dop_otvety_k_ekz (1)
.pdf
10)Физико-химические основы сатураторного процесса получения сульфата аммония (Влияние температуры, турбулизации маточного раствора в сатураторе, величины рН, характера и содержания примесей.)
Взаимодействие аммиака с серной кислотой протекает в две стадии. При избытке кислоты образуется кислая соль - бисульфат аммония.
NH3+ H2SO4 = NH4HSO4
По мере насыщения раствора аммиаком кислая соль переходит в среднюю
NH4HSO4 + NH3 = (NH4)2SO4
Раствор сульфата и бисульфата аммония в серной кислоте, находящийся в сатураторе,
называется маточным раствором.
1. Влияние температуры
Реакция нейтрализации аммиака протекает с огромной скоростью, сопровождается выделением тепла. Количество выделенного при этом тепла, зависит от условий ведения процесса.
Всреднем для расчетов принимают 1180кДж/кг,. что является основным источником тепла
всатураторе.
1.Газ перед сатуратором дополнительно подогревают, т.к. при недостатке тепла в маточном растворе сатуратора происходит накопление воды, что приводит к обводнению раствора, а из разбавленного раствора сульфат аммония не выкристаллизовывается.
Причины: Избыточная влага попадает в сатуратор из-за:
а. недостаточного охлаждения газа в первичных газовых холодильниках (повышенное содержание в газе паров воды)
б Использования слабой серной кислоты Росту кристаллов способствует более низкая температура маточного раствора. ( Высокая
температура способствует образованию большого числа центров кристаллизации, т.е. получению более мелких кристаллов на поверхности которых адсорбируется влага и кислота, что ухудшает качество сульфата аммония).
Необходимо поддерживать температуру оптимальной - 55-60°С 2.Влияние кислотности
Соотношение между NH4HSO4 (NH4)2SO4 связано с кислотностью раствора. кислотность меньше 1% приводит к потерям аммиака и пиридиновых оснований с
коксовым газом.
При кислотности 1-2% в растворе преобладает сульфат аммония, который выпадает из перенасыщенного раствора в виде крупных кристаллов. Но выделение кристаллов слишком обильное. Затрудняется работа солевых насосов, стенки сатуратора зарастают кристаллами, сопротивление сатуратора газовому потоку возрастает, работа его нарушается.
При кислотности 6% ухудшается форма кристаллов, и уменьшаются их размеры. При кислотности 12-14% в растворе находится в основном NH4HSO4.
Обычно кислотность маточного раствора поддерживается в пределах 4-5% за счет непрерывной подачи в сатуратор серной кислоты.
Рост кристаллов соли достигается перемешиванием и циркуляцией маточного раствора, а так же объемной нагрузкой сатуратора по газу. ( увеличивается время пребывания кристаллов во взвешенном состоянии, что увеличивает продолжительность их роста)
3.Влияние примесей
Органические примеси - масла, смола, непредельные соединения поступают с коксовым газом. Они образуют в сатураторе кислую смолку, покрывающую в виде пленки поверхность маточного раствора, что увеличивает сопротивление проходу газа. С кислотой могут поступать в ванну неорганические примеси, которые проявляются по разному (Например: ионы железа, алюминия и хлора препятствуют росту кристаллов соли.)
Примеси придают цвет кристаллам, по которому можно судить о чистоте товарного продукта. мышьяк - желтый, роданиды - красную, цианиды - зеленую и т.д.
11)Технология получения сульфата аммония по бессатураторному способу. Условия ведения процесса. Её достоинства и недостатки.
Бессатураторный процесс улавливания аммиака из коксового газа производится в форсуночных абсорберах ненасыщенным раствором с последующим получением в отдельном аппарате кристаллов соли сульфата аммония путем упарки части раствора.
Вданном случае процесс улавливания аммиака, пиридиновых оснований и кристаллизация соли сульфата аммония происходит в отдельных аппаратах, что позволяет поддерживать для каждого из них наиболее целесообразный режим, а следовательно получение товарных продуктов более высокого качества
Основным аппаратом для хемосорбции служит полый абсорбер с восемью форсунками для подачи орошения, состоящий из двух ступеней — нижней и верхней, разделенных между собой тарелкой. Все форсунки, за исключением верхней, обеспечивают разбрызгивание маточного раствора мелкими каплями, верхняя дает крупные капли для уменьшения уноса жидкости в кислотную ловушку. Межсекционная тарелка имеет колпачки и систему отбойников, расположенных под тарелкой для задержки увлеченных капель раствора из первой во вторую секцию.
Впервой (нижней) ступени осуществляется улавливание большей части аммиака ненасыщенным маточным раствором с конц сульфата аммония около 40% и с концентрацией серной кислоты 1,0-1,5 %
Во второй ступени поддерживается конц серной кислоты10—12 %, а сульфата аммония —
20— 30 %., что обеспечивает поглощение оставшегося аммиака и создание высокой концентрации пиридина в растворе, выводимом в пиридиновую установку.
коксовый газ с пароаммиачной смесью поступает в нижнюю часть первой секции абсорбера 2 , орошаемую ненасыщенным раствором серной кислоты 1%, затем через внутреннюю ловушку — во вторую секцию 3, где орошается раствором , содержащим 12% свободной серной кислоты. После абсорбера коксовый газ, очищенный от аммиака и пиридиновых оснований через кислотную ловушку 4 (для улавливания брызг маточного раствора) подается на улавливание бензольных углеводородов.
Циркулирующая жидкость каждой секции абсорбера поступает в свой сборник (из нижней секции в сборник слабой циркуляции 6, из верхней — в сборник крепкой циркуляции 8), откуда насосами 7,5 снова подается на орошение. Избыток раствора из сборника 8 переливается в сборник 6.
Для поддержания заданной кислотности растворов в циркуляционные сборники 6, 8. подается серная кислота и вода из напорных баков 10,11.
В напорный бак 10 кислота подается насосом 36 из хранилища 37, а избыток ее переливается в аварийный сборник 12. Количество воды вводимой в цикл автоматически регулируется специальным плотномером.
Очищенный от кислой смолки в сборнике 6 раствор перетекает в сборник 9, из которого насосом 13 подается в коническое днище трубчатого эвапоратора 14. Внутри корпуса которого расположена вертикальная трубчатка, обогреваемая паром низкого давления. В эвапораторе испарение воды и кристаллизация соли осуществляются под вакуумом 9,13 кПа (685 мм рт. ст.). Степень испарения раствора регулируется глубиной применяемого вакуума. Поэтому степень пересыщенности раствора можно регулировать, что позволяет получать соль с кристаллами любой размерности.
Вакуум создается с помощью эжектора 15 в сочетании с поверхностными конденсаторами 16 и 17, предназначенными для конденсации паров, поступающих из испарителя 14.
Неконденсирующиеся газы после эжектора выбрасываются в атмосферу, а конденсат откачивается в сборник кислого конденсата 18, из которого насосом 19 подается в напорный бак
11.
Паровой конденсат из испарителя 14 стекает в бак чистого конденсата 20, откуда подается насосом 21 в сборник 22. Сюда же стекает конденсат из калорифера 29. Часть этого конденсата используется для промывки сульфата аммония в центрифуге, а часть для промывки трубопровода, эвапораторов может передаваться на ТЭЦ.
В трубчатой части испарителя 14 раствор непрерывно циркулирует, поднимаясь по двухдюймовым трубам и переливаясь вниз по центральной трубе большего диаметра, благодаря чему мелкие кристаллы поддерживаются во взвешенном состоянии. Из нижней части эвапоратора кристаллическая пульпа, содержащая 50—60 % кристаллов сульфата аммония, откачивается центробежным насосом 24 в центрифугу непрерывного действия 25. В центрифуге кристаллы сульфата аммония промываются горячим конденсатом пара (70—80 °С)
Маточный раствор после центрифуги поступает в циркуляционный сборник первой ступени 6, а сульфат аммония — по ленточному транспортеру 26 в барабанную сушилку. Сушка производится воздухом, подаваемым вентилятором 28 через калорифер 29. Сухой сульфат аммония подается транспортером 30 на склад. При необходимости фасовки в мешки он направляется в яму 31, из которой поднимается ковшом элеватором 32 в бункер 33.
Кислая смолка из сборника 6 выводится в сборник 34, откуда после нейтрализации содой
иразбавления смолой подается насосом 35 на приготовление дорожного дегтя.
Всборнике 8 маточный раствор содержит 20—30 % сульфата аммония и до 120 г/л пиридиновых оснований, Часть его отводится в пиридиновую установку. После обеспиридинивания раствор возвращается в сборник крепкого раствора 8.
Основные показатели работы установки следующие:
Достонства бессатураторного метода в сравнении с сатураторным.
•Применение насадочных или форсуночных абсорберов позволяет резко понизить гидравлическое сопротивление системы до 0,500—1 кПа ( У сатур 5-6 к Па .);
•раздельное улавливание из газа аммиака и пиридиновых оснований обеспечивает низкие их потери с обратным газом,
•процесс управляем;
•процесс кристаллизации можно осуществлять периодически и насыщенный раствор может складироваться.
•повышается концентрация пиридиновых оснований в маточном растворе, идущем в пиридиновое отделение; (концентрация пиридиновых оснований в растворе, равна 100—120 г/л вместо 10—15 г/л в сатураторном процессе. Из газа улавливается 90—95 % содержащихся в нем пиридиновых оснований.)
•орошение абсорберов ведется ненасыщенным маточным раствором, имеющим по сравнению с насыщенным большую упругость водяных паров, что повышает интенсивность испарения из него воды;
•соль сульфата аммония получается лучшего гранулометрического состава.
Недостатки:
1.наличие большого количества аппаратуры и оборудования, что увеличивает капиталовложения.
2. Себестоимость сульфата аммония, получаемого данным методом на 15-20% выше из-за большого расхода пара в вакуум-кристаллизаторах, достигающего 2т на 1 т получаемого продукта.
12)Технология выделения легких пиридиновых оснований из коксового газа методом отстаивания. Сущность метода. Зависимость качества пиридиновых оснований от различных факторов
способ более простой в аппаратурном оформлении и позволяет снизить потери наиболее ценных пиридиновых оснований.
Маточный раствор и аммиачные пары взаимодействуют в нейтрализаторе 1. Выделяющееся при этом тепло отводится холодной водой, проходящей по свинцовым змеевикам, размещенным в нейтрализаторе, при этим Т поддерживается 25-30˚ С , пиридиновые основания находятся в жидком виде. Смесь маточного раствора и образовавшихся пиридиновых оснований поступает из нейтрализатора в отстойник 2, снабженный змеевиком, для дальнейшего охлаждения смеси и более полного отделения пиридиновых оснований.
Из отстойника пиридиновые основания (верхний слой) поступают в мерник 3, а затем в сборник –хранилище 4. Обеспиридиненый маточный раствор снизу отстойника выводится через регулятор уровня раздела в сульфатное отделение. После очистки от шламов он возвращается в сатуратор.
Качество пиридиновых оснований зависит
•от концентрации их в маточном растворе. Чем она ниже , тем больше раствора выводится в нейтрализатор, тем больше смолистых веществ поступает в пиридиновые основания, как с маточным раствором, так и с аммиачными парами
•от степени очистки коксового газа и надсмольной воды от смолы.
•от температуры аммиачных паров после дефлегматора аммиачной колонны(с ее увеличением увеличивается количество водяных паров, поступающих в нейтрализатор, что ведет к снижению плотности сепараторной воды, увеличению растворимости в ней пиридиновых оснований, плохому отстаиванию)
•От количества аммонийных солей (NH4)2CO3 и (NH4)2S в сепараторной воде. Они увеличивают плотность воды, способствуя отстаиванию более легких пиридиновых оснований. Для поддержания высокой их концентрации сепараторная вода возвращается в нейтрализатор.
выделения пиридиновых оснований методом отстаивания: 1 – нейтрализатор; 2 –
сепаратор; 3 – приемник; 4 – хранилище пиридиновых оснований; 5 – насос; 6 – ротаметр
C5H5N + H2SO4 = C5H5NHHSO4 (кислая соль); 2C5H5N + H2SO4 = (C5H5NH)2SO4 (средняя соль). C5H5NHH2S04 + 2NH3 = (NH4)2S04 + C5H5N. (C5H5NH)2S04 + 2NH3 = (NH4)2S04 + 2C5H5N
13)Технология выделения легких пиридиновых оснований из коксового газа паровым методом. Сущность метода. Зависимость качества пиридиновых оснований от различных факторов.
нейтрализатор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, разделенный сферическим днищем на две секции, в каждой из которых установлено по две колпачковые тарелки. Обе секции соединены между собой переточными трубами для паров и маточного раствора.
Маточный раствор (рН=5, 50градусов) из абсорберов подается на верхнюю тарелку нейтрализатора, а аммиачные пары (95градусов) - под нижнюю тарелку верхней секции. Нейтрализованный раствор перетекает по трубе в нижнюю секцию аппарата, куда поступают также аммиачные пары из верхней секции. пиридиновые основания переходят практически полностью в паровую фазу и выводятся из аппарата через штуцер в конденсатор-холодильник 3. Обеспиридиненный раствор выводится снизу аппарата в раскислитель 9 .
В конденсаторе 3 пары конденсируются, конденсат охлаждается до 30—35 °С протекающей по трубам технической водой.
Конденсат поступает в сепаратор 4, в котором пиридиновые основания -отделяются от водного раствора углекислых и сернистых солей (ρ=1040-1050 кг/м3), вследствие разности их плотностей. Верхний слой, представляющий собой сырые пиридиновые основания ρ=1000 кг/м3, отводится в приемник 5, а оттуда в хранилище 6.
Сепараторная вода стекает в мерник 7, откуда возвращается насосом 8 в нейтрализатор 2. Обеспиридиненный раствор из нейтрализатора стекает в раскислишь 9, где отстаивается от
шлама( в основном солей железа,хорошо растворимых в кислой среде), а затем подкисляется серной кислотой до кислотности 10—12 % и возвращается в сатуратор. Щелочность маточного раствора после нейтрализатора должна находиться в пределах 0,3—0,5 г/л летучего аммиака.
Несконденсировавшиеся пары и газы через воздушники отводятся в газопровод перед первичными газовыми холодильникам, с целью уменьшить потери легких пиридиновых оснований
схема выделения пиридиновых оснований паровым методом:
1- дефлегматор; 2- нейтрализатор; 3 – конденсатор; 4 – сепаратор; 5,7 – мерники пиридиновых оснований и воды; 6 – хранилище пиридиновых оснований; 8.12 – насосы; 9 – раскислитель; 10 – отстойник; 11 – сборник флегмы для аммиачной колонны
Качество пиридиновых оснований зависит
•от концентрации их в маточном растворе. Чем она ниже, тем больше раствора выводится в нейтрализатор, тем больше смолистых веществ поступает в пиридиновые основания, как с маточным раствором, так и с аммиачными парами
•от степени очистки коксового газа и надсмольной воды от смолы.
•от температуры аммиачных паров после дефлегматора аммиачной колонны( с ее увеличением увеличивается количество водяных паров, поступающих в нейтрализатор, что ведет к снижению плотности сепараторной воды, увеличению растворимости в ней пиридиновых оснований, плохому отстаиванию)
•От количества аммонийных солей (NH4)2CO3 и (NH4)2S в сепараторной воде. Они увеличивают плотность воды, способствуя отстаиванию более легких пиридиновых оснований. Для поддержания высокой их концентрации сепараторная вода возвращается в нейтрализатор.
14)Ресурсы пиридиновых оснований и их распределение между газом, водой и смолой. Характеристика легких пиридиновых оснований и их применение. Физикохимические основы выделения пиридиновых оснований из коксового газа.
Пиридиновые основания - смесь гетероциклических соединений ароматического ряда с общей формулой CnH2n-5N - бесцветная с резким запахом жидкость.
Пиридиновые основания с плотностью равной 923—982 кг/м3 и. кипящие в пределах 115— 160 °С, называют легкими; пиридиновые основания с плотностью 1055—1100 кг/м3 и кипящие в пределах 160—300 °С называют тяжелыми.
Легкие пиридиновые основания представляют собой наиболее ценную часть оснований, содержащую пиридин C5H5N и его гомологи: пиридин (40%); пиколины (34%); лутидины; коллидины.
Коксохимическая промышленность является единственным источником получения пиридиновых оснований.
Выход пиридиновых оснований зависит от содержания азота в угле и температуры коксования. На их образование расходуется в среднем 1,2—1,5 % содержащегося в угольной шихте азота.
Пиридиновые основания хорошо растворяются в воде, смоле и в сыром бензоле. Легкие пиридиновые основания после первичного охлаждения распределяются между
газом и аммиачной водой. Легкие пиридиновые основания с Т кип. = 114-160˚С остаются в коксовом газе и извлекаются кислотой. Легкие пиридиновые основания получают из коксового газа и частично надсмольной аммиачной воды.
Чем ниже температура первичного охлаждения, тем больше их переходит в воду. В надсмольной аммиачной воде растворяется до 15—25 % (с Ткип больше 160˚С) легких пиридиновых оснований от их ресурсов в газе. Концентрация их в воде составляет 0,3—0,4 г/л. При дистилляции надсмольной воды пиридиновые основания почти полностью отгоняются с парами.
Тяжелые пиридиновые основания растворяются в каменноугольной смоле, а затем выделяются серной кислотой из каменноугольных фракций и масел
Физико-химические основы выделения пиридиновых оснований из коксового газа. Улавливание легких пиридиновых оснований из коксового газа и паров, выделяющихся в
аммиачной колонне при дистилляции надсмольной воды, осуществляется в сатураторе одновременно с основным процессом нейтрализации аммиака коксового газа серной кислотой с образованием сульфата аммония или в абсорбере.
Пиридиновые основания обладают слабо щелочными свойствами. Они связываются с серной кислотой, образуя в зависимости от кислотности раствора кислую или среднюю соль сульфата пиридина:
C5H5N + H2SO4 = C5H5NHHSO4 (кислая соль); 2C5H5N + H2SO4 = (C5H5NH)2SO4 (средняя соль).
Обе эти соли находятся в рабочем растворе в растворенном виде. Обе соли являются нестойкими и при определенных условиях ( например, при повышении температуры раствора) диссоциируют с выделением пиридина в свободном виде.
Степень диссоциации кислого сульфата пиридина, тем выше, чем выше концентрация в растворе сульфата аммония и чем выше температура. Средняя соль еще более неустойчива.
Поэтому над маточным раствором всегда выделяются пары пиридина, что ведет к его потерям с обратным коксовым газом.
Факторы определяющие полноту улавливания пиридиновых оснований:
1.кислотность маточного раствора
2.температура
3.содержание в нем пиридиновых ос нований.
Чем больше маточного раствора выводится из сатуратора в пиридиновую установку, тем ниже концентрация пиридиновых оснований в маточном растворе, тем меньше их потери с обратным коксовым газом.
Но при этом требуется больше аммиачных паров для нейтрализации маточного раствора и выделения из него пиридиновых оснований по реакциям.
C5H5NHH2S04 + 2NH3 = (NH4)2S04 + C5H5N.
(C5H5NH)2S04 + 2NH3 = (NH4)2S04 + 2C5H5N.
При оптимальном технологическом режиме сатураторного процесса достигается 90% улавливание пиридиновых оснований.
15)Конечное охлаждение коксового газа. Его задачи. Способы.
Температура газа после сульфатного отделения от 52 до 60°С. Газ содержит значительное количество нафталина (1,0—1,2 г/м3) и водяных паров.
Для выделений бензольных углеводородов коксовый газ должен быть охлаждении до 25— 30 °С, очищен от нафталина и частично освобожден от водяных паров. Охлаждение газа перед улавливанием бензола называют конечным, так как после этого газ больше не охлаждается.
Существует два способа конечного охлаждения газа:
снафталиновым отстойником
сэкстрагированием нафталина из воды смолой. (наиболее распространенный).
Схема конечного охлаждения коксового газа с применением горячей смолы для
вымывания нафталина из воды.
Верхняя газовая часть конечного холодильника непосредственного действия оборудована 18 полками и служит для охлаждения газа. В полках имеется значительное количество отверстий диаметром 10 мм. Нижняя часть холодильника служит промывателем и поэтому оборудована восемью полками с отверстиями 3 мм.
Коксовый газ с температурой 52—60 °С поступает в газовую часть холодильника 1, поднимаясь вверх, охлаждается технической водой до 25—30 °С и направляется в бензольные скрубберы. Охлаждение газа производится оборотной технической водой, находящейся в замкнутом цикле холодильник—отстойник—градирня—насос—холодильник.
Охлажденная в градирне 7 техническая вода с температурой 20—25 °С насосом 6 подается на верхнюю газовую часть холодильника 1 и охлаждает идущий противотоком коксовый газ. При охлаждении газа из него одновременно с конденсацией содержащихся в нем водяных паров вымываются кристаллы нафталина. Выделяемый из газа нафталин вместе с водой стекает по центральной трубе (или боковой) в нижнюю часть холодильника 2, служащую промывателем.
В промыватель на одну из верхних полок (или на каждую) непрерывно подается смола с температурой 70—80 °С. Смола, соприкасаясь с водой, растворяет содержащийся в ней нафталин.
Промыватель снабжен паровым подогревателем для подогрева стекающей смолы. Объем этой части промывателя позволяет производить отстой смолы от воды за 5—8 ч. Отстоявшаяся смола из промывателя при температуре 50—60 °С выводится через смолоотводчик в сборник 3, а затем в хранилище отделения конденсации. Вода из верхней части промывателя перетекает в отстойник 5, где окончательно освобождается от незначительного количества уносимой ею смолы и поступает на охлаждение в градирню 7. Охлажденная вода снова поступает в холодильник для охлаждения газа.
Извлечение нафталина в промывателе достигает 95—100 %. Для извлечения нафталина в промыватель подается товарная смола отделения конденсации, которая дополнительно обогащается нафталином и фенолами, и облагораживается в результате уменьшения содержания солей хлора, которые вымываются водой/ Расход смолы на извлечение нафталина из воды составляет 2,0— 2,5 % от количества подаваемой в холодильник охлаждающей воды.
Недостатком данного способа охлаждения газа является загрязнение оборотной воды смолистыми веществами и забивание ими насадки градирен. Этот недостаток можно устранить заменой смолы на поглотительное масло.
Схема конечного охлаждения газа с экстрагированием нафталина из волы смолой: 1. холодильник ; 2 промыватсль: 3 — сборник; 4 — насос для смолы в отдел
конденсации; 5 — отстойник; 6 – насос для воды 7- градирня с принудительным дутьем.
Схема конечного охлаждения коксового газа с в спиральном типе холодильника
1- конечный холодильник; 2 – конденсатоотводчик; 3 – сборник конденсата; 4 – сборник водо-смоляной эмульсии; 6, 7, 9 – насосы; 8 – градирни; 10 - фильтрх
16) Состав, свойства и выход сырого бензола. Характеристика его компонентов
Сырой бензол - смесь ароматических соединений, содержащая Содержание бензола (С6Н6) 55—80 %. и его гомологи( Толуол (С6Н5СН3)10—15 % , Ксилол 4-7%,
Триметилбензолы 0,3-0,7%) и примеси - непредельные(5-15%)( Низкокипящая фракция (до 79 °С), называется головной или сероуглеродной фракцией. компонентами являются весьма реакционный углеводород циклопентадиен (температура кипения 42,5 °С), а также амилены — непредельные углеводороды жирного ряда с пятью углеродными атомами, кипящие в пределах 25—42 °С и др. Высококипящая фракция (выше 145 °С) называется тяжелым бензолом. Содержит высококипящие непредельные соединения (до 35 % от ресурсов) — стирол, кумарон и инден, кипящие соответственно при 145,3, 173,5 и 181,5 °С.) и сернистые соединения (0,2 до 2 %)(Основные представители сероуглерод (CS2), тиофен (C4H4S) и его гомологи. С повышением температуры коксования их содержание в сыром бензоле увеличивается.) и Насыщенные углеводороды (пентан (0,4—0,1 %), гексан (0,2—0,4 %), гептан (0,2—0,4 %), метилциклопентадиен (0,75 %) и др.) и прочие примесей: пиридина и его гомологов до 0,1 %, фенолов 0,1—0,3 %. Эти соединения удаляются из сырого бензола при его очистке и не используются, а так же легкие погоны поглотительного масла и нафталин попадающие в сырой бензол из поглотительного масла, которым его абсорбируют из коксового газа.
Сырой бензол - прозрачная легкоподвижная жидкость слабо-желтого цвета, быстро темнеющую при хранении в результате окисления и полимеризации непредельных соединений в смолистые вещества. Легко воспламеняется, горит коптящим пламенем.
Плотность сырого бензола колеблется в пределах 845—920 кг/м3 В воде сырой бензол не растворяется и легко от нее отстаивается. Средняя молекулярная масса сырого бензола 83. Пары сырого бензола с воздухом образуют взрывоопасную смесь при следующих пределах концентрации, % (объемн.): нижний 1,4 и верхний 7,5.
Выход сырого бензола составляет 0,8—1,2 % от массы сухой шихты. Содержание паров бензольных углеводородов в прямом коксовом газе колеблется в пределах 30—40 г/м3.
Качество сырого бензола определяется величиной отгона до 180 °С. Чем отгон больше, тем выше качество сырого бензола. Должен быть не менее 92—95 %. Остаток сырого бензола, кипящий выше 180 °С, представляет собой поглотительное масло и нафталин (сольвент-нафту).
На КХП получают сырой бензол трех марок: сырой бензол (БС), отгон до 180 °С составляет 91—95 % (объемн.); первый бензол (Б-1), отгон до 150 °С составляет 95—97 % (объемн.) и второй бензол (Б-2), кипящий в пределах 150—200 °С. Качество сырого бензола нормируется техническими условиями.
Сырой бензол сам по себе не находит практического применения и подвергается дальнейшей переработке в цехе ректификации для получения чистых продуктов
17) Способы улавливания бензольных углеводородов из коксового газа. Характеристика поглотительных масел.
1. Абсорбция бензольных углеводородов специальными поглотительными маслами при атмосферном или повышенном давлении коксового газа. В качестве поглотителей применяют каменноугольное масло, получаемое при ректификации смолы ( чаще всего), и соляровое масло, являющееся продуктом перегонки нефти. Улавливание бензольных углеводородов может: осуществляться в скрубберах или в абсорберах тарельчатого типа.
2. Адсорбция бензольных углеводородов твердыми поглотителями (активированным углем, или силикагелем), обладающими большой внутренней поверхностью пор.
Извлечение бензольных углеводородов из газа активированным углем практически полное, поэтому данный метод применяют в лабораторном контроле для количественного определения бензола в газе. Промышленное применение этот способ не применяют из - за загрязненности газа смолой, маслами, сероводородом и из-за высокой стоимости поглотителя.
3.«Вымораживание» бензольных углеводородов. Коксовый газ под давлением охлаждается в несколько ступеней до -45 °С| при этом бензольные углеводороды конденсируются и удаляются из газа. Сырой бензол, получаемый этим методом, по своему качеству значительно чище и не содержит сольвет-нафты. Но этот метод мало применим из-за сложности процесса и необходимости применять дорогой аппаратуры.
Поглотительное масло должно обладать следующими свойствами:
1). Высокая поглотительная способность по отношению к компонентам сырого бензола при низких температурах, а так же высокая способность выделять их при нагреве.
2)температура начала кипения поглотительного масла должна быть значительно выше температуры кипения компонентов сырого бензола, чтобы при отгонке сырого бензола в него попадало минимальное количество поглотителя;
3)достаточная физико-химическая стойкость, обеспечивающая стабильность
поглотительных свойств масла при длительной работе;
4)оптимальная вязкость, при которой может быть достигнуто равномерное и свободное стекание масла по насадке скруббера;
5)минимальная теплоемкость, при которой расход тепла на нагрев масла при отгонке сырого бензола был бы невысоким;
6)масло должно не образовывать с водой эмульсий и легко отстаиваться от воды.
В качестве поглотителя сырого бензола применяют поглотительную фракцию каменноугольной смолы, выкипающую в пределах 230—300 °С. Предварительно химически очищенную от фенолов и пиридиновых оснований.
Свежее каменноугольное масло должно отвечать следующим техническим условиям:
Масло не должно содержать 1.большое количество фенолов, т.к. они образуют с водой трудно разделяемые эмульсии и
повышают вязкость масла.
2.повышенное количество низкокипящих погонов, т.к. это приводит к увеличению выхода сольвент-нафты, кипящей выше 180 °С ( при дистилляции насыщенного бензольными углеводородами масла они переходят в сырой бензол.)
Потеря поглотительным маслом легких погонов с сырым бензолом ведет к повышению вязкости масла. При этом необходимо повышать температуру улавливания, что приводит к уменьшению степени улавливания бензольных углеводородов.
3.повышенное количество высококипящих компонентов 300 °С, т.к. они обладают повышенной вязкостью и образуют осадок, выпадение которых на насадке скрубберов и в оросительных устройствах ухудшает работу абсорберов.
Чаще применяют каменноугольное масло, т. к. у него большая по сравнению с соляровым поглотительная способность. Оно хорошо отделяется от воды, не образуя стойких эмульсий.
Недостатком каменноугольного поглотительного масла является его недостаточная химическая стойкость. В процессе длительной работы увеличиваются плотность масла и его вязкость, а также повышается температура его кипения, снижается, количество отгона до 300 °С, увеличивается молекулярная масса (с 170—180 до 200—220).
Это связано с 1.отгонкой его легкокипящей составляющей при многократном нагревании
2. с полимеризацией масла от воздействия на него компонентов коксового газа (кислорода, сероводорода и непредельных соединений). Образующиеся полимеры снижают поглотительную способность масла, а при больших их количествах они выпадают в осадок, забивая насадку скрубберов.
Для снижения влияния недостатков поглотительного масла его регенерируют (восстановливают). На регенерацию непрерывно отводится около 1 % масла, находящегося в обороте
Свежее соляровое масло должно иметь следующую характеристику: плотность не более 890 кг/м3; содержание воды не более 0,2 %; отгон до 350 °С не менее 95 %, молекулярная масса 230-240, начало кипения не ниже 265 °С.