Модернізація та антикорозійний захист конденсаційного відділення

При обследовании работы холодильников с вертикальными  трубами было установлено, что в последней по ходу воды секции возникает рециркуляционный поток, в результате чего снижается интенсивность теплоотдачи и увеличивается количество отложений на внутренней поверхности труб из-за перегрева воды. Для устранения этого явления последняя по ходу воды секция была разделена с помощью перегородки на нисходящий и восходящий ходы с отводом воды из холодильника через верхний штуцер. Это усовершенствование позволило уменьшить отложения солей жесткости в трубах и повысить эффективность охлаждения газа.

Как отмечалось выше, недостатками газовых холодильников  с вертикальными трубами являются низкий коэффициент теплопередачи (50- 90 вт/м² К) из-за малой скорости воды в трубах и интенсивного отложения смолистых веществ и нафталина в межтрубном пространстве последних по ходу газа секций и большая производственная площадь, занимаемая ими. К достоинствам этих холодильников следует отнести пониженные требования к качеству технической охлаждающей воды.

 

 

Схема охлаждения коксового газа в холодильниках  с горизонтальными трубами (рис. 2.3.2.3.) принципиально не отличается от предыдущей. Следует лишь отметить, что для более полной очистки смолы от фусов по этой схеме предусмотрена установка механизированного хранилища 6, в которое поступает тяжелая смола из механизированного осветлителя 3 и легкая смола из отстойника 16. Очищенная от фусов смола из хранилища 6 подается насосом 19 в конечный газовый холодильник для извлечения нафталина из воды.

Охлажденный в  газосборниках 1 до 80-85°С коксовый газ  поступает через сепаратор 2 в  межтрубное пространство холодильников 9 и движется сверху вниз, омывая слегка наклоненные трубы, закрепленные в боковых стенках холодильника, служащих трубными решетками. По высоте холодильника трубы разделены на отдельные секции (ходы). Охлаждающая вода подается в нижнюю часть холодильника и движется вверх зигзагообразно через все пучки, соединенные последовательно с помощью водяных камер.

При тем пературе охлаждающей воды 20-25°С газ охлаждается  до 25- 35°С, после чего очищается от туманообразной смолы в электрофильтре 10 и подается нагнетателем 11 в сульфатное отделение.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.3.2.3. Схема первичного охлаждения коксового газа в холодильниках с горизонтальным расположением труб:

1 - газосборник; 2 - сепаратор; 3 - механизированный осветлитель; 

4 - заглубленный  промежуточный сборник для смолы; 6 - механизированное хранилище для смолы; 7 - промежуточный сборник для воды; 9 - трубчатые газовые холодильники; 10 - электрофильтры; 11-нагнетатели;

12, 14 - гидрозатворы; 13 - промежуточный сборник для  конденсата; 16 отстойник ДЛЯ конденсата; 17 - хранилище для избыточной воды;

5, 8,15, 18, 19 —насосы.

 

Рис. 2.3.2.4. Газовый холодильник с горизонтальным расположением труб:

1 - трубная решетка; 2 - трубы; 3 - крышка водяной камеры; 4 - прокладка;

5 - ребра жесткости; 6 - анкерные стяжки; 7 - вход газа; 8 - выход газа;

9 - вход воды; 10 - выход воды; 12 - люк обслуживающий.

 

 

 

 

 

 

 

 

Конденсат из холодильника 9, электрофильтра 10 и нагнетателя 11 поступает через гидрозатворы в  сборник 13, откуда подается насосом 15 в  отстойник 16. Смола из отстойника поступает в механизированное хранилище 6, а надсмольная вода - в промежуточный сборник 7 для пополнения газосборникового цикла. Избыток надсмольной воды стекает в хранилище 17, откуда передается насосом 18 на переработку в аммиачное отделение.

При разделении водных циклов газосборников и холодильников в первом с течением времени происходит накопление нелетучих солей аммония - хлоридов и роданидов, которые вызывают коррозию газосборников, трубопроводов и аппаратуры отделения конденсации. Из-за увеличения плотности надсмольной воды ухудшается ее отстаивание от смолы и фусов. При этом происходит увеличение содержания этих солей также в смоле, что способствует коррозии аппаратуры в смолоперегонном цехе. Для поддержания концентрации хлористых и роданистых солей аммония в воде цикла газосборников не более 2-6 г/ л часть ее отводится из промежуточного сборника 7 в отстойник газового конденсата 16, а соответствующее количество газового конденсата перетекает из отстойника 16 в сборник 7.

Следует отметить также, что газовый конденсат, образующийся в холодильниках с горизонтальными трубами, содержит больше летучих солей аммония, чем конденсат из холодильников с вертикальными трубами. Это объясняется большим временем пребывания конденсата в Холодильниках с горизонтальными трубами и меньшей температурой ^его на выходе. По практическим данным, в надсмольной воде холодильников с горизонтальными трубами содержится (в г/л) аммиака 8-12, сероводорода    2-4, диоксида углерода 3-4, а в надсмольной воде холодильников с вертикальными трубами соответственно 4.4-5,1,5-2 и 2,0.

Практика показала, что применение газовых холодильников констру-кции Гипрококса с горизонтальным расположением труб обеспечивает более эффективное охлаждение газа, облегчает работу нагнетателей и последующей аппаратуры цеха улавливания. По сравнению с холодильниками с вертикальным расположением труб они имеют следующие преимущества:

• охлаждающая вода движется в трубах под напором, создаваемым насосом , что позволяет увеличить ее скорость до 0,8-1,0 м/с, уменьшить благодаря этому отложение в трубах взвешенных частип и накипи, интенсифицировать теплоотдачу от труб к воде;
• нисходящий поток конденсата смывает с наружной поверхности труб отложения нафталина и смолистых веществ, благодаря чему замедляется рост гидравлического сопротивления межтрубного пространства и улучшаются условия теплопередачи от газа к воде;
• наличие самостоятельных трубных секций позволяет разделить поверхность теплообмена на отдельные зоны с различными хладагентами, что позволяет использовать тепло коксового газа для нагревания поглотительного раствора в регенераторах и для других целей.

К недостаткам  холодильников с горизонтальными  трубами следует отнести недоступность  теплообменных труб для осмотра, очистки и ремонта из-за сложности снятия крышек водамых камер и большой высоты холодильников, а также жесткие требования к качеству технической воды [12].

 

2.3.3. Схема двухступенчатого охлаждения  коксового газа в аппаратах воздушного охлаждения и трубчатых холодильниках

Проведение  процесса охлаждения коксового газа в две ступени имеет целью  осуществлять раздельный отбор газового конденсата из каждой ступени и рациональную переработку его в зависимости от состава. Конденсат первой ступени содержит больше связанных солей аммиака, и поэтому его целесообразно направлять на пополнение газосбор- никового цикла, а конденсат второй ступени с большим содержанием летучего аммиака - на переработку в аммиачную колонну.

Применение  аппаратов воздушного охлаждения позволяет  сократить количество оборотной  технической воды и, следовательно, снизить затраты на строительство и эксплуатацию хозяйства водоснабжения.

Аппараты воздушного охлаждения потребляют меньше электроэнергии, требуют меньше производственных площадей, чем при охлаждении технической водой, поэтому они нашли широкое распространение в химической, нефтехимической и газовой отраслях промышленности.

На рис. 2.3.3.1. представлена схема охлаждения коксового газа в аппаратах воздушного охлаждения и холодильниках с горизонтальными трубами, внедренная на одном их коксохимических заводов СНГ. После охлаждения в газосборниках 1, как было описано в предыдущих схемах, коксовый газ поступает через сепаратор 2 в аппараты воздушного охлаждения 4 типа АВОГ-1, изготовленные Таллиннским машиностроительным заводом по проекту ВНИИнефтемаша.

Аппарат состоит  из шести секций с шатровым расположением  их. Каждая секция состоит из восьми рядов оребренных труб, развальцованных в двух трубных решетках. Газ поступает параллельно во все секции и движется по трубному пространству сверху вниз. При этом происходит охлаждение газа и конденсация из него паров воды, смолы и нафталина. Движение газа и конденсата происходит прямотоком, благодаря чему внутренняя поверхность труб непрерывно очищается от нафталина и обеспечивается длительная эффективная работа без про парок.

 

 

 

 

 

Рнс. 2.3.3.1. Схема двухступенчатого охлаждения газа в АВОГ и ТГХ:

1 - газосборник; 2 - сепаратор; 3 - осветлитель; 4 - АВОГ; 5 - ТГХ; 6 - электрофильтр; 7 - нагнетатель; 8 - градирня; 9- конденсатоотводчик; 10 - сборник надсмольной воды; 11,13 - заглубленный промежуточный сборник;  12, 14, 15, 19. 20 - насосы; 16 - сборник смоло-водяной эмульсии;

17 - осветлитель конденсата; 18 - смолоотводчик.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При охлаждении коксового газа от 80-85°С до 62-67°С в  аппаратах воздушного охлаждения отводится 75-80% тепла и соответственно снижается расход технической воды в трубчатых холодильниках. Пропускная способность одного аппарата составляет 16000 нм7час, скорость газа в трубах 10-13 м/с, коэффициент теплопередачи 25-30 вт/м²к, гидравлическое сопротивление 500-1000 Па, расход воздуха 735000 м³/час.

В зимний период при температуре наружного воздуха минус 25°С и ниже аппарат работает с отключенным вентилятором, и охлаждение газа осуществляется за счет естественной конвекции воздуха. При этих условиях нижние части труб забиваются отложениями нафталина, для у даления которых требуются пропарки аппарата.

При пониженной температуре коксового газа на входе  в трубчатые холодильники 5 второй ступени снижается накипеобразование  в трубах, что благоприятно сказывается на работе холодильников, однако межтрубное пространство быстро забивается отложениями нафталина и смолистых веществ из-за недостаточного количества стекающего конденсата. При этом уменьшается коэффициент теплопередачи и растет гидравлическое сопротивление холодильников. Для удаления отложений газовое пространство холодильников промывается водно- смоляной эмульсией, получаемой смешением газового конденсата (65- 70%) со смолой (30-35%) из механизированных осветлителей 17 в сборнике эмульсии 16. Эмульсия подается насосом 19 в две верхние секции холодильников 5 и выводится вместе с конденсатом через гидрозатвор 9 в сборник 11. Этот способ промывки трубчатых холодильников стабилизирует работу аппаратов, но не исключает остановки их для пропарки через каждые 25-30 дней, После трубчатых холодильников 5 содержание туманообразной смолы в коксовом газе составляет 2-5 г/м³, а после электрофильтров 6 оно снижается до 0,3-0,5 г/м³.

 

 

 

Расположение  электрофильтров перед нагнетателям и 7 предпочтйтельнее, так как при  работе под разрежением поступление  влажного газа в изоляторные коробки и возможность их пробоя снижаются. В электрофильтрах осаждается не только смоляной туман, но и уносимые из холодильников капли смолы и кристаллы нафталина. Последний при установке электрофильтров после нагнетателей переходит в парообразное состояние из-за нагревания газа при сжатии и поступает с ним в последующую аппаратуру цеха улавливания.

Тяжелая смола, выделившаяся из газа в газосборнике, стекает из механизированного осветлителя 3 через регулятор уровня 18 в заглубленный сборник 13, из которого поступает в сборник 16 для приготовления водно-смоляной эмульсии.

Газовый конденсат  из аппарата воздушного охлаждения (первая ступень охлаждения) стекает в  осветлитель 17, а из трубчатых холодильников 5, электрофильтров 6 и нагнетателей 7 - в отстойник 11. Надсмольная вода из осветлителей 3 и 17 стекает в сборник 10, из которого насосом 14 подается на орошение газосборников 1, а избыток ее подается насосом 20 на переработку в сульфатное отделение.

 

 

 

 

 

Рис. 2.3.3.2. Схема двухступенчатого охлаждения коксового газа в АВО и скрубберах Вентурн:

1 - газосборник; 2 - сепаратор; 3 - осветлитель; 4 - сборник надсмольной  воды; 5, 19, 21 — насосы; 6 - АВО; 7 - сборник  смолы; 8 - сборник водно-смоляной  эмульсии; 10 - скруббер Вентури: 11 - газоподводящая труба;

12 - конфузор; 13 - горловина; 14-диффузор; 15- брызгоуловитель;

16-оросительное устройство: 17 - центробежный скруббер; 18 - спиральный  теплообменник; 20 - градирня с принудительным  дутьем;

22 - смолотводчик.

 

Рис. 2.3.3.3. Скруббер Вентурн:

I - вход газа; 2 - конфузор; 3 - горловина; 4 - диффузор;

5 - сборник- брызгоуловитель;6 - выход газа; 7 - устройство оросительное.

 

 

 

 

 

Надсмольная аммиачная  вода и смола из отстойника 15 поступает  в сборники 4,7,8, откуда смола подается насосом 21 в смолоперерабаты- ваюший цех, а избыточная вода поступает на переработку в сульфатное отделение.

Необходимая для  охлаждения коксового газа в скруббере  Вентури 10 надсмольная вода подается насосом из брызгоуловителя 15 через  спиральный теплообменник 18, те охлаждается технической водой с градирни 20.

Производительность  скруббера Вентури по газу составляет 40000 нм³/час, расход охлаждающей воды 250 м³/час, суммарное гидравлическое сопротивление двух аппаратов 1000-1500 Па, коэффициент теплопередачи, отнесенный к общему объему конфузора, горловины и диффузора, 70000-230000 вт/м³к.