Нормы технологического режима сероочистки коксового газа
Нормы технологического режима очистки коксового газа от сероводорода приведены в таблице 6.
Таблица 6 - Производственные показатели работы вакуум - карбонатных
сероочисток
Показатели технологического процесса |
Вакуум – содовый метод |
Вакуум – поташный метод |
Общая щелочность раствора, г/л: на Na2CO3 на K2CO3 Удельный расход раствора, л/м3 газу Содержание H2S в растворе, г/л: насыщенном регенерированном Содержание H2S в коксовом газе, г/м3: до очистки после очистки Состав сероводородного газа, % об.: H2S CO2 HCN воздух Температура коксового газа, °С до скруббера после скруббера Вакуум вверху регенератора, кПа Расход на 1 т уловленного H2S: соды, кг поташа, кг пара, т электроэнергии, кВт·ч технической воды, м3 |
45 – 55 – 3,5 – 4,0
5,4 1,6
19,5 1,4
86,0 10,8 1,6 1,6
30 40 79,3
40 – 19 – 20 700 – 800 30 |
– 110 – 150 2 – 2,3
9,9 2,8
19,1 3,1
83,5 10,3 2,6 3,6
30 34 83,2
– 40 14 – 16 500 – 700 20 – 30 |
Из приведенных данных видно, что степень очистки коксового газа от сероводорода вакуум–карбонатным методом составляет в зависимости от условий 84–92%.
При этом расход сероводорода с обратимым газом составляет 2.5 – 3 г/м3 и больше, что непринято как с экологической, так и с экономической точки зрения. По утвержденным международными нормами, остаточное содержание сероводорода в коксовому газе не должно превышать 0.5 г/м3. Такая степень очистки может быть достигнута только при помощи этаноламинов или окислительным методом. Но строение новых цехов сероочистки требует значительных капиталовложений и поэтому является непринятой в наше время из–за недостаточного финансирования заводов Украины [1].
Оборудование цеха сероочистки
Для абсорбции сероводорода из коксового газа используют аппараты разных типов: форсуночные, насадочные и тарелчатые. Т.к. процесс абсорбции сероводорода из коксового газа карбонатным раствором сопровождается быстрой реакцией в растворе, то общая скорость процесса лимитируется сопротивлением газовой фазы. Поэтому с теоретической точки зрения наиболее подходящим аппаратом для поглощения H2S раствором является полый скруббер, который оборудован форсунками для распыления раствора. Благодаря турбулентному режиму перемещения газа в таком аппарате обеспечивается интенсивное перемешивание его и увеличение скорости переноса сероводорода в жидкую фазу.
Но время контактирования газа с рас твором в форсункових скрубберах оказывается недостаточным для поглощения углекислого газа в количестве, необходимом для отгонки поглощенного сероводорода из раствора в регенераторе. Увеличение времени контактирования газа с раствором в таких аппаратах до необходимого значения (20 – 25 с) может быть обеспечено путем устройства в них нескольких ступеней распыления раствора.
В тарелчатых (барботажных) аппаратах степень турбулизации газа в пузырях незначительна, что негативно отражается на интенсивности массопередачи в них. Но в таких аппаратах массоперенос протекает не только через поверхность газовых пузырей на тарелках, а также в значительной мере через поверхность пены и капель, которые выносятся газом со слоя жидкости в межтарелчатое пространство.
Недостатком тарелчатых абсорберов является значительное гидравлическое давление и значительное время нахождения жидкости на тарелках, что ведет до более полной абсорбции CO2 и снижению селективности процесса по отношению к H2S. Эти недостатки аппарата в значительной мере могут быть устранены при использовании сетчатых и других високоэффективных тарелок.
Наибольшее распространение в коксохимической промышленности для абсорбци H2S получили насадочные абсорберы (рис 2), котрые требуют меньших затрат энергии в сравнении с форсуночными и имеют меньшее гидравлическое давление в сравнении с тарелчатыми. Как показывает практика, в насадочных аппаратах обеспечивается оптимальное время контактирования газа с раствором, при котором степень поглощения H2S достигает 90 – 92%, а углекислого газа 8 – 10%, что обеспечивает эффективную регенерацию раствора.
Для регенерации поглотительного раствора вакуум – карбонатных сероочисток наиболее часто используются аппараты тарелчатого типа. Регенератор представляет собой цилиндрическую колонну со сферичными кришкой и днищем, оснащенную двух- или трехкаскадными колпачковыми тарелками (рис. 3). В верхней части колонны имеется штуцер с раструбом для подачи раствора в регенератор. Для отделения пара от жидкости над штуцером установлен короб Г – образного пересечения, а сверху на выходе пара сетчатый или жалюзийный отбойник.
Насыщеный раствор поступает на верхнюю тарелку и стекает через все нижерасположеные в кубовую часть регенератора. Десорбция кислых газов (H2S, HCN, CO2) осуществляется при продувке раствора по тарелкам паром, который образуется при нагревании раствора до температуры кипения в кубе регенератора. Подогрев раствора вырабатывается глухим паром у выносных подогревателях при природной циркуляции.
В кубовой части регенератора имеются штуцеры для выхода раствора в циркуляционные подогреватели и возвращение парожидкостной смеси из них, а также для отвода регенерированного раствора в сборники. Для отделения капель раствора из парового потока над штуцерами для входа парожидкостой смеси установлен Г –образный короб, верхняя горизонтальная полочка которого выполнена с просечно–вытяжного листа, а под первой тарелкой – сетчатый или жалюзийный отбойник.
Гипрококсом разработаны два типоразмера регенераторов диаметром 5500 и 7000 мм с числом тарелок 12 и 11 соответственно. Недостатком регенераторов с колпачковыми тарелками является сложность конструкции и большое гидравлическое сопротивление, которое достигает 666.5 Па на одной тарелке, что приводит к снижению вакуума в кубе регенератора, повышению температуры кипения раствора и к соответственному увеличению расхода пара в циркуляционных подогревателях. Упрощение конструкции и снижение гидравлического сопротивления регенераторов достигается при установке в них провальных тарелок с щелевидными отверстиями шириной 4 мм и длиной 60 мм.
В наше время при реконструкции цехов сероочистки Гипрококсом предусматривается замена колпачковых тарелок насадкой из просеяно–вытяжного листа с удельной поверхностью 150 – 180 м2 / м3 и более. Такие аппараты имеют большую продуктивность при меньшем гидравлическом сопротивлении.
Значительный интерес для регенерации раствора представляют
1 – корпус скруббера; 2 – крышка; 3 – днище; 4 – насадка; 5 – балки, на которые опирается насадка; 6 – оросительное устройство; 7 – насадка, которая осушивает; 8, 9 – вход и выход газа; 10, 11 – вход и выход раствора; 12 – сборник подскрубберный; 13 – вход раствора; 14 – переток раствора; 15 – выход раствора к насосу; 16 – воздушники; 17 – лазы; 18 – штуцер для пропарки
Рисунок 2 – Серный скруббер
форсуночные аппараты, разработка и исследования которых проведены Гипрококсом вместе с ВКХС в 70 – ые года прошлого века [1].
Они представляют собой пустые колонны, разделенные горизонтальными перегородками с патрубками для прохода пара на три секции, оборудованные форсунками для распыления раствора. Пар и раствор проходят противотоком через все секции последовательно. Исследуемый образец такого аппарата обеспечивал достаточно высокую степень регенерации раствора (до 70%) при гидравлическом сопротивлении около 4000 Па (против 8000 – 10500 Па в регенераторе с колпачковыми тарелками). Недостатком таких аппаратов является повышенный расход электроэнергии на распыление раствора в трех ступенях.
1 – тарелки колпачковые двухкаскадные; 2 – штуцер с раструбом для ввода растора; 3,7 – коробы Г–образного пересечения; 4 – отбойник жалюзийный; 5 – выход раствора в подогреватель; 6 – вход парожидкостной смеси из подогревателя; 8 – отбойник; 9 – выход пара из регенератора; 10 – выход регенерированного раствора; 11 – люки
Рисунок 3 – Регенератор поглотительного раствора