этом существующие заводы могут быть разделены на следующие категории:

• самостоятельные коксохимические заводы, расположенные в районе или непосредственно примыкающие к металлургическим заводам;
• коксохимические заводы, входящие в состав комбинатов или заводов и получившие в этом случае название коксохимических производств;
• коксохимические заводы, связанные с химическими предприятиями, использующими коксовый газ для азотно-тукового производства;
• коксогазовые заводы, отдающие газ в городские сети промышленного газа.

Для Украины  характерно сооружение крупных коксохимических  предприятий с блоками из четырех коксовых батарей мощностью 1,8- 2,8 млн.т/год кокса для одной очереди и дальнейшее развитие этих предприятий до 8-14 батарей. Сооружение углеобогатительных фабрик предусматривается в составе заводов, если они размещены вблизи угледобывающих районов или на расстоянии 400-500 км от последних.

Большие масштабы предприятий Украины определяют районную централизацию переработки  основных химических продуктов и  организацию в составе крупных заводов цехов ректификации бензола и переработки смолы, а также получение пекового кокса.

 

Малотоннажные продукты (нафталин, пиридин, фенол и другие) перерабатываются и на более удаленных центральных для данного географического района предприятиях. На отдельных из них также организуется более глубокая переработка химических продуктов.

В своем плановом составе коксохимическое предприятие  может состоять из следующих цехов: углеподготовки с угольным складом, углеобогатительной фабрики с относящимися к ней сооружениями по шламовому  хозяйству, сушке продуктов обогащения и породоудалению; коксовых печей с угольной башней и устройствами для тушения, сортировки и отгрузки кокса; улавливания химических продуктов — смолы, аммиака, пиридиновых оснований, фенолов, бензола и в ряде случаев сероводорода с получением серной кислоты или серы; ректификации бензола с получением чистых бензольных продуктов; переработки смолы и получаемых из них продуктов; пеко-коксовой установки и целого ряда других химических цехов и отделений в зависимости от глубины переработки каменноугольных продуктов.

По характеру  зданий и сооружений из основных технологических  цехов наибольший объем строительных работ приходится на углеподготовительный цех и углеобогатительную фабрику. В основном все сооружения возводятся в железобетоне. При сооружении коксового цеха применяют железобетон и огнеупорную кладку печей. Химические цехи вследствие выноса большинства аппаратуры наружу имеют ограниченный объем зданий [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Генеральный план коксохимического завода

Генеральный план коксохимического предприятия оказывает большое влияние на размер капиталовложений в строительство предприятия, а также на себестоимость продукции и расходы по эксплуатации. Размещение сооружений коксохимического предприятия на генеральном плане должно обеспечить поточное перемещение сырья, полупродуктов и готовой продукции по территории предприятия в процессе производства, а также обеспечить максимально возможное объединение вспомогательных сетей, сооружений (энергетика, водоснабжение, канализация, транспорт, автоматическое и телеуправление, бытовые корпуса, склады, мастерские) и коммуникаций для обслуживания групп технологических цехов.

Подача угля от углеприема на углеподготовку осуществляется ленточными конвейерами. Для сокращения их длины углеподготовительное отделение и углеобогатительная фабрика должны располагаться на минимально допустимом по условиям конвейерной связи расстоянии от сооружений углеприема. Расположение коксового цеха должно обеспечивать удобную связь конвейерами с углеподготовительным отделением и трубопроводами (газопровод, аммиакопровод и т.п.) с химическими отделениями. Коксовый блок и, в частности, коксосортировка должны располагаться на минимально возможном расстоянии от коксоприемных сооружений доменного цеха для сокращения длины тракта кок- сопередачи и сведения до минимума числа перегрузок, приводящих к излишнему дроблению кокса. Отделение конденсации и улавливания газа располагается с машинной стороны коксовых печей. При этом газовые холодильники, осветлители, сборники аммиачной воды и смолы, машинное отделение следует располагать против центральной поперечной оси обслуживаемого ими коксового блока. Химические отделения (сульфатное, сероочистка и др.) обычно располагаю тся последовательно по ходу газа, а цехи смолоразгонный и ректификации бензола - параллельно последним.

 

 

При размещении химических отделений, связанных с  обработкой газового потока, необходимо учитывать также место расположения внешних потребителей коксового газа (мартеновские цехи, головные сооружения дальнего и бытового газоснабжения, азотно-туковые и другие химические предприятия), не допуская возвратных и параллельных потоков газа. Объекты водоснабжения, энергоснабжения, транспорта, склады, мастерские и другие вспомогательные помещения располагаются на территориях, свободных от технологических объектов, но с учетом связей с последними.

В соответствии с санитарными нормами проектирования коксохимические заводы относятся к I классу по санитарной вредности. Стоящие отдельно смолоперегонные заводы и углеподготовительные фабрики относятся ко II классу по санитарной вредности. В соответствии с этим между коксохимическими предприятиями и жилыми районами должна предусматриваться санитарно-защитная зона шириной не менее 500 м. Коксохимические заводы должны располагаться в непосредственной близости к железнодорожным путям МПС.

Химические  предприятия относятся к категории  предприятий, выделяющих значительное количество вредностей, и поэтому, как правило, они располагаются за пределами городской черты.

Противопожарная безопасность предприятия достигается за счет обеспечения разрыва между отдельными сооружениями завода, а также за счет оснащения предприятия средствами пожаротушения и профилактики пожаров.

Зона между  внешними магистралями и ограждениями коксохимического предприятия должна быть заполнена зелеными насаждениями [6].

 

 

 

 

7. Оптимизация схемы улавливании химических продуктов коксования

Применяемые на большинстве коксохимических заводов  Украины схемы охлаждения и очистки  коксового газа при некотором  различии их характеризуются одинаковой последовательностью основных процессов обработки газа. После газосборников прямой газ охлаждается в трубчатых холодильниках до 25-35°С, а затем проходит последовательно аппаратуру для улавливания аммиака, бензольных углеводородов и сероводорода. Практика работы коксохимических заводов показала, что такая схема улавливания химических продуктов далека от оптимальной и имеет серьезные недостатки, обусловливающие снижение технико-экономических показателей и ухудшение экологической обстановки на прилегающей территории.

Прежде всего, следует отметить, что установленные  в соответствии с проектной схемой электрофильтры (перед нагнетателем или после него) на большинстве  заводов не работают, и поэтому  большое количество туманообразной смолы и нафталина поступает в последующую аппаратуру для улавливания химических продуктов, что нарушает нормальное протекание процессов и приводит к образованию различных отходов. Нафталин выпадает в виде кристаллов в трубопроводах и аппаратуре, забивает насадку в скрубберах и градирне цикла конечного охлаждения газа, конденсационную аппаратуру в цехе ваку ум-содовой сероочистки и в бензольном отделении, нарушает работу контрольно-измерительных приборов и регулирующих устройств.

При охлаждении газа в конечных холодильниках нафталин накапливается в охлаждающей воде и для его удаления требуется установка фомоздких отстойников или смолопромывателей. Однако из-за низкой эффективности этих процессов значительная часть нафталина поступает с водой в градирню и выдувается воздухом в атмосферу, а другая часть уносится с газом в бензольное отделение и сероочистку.

 

Наличие нафталина и смолы в оборотной воде конечного холодильника практически исключает возможность закрытия этого цикла из-за быстрого забивания водяных холодильников.

Накапливаемый в поглотительном масле нафталин снижает эффективность работы бензольного отделения, а установка дополнительной нафталиновой колонны усложняет технологическую схему и требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат.

В цехе вакуум-содовой  сероочистки нафталин и смолистые  вещества откладываются на насадке  в скрубберах, а также в конденсаторах-холодильниках. что приводит в конечном итоге к увеличению потерь сероводорода с обратным газом. Вместе с сероводородным газом они поступают в вакуум-насосы и способствуют образованию нагара в цилиндрах и клапанах, что снижает эффективное! ь их работы и требует периодических остановок для чистки. При мышьяково-содовой сероочистке нафталин и масла нарушают процесс флотации серы в регенераторах.

Значительные  трудности в работе цехов улавливания  химических продуктов, по традиционной схеме связаны с размещением  сероочистки в ее хвосте. Наличие цианистого водорода в коксовом газе обусловливает интенсивную коррозию трубопроводов и аппаратуры, образование свищей и. как следствие, потери химических продуктов в атмосферу или подсос воздуха в аппараты отделения регенерации, работающие под вакуумом. Цианистый водород и кислород способствуют образованию в поглотительном растворе сероочистки нерегенерируемых солей (роданидов, ферроцианидов, тиосульфатов и др.), для удаления которых требуется выводить часть раствора в отвалы, а потери его компенсировать дополнительным расходом соды.

На заводах  с открытым водным циклом конечных газовых холодильников значительная часть цианистого водорода растворяется в воде и затем выделяется на градирне в атмосферу, что резко ухудшает экологическую обстановку и способствует коррозии металлоконструкций на прилегающей территории.

Закрытие водного цикла конечных холодильников трудно реализуемо в существующих условиях из-за быстрого забивания водяных холодильников нафталином и смолой и, кроме того, не обеспечивает эффективного решения проблемы вредных выбросов, так как приводит к увеличению количества жидких отходов в цехах сероочистки и в бензольных отделениях.