3.3.8.2 Очистка коксового газа от аммиака

Аммиак (NH₃) является весьма токсичным, взрывоопасным, с резким, раздражающим запахом газом. ПДК аммиака в рабочей зоне производственных помещений составляет 20мг/м³. В очищенном коксовом газе его концентрация не должна превышать 30мг/м³. Глубокая очистка прямого коксового газа от аммиака (степень очистки 99,7-99,8%) необходима и целесообразна не столько из-за его токсичности, но и по другим причинам:

1) аммиак является ценным продуктом, его улавливание может оказаться экономически выгодным, так как из него получают недорогие азотные удобрения; аммиак позволяет выделять из смол пиридиновые основания – сырье для получения лекарств;

2) в присутствии O₂, H₂O, H₂S и HCN в составе коксового газа аммиак оказывает сильное корродирующее воздействие на газопроводы, измерительную аппаратуру, конструкции основного и вспомогательного оборудования, выводя их из строя за очень короткий промежуток времени;

3) аммиак нарушает технологический процесс улавливания бензольных углеводородов, портит поглотительные масла;

4) при сжигании коксового газа с повышенным содержанием NH₃ в продуктах горения обнаруживаются повышенные концентрации ядовитых оксидов азота.

Из коксового газа аммиак удаляют в основном двумя способами: а) поглощением холодной водой в специальных скрубберах, используя высокую растворимость NH₃ в воде; б)поглощением серной кислотой в аппаратах барабанного типа (сатураторах) или абсорберах.

В промышленности широкое применение имеет второй способ. В скруббере диспергированный нисходящий раствор соляной кислоты контактирует с аммиаком восходящего потока газа. В результате протекает двухступенчатая реакция и образуются кристаллы сульфата аммония (сельскохозяйственного удобрения): 2NH₃+H₂SO₄=(NH₄)₂SO₄ (3.13). Такой же процесс протекает и в сатураторе. При орошении газа водой в газосборниках и газовых стояках поглощается от 10 до 30% содержащегося в газе аммиака. Основное его улавливание водой проводится в специальных скрубберах. При нагревании воды до кипения аммиак полностью десорбирует и отводится по газопроводу для использования по основному назначению.

3.3.8.3 Удаление из коксового газа нафталина

Особая необходимость очистки газа от нафталина обоснована в разделе 3.2. Нафталин входит в состав каменноугольной смолы, удаляемой из газа в виде сложной конденсированной вязкой смеси ряда органических соединений. Чем тщательней очищен от смол коксовый газ, тем меньше в нем нафталина, усложняющего транспортировку газа. По химическим свойствам компоненты смолы разделяют на три группы: нейтральные, кислые и основные. Масса нейтральных ингредиентов в составе смолы достигает 40-43% и самые ценные в её составе нафталин (С₁₀H₈), придающий свой характерный запах всей смоле, и антрацен (C₁₄H₁₀).

Нафталин – важнейший продукт, ценное сырье для химической промышленности, получающей его только за счет коксохимического производства. Антрацен технический применяют в производстве красителей, сажи, дубильных веществ, в энергетических целях.

Кислая часть смолы представлена органическими соединениями, содержащими в своей структуре кислород: фенол (C₆H₅OH), крезол (C₆H₄CH₃OH) и другие. Особой токсичностью обладает фенол, относящийся ко второму классу опасности, поэтому малотоксичный нафталин, недостаточно освобожденный от фенола (компонента одной смеси каменноугольных смол) также может быть достаточно ядовитым. К группе основных смол относятся азотсодержащие соединения: пиридин, C₅H₅N и хинолин, C₅H₇N – сырье для получения лекарств.

Акцентируя особое внимание на очистке газа от смол и, в особенности, нафталиновой смоляной фракции, отметим, что: а) на стадии первичного охлаждения газа в стояках, газосборниках и первичных холодильниках происходит конденсация определенной части (от 60 до 80%) смолы и в ее составе – нафталина; причем, в газе содержится от 14 до 30 г/м³ смоляного тумана (дисперсного конденсата), 6-9 г/м³ паров нафталина и 3,5-4,5 г/м³ паров смолы;

б) в газе, уходящем из газосборника содержится смола, поглотившая 15-25% легко испаряющегося нафталина, остальная часть нафталина конденсируется в отдельных аппаратах и неизбежно – на стенках газопроводов;

в) надсмольная вода из отстойников должна быть наилучшим образом освобождена от смоляных фракций, иначе в газе из газосборников концентрация тумана смолы может достигать 60г/м³ против обычных 14-30;

г) применение скрубберов Вентури позволяет значительно уменьшить очистку газа от аэрозолей нафталина, доведя их концентрацию в газе до 2,1 г/м³;

д) использование аппаратов улавливания нафталина водно-смоляной эмульсией гарантирует малую концентрацию этого вещества в газе – 0,8-1 г/м³