Модернізація та антикорозійний захист конденсаційного відділення

На некоторых  коксохимических заводах смола  газосборникового цикла после отстоя в механизированных отстойниках-осветлителях подвергается двух- трехступенчатой  промывке надсмольной водой холодильникового цикла в соотношении 1:1 в шестилопастных смесителях. Образующаяся при этом эмульсия разделяется в механизированных отстойниках при температуре 85-95°С. Экстракт первой ступени, отделяющийся от смолы, поступает на орошение газосборника, а изочная вода на переработку в аммиачное отделение. Очищенная используется для экстракции нафталина из оборотной воды в конечных газовых холодильниках, после чего поступает на склад.

В условиях применения бездымной загрузки коксовых печей рассмотренные методы очистки смолы не обеспечивают требуемых показателей ее качества. Для более глубокой очистки смолы от фусов на ряде заводов осваиваются перспективные методы центрифугирования и виброфильтрации. С помощью центрифуги типа 20ГН-2201У-02 содержание минеральных примесей (золы) в смоле снижается от 0,35 до 0,065- 0,08%,

 

а содержание воды от 30% до 2,5-3,5%, что позволяет получать из нее пропиточный пек, удовлетворяющий  требованиям электродной промышленности. Хорошие результаты были получены также при фильтровании смолы с помощью вибросит. При производительности вибросита 5-9м³/час зольность смолы снижалась на 40%. Преимуществом этого метода является возможность отделения от смолы пористых фусов, которые имеют плотность, близкую к плотности смолы, и не могут быть выделены на центрифуге. Преимуществом вибросит являются также простота конструкции, малые габариты и металлоемкость [9].

 

2.3. Технологические  схемы первичного охлаждения  коксового газа

Применяемые на коксохимических предприятиях схемы охлаждения газа различаются типом газовых холодильников, числом ступеней охлаждения, конструкцией механизированных отстойников-осветлителей, а также способом обезвоживания и очистки от фусов смолы. Первые коксохимические заводы, построенные в нашей стране, имели отделения конденсации, оборудованные газовыми холодильниками непосредственного действия, что объясняется простотой конструкции их, сравнительно низкой металлоемкостью и высокой интенсивностью теплообмена. Недостатками этой схемы являются громоздкость оросительных холодильников, применявшихся для охлаждения оборотной аммиачной воды, а также неудовлетворительные санитарно-гигиенические условия и интенсивная коррозия оборудования на прилегающей территории из- за выделения большого количества паров в атмосферу, что и обусловило в дальнейшем отказ от этой схемы и замену холодильников непосредственного действия трубчатыми холодильниками.

Схемы охлаждения коксового газа в холодильниках  с вертикальными и горизонтальными трубами принципиально не отличаются друг от друга, однако первые требуют значительно больше производственных площадей для размещения холодильников с вертикальными трубами.

 

Образующийся  в них газовый конденсат из-за более высокой средней температуры менее насыщен аммиаком, сероводородом и другими кислыми газами, фенолами, что облегчает его переработку.

С целью сокращения расхода технической воды разработаны  схемы двухступенчатого охлаждения коксового газа - в первой ступени воздухом с помощью аппаратов воздушного охлаждения, а во второй водой в трубчатых холодильниках, скрубберах Вентури или насадоч- ных колоннах. Недостатком таких схем является потеря физического тепла прямого коксового газа, поэтому они неприемлемы для коксохимических предприятий с вакуум-карбонатной сероочисткой, являющейся крупным потребителем низко потенциального тепла.

Бо льшой  интерес представляет предложенная УХИНом схема двухступенчатого охлаждения коксового газа, отличающаяся тем, что после первой ступени газ очищают от туманообразной смолы в электрофильтрах, а также от аммиака и цианистого водорода. Это позволяет во второй ступени получать практически чистый конденсат, который после обесфеноливания может быть использован в оборотном цикле водоснабжения. При этом отпадает необходимость в аммиачном отделении, что является важным преимуществом схемы.

Ниже приведено  описание наиболее распространенных и  перспективных схем первичного охлаждения коксового газа [10].

 

2.3.1. Схема первичного охлаждения  коксового газа в холодильниках непосредственного действия

Прямой коксовый газ поступает из подсводового пространства коксовых камер при температуре 650-700^с,С через стояки в газосборник 1 (рис. 2.3.1.1.), где охлаждается надсмольной водой, имеющей температуру 75-80°С, распыляемой специальными форсунками в количестве 5-6 м³ на т сухой шихты. В результате тепло- имассообмена между коксовым газом и водой температура газа снижается до 82-87°С, а температура воды повышается до 80-83°С.

 

При этом в газосборнике протекают следующие процессы:

• испарение воды и повышение влагосодержания газа до состояния, соответствующего температуре точки росы 79-82°С;

конденсация смолы  в количестве 60-70% от ее ресурсов в  газе;

• вымывание из газа твердых частичекуптя и кокса, которые, смешиваясь со смолой, образуют фусы.

Количество  образующихся в газосборнике фусов  колеблется в пределах 0,01 - 0,02% от веса сухой шихты.

Охлажденный в  газосборниках коксовый газ отсасывается из каждой батареи коксовых печей по газопроводам 2 и поступает вместе с надсмольной водой, смолой и фусами в сепаратор 3, где происходит отделение газовой фазы от жидкой. Надсмольная аммиачная вода вместе со смолой поступает по трубопроводу в механизированный освет литель 1.1, а коксовый газ - в первичный холодильник непосредственного действия 4, где при орошении надсмольной аммиачной водой предварительно охлажденной до 25-30°С в оросительных холодильниках 5, температура коксового газа снижается до 30-35°С. При этом в холодильнике непосредственного действия протекают следующие процессы:

• конденсация и выделение каменноугольной смолы в количеств 30-40% от общих ресурсов до остаточного содержания ее 1,5-2г на 1 м газа (туманообразная смола);
• конденсация водяных паров до состояния насыщения газа пр температуре 30-35°С;
• частичная абсорбция из коксового газа аммиака, углекислоты сероводорода, синильной кислоты и других компонентов газовым кон денсатом;
• абсорбция нафталина каменноугольной смолой до остаточно го содержания его 1,8-2,8 г на 1нм³ газа.

Рис. 2.3.1.1. Схема первичного охлаждения коксового газа в холодильниках непосредственного действия:

1 - азосборпик; 2, 6, 8, 10 — газопровод; 3 — сепаратор; 

4 — холодильник  непосредственного действия; 5 - оросительный  холодильник; 7 - нагнетатель; 9-электрофильтр; 11 - механизированный осветлитель; 12-промежуточный сборник надсмольной воды; 13, 15, 19, 23, 25-насос; 16.21 - гидрозатвор; 17 - отстойник; 18-промежуточный сборник конденсата; 20 - промежуточный сборник смолы; 22, 24 - сборник надсмольной волы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.3.1.2. Газосборник круглого сечения:

1 - седла газосборника;2 - корпус газосборника;3 - отвод из газосборника с тарельчатым клапаном; 4 - чугунный фасонный газоотвод;

5 - футеровка  стояка;6 - отверстие для форсунки.

 

 

 

 

 

 

Из холодильника коксовый газ отсасывается по газопроводу 6 на гиетателем 7 и подается под избыточным давлением 2000-3000 мм вод ст. в электрофильтр 9, в котором выделяется примерно 98% содержг щейся в нем туманообразной смолы. Очищенный от смолы газ на правляется по газопроводу 10 в аппаратуру для улавливания химических продуктов (в сульфатное отделение по традиционной схеме).

В механизированном осветлителе 11 жидкая фаза, поступающая и газосборника, разделяется путем отстаивания  на три слоя:

- верхний слой - надсмольная  аммиачная вода плотностью 1010-1020 кг/м³ (при 20°С);

• средний слой - каменноугольная смола гшотностью  1170 кг/м³
• нижний слой - фусы плотностью 1250 кг/м³.

Надсмольная аммиачная вода стекает из верхней части мехосветлителя 11 в промежуточный сборник 12, из которого вновь подается центробежным насосом 13 в газосборник 1 для охлаждения коксового газа.

Таким образом  замыкается цикл надсмольной аммиачной  воды: газо сборник - сепаратор - механизированный осветлитель - промежуточный сборник - центробежный насос - газосборник. Каменноугольна5 смола, содержащая около 2% воды, из механизированного осветлителя поступает самотеком в промежуточный сборник 14, из которого насосом 15 подается в резервуары-хранилища, где происходит дальнейше отстаивание ее от воды. Обезвоженная таким образом смола передает ся в смолоперерабатывающий цех или потребителям. Фусы из механизированного осветлителя удаляются скребковым конвейером в бункер. из которого периодически выгружаются на платформу и передаются наутилизацию в цех подготовки угольной шихты.

Надсмольная аммиачная  вода из холодильника непосредственного  действия 4 стекает вместе со смолой через гидрозатвор 21 в отстойный  резервуар 17. В этот же резервуар подастся насосом 19 конденсат, стекающий из газопроводов, нагнетателей и электрофильтров в промежуточный сборник 18.

 

Отстоявшаяся  от воды смола из нижней части резервуара 17 поступает в промежуточный сборник 20, из которого насосом 15 подается в резервуары-хранилища, а затем в смолоперерабатывающий цех. Надсмольная аммиачная вода из отстойника 17 перетекает в резервуар 22, из которого центробежным насосом 23 подается в оросительный холодильник 5. Наружная поверхность чугунных радиаторов холодильника орошается технической водой при температуре 20-25 °С. В результате теплообмена надсмольная аммиачная вода охлаждается от 70 до 25- 30^ЭС и поступает в холодильник непосредственного действия 4 для охлаждения коксового газа. Таким образом, замыкается цикл надсмольной аммиачной воды: газовый холодильник - отстойник - центробежный насос - оросительный холодильник - газовый холодильник.

Часть аммиачной  воды из этого цикла, соответствующая  количеству испаряющейся в газосборнике надсмольной воды, перетекает из сборника 22 в промежуточный сборник 12 для поддержания баланса воды в цикле газосборника.

Избыточное  количество надсмольной аммиачной  воды, получающееся в результат е испарения влаги шихты и образования пирогенетической влаги при коксовании, перетекает из резервуара 22 в сборник 24, из которого подается центробежным насосом 25 в сульфатное отделение для получения пароаммиачной смеси в аммиачно-известковой колонне [11].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.2. Схемы первичного охлаждения  коксового газа в трубчатых  холодильниках

На рис. 2.3.2.1 представлена технологическая схема охлаждения коксового газа в холодильниках с вертикальными трубами. После охлаждения в газосборниках до 80-85°С коксовый газ поступает через сепаратор 2 в межтрубное пространство холодильников 3 с вертикальными трубами, по которым движется противотоком техническая вода с начальной температурой 20-25°С. В результ ате теплообмена с водой через стенки труб газ охлаждается до 30-35⁰С и происходит конденсация паров воды и смолы.

 

 

Рис. 2.3.2.1. Схема первичного охлаждения коксового газа в холодильниках с вертикальным расположением труб:

I - газосборник; 2 - сепаратор; 3 – первичный  трубчатый холодильник;

4, 19- гидравлический затвор; 5 - промежуточный сборник конденсата;

6 - механизированный  осветлитель; 7 - промежуточный сборник;

8, 13, I 5, 16 - насосы; 9 - регулятор уровня смолы; 10 - промсборник  для смолы; 11 - сборник для смолы; 12 - отстойник для воды; 14 - сборник  для избыточной воды; 17 - нагнетатель; 18 - электрофильтр; 20 - трубопровод технической воды.

 

 

Рис. 2.3.2.2. Газовый холодильник с вертикальным расположением труб:

1 - корпус холодильника; 2 - решетки трубные; 3 - трубы теплообменные; 

4- перегородки; 5 - днище; 6 - вход газа; 7 - выход газа; 8 -- вход воды;

10 - выход конденсата и подвод пара; 11 - воздушник для пропарок.

 

 

 

 

 

 

 

Охлажденный газ  подается нагнетателем 17 через электрофильтр 18 в сульфатное отделение, а конденсат  из газовых холодильников стекает  через гидрозатвор 4 в промежуточный  сборник 5, из которого насосом 13 подается в отстойник 12. Процессы разделения надсмольной воды, смолы и фусов из газосборников осуществляются так же, как и по рассмотренной выше схеме охлаждения газа в холодильниках непосредственного действия (рис. 2.3.1.1.).

Из отстойника 12 смола поступает через смолоотводник в смоляной сборник 11, из которого насосом 15 откачивается в резервуары склада смолы. Надсмольная вода из отстойника 12 поступаетв сборник 14, из которого часть ее перетекает в промежуточный сборник 7 для пополнения газосборникового цикла, а избыток подается насосом 16 для переработки в известково-аммиачную дистилляционную колонну.