19. Улавливание бензольных углеводородов в скрубберах. Факторы, обуславливающие улавливание бензольных углеводородов.

Основ­ной задачей скрубберного отделения является обеспечение высо­кой степени выделения бензольных углеводородов из газа. Потери бензольных углеводородов в газе после скрубберов не должны превышать 1,8—2,0 г/м³ газа в зимний период и летом до 3,0 г/м³.

Пол­нота улавливания бензольных углеводородов связаны с рядом факторов.

Содержанием бензольных углеводородов в коксовом газе.

С по­вышением концентрации бензольных углеводородов в газе воз­растает их парциальное давление и движущая сила процесса абсорбции. При этом увеличивается содержание бензольных углеводородов в поглотительном масле в состоянии равновесия. При концентрации бензольных углеводородов 35—36 г/м³ (~1 % объемн.) равновесная концентрация их в масле не более 2,5—3 % (объемн.) (при обычных условиях).

При сжатии газа содержание в нем бензольных углеводородов возрастает пропорционально давлению, что увели­чивает скорость абсорбции и концентрацию бензола в масле. Следовательно, повышение давления является одним из методов интенсификации процесса улавливания.

2. Температура улавливания. При повышении температуры улавливания давление паров бензола над маслом растет, движущая сила абсорбции поэтому уменьшается, а равновесная концентрация бензола в газе после скрубберов увели¬чивается. В результате насыщение поглотительного масла бен¬золом снижается, а потери с обратным газом возрастают.

Связь между температурой улавливания и коэффициентом улавливания бензола может быть представлена данными, приведенными в таблице 1.3 (коэффициент улавливания при 25 °С принимается за 100%) [1]:

Таблица 1.3 - Связь между температурой улавливания и коэффициентом улавливания бензола

Температура улавливания, 0С	10	15	20	25	30	35	40
В % к коэффициенту улавливания при 25 0 С	107	105	103	100	95,5	88	78

Улавливание бензола следует проводить при невысоких тем­пературах, так как при этом уменьшаются потери, и растет ско­рость процесса. Однако, при температуре ниже 10-15 ⁰С вязкость поглотительного масла сильно увеличивается, что затрудняет подачу его на скруббер и равномерное распределение и стекание по насадке. При охлаждении масла ниже 10°С становится возможным выпадение осадков. Поэтому оптимальной является температура ~ 25-30 ⁰С.

Температура газа обязательно должна быть несколько ниже температуры масла. В скрубберах происходит уравнивание температур – температура газа повышается, а масла понижается. Для того чтобы не происходила конденсация водяных паров из газа и обводнение поглотительного масла температура масла выше температуры поступающего в скрубберы масла, примерно на на 2—3 °С в летнее время и на 5—8 °С в зимний период.

Охлаждение газа и поглотительного масла весьма эффектив­ный и один из наиболее доступных методов улучшения процес­са улавливания. Практические температуры, при которых ведется улавли­вание бензола, составляют 20-30 °С. Колебания зависят от вре­мени года и, имеющейся аппаратуры для охлаждения газа и масла.

С повышением температуры улавливания насыщение поглотительного масла бензолом сни­жается, а потери их с газом увеличиваются.

3.Концентрацией бензольных углеводородов в поступающем поглотительном масле.

Чем выше концентрация бензола в поглотительном масле, тем больше упругость его паров над маслом и, следова¬тельно, равновесная концентрация в газе. Поэтому скорость аб-сорбции уменьшается, а потери с обратным газом увеличивают¬ся.

Чем она выше, тем ниже скорость абсорбции, выше потери с обратным газом.

Содержание бензольных углеводородов в масле, поступающем на улавливание, должно быть не выше 0,2 % для солярового и 0,3—0,4 % (объемн.) для каменноугольного.

( Ниже так же не желательно т.к. потребуется увеличить расход пара на десорбцию бензольных углеводородов из масла, при этом увеличится выход сольвент-нафты и потери масла.)

Количество масла, которое следует подать в скруббер для улавливания бензола, может быть определено по формуле [1.2]:

,

(1.2)

где V - количество газа, м3/час;

а1 и а2 - начальное и конечное содержание бензола в газе, г/м3;

С1 и С2 - начальное и конечное содержание бензола в масле, см3/л;

G – количество масла, л;

d - удельный вес бензола, г/см3.

Из приведенной формулы видно, что, увеличив количество масла, можно уменьшить содержание бензола в нем и, следовательно, улучшить улавливание. Однако это связано с увеличением расхода пара при отгоне бензола из масла и во­ды при его охлаждении. Обычно расход масла в среднем в полтора раза больше теоретического минимума и составляет 1,5 - 1,6 л/м3 газа для каменноугольного масла и 2-2,1 л/м3 газа для солярового.[1]

Чем ниже содержание бензола в масле, тем при более высокой температуре возможно проведение процесса при сохранении одних и тех же потерь с обратным га­зом. Поэтому, если невозможно снизить температуру улавлива­ния, то необходимо, во избежание больших потерь бензола с газом, улучшать отгон его из масла.

4. Молекулярной массы поглотителя. С ее возрастанием уменьшается поглотительная способность масла.

В соответствии с законом Рауля, упругость паров бензола над маслом определяется молярной концентрацией. Весовая кон¬центрация в молярную переводится по формуле[1.3]:

,

(1.3)

где х – молярная концентрация бензола;

а – весовой процент бензола в масле;

М - молекулярный вес масла.

Чем больше молекулярный вес масла, тем больше молярная концентрация бензола и тем хуже проходит улавливание. Уве¬личение молекулярного веса масла приводит к ухудшению его поглотительной способности. Соляровое поглотительное масло обладает большим молекулярным весом, чем каменноугольное (соответственно 230 и 170); чтобы молярные концентрации бен-зола в них были одинаковы, весовые концентрации их должны быть различны. Весовая концентрация бензола в соляровом масле всегда меньше, чем в каменноугольном. Это достигает¬ся увеличением количества масла, находящегося в обороте.

Со¬отношение между необходимыми количествами солярового и ка-менноугольного масел пропорционально их молекулярным ве-сам, т.е. 230 : 170, или 1,35 : 1. Практически количество соля-рового масла на 30% превышает необходимое количество ка-менноугольного.

В производственных условиях расход масла на улавливание бензола составляет 1,5—1,6 л/м³ газа для каменноугольного и 2,0—2,1 л/м³ газа для солярового масла. В расчете на 1 т шихты каменноугольного - 0,5 м³, солярового 0,65 м^3.

5. Поверхности орошения.

А. Поверхность насадки должна быть чистой, чтобы газ и масло равномерно распределялись по сечению скруббера.

Б. Между газом и маслом должен соблюдаться противоток,

( газ с большим содержанием бензола встречается с маслом, имеющим также повышенную концентрацию бензола. В верхней части скруббера наоборот -газ содержит мало бензола, он орошается свежим маслом, имеющим большую поглотительную способность

В. скорость газа через живое сечение насадки скруб­бера должна быть ниже критической

6. Типа насадки.

Характеристики процесса абсорбции бензольных углеводородов в скрубберах с различными типами насадки

Тип насадки	Коэффициент абсорбции Па*10-2	Скорость газа м/с	Потери напора, кПа/м
Деревянная хордовая	5,74	2,7	2,6
Плоско-параллельная металлическая	11,63	4	1,4
Волнистая	12,38	3,6	1,9
Ячеистая	10,88	3,0	1,1
Просечная	11,63	3,6	2,2

При эксплуатации скрубберов необходимо учитывать, что металлическая насадка в значительно большей степени подвер­жена забиванию, чем деревянная хордовая. С вертикальных плоскостей последней выпадающие из масла осадки (шлам, наф­талин, антрацен) частично смываются самим маслом, а на по­верхности металлической насадки сложной конфигурации выпа­дающие осадки задерживаются. Поэтому для скрубберов с ме­таллической насадкой коксовый газ должен тщательно очи­щаться от смоляного тумана в электрофильтрах, а масло должно непрерывно подвергаться регенерации для выделения осадков.

Технологическая схема улавливания бензола предусматривает установку на линии газового потока от одного до трех скрубберов, в которых полностью соб­люден принцип противотока газа и поглотителя ( Масло подводится сверху, газ снизу навстречу) причем размеры скрубберов, тип и поверхность насадки в них зависят от количеством газа.

Скрубберы имеют штуцеры для ввода и вывода газа и масла. Для пропарки скрубберов с целью очистки насадки от всяких отложений предусмотрен подвод пара через продув­ную свечу, вмонтированную в верхнюю крышку. Скрубберы по высоте оборудованы люками для контро льного осмотра.

Если схемой предусмотрено последовательное соединение скрубберов, то в случае необходимости возможно исключить из работы 1 или 2 скруббера не нарушая работы всей установки для этого газовая и масляная коммуникации оборудованы задвижками

Характеристика скрубберного отделения: