Способ обработки коксового газа для выделения бензольных углеводородов и нафталина
Владельцы патента RU 2257946:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" (ФГУП "ВУХИН") (RU)
Изобретение относится к области извлечения из коксового газа бензольных углеводородов и нафталина. Способ включает охлаждение коксового газа с одновременным удалением нафталина в конечных газовых холодильниках и обработку газа в абсорбере бензольном тарельчатого типа поглотительным (соляровым) маслом, подаваемым через форсунки в верхнюю часть абсорбера, при пропускании коксового газа противотоком снизу вверх через тарелки провальные, которые устанавливают на стойках, при этом коксовый газ подают в абсорбер со скоростью ≤3,0 м/сек, тарелки провальные имеют относительную площадь отверстий 0,3-0,6, диаметр отверстий 0,04-0,09 м. Изобретение позволяет снизить капитальные и эксплуатационные затраты. 1 табл.
Изобретение относится к области извлечения бензольных углеводородов и нафталина из коксового газа и может быть использовано в коксохимической промышленности.
Известен способ выделения бензольных углеводородов из прямого коксового газа, включающий охлаждение газа с одновременной очисткой газа от нафталина в конечных газовых холодильниках (КГХ) с последующим извлечением из коксового газа бензольных углеводородов и нафталина с использованием в качестве абсорбента каменноугольного поглотительного или солярового масла в абсорберах насадочных, заполненных хордовой деревянной или металлической спиральной насадкой [Справочник коксохимика, т.3 - М.: Металлургия, 1966, с.103-107] или регулярной плоскопараллельной и Z-образной металлической насадкой [Оборудование цехов улавливания и переработки продуктов коксования. Справочник - М.: Металлургия, 1992, с.64], а также насадкой, выполненной из просечно-вытяжного листа по разработкам фирмы ″Крупп-Копперс″ [Тарасов Н.А., Мельников И.И. и др. Освоение усовершенствованной схемы бензольного отделения цеха улавливания химических продуктов коксования//Кокс и химия, 2001, №12, с.24-29].
К недостаткам этого способа обработки коксового газа следует отнести:
1. высокие капитальные затраты на изготовление оборудования;
2. высокие эксплуатационные затраты, связанные с необходимостью регулярной пропарки оборудования;
3. нестабильность гидравлических режимов из-за зарастания насадки отложениями.
Известен способ очистки газа в абсорбере с провальными тарелками, имеющими относительную площадь отверстий 0,3-0,6, и количеством орошающей жидкости >0,5 кг/м3 газа (L/G) [Япония, заявка №6-18206, 1985, МКИ 4 В 01 D 53/14].
В способе не приведены технологические показатели процесса очистки газов от бензольных углеводородов и нафталина.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ выделения бензольных углеводородов, согласно которому коксовый газ после охлаждения до 27°С и очистки от нафталина в конечных газовых холодильниках подается в абсорбер бензольный (АБ) для выделения бензольных углеводородов и нафталина, в котором установлены тарелки провальные с относительной площадью отверстий 0,2, диаметром отверстий 0,007 м (7 мм). Гидравлическое сопротивление АБ 400 мм вод. ст. (4,0 кПа), скорость газа в аппарате 1,7 м/сек [Одинцов Н.В., Миронов А.И. Эксплуатация скруббера с провальными тарелками для улавливания бензольных углеводородов из коксового газа//Кокс и химия, 1959, №7, с.50-51].
Данному способу присущи следующие недостатки:
1. значительные энергозатраты на транспортировку газа, обусловленные высоким гидравлическим сопротивлением абсорбера бензольного, до 4,0 кПа в выбранном гидродинамическом режиме эксплуатации, что удорожает известный способ;
2. нестабильность гидравлических режимов из-за малой относительной площади отверстий, не превышающей 0,2 (площадь свободного сечения тарелки не превышает 19,69%) и малого диаметра отверстий - 7 мм, что приводит к зарастанию полотна тарелки отложениями и необходимости регулярных пропарок абсорбера, а также к работе абсорбера в режиме пульсации газожидкостного слоя;
3. значительные капитальные затраты на изготовление оборудования в результате поддержания скорости газового потока в свободном сечении абсорбера не более 1,7 м/сек.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.
Задача решается за счет того, что в способе обработки коксового газа для выделения бензольных углеводородов и нафталина, включающем охлаждение коксового газа и удаление нафталина в конечных газовых холодильниках и выделение бензольных углеводородов и нафталина в абсорбере бензольном тарельчатого типа поглотительным (соляровым) маслом, охлаждение газа ведут до 20-35°С, поглотительное (соляровое) масло подают в количестве 0,5-2,2 кг/м3 газа через форсунки в верхнюю часть абсорбера, а коксовый газ пропускают противотоком снизу вверх со скоростью ≤3 м/сек через тарелки провальные с относительной площадью отверстий 0,3-0,6, диаметром отверстий 0,04-0,09 м, при этом тарелки устанавливают на стойках.
Увеличение относительной площади отверстий до 0,3-0,6 и увеличение диаметра отверстий до 0,04-0,09 м в тарелках провальных позволит снизить гидравлическое сопротивление абсорбера и энергозатраты на транспортировку газа, избежать забивания тарелок отложениями и исключить пропарку оборудования; увеличение скорости газа в свободном сечении аппарата до 3,0 м/сек позволит снизить капитальные затраты на изготовление оборудования; использование тарелок провальных, установленных на стойках, приведет к стабилизации режима газожидкостного слоя и гидравлического сопротивления абсорбера.
Уменьшение относительной площади отверстий провальных тарелок ниже 0,3 приводит к увеличению гидравлического сопротивления, а увеличение относительной площади отверстий более 0,6 создает условия работы тарелок в режиме провала, что значительно снижает эффективность тарелок.
Уменьшение диаметра отверстий до значений ниже 0,04 м приводит к неравномерности распределения газожидкостного слоя на полотне тарелок и увеличению гидравлического сопротивления, увеличение диаметра отверстий свыше 0,09 м способствует уменьшению высоты газожидкостного слоя и приводит к снижению эффективности процесса.
При установке тарелок на стойках достигается равномерность распределения газожидкостного слоя на полотне тарелок, что препятствует образованию пульсирующего режима, стабилизируя гидравлическое сопротивление абсорбера.
Сущность способа поясняется следующим примером.
Коксовый газ с температурой 27°С в количестве 50000 м3/ч после конечных газовых холодильников поступает в абсорбер бензольный с провальными тарелками. Для выделения из коксового газа бензольных углеводородов и нафталина в верхнюю часть абсорбера через форсунки подают поглотительное масло в количестве 1,8 кг/м3 газа, а коксовый газ пропускают снизу вверх со скоростью 2,7 м/сек через тарелки провальные с относительной площадью отверстий 0,32, диаметром отверстий 0,07 м, установленные на стойках.
Технологические показатели выделения бензольных углеводородов при сопоставлении прототипа с предлагаемым способом представлены в таблице.
| Таблица | ||
| Показатель | Способ обработки коксового газа | |
| Прототип | Предлагаемый | |
| Расход коксового газа, м3/ч | 50000 | 50000 |
| Температура газа, °С | 27 | 27 |
| Расход поглотительного масла, кг/м3 газа | 2,2 | 1,8 |
| Скорость газа в абсорбере, м/сек | 1,7 | 2,7 |
| Относительная площадь отверстий | 0,2 | 0,32 |
| Диаметр отверстий, м | 0,007 | 0,07 |
| Гидравлическое сопротивление, кПа | 4,0 | 2,5 |
| Диаметр абсорбера, м | 3,2 | 2,5 |
| Вес абсорбера, т | 45 | 30 |
| Затраты на пропарку оборудования, Гкал/т кокса | 0,011 | отсутствуют |
Использование предлагаемого способа выделения бензольных углеводородов обеспечивает следующие преимущества по сравнению с прототипом согласно данным, приведенным в таблице.
1. В 1,6 раза снижается гидравлическое сопротивление абсорбера, что приводит к снижению энергозатрат на транспортировку газа.
2. Отсутствуют затраты на пропарку оборудования.
3. Сокращаются капитальные затраты на изготовление оборудования в 1,5 раза.
По материалам предлагаемого способа выделения бензольных углеводородов и нафталина завершается монтаж установки на ОАО ″НТМК″ (г. Н.Тагил).
Способ обработки коксового газа для выделения бензольных углеводородов и нафталина, включающий охлаждение коксового газа с одновременным удалением нафталина в конечных газовых холодильниках и обработку газа в абсорбере бензольном тарельчатого типа поглотительным (соляровым) маслом, подаваемым через форсунки в верхнюю часть абсорбера при пропускании коксового газа противотоком снизу вверх через тарелки провальные, отличающийся тем, что коксовый газ подают в абсорбер со скоростью ≤3,0 м/с, тарелки провальные имеют относительную площадь отверстий 0,3-0,6, диаметр отверстий 0,04-0,09 м, при этом тарелки устанавливают на стойках.
