Vii улавливание и получение сырого бензола
| Вид материала | Лекция |
- X. переработка сырого бензола, 321.46kb.
- Vii переработка химических продуктов термической переработки твердых горючих ископаемых, 256.07kb.
- Viii. Переработка фракций сырого бензола, 431.56kb.
- Ароматические углеводороды. Бензол представитель аренов. Строение молекулы и физические, 54.51kb.
- Анализа состояния конкуренции на рынке сырого молока. I. Общие положения Анализ проводился, 348.46kb.
- Термохимия растворения ccl 4, бензола и его производных в индивидуальных и смешанных, 298.7kb.
- Выбросы и улавливание загрязняющих атмосферу веществ, отходящих от стационарных источников, 20.65kb.
- Приказ 04. 04. 2011 n 151 Об итогах VII районной научно практической конференции проектных, 439.61kb.
- Лекция 4, 220.93kb.
- Зао «Куйбышевазот» Строительство производства бензола с сырьевым складом, 1760.62kb.
7.5. Улавливание бензольных углеводородов в скрубберах
Процесс абсорбции бензольных углеводородов из коксового газа, как и любой абсорбционной процесс, характеризуется следующим основным уравнением
G = KобFРср кг/г, (1)
где G – количество абсорбированного вещества, кг/ч; Коб – общий коэффициент скорости абсорбции; F – поверхность контакта фаз, м2; Р – среднелогарифмическая движущая сила абсорбции, Па (мм рт. ст.).
Это уравнение не отражает, однако, влияния всех факторов, определяющих течение процесса абсорбции. Количество этих факторов значительно больше и влияние их на степень абсорбции определяются весьма сложной математической зависимостью.
Увеличение движущей силы процесса абсорбции, а также полнота улавливания бензольных углеводородов связаны с рядом факторов.
1. Содержание бензольных углеводородов в коксовом газе. С повышением концентрации бензольных углеводородов в газе возрастает их парциальное давление и движущая сила процесса абсорбции. При этом увеличивается содержание бензольных углеводородов в поглотительном масле в состоянии равновесия. При обычной концентрации бензольных углеводородов 35–36 г/м3 (~1% объемн.) равновесная концентрация их в масле не более 2,5–3% (объемн.) (при обычных условиях).
При сжатии газа содержание в нем бензольных углеводородов возрастает пропорционально давлению. Это способствует увеличению скорости абсорбции и росту концентрации бензола в масле. Следовательно, повышение давления, т.е. сжатие газа, является одним из методов интенсификации процесса улавливания.
2. Температура улавливания. С повышением температуры улавливания давление паров бензола над маслом увеличивается, движущая сила абсорбции уменьшается, а равновесная концентрация бензольных углеводородов в газе после скрубберов увеличивается. Насыщение поглотительного масла бензолом снижается, а потери их с газом увеличиваются.
В промышленности оптимальной температурой улавливания считается 25–30°С. При температуре ниже 10°С вязкость поглотительного масла резко возрастает, что затрудняет его подачу на скруббер и равномерное распределение по насадке скруббера, что резко ухудшает процесс улавливания. При этой температуре из масла могут выпадать осадки, которые загрязнят насадку и увеличат сопротивление скруббера.
В скрубберах происходит уравнивание температур: температура газа повышается, а масла понижается.
Для предупреждения конденсации водяных паров из газа и обводнения поглотительного масла температура масла поддерживается несколько выше температуры поступающего газа в скрубберы, примерно на 3–8°С.
3. Концентрация бензольных углеводородов в поглотительном масле. Чем выше концентрация бензола в поглотительном масле, поступающем на улавливание, тем больше упругость его паров над маслом и, следовательно, равновесная концентрация в газе. Поэтому скорость абсорбции уменьшается, а потери с обратным газом увеличиваются.
Содержание бензольных углеводородов в масле, поступающем на улавливание, должно быть не выше 0,2% для солярового и 0,3–0,4% (объемн.) для каменноугольного. Уменьшение этого количества связано с увеличением расхода пара на десорбцию бензольных углеводородов из масла, с уменьшением в сыром бензоле отгона до 180°С, увеличением выхода сольвент-нафты и потерь масла.
4. Молекулярная масса поглотителя. Возрастание молекулярной массы жидкого поглотителя связано с уменьшением степени абсорбции. Увеличение молекулярной массы масла приводит к ухудшению его поглотительной способности.
Молекулярная масса солярового масла выше, чем каменноугольного. Поэтому солярового масла требуется на 30% больше, чем каменноугольного.
В производственных условиях расход масла на улавливание бензола в 1,5 раза больше теоретического минимума и составляет 1,5–1,6 л/м3 газа для каменноугольного и 2,0–2,1 л/м3 газа для солярового масла. По нормам Гипрококса расход каменноугольного масла на 1 т шихты составляет 0,5 м3, солярового 0,65 м3.
5. Поверхность орошения. Для перехода бензола из газа в масло, необходимы определенная поверхность орошения и продолжительность контакта между газом и маслом.
Оптимальной величиной, обеспечивающей удовлетворительное улавливание бензольных углеводородов, является норма поверхности 1,1–1,3 м2/м3 газа в час. При этом величина потерь бензольных углеводородов с обратным газом не должна превышать 2 г/м3 газа. Поверхность насадки должна быть чистой, чтобы газ и масло равномерно распределялись по сечению скруббера. Между газом и маслом должен соблюдаться строгий противоток, в результате чего газ с большим содержанием бензола встречается с маслом, имеющим также повышенную концентрацию бензола. В верхней части скруббера газ содержит мало бензола, он орошается свежим маслом, также содержащим мало бензола и соответственно имеет большую поглотительную способность.
Таким образом, для улавливания бензола из газа требуется соблюдение следующих условий: минимальное содержание бензола в масле, поступающем на улавливание; низкая температура улавливания; достаточное количество масла; противоток газа и масла; достаточная поверхность насадки для создания необходимого контакта между газом и маслом.
Улавливание бензольных углеводородов из коксового газа поглотительными маслами осуществляется в скрубберах, устанавливаемых по газовой трассе после конечных холодильников. Основной задачей скрубберного отделения является обеспечение высокой степени выделения бензольных углеводородов из газа. Потери бензольных углеводородов в газе после скрубберов не должны превышать 1,8–2,0 г/м3 газа в зимний период и летом до 3,0 г/м3. Типовая технологическая схема скрубберного отделения системы Гипрококса предусматривает установку на линии газового потока одной очереди трех скрубберов, в которых полностью соблюден принцип противотока газа и поглотителя, причем размеры скрубберов, а следовательно, и поверхность расположенной в них насадки определяются количеством газа.
Скрубберы имеют штуцеры для ввода и вывода газа и масла. Для пропарки скрубберов с целью очистки насадки от всяких отложений предусмотрен подвод пара из скруббера через продувную свечу, вмонтированную в верхнюю крышку. Скрубберы по высоте оборудованы люками для контрольного осмотра.
Очищенный от аммиака и смолы и охлажденный в конечном холодильнике до 25–30°С коксовый газ поступает в три насадочных бензольных скруббера и последовательно проходит из одного в другой (рис. 14).
Освобожденное от бензольных углеводородов и охлажденное до 25–30°С поглотительное масло из промежуточного сборника обезбензоленного масла 1, насосом 2 подается наверх последнего по ходу газа скруббера III. Стекающее с него масло собирается в нижней части скруббера, откуда насосом 3 подается наверх скруббера II. Масло, стекающее со скруббера II, насосом 4 подается на скруббер I.
Соприкасаясь с поглотительным маслом, газ освобождается от бензольных углеводородов и по газопроводу направляется в цех сероочистки. Пройдя последова-
Рис. 14. Схема улавливания бензольных углеводородов из коксового газа в скрубберах:
I, II и III – скрубберы; 1 – промежуточный сборник обезбензоленного масла; 2–4, 6 – насосы; 5 – сборник обезбензоленного масла
тельно все скрубберы, поглотительное масло насыщается бензольными углеводородами и из нижней части первого по ходу газа скруббера I поступает в сборник обезбензоленного масла 5, откуда насосом 6 подается в бензольно-дистилляционное отделение для десорбции из него бензольных углеводородов. Таким образом, в скрубберах достигается строгий противоток между газом и маслом, при котором газ с наименьшим содержанием бензола орошается маслом также с наименьшим содержанием бензольных углеводородов.
Газовая и масляная коммуникации оборудованы соответствующим числом задвижек, перекрытие которых позволяет выключить по газу и маслу любой из работающих скрубберов, не нарушая нормальной работы всей установки в целом.
Для предотвращения уноса мелких капель масла газовым потоком верхняя секция насадки скруббера III не орошается маслом. Таким образом, эта насадка осушает газ от увлеченных им брызг и капель масла. Как осушающая насадка может применяться лишь деревянная. Металлическую осушающую насадку применять не следует, т.к. не защищенная масляной пленкой металлическая насадка корродирует под действием содержащегося в коксовом газе сероводорода и цианистоводородной кислоты.
Чтобы избежать обводнения масла в скрубберах за счет конденсации водяных паров из коксового газа (особенно в зимнее время), необходимо поддерживать температуру масла выше температуры газа на 2–3°С в летнее время и на 5–8°С в зимний период.
Для обеспечения хороших условий поглощения бензольных углеводородов скорость газа через живое сечение насадки скруббера должна быть ниже критической (1,5–1,8 м/с), или в пересчете на общее сечение скруббера около 0,8 м/с.
Постоянство уровня масла в скрубберах и равномерная подача на них орошения обеспечиваются автоматически с помощью регуляторов уровня, сблокированных с насосами, подающими масло на скруббер.
Орошение скрубберов поглотительным маслом должно производиться таким образом, чтобы насадка оказалась полностью смоченной маслом, что обеспечивает полноту улавливания бензольных углеводородов из газа. Необходимое условие нормальной работы скрубберной установки – строгое соблюдение принципа противотока газа и масла и исключение возможности смешения масла, стекающего из разных скрубберов.
Показатели работы скрубберного отделения характеризуются следующими данными:
-
Температура,°С:
коксового газа, поступающего в скрубберы
20–28
поглотительного масла, подводимого в первый
по ходу масла скруббер
25–30
Содержание бензольных углеводородов, г/м3 газа:
до скрубберов
30–40
после скрубберов, не более:
летом
1,8–2,0
зимой
3,0
Содержание бензольных углеводородов
в обезбензоленном масле, % (объемн.):
каменноугольном
0,3–0,4
соляровом
0,2–0,3
Насыщение бензолом поглотительного масла, % (объемн.):
каменноугольного
2–3
солярового
1,5–2,0
Для улавливания бензольных углеводородов из коксового газа при атмосферном давлении широкое применение получили скрубберы с деревянной хордовой насадкой, диаметром 4,0–6,0 м, высотой 33,4–40,05 м, с поверхностью орошения от 13550 до 35070 м2 с центральным или форсуночным орошением; скрубберы с металлической спиральной насадкой диаметром 5,0–5,5 м, высотой 25,4–23,066 м, поверхностью орошения 30600–36600 м2 с центральным или форсуночным устройством для орошения. Скрубберы изготавливаются из стали.
Для интенсификации процесса улавливания бензольных углеводородов из коксового газа, с учетом значительного увеличения мощности газовых потоков, в промышленности получают применение аппарата с высокой интенсивностью процесса и с малыми габаритами: скрубберы с плоскопараллельной насадкой, абсорберы с регулярными листовыми насадками – решетчатой или волокнистой, абсорберы с пластинчатыми тарелками и с клапанными переливами масла и др. Эти аппараты позволяют значительно улучшить технико-экономические показатели работы установок.