Очистка коксового газа от аммиака в условиях КХП

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время улавливание аммиака из коксового газа на большинстве предприятий Российской Федерации, Украины и многих других стран зарубежья осуществляется кислым раствором или суспензией сульфата аммония по так называемым сатураторному и бессатураторному способам. Этот многостадийный процесс с получением сульфата аммония не отвечает современным требованиям как по неблагоприятной конъюнктуре рынка серной кислоты и сульфата аммония, так и по инженерному уровню.
Многие коксохимические предприятия России имеют сульфатные отделения, подлежащие замене или реконструкции по износу оборудования, зданий, сооружений. Поэтому разработка современного способа улавливания аммиака, отвечающего перспективным требованиям конъюнктуры рынка, условиям труда, экологической и промышленной безопасности, является актуальной задачей.
Цель данной работы является оценить развития научных и инженерных основ этого способа создания и реализации в крупном промышленном масштабе модернизированной технологии очистки коксового газа от аммиака. Для этого необходимо выполнить следующие задачи:
- изучить новых современных достижений в технологическом процессе коксования углей, природоохранного оборудования и природоохранной деятельности;
− показать пути совершенствования организации и проведения капитальных ремонтов оборудования, его технического обслуживания и эксплуатации;
− показать необходимость жесткого соблюдения технологических регламентов;
В качестве объекта описан абсорбер, предназначенный для улавливания из коксового газа аммиака раствором ортофосфатов аммония. 
1. Технологический процесс очистки коксового газа
Отделение улавливания аммиака предназначено для очистки коксового газа от аммиака растворами ортофосфатов, регенерации растворов, конденсации пароаммиачной смеси. Основой очистки коксового газа от аммиака растворами ортофосфатов аммония является абсорбционно-десорбционный круговой процесс, в котором протекает следующая реакция:
NH3+NH4H2PO4 = (NH4)2HPO4
При температуре около 40-45ОС раствором моноаммонийфосфата (МАФ) из коксового газа селективно абсорбируется аммиак. При температуре раствора выше 140ОС в регенераторе диаммонийфосфат (ДАФ) гидролизуется, выделяя аммиак, который десорбируется в пароаммиачную смесь (ПАС) посредством водяного пара.
Процесс очистки коксового газа делится на 4 основные стадии:
1. Доочистка коксового газа от каменноугольной смолы;
2. Абсорбция аммиака;
3. Очистка поглотительного раствора ортофосфатов аммония от каменноугольной смолы методом отстоя;
4. Десорбция аммиака из раствора ортофосфатов аммония водяным паром.
Образующиеся в результате процесса очистки коксового газа химические продукты передаются в другие отделения цеха для дальнейшей переработки: аммиачная вода и ПАС (концентрация NH3 ≈ 20% масс.) – в отделение сжигания; каменноугольная смола – в отделение конденсации.
Для отчистки коксового газа от аммиака круговым фосфатным способом используется кислота ортофосфорная – термическая, марка Б, сорт 1, ГОСТ 1678- 76. Кислота приходит в железнодорожных цистернах с концентрацией не менее 73%.
Коксовый газ после нагнетателей имеет температуру 60±5ОС. При транспортировке по газопроводу до абсорберов отделения очистки коксового газа круговым фосфатным способом, температура газа снижается на 5-10ОС.
Содержание аммиака в газе перед абсорберами 10-14 г/нм3. Содержание аммиака после абсорбера не должно превышать 0,03 г/нм3. Очищенный от аммиака коксовый газ направляется в конечные газовые холодильники скрубберного отделения.
Тарельчатая часть абсорбера орошается раствором МАФ, подаваемым насосом из сборника МАФ на десятую тарелку. Расход раствора в абсорбер №3 регулируется посредством сброса излишков через клапан в сборник МАФ.
Предусмотрена также возможность перетока раствора в сборники ДАФ №3. Раствор ДАФ самотеком перетекает из сборника ДАФ №3, в механизированный осветлитель, отстаиваясь от смолы.
Смола из верхней части сборника ДАФ-3 методом подъема уровня раствора самотеком периодически выводится в сборник смолы №3. Регенерация раствора - извлечение из него аммиака происходит следующим образом. Раствор из сборника ДАФ №3 насосами ДАФ подается в регенератор №3 через теплообменник.
Нагретый в теплообменниках до температуры 115- 130°С, раствор ДАФ поступает на тарелку № 29, 31 или 33 регенератора №3. Предусмотрена также подача раствора на тарелку №16 респиратора. При работе регенератора №3 горячий раствор ДАФ подастся на тарелку №10 или 12, в качестве рефлюкса на тарелку №16 или 18 подается холодный раствор ДАФ, идущий мимо теплообменника.
Температура раствора ДАФ, подаваемого в регенератор, регулируется клапаном на линии подачи раствора, минуя теплообменник. При прохождении раствора через тарелки сверху вниз из него острым паром при температуре 140- 170°С и давлении 0,4-0,8 МПа десорбируется аммиак.
Острый пар подается в регенератор под глухую тарелку №1. Для поддержания необходимого теплового баланса, раствор ортофосфатов аммония с тарелки №1 регенератора выводится в испаритель для дополнительного нагрева глухим водяным паром. Возврат раствора в регенератор осуществляется под тарелку №1. Соотношение острого и глухого пара регулируется для поддержания постоянной плотности (концентрации) раствора ортофосфатов аммония.
Предусмотрена подача ретурного пара после испарителя в качестве острого в регенератор.
Регенерированный раствор МАФ (при мольном соотношение равном 1,25) из нижней части регенератора последовательно проходит через теплообменник, в котором отдает тепло поступающему в регенератор раствору ДАФ, и с температурой 80 - 90°С стекает в сборник МАФ. Уровень раствора в кубе регенератора поддерживается регулятором уровня. Для поддержания концентрации не более 3,5 моль/л в сборник МАФ, по мере необходимости, подается паровой конденсат насосом. Сборник смолы, сборник ДАФ №3 обогреваются паром.
Часть смеси паров аммиака и воды (20% объемных аммиака и 80% воды) с температурой 150-175°С из верха регенератора поступает в параллельно работающий конденсатор, охлаждаемый водой водооборотного цикла. Конденсат (аммиачная вода) поступает самотеком из конденсатора в сборник аммиачной воды. Воздушники сборников аммиачной воды подсоединены через коллектор к газопроводу на всос газодувных машин и находятся под вакуумом. Аммиачная вода из сборников насосом подается в десорбер №1 отделения сжигания.
Остальная часть пароаммиачной смеси из регенератора подается напрямую в десорбер отделения сжигания с целью уменьшения расхода острого пара в десорбер и количества отходящей воды после десорбера.