Технологія і устаткування для переробки бензолу

На коксохімічних заводах толуол кам'яновугільний випускається двох марок -- А и Б (по двох сорту -- вищий і перший), якість яких нормується ДСТ 9880--76. Вимоги до змісту сірчистих з'єднань у толуолі значно менш тверді, чим для бензолу. Це порозумівається більш обмеженим використанням толуолу в хімічній промисловості. У стандартах деяких країн зміст сірки в толуолі не нормується.

У хімічній промисловості близько 55% толуолу піддається гидрогенизационному деалкилированию, 30% застосовується як розчинники, а 15%--для виготовлення толуолепдиизоцианатов (сировина для виробництва поліуретанових смол), фенолу, тринітротолуолу, хлортолуолов і інших продуктів.

При окислюванні толуолу одержують бензойну кислоту. Невеликі кількості бензойної кислоти витрачаються в парфумерії, у виробництві барвників і ядохимикатов для сільського господарства, малотоннажних пластифікаторів і стабілізаторів. Солі бензойної кислоти, наприклад, бензоат натрію, використовують для консервування в харчовій промисловості, бензоаты літію, кальцію і магнію як лікарські препарати (противоревматических і иротивоподагрических).

Велика частина толуолу використовується як високооктановий компонент бензинів каталітичного реформинга. Випускається ректифікаційними цехами коксохімічних заводів так називаний технічний ксилол являє собою суміш трьох ізомерів ксилолу і этилбензола.

Вітчизняний стандарт на чистий кам'яновугільний ксилол (ДСТ 9949--76) передбачає виробництво трьох сортів (вищий, перший і другий).

У хімічній промисловості ксилоли використовують в основному як індивідуальні речовини. З ізомерів ксилолу найбільше застосування одержав га-ксилол, в основному для синтезу диметилтерефталата і тетрафталевой кислоти, використовуваних для виробництва поліефірних волокон, плівок і термопластиков; про-ксилол використовується для виробництва фталевого ангідриду, л-ксилол -- изофталевой кислоти, на основі якої одержують ненасичені поліефіри, алкидньте смоли, пластифікатори й ін.

Триметилбензоли, що містяться в сирому бензолі, З6Н3(СН3)в випускаються ректифікаційними цехами у виді суміші з ксилолами і эгилтолуолами за назвою сольвент. Наявність у складі сольвенту від 20 до 30% ксилолів і від 3 до 10% насичених вуглеводнів обумовлює википан його в межах 145--180°С.

Сольвенти використовуються як розчинники в лакофарбової, у хіміко-фармацевтичній і гумовій промисловості. Новим продуктом, одержуваним при переробці сольвентів, є мезителен (1,3,5-триметил-бензол), застосовуваний у виробництві мезидина -- напівпродукту для високоякісних барвників вовни і шовку. У невеликих кількостях мезидин може застосовуватися для виробництва нового анестезуючого препарату-- мезокаипа.

З усіх сірчистих з'єднань сирого бензолу промислову цінність має только сірковуглець, застосовуваний для виробництва ксантогената -- флотореагетгта при збагаченні мідних руд і для боротьби зі шкідниками сільського господарства. Одержуваний із сірковуглецевої фракції технічний дидиклопентадиен служить сировиною для виробництва мономера -- циклопентадиена, застосовуваного в ряді синтезів полімерних речовин, ядохимикатов завдяки високій реакційній здатності.

Кубові залишки, що утворяться при ректифікації сирого бензолу, використовуються для одержання стирольно-инде-повых полімерних смол.

Правила технічної експлуатації цеху ректифікації

У ректифікаційному цеху виробляється переробка сирого бензолу з виділенням чистих продуктів. Асортимент продуктів, що підлягають виділенню, установлюється виробничою програмою, заданої цеху.

При експлуатації ректифікаційного цеху слід дотримуватися наступних правил.

Розвантаження сирого бензолу з прибуваючих залізничних цистерн робити тільки через верх цистернпри допомоги чи сифона насоса, приєднаного до сифона.

До розвантаження сирого чи бензолу фракцій із прибуваючих залізничних цистерн приступати, лише переконавши в повній справності прийомної комунікації,правильності положення кранів і наявності достатньої місткості прийомних чи сховищ збірників для зливу продукту.

Усі трубопроводи, крани, сальники насосів містити в такому стані, щоб не були течі і випари бензолу.

Бензольні продукти зберігати в сталевих резервуарах з герметичними кришками, постаченими воздушниками.

Розподіл сирого бензолу по сховищах робити по вказівках начальника зміни з метою створення великих партій однорідного бензолу. Змішання солярового і кам'яновугільних сирих бензолів, що мають відгін вище 180°С (одна фракція бензолу), забороняється.

Строго дотримувати запропонований режим роботи агрегатів попередньої й остаточної ректифікації.

7. Добір фракцій і чистих продуктів робити, керуючись їх аналізом.

Передачу чистого продукту з мерника в сховище робити тільки після перевірки його якості,

Не змішувати різнорідні фракції в мерниках, трубопроводах і сховищах без дозволу начальника цеху.

Не підвищувати тиск у кубах і колонах більш 49 кпэ.

Не подавати на переробку в ректифікаційний агрегат сирий чи бензол фракції з кислою реакцією.

Хімічну обробку фракції (мийку) робити відповідно до встановленої інструкції.

Дотримувати встановленої тривалості операцій перемішування і відстоювання в мийному апараті.

Строго дотримувати встановленої концентрації і кількості реактивів, подаваних у мийний апарат.

Ступінь очищення фракцій доводити до заданих норм.

Відпрацьовану сірчану кислоту піддавати регенерації.

Спостереження за технологічним режимом переробки сирого бензолу і його регулювання роблять за показниками контрольно-вимірювальних приладів. При переробці сирого бензолу в агрегатах безупинної дії необхідно забезпечити рівномірну подачу на переробку сировини постійної якості.

Для виміру кількості бензолу, що надходить на переробку, установлюються що вказують чи реєструють витратоміри. Одночасно за допомогою технічного чи термометра термометра опору заміриться температура бензолу.

Сталість тиску і температури пари, що надходить у цех, є основною умовою нормального технологічного процесу, тому на паропроводі, що підводить пара" у цех, установлюють редукційний клапан, що регулює тиск пари, зменшуючи його з високого до необхідного. До і після редукційного клапана встановлюють що вказують чи реєструють манометри, а також ртутні термометри.

Кількість подаваного в цехи і на окремі агрегати пари вимірюють за допомогою що вказують і реєструють паромірів. Необхідно стежити за тиском пар у кубі й у низі ректифікаційних колон. Завмер про переводиться металевим манометром з червоною рисою на шкалі, що вказує гранично припустимий тиск.

Особливо ретельно необхідно стежити за температурним режимом роботи агрегатів, що впливає на якість одержуваних продуктів, кількісний вихід їх до величину втрат. Температура пар після колон і дефлегматорів заміриться термометрами опору с. що вказують або реєструють логометрами. Температура продукту після конденсаторів-холодильників виміряється звичайними ртутними термометрами, якими виміряються, крім того, температури технічної води до і після дефлегматорів і конденсаторів-холодильників, а також температура сольвент нафти після кенлольнон колони в агрегаті безупинної дії для попередньої ректифікації.

Витрата технічної води в дефлегматорах і конденсаторах-холодильниках визначається по що вказують чи реєструють витратомірам. Тиск води в мережі заміриться металевими пружинними манометрами, що вказують.

Не менш важливе значення мають спостереження за кількістю подаваної в ректифікаційні колони чи флегми рефлюкса і регулювання цієї кількості, що заміриться чи ротаметрами іншими витратомірами. На деяких заводах установлені прилади (називані «дільниками флегми»), що регулюють і підтримують установлені флегмовые числа. Для агрегатів непроривної дії в даний час застосовують автоматичні регулятори подачі рефлюкса на колони. У цьому випадку кількість рефлюкса автоматично змінюється в залежності від заданої температури пар па виході з ректифікаційної колони шляхом впливу на клапан, установлений на лінії нагнітання від рефлюксного насоса.

Крім того, встановлюються автоматичні регулятори температури рідкого продукту (залишку) у нижній частині колони безупинної дії для добору чистого бензолу. У залежності від заданої температури залишку в колоні змінюється кількість глухої пари, що надходить у підігрівник, установлений при колоні,

Вироблення продуктів ректифікації і витрата реактивів на хімічне очищення фракцій заміряться по ємності мерников, збірників і сховищ.

ТЕХНОЛОГІЯ Й УСТАТКУВАННЯ ВІДДІЛЕННЯ РЕКТИФІКАЦІЇ СМОЛИ І ВИРОБНИЦТВА ПЕКУ

Кам'яновугільна смола є найбільше крушготоннаж хімічним продуктом коксуванні, вихід її від сухої вугільної шихти, з коксів а інший з метою виробництва доменного коксу, складає 3,3--3,5%. Це значить, що на кожен мільйон тонн валового коксу виробляється 44-- 45 тис. т кам'яновугільної смоли. Смола є сумішшю . більш !0 тисяч органічних сполук, лише незначну частину яких удалося виділити в чистому виді. Разом з тим смола є в ряді випадків єдиним джерелом найцінніших продуктів для хімічної промисловості.

У зв'язку з цим важливе значення має питання про глибину хімічної переробки смоли. В даний час на коксохімічних заводах зі смоли одержують пек, технічні мастила, феноляти, нафталін, іноді антрацен, піридинові підстави й ін. Чисті продукти з фенолятів, піридинових оснований і нафталіну одержують на спеціалізованому Фенольному заводі. На одному з заводів мається установка по виробництву чистого (93%) антрацену, на двох -- установки по виробництву фталевого ангідриду з нафталіну. Рид коштовних хімічних продуктів залишається в технічних мастилах і не витягається. Це викликано, головним чином, тим, що їхній витяг вимагає застосування складних, багатоступінчастих технологій, не властивих коксохімічному виробництву, а потреба в них хімічної промисловості порівняно невелика і часто змінюється в залежності від змін у технології хімічної промисловості. Останнім часом загальноприйнятої стала точка зору, відповідно до якої в коксохімічному виробництві необхідно здійснювати перший етап переробки смоли з одержанням з її пеку, технічних мастил, нафталіну й інших крупнотоннажных продуктів. Виявлення чистих індивідуальних продуктів повинне здійснюватися па Фенольному заводі або на підприємствах хімічної промисловості.

Економічна ефективність процесу переробки смоли значною мірою визначається продуктивністю смолоперерабатывающих цехів. Оптимальним вважається цех, що переробляє 300--600 тис. т смоли в рік, обладнаний двома-трьома сучасними ректифікаційними агрегатами потужністю по 100-200 тис. т смоли в рік. Для забезпечення таких цехів смолою виявляється недостатнім виробництво смоли одного заводу, тому що максимальне виробництво коксу на одному заводі в нашій країні не перевищує 7 млн. т. У зв'язку з цим більшість смолоперерабатывающих цехів переробляють смолу двох чи трьох заводів. Разом з тим в експлуатації зберігаються невеликі цехи потужністю 70--90 тис. т у рік, побудовані в довоєнні і перші післявоєнні роки. Вони морально і фізично застаріли, працюють неефективно й у перспективі повинні бути закриті, а смола, що вони переробляють, повинна бути передана на переробку у великі централізовані цехи.

Таким чином, основна частина смоли надходить у смолоперерабатывающие цехи з двох чи декількох заводів, має різні якісні характеристики і вимагає спеціальних заходів для її підготовці для переробки.

Технологічні схеми підготовки смоли до переробки, ректифікації смоли і виробництва пеку

Технологічні схеми підготовки смоли до переробки, ректифікації смоли і виробництва пеку визначаються вимогами до кінцевих продуктів переробки і. у першу чергу, напрямком використання пеку.

Як указувалося вище, основними напрямками використання пеку є: виробництво пекового коксу, електродного пеку, середньо температурного пеку з наступною його переробкою у високотемпературний, дорожні дьогті, препаровані смоли, лаки і т.п.

Зазначені напрямки визначають можливості використання смоли тієї чи іншої якості, схему її підготовки до переробки, схему одержання пеку.

Так, для виробництва електродного пеку можна використовувати смолу тільки марок А1 і АИ, отже, якщо цех випускає тільки електродний пек, йому поставляють тільки цю смолу. Якщо цех, крім електродного пеку, робить среднетемпературный чи передає пек на виробництво ненового коксу, через дефіцит смоли марки А1 і АИ цеху поставляється також смола марки Б1 і БП. У цьому випадку прийом смоли, її ректифікація, одержання пеку повинні здійснюватися по двох роздільних технологічних схемах; одна для виробництва електродного пеку, інша -- среднетемпературного чи пеку пеку для пекового коксу. Варто вказати, що такий поділ, як правило, необхідно тільки на стадії прийому і підготовки смоли й одержання пеку, однойменні фракції, отримані в процесі ректифікації на агрегатах, що роблять електродний і среднетемпературный пік, можуть змішуватися, хоча якість їхній через розходження у вихідній смолі може бути різним.

Нижче розглядаються технологічні схеми підготовки смоли до переробки, ректифікації смоли й одержання пеку для умов роздільної переробки смоли марок А и Б на самостійних агрегатах з одержанням електродного й ередпетемпературного пеку. Підготовка смоли до переробки здійснюється на складі смолоперерабатывающего цеху, куди надходить смола власного виробництва й інших заводів. Ємність складу повинна забезпечити запас смоли в розмірі не менш 15-суточпой потреби. Так для цеху, що переробляє 200 тис. т смоли в рік місткість складу повинна складати 8--9 тис. т. Така місткість необхідна для забезпечення усереднення властивостей смоли, ефективного відстою її від води, фесов, мінеральних і інших домішок. Найбільш доцільним є розподіл смоли по сховищах місткістю по 1000 м3 кожне. Наявність достатнього числа сховищ дозволяє забезпечити роздільний прийом смоли по марках і ефективне її усереднення. У той же час збільшуються можливості висновку сховищ на чищення, ремонт і т.п. Використання більшого числа сховищ меншої місткості ускладнює обслуговування, веде до додаткових перекачувань і відповідно збільшує витрати енергоресурсів на підготовку смоли.

Усі сховища сталеві, надземні, обладнані висувними (нижніми) підігрівниками, доцільна також установка на складі двох-трьох выносных підігрівників смоли. Смола в них подається зі сховища насосом, проходить по трубному просторі, нагріваючи пором, по даються в межтрубное простір. Температура її може бути доведена до 80--85°С, і за рахунок безупинної циркуляції цієї смоли температура в сховище може бути швидко піднята до 75--80°С, що забезпечить максимальний ефект її зневоднюванні в зимовий час. Ця смола може бути використана для розігріву смоли в цистернах і їхнього очищення від опадів.

Прийом смоли власного виробництва і привізний здійснюється в заглубленный резервуар місткістю близько 500 т. З залізничних цистерн про нижній зливальний пристрій смола розвантажується в межрельсовый залізобетонний лоток, по дну якого покладені труби з пором для розігріву смоли, що вивантажується; зверху лоток закритий знімними металевими кришками. Довжина лотка визначається кількістю смоли, що підлягає розвантаженню, У літніх умовах час вивантаження 50-т цистерни біля години, узимку смола, як правило, застигає і для її розігріву в цистерну через верхній люк подається гостра пара. Звичайно лоток розрахований на одночасне розвантаження 3--5 цистерн. Розвантаження смоли виробляється по марках; після закінчення розвантаження смоли даної марки всю смолу з підземного резервуара выкачивают у сховище, закріплене за даною маркою, і тільки після цього приступають до розвантаження смоли іншої марки. Для визначення марки смоли рекомендується перед розвантаженням відібрати пробу з цистерн, що підлягають розвантаженню і визначити щільність смоли.

За кожної мазкої смоли на складі повинне бути закріплено не менш чотирьох сховищ, у першому виробляється прийом і усереднення смоли. Після ретельного перемішування е плин декількох годин усереднена смола перекачується в друге сховище, де вона відстоюється від води і фасів. Відстій смоли від механічних домішок, фасів і т. п, є одним з найбільш важливих етапів у процесі підготовки смоли до переробки. У цех, як правило, надходить смола зі змістом води 3--5%, у высокопиролизовашюй смолі її ще більше. Вода знаходиться, як правило, у виді емульсії, причому стійкості цієї емульсії сприяє наявність у смолі тонкодисперсных твердих часток «вільного вуглецю» (речовини, перастворяемые в толуолі)., чим їх більше, тим стійкіше емульсія. У воді розчинені солі аміаку й інших основ, хлорні, сірчані, сірчисті, ціаністі з'єднання, що роблять корозійний вплив на всю апаратуру смо-лоперерабатывающего цеху. У воді знаходяться мінеральні принеси, віднесені із шихти і ведучі до підвищення зольності смоли, пеку і пекового коксу. Наявність води в смолі при нагріванні її в трубчастій печі веде до інтенсивного утворення водяних пар у печі, підвищує опір проходу через неї смоли, погіршує її нагрівши. Нарешті фаси, що збереглися в смолі через неповне виділення їх у цеху уловлювання, забивають сховища, змійовики трубчастої печі, іноді досягаючи тарілок ректифікаційних колон, підвищують зольність пеку.

Відстій і зневоднювання смоли є задачами першорядної важливості. Для ефективного Відділення смоли від води необхідно зруйнувати водосмоляпую емульсію. Під дією нагрівання до 753С міцність захисного смоляного шару, що оточує краплі води в емульсії, знижується, дрібні краплі води збираються у великі і відбувається процес розшарування емульсії, вода виділяється на поверхні смоли і по спеціальних зливальних патрубках із кранами виводиться зі сховища. Нагрівання смоли вище 75--80°С недоцільний, тому що починається випар водяних пар, зростає концентрація розчинених у воді солей, а отже, і її щільність, і погіршується поділ води і смоли. При нормальних умовах смола в другому сховищі може знаходитися протягом чотирьох доби, що забезпечує досить повний її відстій і зневоднювання. У ряді випадків для руйнування емульсії у высокопиролизовантюй, сильно обводненій смолі до неї приходиться додавати в якості деэмульсатора органічні речовини -- оксижирные кислоти (ОЖК), що руйнують плівку емульсії на краплях води.

Після закінчення відстою смолу перекачують у третє сховище, з якого насосом передають на переробку. Четверте сховище служить для прийому усередненої смоли з першого сховища на час відстою смоли в другому, а також є резервом для ремонту.

Описана схема прийому, усереднення і відстою смоли послідовно в трьох сховищах називається каскадної.

Склад смоли при переробці олій двох марок А и Б повинний мати два окремих «каскади» для марок А и Б. Незважаючи на обробку, у смолі залишається 2--3% води і солі аміаку, що містяться в ній, розкладаючи при нагріванні, корродируют апаратуру. Тому в смолу, подавану на 1 ступінь трубчастої печі, додають 5--10 %-пый розчин №2З3 -- 0,5 кг/т смоли. Реагуючи із солями аміаку, сода переводить їх у термічно стійкі натрієві солі, присутність яких не викликає корозії устаткування.

Ефективність застосування содового захисту перевіряється змістом іонів З1~ і СЫ5~, а також реакцією водяної витяжки смоли після I ступіні трубчастої печі (реакція повинна бути лужний чи нейтральний, а іони З1~ і €N5 отсутствовать).

У современных смолоперерабатывающих цехах процес ректифікації здійснюється по одній із двох основних схем-двоколонної й одноколонний. Незалежно від схеми при одержанні в цеху двох видів пеку (електродного і среднетемпературного) ректифікація смоли марок А и Б здійснюється на різних агрегатах, природно, що смола обох марок також може перероблятися по кожній з названих схем. Головним є роздільне одержання пеку зі смол різної якості.

Технологічна схема двоколонного агрегату для ректифікації смоли представлена на мал. 47.

Смолу, що відстоялася в сховищах складу, перекачують у проміжні сховища, розташовані в безпосередній близькості від трубчастих агрегатів. Одне з проміжних сховищ повинне бути порожнім і готової для прийому гарячої смоли до випадку аварійної зупинки трубчастого агрегату.

З проміжного сховища / смолу насосом 2 подають у I ступінь (конвекційну секцію) трубчастої печі 3, відкіля підігріта до 120--130°С смола надходить у випарник I ступіні 4. Тут з її виділяються пари води і частина легкої фракції (приблизно 0,25% від смоли). З випарника суміш пар надходить у конденсатор-холодильник 5, а з останнього у виді конденсату -- у сепаратор 6, де відбувається відділення води від легкої олії. Із сепаратора олія і вода приділяються у відповідні збірники 7 і 8.

Подавана в I ступінь трубчастої печі смола попередньо змішується із содовим розчином для запобігання корродирующего дії містяться в надсмолыюй воді і смолі агресивних солей амонію.

Збезводнена смола з нижньої частини випарника I ступіні 4 надходить через гідрозатвор у збірник збезводненої смоли 9, відкіля поршневим насосом 10 її подають у змійовик II ступіні (радиантиую секцію) трубчастої печі 3. Підігріта до 380--390°С смола надходить у випарник II ступіні, розташований у нижній частині антраценової колони П. На деяких установках випарник II ступіні виконаний выносным. У випарнику перегріта смола розділяється на рідку і парову фази. Рідка фаза -- пік через гідрозатвор 12 самопливом надходить в отпарную ко-лонпу 13, де дією перегрітої гострої пари з пеку отдувают пари антраценової (хризеновой) фракції, підвищуючи тим самим температуру його розм'якшення. З отпарной колони пік через гідрозатвор 14 самопливом надходить у збірник для рідкого пеку 15. Звідси заглибним насосом його передають у напірні баки, відкіля він самопливом надходить на пековий транспортер для чи охолодження в термоцистерны для відвантаження. ,Пари з отпарной колони 13 прохолоджуються в конденсаторі-холодильнику 16. Відокремивши від води в сепараторі 17, хризеновая фракція надходить у прийомний збірник 18. На деяких установках отдувка хризеновой фракції з пеку не виробляється, отпарпая колона і зв'язане з нею устаткування відсутні.

Пари (суміш пар усіх фракцій) з випарника II ступіні надходять у ректифікаційну частину антраценової колони 11, у якій виділяються антраценові фракції. При одержанні однієї антраценової фракції її відбирають з нижньої царги ректифікаційної частини колони. При одержанні двох антраценових фракцій першу відбирають із третьої либо четвертої тарілки, вважаючи знизу, а другу-- з нижньої царги ректифікаційної частини колони. Антраценові фракції з колони надходять у заглибні холодильники 19 і 21, де вони прохолоджуються до 80°С, а відтіля у відповідні збірники 20 і 22.

У нижню частину антраценової колони подається перегріта пара, що дозволяє регулювати якість пеку і видаляти нафталін з антраценових фракцій.

На верхню тарілку антраценової колони насосом 27 подається зрошення у виді поглинальної фракції, за допомогою якої регулюється чіткість ректифікації пар смоли, що надходять на тарілку харчування антраценової колони 11.

З верха фракційної колони 23 у паровій фазі відводять легка олія і воду, що, конденсуючи в конденсаторі-холодильнику 32, надходять у сепаратор 33. Тут конденсат розділяється па легка олія і воду, що надходять у ті ж збірники, що і продукти з випарника ] ступіні. Частина безводної легкої олії насосом 34 подається у виді зрошення на верхню тарілку фракційної колони. Інші фракції відбираються в рідкій фазі: з нижньої частини через гідрозатвор 24, нафталінова і фенольна -- з боку колони. Відібрані рідкі фракції прохолоджуються соответственно а заглибних холодильниках 25, 28 і 30, відкіля надходять у ємності 26, 29 і 31.

Велике поширення одержала схема, у якій ректифікація частини смоли, що випаровується, здійснюється в одноколонному агрегаті. Технологічна схема ректифікації смоли в трубчастому агрегаті з однією колоною приведена на мал. 48.

Установка відрізняється наявністю трубчастої печи продуктивністю 200 тис. т смоли в рік, з випромінюючими стінками з беспламенных панельних пальників системи Гипронефтемаша й екраном двостороннього висвітлення. Ректифікаційна колона має в порівнянні з фракційної (в агрегатах із двома колонами) більше число тарілок для поділу пар дистиляту на п'ять рідких фракцій і пари легкої олії. За такою схемою одержують три антраценові фракції.

Схема роботи установки наступна: сира смола з видаткових сховищ / і 2 насосом 10 подається в конвекційну частину трубчастої печі, де нагрівається до 125-- 135°С. Для запобігання агресивної дії солей, що містяться у воді, у смолу додають 6%-ный розчин кальцинованої соди в кількості 0,05--0,06% від смоли, що переробляється. Розчин соди зі збірника 15 насосом 16 подається в змішувач 7, відкіля забирається насосом 10 і подається в смолу, що йде на остаточне зневоднювання в конвекційну секцію трубчастої печі 18. З трубчастої печі підігріта смола надходить у випарник [ ступіні 3. Пари легкої олії і води з температурою 110--120°С з випарника надходять у конденсатор пар 6, де конденсуються і прохолоджуються. Конденсат, що складається з легкої олії і води, розділяється по щільності в сепараторі 8. Збезводнена смола з нижньої частини випарника 5 подається насосом 17 у радиантную секцію трубчастої печі .78, де нагрівається до 395--405°С и надходить на другу тарілку випарника II ступіні 4. Тут смола розділяється на рідкий залишок пек і пари усіх фракцій. У нижню частину випарника подається перегріта пара, що підігрівається в пароперегрівнику трубчастої печі 18 до 380--400°С.

З нижньої частини випарника через чи гідрозатвор регулятор рівня рідкий пек направляється в неновий парк. З третьої (зверху) тарілки випарника в рідкому виді відбирається антраценова фракція, що самопливом надходить у холодильник 9, де прохолоджується і потім перетікає в збірник 14.

З верхньої частини випарника II ступіні пари інших фракцій з температурою 330--350"З надходять на живильну тарілку ректифікаційної колони. Випарник зрошується рефлюксом -- II антраценовою фракцією.

У нижню частину ректифікаційної колони подається перегріта водяна пара. У ректифікаційній колоні в рідкому виді (бічним добором) відбираються фракції: I антраценова, поглинальна, нафталінова і фенольная, що стікають у зовнішні холодильники, прохолоджуються і приділяються у відповідні збірники фракцій 14.

З нижньої частини колони через чи гідрозатвор регулятор рівня виводиться II антраценова фракція. Вона надходить у заглибний холодильник 9, де прохолоджується, ;' потім направляється в рефлюксный бачок 12, з якого частина фракції насосом // подається на зрошення випарника II ступіні 4, інша частина фракції перетікає в збірник 14,

Пари води і легкої олії з верхньої частини колони з температурою 120--125°С надходять у конденсатор-холодильник б, прохолоджуються, а потім у сепараторі 8 розділяються на воду і легку олію. Легка олія надходить у рефлюксный бачок 12, з якого частина олії насосом 11 направляється на верхню тарілку колони для зрошення, а надлишок олії надходить у збірник 14. Сепараторна пода із сепаратора И перетікає в збірник 14. Вихід фракцій характеризується наступними даними:

Отримані фракції зі збірників 14 насосом 13 перекачуються на склад і у відділення для наступної переробки.

У колоні підтримується тиск 20--30 кпа.

Установки з трубчастою піччю відрізняються високою продуктивністю і компактністю; малими площами установки; сталістю режиму; скороченням періоду термічного впливу на смолу, що приводить до підвищення виходу фракцій; можливістю регулювання і керування процесом; меншою пожежонебезпекою, тому що в зоні нагрівання одночасно знаходиться в багато разів менше смоли, чим при установках періодичної дії (при тій же продуктивності).

Удосконалювання існуючих схем ректифікації кам'яновугільної смоли передбачає: використання тепла фракцій і пеку для попереднього підігріву смоли; здійснення підведення додаткового тепла в колони (подачею гарячого зрошення і рециркуляцією теплоносія), що дозволить зосередити в нафталіновій фракції до 90% нафталіну, поліпшити якість поглинальної й антраценової фракцій; застосування удосконалені тарілок; зниження витрати гострої пари; застосування двухкратного випару смоли (на I ступіні під атмосферним чи підвищеним тиску, на II ступіні під вакуумом).

Нова технологія переробки смоли дозволить одержати пек зі стабільною характеристикою, підвищити його вихід і якість основних фракцій, шпалопросочувальної олії і сировини для виробництва сажі.

Устаткування для дистиляції кам'яновугільної смоли і одержання електродного пеку

У смолоперерабатывающих цехах вітчизняних коксохімічних заводів в установках ректифікації смоли п-1Я підігріву кам'яновугільної смоли до температури однократного випару широке поширення получили трубчасті печі двох типів: радиантноконвекционные камерного типу продуктивністю 50--200 тис. т смоты в рік; трубчасті з випромінюючими стінками з беспламенных панельних пальників н екраном двостороннього висвітлення, що мають продуктивність 200--400 тис. смоли в рік.

Радиаитно-конвекционная трубчаста піч камерного типу приведена на мал. 49. Пекти складається з корпуса (кладки) 3, металевого каркаса 2, даху 6, що складає з покритих шифером металевих форм, що спираються на головні балки каркаса. Трубчаста піч має топку, у якій розташовані коротконламенные кільцеві газові пальники 1, дві камери -- радиантную і конвекційну.

У радіант ний камері печі розташовані змійовики труб II ступіні підігріву смоли до температури однократного випару (360--4Ю°З). Труби змійовика 4 розташовані у виді боковою екрана на передній стіні і труби змесвика 5 під стелею камери. Обидва змійовики сприймають тепло головним чином у виді променистого тепла від розпечених продуктів згоряння газу (світного полум'я) і розпечених стін камери, тобто методом випромінювання (радіації).

Значно менша частина тепла передається трубам при безпосереднім зіткненні їх з гарячими продуктами згоряння. Усього в радиантной частини використовується для підігріву смоли до 70°/про теплове навантаження печі.

Конвекційна камера печі розташована за перевальною стіною 8, у ній розміщені труби пароперегрівника 9 і труби 10 для I ступіні підігріву смоли до 120--135СС, при якій досягається остаточне її зневоднювання.

Продукти згоряння, залишивши частину тепла в радиантной камері, з температурою не вище 700°С обгинають перевальну стінку 8 і опускаються по конвекційній камері зверху вниз, омывают труби I ступіні (обезвоживателя) і пароперегрівника, віддають їм тепло шляхом зіткненням-конвекцією (до 30% від теплового навантаження печі). У перевалочній стіні 8 передбачений канал 11, по якому подається повітря для регулювання температури нагрівання смоли в конвекційній частині печі.

З конвекційної частини продукти згоряння з температурою не вище 300"З через димохід 13 з регулюючим дроселем 12 надходять у дымоаую трубу 7. Рух димових газів через трубчасту піч забезпечується природною тягою, що створюється димарем.

Обігрів печі виробляється коксовим газом, що спалюється в топці за допомогою смолоскипових пальників I. Подачу газу в топку і розрідження в кабані встановлюють такими, щоб температура в топці не перевищувала 1100°С, над перевальною стіною 700°С и в кабані 250--300°С. Усереднена смола насосом подається в I (конвекційну) ступінь печі, а потім після виділення пар води у випарнику I ступіні подається в радиантнуто частина для остаточного підігріву до 380--410°С.

Для трубчастої печі конструкції Гипрококса поверхня раднантных змійовиків дорівнює 122 м2 і конвекційна камери 207 м2, коефіцієнт корисної дії 0,73-- 0,75. Теплова напруженість топкового простору печі складає 147--210 МДж/(л12-ч), з них радиантной частини 84--105 МДж/(м'г-ч) і конвекційної камери 33,6-- 42МДж/(м=-ч).

Для смолоперерабатывающих цехів продуктивністю 200--400 тис, т смоли в рік застосовуються трубчасті , з вивчаючими стінами з беспламенных панель пальників і трубним екраном двостороннього опромінення, (вис 50). Ці печі більш досконалі, у них тепловіддача в радіанній частині печі здійснюється не від смолоскипів і газового шару, а головним чином від розпечених стін. При цьому кількість тепла, передана трубному якоану в 1,5-2,0 рази вище, ніж від гарячих продуктів згоряння. Це дозволяє підвищити тепло напруженість поверхні нагрівання труб, по яких рухається смола, а отже, скоротити їхня поверхня. Печі беспламенного горіння відрізняються більш високим кпд (0,85), рівномірністю нагрівання сировини і I кістою регулювання процесу горіння; більшої производительностыо; меншою витратою будівельних ріалів, що досягається за рахунок більш повного газу і збільшення теплонапряженности труб; передбачена автоматизація роботи печі.

Промислова експлуатація цих печей показала, що вони теж мають недоліки: низьку температуру нагрівання смоли в I ступіні, особливо при високій вологості сирої смоли (10%) погіршується її зневоднювання у випарнику I ступіні; крім того, беспламенные панельні пальники працюють ефективніше при великих тисках подаваного на обігрів газу (0,5--1,5 МПа), що неможливо забезпечити на коксохімічних заводах, тому що тиск коксового газу не перевищує 2,9--3,4 кПа.

Випарники, Випарники служать для однократного випару фракцій з підігрітої до потрібної температури смоли, тобто для відділення ларов від рідини. У залежності від технологічної схеми переробки кам'яновугільної смоли випарники виконують дві функції і поділяються на випарники I і II ступіні.

Випарник I ступіні призначений для виділення пар води і легкої фракції зі смоли, підігрітої в конвекційній частині трубчастої печі (обезвоживателе) до 125--135°С. Б випарнику II ступіні здійснюються випар усіх фракцій зі смоли, підігрітої в радиантной частини печі до 380--410СС, і виділення пеку в рідкому виді. У випарнику II ступіні бічним добором виводиться антраценова фракція.

Випарник являє собою чавунну колону з невеликим числом тарілок, що мають прорізи для проходу смоли, але не покритих ковпаками. Вирізи в тарілках розташовані таким чином, що смола, перетікаючи з тарілки на тарілку, то розливається по периферії тарілки, то збирається до її центра. Число тарілок у верхній частині випарника залежить від продуктивності трубчастого агрегату; так, для установок продуктивністю 100 тис. т смоли в рік число тарілок випарника I ступіні 3 і для випарника II 4; для установок продуктивністю 200 тис. т відповідно 4--6 тарілок. Верхня тарілка служить отбойником і має ковпачки на прорізах. По вьтоне випарника вище і нижче введення смоли розташовуються переливні полки (відповідно 2 і 3 чи 5).

Смола з трубчастої печі входить по трубі в середню частину випарника над тарілкою по дотичній до корпуса і розливається по периферії тарілки. Стінки апарата в цьому місці захищені від механічного зносу знімними чавунними плитами.

Фракції, що миттєво випарувалися, у виді пар піджимаються нагору і, пройшовши верхню тарілку отбойника, залишають випарник. Краплі рідини, що відокремилися, стікають назад у випарник. У випарнику I ступіні смола, що внизу зібралася, виводиться через штуцер і направляється в конвекційну частину трубчастої печі.

З верхньої частини випарники приділяються пари води і легкої фракції в конденсатор-холодильник. Зрошується випарник I ступіні рефлексом -- легкою фракцією, випарник II ступіні -- рефлексом поглинальної фракції. З нижньої частини випарника II ступіні виводиться лек в отпарную колону.

Для фракціонування кам'яновугільної смоли набули застосування ректифікаційні колони з тарілок; колпачкового і тунельного типу. У двоколонних трубчастих агрегатах одна колона служить для добору двох антраценових фракцій, конструктивно вона сполучена з випарником II ступіні і називається позовний (антраценової), друга -- фракційна колона для одержання інших (чотирьох) фракцій. Обидві колони мають тарілки з кільцевими переливами флегми і тунельних ковпачків, діаметр колон 1400--'1800 мм.

В агрегаті з однією колоною застосовується ратифікаційна колона діаметром 2,4 м з 59-ю тарілками, що мають по 86 зірчастих ковпачків. Такі тарілки забезпечують необхідну чіткість ректифікації в широкому діапазоні навантажень.

На мал. 5! приведено ректифікаційну колону, корпус якої складається з чавунних царг 2, з'єднаних фланцями. Колпачковые тарілки 3 установлюються на кільцеві виступи царг. Корпус, кришка 4 і днище колони 1 теплоизолируются. Штуцери для введення смоли і добору фракцій відливаються заодно з царгами.

Для перевірки барботажа на тарілках вони заливаються водою і продуваються повітрям. Перед зборкою колони окремі царги і кришка піддаються гідравлічному іспиту на міцність тиском 0,2 МПа. Зібрана колона випробується на герметичність надлишковим тиском пари 0,05 МПа.

Пари фракцій смоли надходять у колону через штуцер И и рухаються знизу нагору, барботируя через шар рідини на тарілках. При цьому пари збагачуються легкокипящими, а рідина высококинящими компонентами

Добір фракцій виробляється через штуцери, розташовані на різній висоті колони.

Через штуцери ДО, Ж, Е, Д, Г відбираються, соответственно, 1М антраценова, I антраценова, поглинальна, нафталінова і фенольна фракції. З верхньої частини колони через штуцер Б приділяються пари води і легкої фракції. На верхню тарілку через штуцер У подається рефлекс-- легка фракція. У нижню частину колони подається гостра пара через штуцер Л.

Необхідний температурний режим колони підтримується регулюванням кількості зрошення (легкої фракції), подаваного в колону.

Для охолодження фракцій застосовуються заглибні змеевикового типу холодильники, виконані з нержавіючої сталі, для конденсації пар легкої фракції конденсатори коробчатого типу, що забезпечують краще охолодження конденсату. Поверхня охолодження конденсаторів ректифікаційних колон в установках продуктивністю 100 і 200 тис. т смоли в рік відповідно 150 і 220 м*.

Устаткування для виробництва пеку визначається напрямками його використання, способом транспортування, ступенем використання вторинних ресурсів тепла.

Найпростіша схема використання пеку передбачає використання його в рідкому виді при порівняно високих температурах продукту. За такою схемою, зокрема, здійснюються прийом і навантаження електродного пеку. Пік після випарники II ступіні самопливом надходить у збірники рідкого пеку (лекотушители), з яких насосом откачивается в напірні баки пекового парку. З напірних баків пекового парку пік самопливом надходить у термоцистерну, у якій перевозиться до споживача. При такій найпростішій схемі устаткування позовного парку представлено декількома пекотушителями-- вертикальними, заглубленными в бетонному котловані, сталевими судинами циліндричної форми діаметром 1200--1600 мм, висотою 3--3,2 м. Звичайно встановлюється по трьох таких некотушителя, що працюють послідовно. У пекотушителях рідкий гарячий пек відстоюється від твердих опадів, що можуть у ньому утворитися в результаті місцевих перегрівів смоли в трубчастій печі. З останнього пекотушителя пік перетікає в горизонтально розташований пекотушитель, з якого насосом откачивается в напірний бак. Напірний бак представляє собою вертикальний сталевий циліндричний резервуар діаметром 7 м, висотою 6 м, місткістю 180 м3, обладнаний кранами на двох рівнях для випуску пеку, возлушкой, штуцером для переливу і буйковым покажчиком рівня.

При необхідності обробки пеку після випарника II ступіні методом термічної полімеризації з подачею повітря для інтенсифікації процесу в схему включають два куби-реактори, через які пік після випарника проходить послідовно. Куб-реактор (мал. 52) являє собою вертикальний циліндричний апарат висотою близько 6 м і діаметром 3--3,2 м. У реактор по центрі вводиться барботажное пристрій, у яке компресором подається стиснене повітря. Пристрій повинний обидві спечшь рівномірні розподіли повітря але всьому перетину реактора. Повітря, не тільки частково окисляє пек, підвищуючи його температуру розм'якшення, але і сприяє перемішуванню пеку в реакторі, крім можливості його переокислювання. Відпрацьоване повітря, пара- і газоподібні продукти реакції проходять через конденсатор-холодильник і скрубер, зрошуваний поглинальною олією.

Быеококиплщие фракції конденсуються в конденсаторі-холодильнику й у рідкому виді надходять у збірник під скрубером, частина пар уловлюється поглинальною олією в скрубері, що після насичення подаються разом з дистилятами конденсатора-холодильника в смолу, що йде на переробку, що залишилася після скрубера парогазовая суміш направляється в піч каталітичного 4, дожита. Конструкція такої печі розроблена Інститутом газу АН УРСР. Пекти забезпечує спалювання органічних сполук, що містяться в парогазовой суміші, у надлишку повітря над спеціальним каталізатором з перетворенням їх у диоксид вуглецю і воду.

При по м; і зводетве середньо- і високотемпературного пеку відвантаження його споживачам виробляється в гранульованому виді.

Для грануляції пеку применяется транспортер специальной конструкції, виконаний із пластинчастої стрічки ркс. 53). Верхня галузь цієї стрічки знаходиться в металевому ринві-ванні, заповненою водою на горизонтальній ділянці стрічки; на похилій ділянці стрічки жолоб виконує функції лотка для стоку води з верхньої частини транспортера.

Нижня, неодружена галузь проходить під жолобом і обладнана шкребками для видалення пеку. Пік подається на грануляцію в живильник, що представляє собою циліндрична судина з перфорованим днищем, у якому розташоване 175 отворів діаметром 10 мм. Пік надходить з напірного бака охолодженим до 190--200°С и через перфороване днище стікає на робочу галузь транспортера у виді струмків діаметром 5--7 мм. Потрапляючи в холодну воду ванни, струмки поступово прохолоджуються, затвердевают і у виді гранул, що нагадують зовнішнім виглядом вермішель, надходять на розвантажувальну галузь транспортера й у вагон. У залежності від типу транспортера ширина стрічки може бути 800 чи 1200 мм, швидкість її руху 0,156 і 0,175 м/с, висота шаруючи води над стрічкою 800 мм, шлях гранул у водяній ванні 22 чи 16 м. Витрата охолодної води влітку 7,5 м3 на 1 т пеку, узимку 6 м3. Вода знаходиться в замкнутому циклі і прохолоджується на окремій градирні. Продуктивність 12 і 18 т пеку в годину.

Технологічний режим процесу ректифікації смоли і шляху зниження енерговитрат у цьому процесі.

Технологічний режим процесу ректифікації смоли повинний забезпечити поділ смоли на фракції, у яких повинне бути забезпечене максимальне зосередження цільових продуктів, одержуваних з даної фракції. Перша вимога забезпечує максимальний витяг цільового продукту зі смоли, друге -- із фракції, що переробляється.

Це вимога в першу чергу відноситься до нафталінової фракції, оскільки нафталін є найбільше крупнотоннажным коштовним чистим продуктом, одержуваним зі смоли. Суть цих вимог стає ясної з даних, приведених у табл. 5. У приведеному прикладі досягнута досить чітка ректифікація смоли, однак, оцінюючи ступінь зосередження нафталіну в нафталіновій фракції варто визнати її недостатньої. У нафталіновій фракції сосредо гострено всего 82,2% нафталіну, що міститься в смолі, але ж витягається він тільки з цієї фракції, отже, якщо навіть на стадії переробки фракції буде досягнутий витяг нафталіну 90%, те зі смоли буде витягнуто всего 72% нафталіну, що міститься в ній. Ідеальним процесом ректифікації був би такий, при якому зі смоли відбиралася б фракція, що містить 90--95% нафталіну, однак при цьому коефіцієнт зосередження нафталіну в цій фракції знизився б у значній мірі.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5