Спосіб деціанування оборотної води циклу кінцевого охолодження коксового газу

Винахід відноситься до коксохімії і може бути використаний переважно для виділення ціаністого водню з оборотної води кінцевого охолодження коксового газу перед уловлюванням із нього бензольних вуглеводнів. Відомий спосіб деціанізації оборотної води циклу кінцевого охолодження коксового газу під вакуумом з наступним охолодженням її на градирні. По цьому методу деціанування води здійснюється в апаратах з регулярною насадкою при залишковому тиску вгорі деціанізатора 10кПа. Розрідження створюється вакуумними насосами ежекторного типу [Ковалёв Е.Т., Розенгурт И.М. О совершенствовании технологии конечного охлаждения коксового газа. ж. "Кокс и химия", №11, 1992, с.23] [1]. Відомий спосіб деціанування оборотної води циклу кінцевого охолодження коксового газу під вакуумом, що створюється в результаті конденсації водяної пари. Спосіб заснований на тім, що при визначеній температурі (наприклад, 50-60°С) за рахунок високого парціального тиску водяної пари з оборотної води циклу кінцевого охолодження коксового газу можна випарувати значну частину води і разом з нею видалити HCN (і інші летучі компоненти); у результаті подальшої конденсації пари процес йде при зниженому тиску (під вакуумом) [Кагасов В.М., Шашм урина Л.А. и др. Извлечение цианистого водорода из воды цикла конечного охлаждения коксового газа. ж. "Кокс и химия" №3, 1990, с.27] [2]. Відомі способи вакуумного деціанування води циклу кінцевого охолодження коксового газу мають недоліки: - не забезпечують необхідний ступінь витягу ціаністого водню; - не знаходить застосування десорбований із води ціаністий водень. Найбільш близьким по технічній сутності і досягненому результату, що заявляється, є віддувка ціаністого водню з води циклу кінцевого охолодження коксового газу інертним носієм, наприклад зворотним коксовим газом або парою високого тиску [Мироненко Л.И., Волков Е.Л. Освоение закрытых циклов конечного охлаждения коксового газа на коксохимических предприятиях" ж. Кокс и химия", №4. 2001, с.28] (прототип). До недоліків відомого способу (прототипу) варто віднести: - при віддувці з води ціаністого водню інертним носієм не забезпечується необхідна глибина деціанізації; обмежена можливість застосування методу в комплексах сучасних коксових печей через значне забруднення коксового газу нафталіном, смолою, сірководнем, аміаком і ін.; задача утилізації ціаністого водню, що витягається, не вирішена; - при віддувці із води ціаністого водню парою високого тиску не забезпечується необхідний ступінь деціанізації всього обсягу оборотної води (для середнього заводу 700м 3/г), тому що висока вартість пари високого тиску й економічна доцільність дозволяють продувати гострою парою тільки незначну частину (20-25м 3/г) оборотної води, виведеної з циклу на біохімічне очищення; великі енерговитрати на підігрів оборотної води, випар і конденсацію значної кількості води; не знаходить застосування десорбований із води HCN. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу деціанування води циклу кінцевого охолодження коксового газу шляхом віддувки води повітрям з одночасним вакуумуванням і подальшого спалювання ціану з умовах недостачі кисню, що приведе до збільшення ступеня витягу із води ціану з подальшою його утилізацією. Поставлена задача вирішується тим, що в способі деціанування оборотної води кінцевого охолодження коксового газу шляхом віддувки ціану з води, віддувку ціану ведуть повітрям, що містить 0,03-0,1% діоксиду вуглецю з одночасним вакуум уванням при залишковому тиску 10-15кПа і рН5-7, після чого ціан спалюють до азоту в умовах недостачі кисню при температурі 1100-1200°С. Атмосферне повітря, яке використовується для продувки води, містить 0,03% СО2. У водному розчині вугільна кислота (Н2СО3) у значно більшому ступені дисоціює на іони в порівнянні із синильною кислотою (HCN). Константи дисоціації дорівнюють, відповідно: 4,5×10-7; 8×10-10. Наприклад, при концентрації HCN у воді рівній 0,1г/л і температурі 30°С пружність пари HCN дорівнює 1,2мм.рт.ст, у той же час за тих самих умов пружність пари СO2 дорівнює 500мм.рт.ст., тобто вуглекислота значно більш сильна, чим синильна кислота. У воді розчинність HCN менша, ніж СО2. Тому СО2 легко витісняє з води HCN. Крім того, під дією атмосферного повітря, що містить СО2, з ціанідів (KCN, NaCN, NH2CN, Ca(CN)2), що містяться у воді, поза залежністю від температури виділяється HCN. Ціаніди, будучи солями дуже слабкої синильної кислоти, у воді в сильному ступені піддаються гідролізу з виділенням HCN. Іони CN-, які визначаються у оборотній воді, у першу чергу представлені ціаністим воднем. Тому у воді циклу кінцевого охолодження газу буде знижуватися вміст і ціанідів. Діапазон зміни вмісту діоксиду вуглецю у повітрі обумовлений: нижня межа 0,03% - вміст СO2 в атмосферному повітрі, тобто без добавки СO2; верхня межа 0,1% - досягається максимальний ефект десорбції HCN з води, подальше підвищення вмісту СO2 у повітрі для продувки - технічно й економічно невиправдано. Одночасне вакуумування (зниження тиску) у всіх випадках приводить до зниження розчинності газів у воді і стимулює їхню десорбцію. Діапазон змін залишкового тиску від 10 до 15кПа обраний експериментально і досяжний при використанні ежекторних вакуумних насосів. Оборотна вода кінцевого охолодження коксового газу має величину рН~9,5, тобто слаболужна завдяки присутності аміаку. Однак, вона нейтралізується при десорбції з води NH3 і насиченні її СO2 , що надходить з повітрям при продувці. Названий ефект стимулює десорбцію із води HCN, тому що за інших рівних умов, десорбція буде відбуватися тим повніше, чим більше концентрація Н + у воді, тобто чим менше величина рН. Рівновага HCN у системі оборотна води - газова фаза при рН