Способ извлечения ароматических углеводородов из коксового газа абсорбцией


 


Владельцы патента RU 2476584:

ТИССЕНКРУПП УДЕ ГМБХ (DE)

Изобретение касается способа извлечения ароматических углеводородов из коксового газа. Способ заключается в том, что сначала в скруббере коксовый газ приводят в контакт с промывочной жидкостью и путем абсорбции отделяют ароматические углеводороды от коксового газа. Затем обогащенную ароматическими углеводородами промывочную жидкость нагревают и под действием водяного пара отгоняют ароматические углеводороды из промывочной жидкости. Промывочную жидкость после охлаждения снова подают в скруббер. При этом в качестве промывочной жидкости применяют дизельное биотопливо, причем дизельное биотопливо подают в скруббер при температуре от 10 до 50°С. Для отгонки абсорбированных ароматических углеводородов дизельное биотопливо нагревают до температуры от 100 до 250°С, воздействуя перегретым водяным паром с температурой свыше 150°С. Применяемое в качестве промывочной жидкости дизельное биотопливо удобно при использовании, обладает лучшей абсорбционной способностью и без проблем поддается восстановлению под действием водяного пара при высоких температурах. Кроме того, становятся также пренебрежимо малыми потери промывочной жидкости из-за испарения. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к способу извлечения ароматических углеводородов из коксового газа. В скруббере коксовый газ приводят в контакт с промывочной жидкостью и путем абсорбции отделяют ароматические углеводороды от коксового газа. Обогащенную ароматическими углеводородами промывочную жидкость затем нагревают и под действием водяного пара отгоняют от нее ароматические углеводороды. После охлаждения промывочной жидкости ее снова подают в скруббер.

При коксовании углей выделяются ароматические углеводороды в качестве компонента образующегося коксового газа. Для отвода ароматических углеводородов для последующего использования и предупреждения их выброса в окружающую среду их вымывают при очистке коксового газа в большинстве случаев после отделения дегтя и аммиака из коксового газа. На практике в качестве промывочной жидкости используется поглотительное масло на основе фракции дегтярного масла, образуемой при переработке каменного угля. В соответствии с основными содержащимися ароматическими углеводородами: бензол, толуол, ксилол, эта технологическая операция называется, как правило, промывкой БТК (бензол, толуол, ксилол) или бензольной промывкой. Перечисленные ароматические углеводороды обозначаются также общим понятием «сырой бензол», при этом доля сырого бензола, зависящая от примененного в процессе коксования угля и технологического режима, составляет обычно от 20 до 40 г на норм. м3. В сыром бензоле обычно содержатся 55-75% бензола, 13-19% толуола и 5-10% ксилолов. Кроме того, коксовый газ содержит мультициклические ароматические углеводороды, в частности нафталин, которые поглощаются поглотительным маслом. При этом в коксовом газе содержатся примеси, в частности H2S, HCN, NH3, а также органические сернистые соединения. Типичным составом коксового газа является, например:

Н2 54-62 об.%
СН4 23-28 об.%
СО 6,2-8 об.%
H2S ок. 7 г/норм. м3
HCN ок. 1,5 г/норм. м3
NH3 7 г/норм. м3
Sorg ок. 0,5 г/норм. м3
ВТХ до 40 г/норм. м3
Нафталин до 2 г/норм. м3

Способы промывки БТК применяются на протяжении десятилетий без коренного изменения и описаны, например, в книге О.Гроскински «Справочник по коксованию» (О.Grosskinsky. Handbuch des Kokereiwesens), т.2, издание 1958 г., стр.137 и последующие. Промывка БТК проводится в одном или нескольких последовательно расположенных скрубберах, при этом для абсорбции ароматических углеводородов поглотительным маслом необходимо обеспечить надежный контакт между коксовым газом и поглотительным маслом в качестве промывочной жидкости. Надежный контакт может достигаться, с одной стороны, за счет тонкого распыления поглотительного масла и, с другой стороны, посредством тонких масляных пленок. Особо оптимальной является комбинация из оросительного устройства, с одной стороны, и хордовых насадок, наполнителей или прочих встроенных элементов, с другой стороны, причем выходящие из оросительной установки масляные капли создают масляную пленку по возможности с большой поверхностью. Растворимость бензола, толуола и ксилола зависит, в частности, от давления пара разных компонентов, вследствие чего поглотительное масло подается в скруббер при относительно низких температурах, предпочтительно при около комнатной температуре. С другой же стороны, поглотительное масло должно обладать также достаточной текучестью и малой вязкостью для того, чтобы оно могло хорошо распыляться и образовывать большую площадь поверхности. Обогащенное ароматическими углеводородами поглотительное масло, накапливающееся на дне скруббера, отводится, при этом сырой бензол отгоняется при повышенной температуре из поглотительного масла под действием водяного пара. Затем после охлаждения поглотительного масла его снова подают в скруббер. Для обеспечения значительной промывки сырого бензола при максимально большой производительности коксового газа поглотительное масло подается в скруббер в избытке. Для того, чтобы с учетом образующегося на современных коксохимических заводах количества коксового газа можно было провести промывку БТК, требуются большие количества поглотительного масла.

В качестве промывочной жидкости применили в опытном порядке природное дизельное топливо. Правда, при этом было установлено, что при воздействии водяным паром в поглотительном масле образуются и выпадают в осадок при используемых температурах клейкие остатки резиноподобной консистенции. Эти остатки образуются реакциями сополимеризации, в которых участвуют содержащиеся в коксовом газе примеси, в частности HCN и H2S, в качестве комплексообразователей. Для отделения клейких резиноподобных осадков необходимо предусмотреть наличие отстойников в контуре промывочной жидкости. Кроме того, из контура следует отводить относительно большой частичный поток промывочной жидкости, заменив его свежей промывочной жидкостью в том случае, когда в качестве последней используется природное дизельное топливо. Отведенные из отстойника остатки и отведенное из контура природное дизельное топливо необходимо удалять. Описанные для этого меры являются трудоемкими и удорожающими процесс. Протекание комплексных реакций определяется температурой. При высоких температурах, превышающих 120°С и необходимых для экономичного восстановления промывочной жидкости путем паровой отгонки, образующееся количество клейких отходов настолько велико, что процесс не может далее проводиться.

Поэтому в основу изобретения положена задача усовершенствовать абсорбцию ароматических углеводородов из коксового газа в рамках промывки БТК. В частности, применяемая промывочная жидкость должна быть удобной при пользовании и поддаваться без проблем восстановлению под действием водяного пара при высоких температурах.

На основе способа с описанными выше признаками эта задача решается согласно изобретению в результате того, что в качестве промывочной жидкости применяется дизельное биотопливо. Понятие «дизельное биотопливо» в рамках настоящего изобретения относится к органическому топливу, которое в противоположность природному дизельному топливу получено не из природной нефти, а из растительных масел.

Основным компонентом дизельного биотоплива являются сложные метиловые эфиры жирных кислот. Дизельное биотопливо получают переэтерификацией растительных масел, и оно может недорого производиться в больших количествах. По сравнению с природными маслами и видами топлива дизельное биотопливо отличается тем, что оно почти не содержит серы и имеет лишь незначительную долю других вредных веществ. Неожиданно было найдено, что дизельное биотопливо после абсорбции ароматических углеводородов может быть без проблем восстановлено при высоких температурах, в частности при температурах свыше 150°С, под действием перегретого водяного пара и что в отличие от природных видов дизельного топлива оно не приводит к выпадению клейких резиноподобных веществ. Кроме того, дизельное биотопливо способно биологически разлагаться в значительной степени и характеризуется улучшенным балансом СО2. Благодаря своей малой опасности для окружающей среды дизельное биотопливо может без проблем перевозиться и складироваться, причем снижаются и затраты по удалению дизельного биотоплива после его замены при использовании в качестве промывочной жидкости при промывке БТК по сравнению с известным каменноугольным дегтем в качестве поглотительного масла.

Состав, а также физико-химические свойства дизельного биотоплива описаны, например, в стандартах DIN EN14214 (от ноября 2003 г.) и ASTM D 6751-07A. Эти стандарты касаются применения дизельного биотоплива. На этом фоне для применения в качестве промывочной жидкости для абсорбции ароматических углеводородов могут применяться дополнительно к стандартизированным типам дизельного биотоплива также варианты этого биотоплива, которые могут незначительно отклоняться от названных стандартов.

Дизельное биотопливо отличается, в частности, при проведении промывки БТК при низких температурах очень хорошей абсорбционной способностью в отношении бензола, толуола и ксилолов. Коксовый газ приводят в скруббере в контакт с дизельным биотопливом, при этом ароматические углеводороды абсорбируются из коксового газа в дизельное биотопливо. Целесообразно, чтобы дизельное биотопливо вводилось в скруббер в его верхней части и проходило по нему встречно коксовому газу. Обогащенное ароматическими углеводородами дизельное биотопливо отводится в нижней зоне скруббера. Дизельное биотопливо подается в скруббер в рамках настоящего изобретения обычно при температуре от 10 до 50°С, предпочтительно от 20 до 40°С, особо предпочтительно при около 30°С. Промывка сырого бензола промывочной жидкостью представляет собой физический процесс, в котором распределение количества вещества компонентов БТК происходит в газовой и жидкой фазах и, следовательно, их абсорбция протекает из равновесного состояния. В упрощенном виде для фазового равновесного соотношения действительно:

yi·φi·p=xi·yipLVoi,

где yi, xi - мольные доли рассматриваемых компонентов i газовой и жидкой фаз, р - давление в системе. Давление пара pLVoi; свидетельствует о свойстве вещества рассматриваемого компонента i, зависящем от температуры. Для описания отклонений от идеальных свойств применяются коэффициент фугитивности φ1 газовой фазы, который обычно лишь незначительно отклоняется от 1, а также коэффициент активности yi жидкой фазы. Коэффициент активности yi представляет собой величину, которая в значительной степени характеризует отношение разных молекул между собой и, следовательно, зависит от состава жидкости и температуры. Для достижения по возможности эффективной абсорбции необходимо, чтобы значения yi составляли около 1 или менее 1, так как это соответствует увеличению абсорбционной способности по сравнению с идеальными свойствами. Неожиданно для дизельного биотоплива в качестве промывочной жидкости были отмечены, в частности, при низких температурах, т.е. при около 30°С, более низкие коэффициенты активности, чем коэффициенты активности обычного поглотительного масла на основе дегтярного масла и, следовательно, заметно лучшая абсорбционная способность. Поэтому по сравнению с традиционной промывкой БТК с применением природного поглотительного масла на основе фракции дегтярного масла количество циркулирующей по контуру промывочной жидкости может быть снижено и могут быть сокращены производственные затраты. Кроме того, в результате повышения абсорбционной способности становится возможным вымывать из коксового газа большую долю сырого бензола.

Наряду с фазовым равновесием решающее значение для абсорбции ароматических углеводородов из коксового газа посредством промывочной жидкости имеют также плотность, удельная теплоемкость и вязкость промывочной жидкости. Дизельное биотопливо обладает большей теплоемкостью, чем известное природное поглотительное масло. Поскольку нагрев промывочной жидкости в скруббере приводит к снижению ее абсорбционной способности, то и в этом случае создаются преимущества в пользу дизельного биотоплива. Если плотность дизельного биотоплива обычно меньше плотности поглотительного масла, то показатели вязкости приблизительно совпадают.

Для своего восстановления обогащенное ароматическими углеводородами дизельное биотопливо нагревают до температуры от 100 до 250°С. Приведенный температурный диапазон лежит выше точек кипения бензола, толуола и ксилолов, в результате чего они выделяются из промывочной жидкости. Особо эффективной оказалась отгонка сырого бензола водяным паром. В указанном температурном диапазоне не было отмечено ни значительного испарения, ни разложения дизельного биотоплива. Тепловое разложение и кипение дизельного биотоплива происходят обычно в зависимости от точного состава лишь при температуре свыше 300°С.

Для отгонки абсорбированных ароматических углеводородов дизельное биотопливо предпочтительно обрабатывается перегретым водяным паром с температурой свыше 150°С. Особо предпочтительно, чтобы температура отгонки составляла около 180°С или более. Неожиданно было отмечено, что и при высоких температурах отгонки не происходит осаждения веществ, которое вызывается реакциями сополимеризации под действием содержащейся в коксовом газе примеси. При проведении опыта дизельное биотопливо нагревали до температуры 200°С и обогащали сырым бензолом, толуолом и ксилолом в соответствии с их составом в коксовом газе, а также H2S, который способствует образованию осадков в результате реакций сополимеризации в природном дизельном топливе. Если при сравнительном опыте с природным дизельным топливом образовывались сферические частицы, которые осаждались на дно емкости, то при использовании дизельного биотоплива выпадения осадка не отмечены.

Дизельное биотопливо получают из растительных масел. Типичным сырьем при этом служат, в зависимости от местных условий, например, рапсовое, пальмовое, подсолнечное и соевое масла, из которых образуют соответствующие сложные метиловые эфиры. В рамках настоящего изобретения особо пригодным является сложный метиловый эфир из рапсового масла, который в районах умеренного климата может производиться в больших количествах и присутствовать на рынке.

Ниже изобретение поясняется с помощью примера. Для сопоставления дизельного биотоплива с традиционным поглотительным маслом в качестве промывочной жидкости при промывке БТК сравнивали свойства поглотительного масла из каменноугольного дегтя со свойствами сложного метилового эфира из рапсового масла. В таблице 1 приведены наряду с коэффициентами активизации γ компонетов БТК теплоемкость ср в Дж/(г·К) (джоуль на грамм-Кельвин) и плотность в кг/л поглотительного масла и сложного метилового эфира из рапсового масла соответственно при температуре 30°С.

Таблица 1
Поглотительное масло Сложный метиловый эфир из рапсового масла
Бензол γ (30°С) 1,7 0,6
Толуол γ (30°С) 2,7 0,7
Ксилол γm (30°С) 4,6 2,4
cp, Дж/(г·К) 1,7 2,2
ρ, кг/л 1,07 0,88

Для бензола, толуола и ксилола при использовании сложного метилового эфира из рапсового масла был отмечен более низкий коэффициент активности, чем коэффициент активности поглотительного масла, и, следовательно, лучшая абсорбционная способность при 30°С. С повышением температуры значения коэффициента активности приближаются к 1, при этом сложный метиловый эфир из рапсового масла неизменно сохраняет лучшую абсорбционную способность, чем традиционное поглотительное масло. Кроме того, сложный метиловый эфир из рапсового масла положительно характеризуется повышенной теплоемкостью и пониженной плотностью по сравнению с поглотительным маслом из каменноугольного дегтя. Если свежий сложный метиловый эфир из рапсового масла обладает меньшей вязкостью, чем поглотительное масло, то при циклическом применении промывочной жидкости и повторной отгонке растворенных ароматических углеводородов нагревом показатели вязкости сближаются между собой. Также сложный метиловый эфир из рапсового масла характеризуется достаточной термостойкостью. Максимальные температуры в контуре для промывки БТК достигаются во время отгонки ароматических углеводородов посредством горячего водяного пара. При подаче пара с температурой 235°С разложения дизельного биотоплива не происходит. Кроме того, становятся также пренебрежимо малыми потери из-за испарения по сравнению с поглотительным маслом. При длительном применении сложного метилового эфира из рапсового масла наблюдается лишь некоторое осветление дизельного биотоплива, что объясняется исчезновением незначительной доли низкокипящих компонентов. Коагуляции или загрязнения не отмечено, вследствие чего дизельное биотопливо пригодно для длительного использования при абсорбции ароматических углеводородов из коксового газа.

1. Способ извлечения ароматических углеводородов из коксового газа, при котором в скруббере коксовый газ приводят в контакт с промывочной жидкостью и путем абсорбции отделяют ароматические углеводороды от коксового газа, затем обогащенную ароматическими углеводородами промывочную жидкость нагревают и под действием водяного пара отгоняют ароматические углеводороды из промывочной жидкости, промывочную жидкость после охлаждения снова подают в скруббер, отличающийся тем, что в качестве промывочной жидкости применяют дизельное биотопливо, причем дизельное биотопливо подают в скруббер при температуре от 10 до 50°С, а для отгонки абсорбированных ароматических углеводородов дизельное биотопливо нагревают до температуры от 100 до 250°С, воздействуя перегретым водяным паром с температурой свыше 150°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дизельное биотопливо состоит, по существу, из сложного метилового эфира рапсового масла.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что дизельное биотопливо подают в скруббер в его головной части, при этом дизельное биотопливо движется в скруббере встречно коксовому газу, и обогащенное ароматическими углеводородами дизельное биотопливо отводят из скруббера в его нижней части.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что дизельное биотопливо подают в скруббер при температуре от 20 до 40°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к процессу очистки газов от кислых примесей абсорбцией жидким поглотителем. .

Изобретение относится к способу подготовки углеводородного газа, включающий ступенчатую сепарацию, охлаждение газа между ступенями сепарации, отделение углеводородного конденсата начальных ступеней сепарации, охлаждение его конденсатом последней низкотемпературной ступени сепарации и использованием в качестве абсорбента.

Изобретение относится к хранению и наливу испаряющихся продуктов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической промышленности и на базах хранения и перевалки кислородсодержащих октаноповышающих добавок - метил-трет-бутилового и этил-трет-бутилового эфиров.

Изобретение относится к горной, в первую очередь - угольной, промышленности и может использоваться для выделения метана из шахтной метановоздушной смеси и выдачи его потребителям в качестве товарного продукта.

Изобретение относится к технике по способу утилизации низкопотенциальных (низконапорных) углеводородных газов путем их сжатия и подготовки (извлечения примесей) для дальнейшего использования.

Изобретение относится к области добычи и переработки углеводородных газов, точнее к способу их очистки от серосодержащих соединений, диоксида углерода, воды и других компонентов, а также к области предотвращения гидратообразования при добыче и транспортировке сернистых природных газов, и может быть использовано в газодобывающей промышленности.

Изобретение относится к способу выделения углеводородов С 3+ из попутных нефтяных газов путем противоточной абсорбции абсорбентом с последующей десорбцией абсорбированной фракции С3+, и возвратом регенерированного после десорбции абсорбента в абсорбер, характеризующемуся тем, что используют попутные нефтяные газы с давлением 8-20 атм, и абсорбцию проводят при температуре 8-40°С, при этом выходящий из абсорбера насыщенный абсорбент нагревают до 280-350°С и подают на десорбцию, которую проводят при давлении 15-19 атм, а в качестве абсорбента используют тяжелые компоненты исходных попутных газов.

Изобретение относится к усовершенствованному способу окисления алкана с С2 по C4 с получением соответствующих алкена и карбоновой кислоты, причем этот способ включает следующие стадии: (а) контактирование в окислительной реакционной зоне алкана, содержащего молекулярный кислород газа, необязательно соответствующего алкена и необязательно воды в присутствии по меньшей мере одного катализатора, эффективного при окислении алкана до соответствующих алкена и карбоновой кислоты, с получением первого потока продуктов, включающего алкен, карбоновую кислоту, алкан, кислород и воду; (б) разделение в первом разделительном средстве по меньшей мере части первого потока продуктов на газообразный поток, включающий алкен, алкан и кислород, и жидкий поток, включающий карбоновую кислоту; (в) контактирование упомянутого газообразного потока с раствором соли металла, способной селективно химически абсорбировать алкен, с получением жидкого потока, богатого химически абсорбированным алкеном; (г) выделение из раствора соли металла богатого алкеном потока.

Изобретение относится к способу удаления капель загрязняющей жидкости из потока газа и относится к промывочному лотку, который предназначен для реализации этого способа.

Изобретение относится к способу и устройству удаления СО2 из дымового газа, содержащего аммиак. .

Изобретение относится к усовершенствованному способу конденсации и промывки парообразного биоразлагаемого межмолекулярного циклического сложного диэфира альфа-гидроксикарбоновой кислоты, имеющего формулу II, причем R выбран из водорода или линейных или разветвленных алифатических радикалов, содержащих от 1 до 6 атомов углерода, из парообразной смеси, содержащей сложный диэфир формулы II, альфа-гидроксикарбоновую кислоту формулы I, соответствующую сложному диэфиру формулы II, и воду, причем поток конденсационной и промывочной жидкости (3), содержащей водный раствор альфа-гидроксикарбоновой кислоты, соответствующей сложному диэфиру формулы II, имеющей формулу I, приводят в контакт, по меньшей мере один раз, с парообразной смесью, при этом сложный диэфир формулы II, содержащийся в парообразной смеси, растворяется в конденсационной и промывочной жидкости (3).
Изобретение относится к химической технологии кремнийорганического синтеза. .

Изобретение относится к способу непрерывного кондиционирования газа. .

Изобретение относится к способу очистки углеводородных газов от диоксида углерода и может найти применение в газовой, нефтехимической и химической отраслях промышленности и позволяет повысить эффективность работы абсорбера и повысить чистоту и количество получаемого углеводородного газа и диоксида углерода.
Наверх