способ очистки коксового газа

Формула изобретения

1. Способ очистки коксового газа, включающий промывку его раствором фосфатов аммония в абсорбере, снабженном тарелками, с подачей коксового газа в нижнюю часть абсорбера противотоком по отношению к раствору фосфатов аммония, регенерацию раствора отстаиванием примесей с последующим выделением аммиака из раствора и возврат регенерированного раствора в верхнюю часть абсорбера, отличающийся тем, что коксовый газ перед поступлением в тарельчатую часть абсорбера обрабатывают раствором фосфатов аммония, циркулирующим через нижнюю часть абсорбера, при этом удельный расход циркулирующего раствора поддерживают равным 1,0-1,2 л/м³ газа, а плотность - 1,195-1,210 кг/л, и в растворе, выходящем из тарельчатой части абсорбера, мольное отношение аммиака к фосфорной кислоте поддерживают равным 1,50-1,55.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после отстаивания раствора из нижнего его слоя выделяют твердые примеси, раствор объединяют с раствором, подаваемым на регенерацию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу очистки коксового газа от аммиака (NН₃) и может быть использовано в коксохимической промышленности.

Известен способ очистки коксового газа, включающий промывку газа раствором фосфатов аммония в полых абсорберах с подачей раствора через форсунки, установленные по всей высоте абсорбера. Раствор фосфатов аммония после промывки им коксового газа выводится из нижней части абсорбера, подается на очистку от взвешенных в растворе частиц, примесей и далее направляется в регенератор для десорбции поглощенного из газа аммиака. Регенерированный раствор фосфатов аммония возвращается в абсорбер [Патент Японии 61-5652. МПК⁴ С 01 С 1/02; C 02 F 3/12; С 10 К 1/08].

Недостатками известного способа являются большой расход электроэнергии на циркуляционное орошение абсорбера раствором, повышенные капиталовложения.

Известен способ очистки коксового газа от аммиака, включающий промывку коксового газа раствором фосфатов аммония в абсорбере с пластинчатыми тарелками, в котором подача коксового газа осуществляется противотоком по отношению к раствору фосфатов аммония, вводимому в верхнюю часть абсорбера. В абсорбер вводится раствор с мольным соотношением аммиака к фосфорной кислоте, равным 1,2-1,3. Из нижней части абсорбера выводят раствор, содержащий диаммонийфосфат, а также некоторое количество моноаммонийфосфата. Раствор подается в отстойник для отделения из него каменноугольной смолы и далее в регенератор для выделения абсорбированного из коксового газа аммиака. Регенерированный раствор с мольным отношением аммиака к фосфорной кислоте 1,2-1,3 возвращается в верхнюю часть абсорбера аммиака [В.Г.Назаров, К.В. Зелинский, В.И.Экгауз и др. Кокс и химия. 1986. 12. С. 26-32]. Способ взят в качестве прототипа.

Недостатками известного способа являются падение эффективности процесса очистки коксового газа от аммиака из-за загрязнения тарелок механическими примесями, поступающими вместе с газом, снижение кпд тарелок при пропускании через абсорбер коксового газа, не насыщенного водяными парами.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение недостатков известных способов.

Задача решается за счет того, что в способе очистки коксового газа, включающем промывку его раствором фосфатов аммония в абсорбере, снабженном тарелками, с подачей коксового газа в нижнюю часть абсорбера противотоком по отношению к раствору фосфатов аммония, регенерацию раствора отстаиванием примесей с последующим выделением аммиака из раствора и возврат регенерированного раствора в верхнюю часть абсорбера, коксовый газ перед поступлением в тарельчатую часть абсорбера обрабатывают раствором фосфатов аммония, циркулирующим через нижнюю часть абсорбера, при этом удельный расход циркулирующего раствора поддерживают равным 1,0-1,2 л/м³ газа, плотность раствора равной 1,195-1,210 кг/л, и в растворе, выходящем из тарельчатой части абсорбера, мольное отношение аммиака к фосфорной кислоте поддерживают равным 1,50-1,55.

Задача решается также за счет того, что после отстаивания раствора из нижнего его слоя выделяют твердые примеси, раствор объединяют с раствором, подаваемым на регенерацию.

При промывке коксового газа раствором фосфатов аммония в нижней полой части абсорбера газ охлаждается, насыщается водяными парами и одновременно очищается от смолистых (каменноугольной смолы) и твердых примесей, благодаря чему в верхней тарельчатой части абсорбера увеличивается эффективность очистки газа от аммиака.

Наибольший эффект при промывке газа в нижней части абсорбера достигается при соблюдении вышеуказанного режима: удельный расход раствора 1,0-1,2 л/м³ газа, плотность раствора 1,195-1,210 кг/л, мольное отношение аммиака к фосфорной кислоте 1,50-1,55.

При удельном расходе раствора, подаваемого в нижнюю часть абсорбера, менее 1,0 л/м³ в газе, поступающем на тарелки абсорбера, возрастает содержание взвешенных веществ (смолы и углерода). Эти вещества отлагаются на тарелках, снижая эффективность и надежность очистки газа. При удельном расходе более 1,2 л/м³ увеличивается содержание сероводорода в растворе на выходе из абсорбера, что снижает надежность эксплуатации регенератора и усложняет дальнейшую переработку аммиачных паров.

При плотности раствора в отстойнике менее 1,195 кг/л ухудшается отстой раствора от смолы, в регенератор подается загрязненный смолой раствор, что снижает надежность технологического оборудования регенерации из-за отложений смолы.

При плотности раствора более 1,210 кг/л его концентрация возрастает до состояния пересыщения и в контуре циркуляции раствора появляются кристаллы фосфатов аммония, забивающие аппаратуру.

При мольном отношении аммиака к фосфорной кислоте менее 1,50 возрастает расход раствора в контуре "абсорбер-отстойник-регенератор" и увеличиваются капиталовложения и эксплуатационные затраты на установку. При мольном отношении аммиака к фосфорной кислоте выше 1,55 снижается селективность абсорбции аммиака и увеличивается содержание сероводорода в растворе, выводимом из абсорбера, что повышает коррозионную активность раствора, уменьшает эксплуатационную надежность регенератора и усложняет переработку аммиачных паров, выходящих из регенератора.

Твердые примеси коксового газа, уловленные в нижней части абсорбера циркулирующим раствором, при отстаивании оседают и образуют с нижним слоем раствора суспензию. Последующее выделение из суспензии раствора и подача его в регенератор позволяет сократить потери раствора фосфатов аммония на очистку коксового газа.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется технологической схемой очистки коксового газа, представленной на чертеже, где 1 - абсорбер; 2 - форсунка; 3 - тарелки; 4 - промсборник; 5 - отстойник; 6 - фильтр; 7 - теплообменник; 8 - регенератор; 9 - холодильник.

Коксовый газ после нагнетателей подают в нижнюю часть абсорбера 1, где промывают подаваемым через форсунку 2 раствором фосфатов аммония, циркулирующим через нижнюю часть абсорбера. При этом газ охлаждается, насыщается водяными парами, очищается от смолы, твердых примесей, частично от аммиака и поступает в верхнюю часть абсорбера 1, снабженную тарелками 3.

В верхнюю часть абсорбера подается регенерированный раствор фосфатов аммония, который стекает по тарелкам и извлекает из коксового газа аммиак. Очищенный коксовый газ поступает на дальнейшую переработку.

Раствор с нижней тарелки абсорбера поступает в циркуляционный контур "нижняя часть абсорбера - промсборник 4 - форсунка 2".

Часть раствора из циркуляционного контура подается в отстойник 5, в котором происходит разделение раствора на три слоя: верхний - каменноугольная смола, средний - раствор фосфатов аммония, нижний - суспензия твердых примесей коксового газа в растворе фосфатов аммония.

Каменноугольную смолу выводят в осветлитель надсмольной воды, суспензию подают на фильтр 6, где отделяют твердые примеси, а отфильтрованный раствор добавляют к отстоявшемуся раствору фосфатов аммония.

Очищенный раствор фосфатов аммония из отстойника подают в теплообменник 7, откуда нагретый раствор направляют в регенератор 8 для десорбции аммиака.

Регенерированный раствор из регенератора 8 охлаждают в теплообменнике 7 и холодильнике 9 и возвращают в верхнюю часть абсорбера 1.

Аммиачные пары из регенератора 8 направляют на дальнейшую переработку.

Пример. 100 тыс. нм³/ч ненасыщенного водяными парами коксового газа при 65^oС, содержащего 250 мг/м³ капель смолы, 80 мг/м³ угольных частиц, 11,5 г/м³ аммиака, 3,5 г/м³ сероводорода, подается нагнетателями в абсорбер 1. В нижней части абсорбера циркулирует 110 м³/ч раствора фосфатов аммония с мольным отношением аммиака к фосфорной кислоте 1,78, плотностью раствора 1,200 кг/л и 38^oС. Газ на выходе из нижней части абсорбера содержит 6 г/м³ аммиака, 40 мг/м³ капель смолы, 15 мг/м³ угольных частиц, 3,41 г/м³ сероводорода и насыщен водяными парами при 38^oС.

Этот газ проходит через тарелки верхней части абсорбера и очищается от аммиака при контакте на тарелках с регенерированным раствором фосфатов аммония. Регенерированный раствор в количестве 35 м³/ч с мольным отношением аммиака к фосфорной кислоте 1,25 подается на верхнюю тарелку, проходит через тарелки противотоком по отношению к коксовому газу, насыщается аммиаком до мольного отношения аммиака к фосфорной кислоте, равного 1,55, и далее стекает в раствор, циркулирующий через нижнюю часть абсорбера.

Коксовый газ после абсорбера 1, содержащий 0,03 г/м³ аммиака и 3,4 г/м³ сероводорода, передается для дальнейшей очистки от бензольных углеводородов и нафталина.

Избыток раствора из контура циркуляции нижней части абсорбера в количестве 35 м³/ч с мольным отношением аммиака к фосфорной кислоте 1,78 и плотностью 1,200 кг/л отводится в отстойник 5. Из отстойника верхний слой каменноугольной смолы периодически отводится в механизированные осветлители надсмольной воды отделения конденсации химических продуктов коксования. Нижний слой, представляющий собой суспензию твердых частиц в растворе фосфатов аммония, из отстойника в количестве 2 м³/ч подается на фильтрацию. Твердые вещества, выделенные при фильтрации, утилизируются совместно с фусами каменноугольной смолы по известной технологии. Очищенный раствор после фильтра возвращается в отстойник раствора фосфатов аммония. Средний слой очищенного раствора из отстойника в количестве 35 м³/ч подается в теплообменник 7 и нагревается до 120^oС стекающим из регенератора 8 раствором фосфатов аммония. После теплообменника 7 нагретый раствор поступает на верхнюю тарелку регенератора 8. В нижнюю часть регенератора подается 8 т/ч водяного пара. Из раствора фосфатов аммония паром десорбируется аммиак.

Аммиачные пары после регенератора поступают на дальнейшую переработку.

Регенерированный раствор с мольным отношением аммиака к фосфорной кислоте, равным 1,25, из регенератора 8 проходит через теплообменник 7, охлаждается раствором фосфатов аммония, подаваемым из отстойника 5, с 145^oС до 80^oС, доохлаждается технической водой в холодильнике 9 до 40^oС и подается в верхнюю часть абсорбера 1 на очистку коксового газа от аммиака.

Предлагаемый способ очистки коксового газа позволяет увеличить эффективность и надежность процесса при высокой селективности извлечения аммиака из коксового газа.