Процес кінцевого охолодження коксового газу

Корисна модель відноситься до технологічних процесів кінцевого охолодження коксового газу і може знайти застосування в коксохімічній промисловості. На сьогоднішній день в практиці коксохімічних заводів України і за кордоном набувають популярності технологічні процеси кінцевого охолодження коксового газу в закритих циклах з використанням трубчатих холодильників з горизонтальним розміщенням труб. Відомий процес закритого циклу охолодження коксового газу, котрий розроблений по проекту Діпрококсу згідно завдання ВАТ «Маркохім і введений в експлуатацію в 2003 році [«Опыт эксплуатации закрытого цикла конечного охлаждения коксового газа», В.В. Груздев, А.А. Григоров (ОАО «Маркохим») и В.И. Лехтер (Государственная коксохимстанция, Украина), «Кокс и химия», №9, 2005, с.34-35]. Він полягає в тому, що коксовий газ після сульфатного відділення двома потоками саморозподілом подається в 4 трубчаті холодильники. Охолодження коксового газу відбувається оборотною технічною водою, яка проходить в трубах, а коксовий газ разом з водосмоляною емульсією проходять у міжтрубному просторі. До основних недоліків даного процесу відносяться: - збільшення витрат води на охолодження коксового газу більше ніж у 2,5 рази, порівняно з витратами води у відкритому циклі; - збільшення енергозатратності процесу із-за необхідності насосами подавати воду з градирні в труби холодильників, а звідти знову насосами відкачувати на градирню; - нерівномірність саморозподілу потоку коксового газу по декількох холодильниках; - недостатня очистка коксового газу від ароматичних вуглеводнів, в тому числі нафталіну, особливо в жарку погоду. Відомий процес охолодження коксового газу, вибраний в якості найближчого аналогу, [патент України №58594 «Спосіб кінцевого охолодження коксового газу» від 30.11.2000, ВАТ «Маркохім», Гостєв Ю.О., Бондарчук П.М., Волков Є.Л., Шульга І.В., опубл. бюл. №8 2003 року], що включає охолодження коксового газу з температури в 55-60°С до 28-30°С в кожухотрубному холодильнику шляхом його подачі в міжтрубний простір разом з водною емульсією кам'яновугільної смоли або вбирного масла зверху вниз, в той час як технічна вода з градирні подається в трубному просторі знизу вгору, створюються умови протитечії для інтенсифікації процесів теплообміну. В процесі охолодження коксового газу з нього в емульсію переходять волога та ароматичні вуглеводні, до складу яких входять - нафталін, смолисті речовини, аміак, ціаніди, феноли. Емульсія виводиться з нижньої частини холодильника у сепаратор, де вона відстоюється від надлишкової води з розчиненими в ній аміаком, ціанідами, роданідами, фенолами, які по мірі відстоювання і нагрівання води випаровуються. Надлишок води передається на конденсацію для переробки разом з надсмольною водою, а емульсія надходить на циркуляцію знову. До недоліків цього процесу належать недостатня очистка коксового газу від ароматичних вуглеводнів, особливо нафталіну, досить повільний процес охолодження, наявність труднощів від сепарування відпрацьованої емульсії і її повернення в цикл. Охолодженню підлягає не тільки коксовий газ, а й водна емульсія кам'яновугільної смоли або вбирного масла. Задачею запропонованої корисної моделі є підвищення якості очистки коксового газу від нафталіну шляхом зниження температури охолодження коксового газу за рахунок трьохступеневого охолодження коксового газу, використання більш інтенсивних процесів охолодження при зменшеній кількості холодоагенту та заниженої температури холодоагенту на останньому ступіні охолодження, безконтактне відмивання нафталінових осадів. Поставлена задача вирішується тим, що процес кінцевого охолодження коксового газу, котрий включає його безконтактне охолодження оборотною технічною водою в холодильнику, з подачею води в трубний простір, а коксового газу в міжтрубний простір, відведення ароматичних вуглеводнів, в тому числі нафталіну, водною емульсією кам'яновугільної смоли або вбирного масла згідно корисної моделі коксовий газ охолоджують до температури менше або рівне 25°С в три ступіні в холодильниках підвищеної інтенсивності теплообміну з використанням на третій ступіні холодоагенту температурою на 10-15°С нижче за температуру холодоагенту 1-ї та 2-ї ступіней, відведення ароматичних вуглеводнів, в тому числі нафталіну, з холодильників проводять періодично без взаємного контакту коксового газу з водною емульсією кам'яновугільної смоли чи вбирного масла. Ознаки запропонованого процесу забезпечують наступний причинно-наслідковий зв'язок із технічним результатом, що досягається: охолодження коксового газу з 28-30°С до 25°С дозволяє більш якісно очистити коксовий газ від ароматичних вуглеводнів, в тому числі нафталіну, котрий краще конденсується при нижчих температурах; зниження температури коксового газу до 25°С стало можливим тільки після багатоступіневого охолодження в холодильниках підвищеної інтенсивності теплообміну, де при менших затратах холодоагенту досягається той же результат, бо коефіцієнт теплопередачі за рахунок турбулізаційних процесів при транспортуванні холодоагенту та продукту, котрий охолоджується, зростає в декілька разів (типу спіральних холодильників фірми «АльфаЛаваль»), до того ж на останню ступінь охолодження коксового газу, де вміст ароматичних вуглеводнів значно менший ніж на першій ступіні, подається холодоагент нижчої на 10-15°С температури, що дозволяє більш активніше охолоджувати коксовий газ, а це, в свою чергу, збільшує інтенсивність конденсації ароматичних вуглеводнів, в тому числі нафталіну, що дозволяє більш якісніше очищати коксовий газ; відмивання холодильників від смолистонафталінового осаду водною емульсією кам'яновугільної смоли або вбирним маслом періодично без взаємного контакту з коксовим газом, дозволяє анулювати винесення водною емульсією кам'яновугільної смоли чи вбирним маслом шкідливих газів або їх розчинення в цих промивних рідинах, що спрощує технологічний процес очистки промивних рідин, анулює ряд устаткування, чим здешевлюється весь процес кінцевої очистки коксового газу. Запропонований процес кінцевого охолодження коксового газу реалізується таким чином. Коксовий газ з температурою 55-60°С подається в холодильник, котрий складається з трьох однакових теплообмінників підвищеної інтенсивності теплообміну типу спірального теплообмінника фірми «Альфа-Лаваль», де він послідовно проходить з одного в другий, потім в третій, це і будуть 3-и ступіні охолодження. Кожна ступінь являє собою спіральний теплообмінник з ізольованими один від одного каналами для коксового газу та холодоагенту, що виключає їх контакт. Холодоагентом на перших двох ступінях виступає оборотна вода цеху водопостачання температурою 25-30°С, котра знаходиться в замкненому циклі - насос, теплообмінник, градирня, насос. На 3-ю ступінь охолодження коксового газу подається холодоагент з температурою на 10-15°С нижчою за температуру холодоагенту на перших двох ступінях. Холодоагентом на 3-й ступіні виступає захолоджена вода, для отримання якої використовується пароводяна ежекторна холодильна машина типу 18ЕПМ. З холодильника виходить коксовий газ температурою 25°С і нижче. Процес кінцевого охолодження коксового газу проходить в спіральних теплообмінниках шляхом теплопередачі тепла від коксового газу з більшою температурою до холодоагенту з меншою температурою, котрі проходять по своїх спіралях. Інтенсифікація процесів теплопередачі проходить за рахунок спіралеподібної форми проходів, коли потоки закручуються по спіралі, на них діють відцентрові сили, котрі в одних місцях придавлюють їх до стінок, а в других місцях проходить зрив потоків, що створює турбулізацію потоків в теплообмінниках, відповідно, змиву осадів потоками з прилеглих стінок і призводить до інтенсифікації процесів теплообміну, що зменшує потребу в кількості холодоагенту. В процесі зниження температури коксового газу до 28-30°С з нього конденсуються в газовому просторі смолисті речовини, нафталін... Більш інтенсивніше охолодження коксового газу на 3-й ступіні за рахунок зниження температури холодоагенту вже часткового охолодженого коксового газу дозволяє якісніше очистити коксовий газ від ароматичних вуглеводнів, в тому числі від нафталіну. Для очистки газового простору спіральних теплообмінників від осаду ароматичних вуглеводнів у вигляді смолистих речовин та нафталіну застосовується періодична промивка простору водяною емульсією кам'яновугільної смоли або вбирним маслом. Насичена смолистими речовинами та нафталіном водяна емульсія кам'яновугільної смоли або вбирне масло з теплообмінників передається в ємність, звідки насосом відкачується у відділення конденсації цеха уловлювання (мехосвітлювачі).