Промышленные схемы и технологический режим производства высокоплавкого пека (стр. 1 из 2)
Промышленные схемы и технологический режим производства высокоплавкого пека
Введение
Значительное количество производимой и перерабатываемой каменноугольной смолы определяет ведущую роль коксохимии в обеспечении многих отраслей народного хозяйства углеродистым сырьем.
При этом нужно учесть, что в таких важнейших отраслях промышленности, как черная металлургия (сталеплавильное и доменное производство), цветная металлургия (алюминиевое производство), химическая промышленность, не только увеличивается спрос на углеродистые материалы, но и повышаются требования к их качеству и свойствам.
Сырье для производства
Кокс - твердый горючий остаток, образующийся при нагреве органического вещества без доступа воздуха. Свойства кокса зависят от исходного сырья и условий коксования.
Пековый кокс применяется в основном при производстве электродов, графитоугольных смесей и т.п.
Исходным сырьем для производства пекового кокса является высокотемпературный пек.
Исходным сырьем для получения высокотемпературного пека служат среднетемпературный пек и коксовая смола, образующаяся при коксовании высокотемпературного пека (и пековые дистилляты).
Выход высокотемпературного пека достигает 87-89%. Качество продукта характеризуется следующими данными: температура размягчения 140-150°С, выход веществ, нерастворимых в толуоле 45-50%; выход летучих веществ 49-52%.
Выход пековых дистиллятов 10-13%. Высокотемпературный пек является исходным сырьем для получения пекового кокса.
Для получения высокотемпературного пека воздушным способом применяются кубы-реакторы диаметром 3000 мм и рабочей емкостью 27 м3.
Обогрев куба ведется доменным или коксовым газом. Для улавливания капель фракций пека, уносимых из куба-реактора отработанным воздухом, используется отбойник диаметром 800 мм, изготовленный из стали и теплоизолированный.
В промышленной практике нашли применение установки непрерывного, периодического и полунепрерывного действия.
Принцип получения высокоплавкого пека по схеме первого типа основан на непрерывной дистилляции среднетемпературного пека путем непрерывной подачи его и перегретого пара в куб и непрерывной выдачи высокоплавкого пека. [1, с.68]
Работа установки протекает по следующей схеме (рис.1): из испарителя смолоперегонного цеха пек самотеком или насосом из промежуточного сборника непрерывно направляется в куб для получения высокоплавкого пека.
Одновременно в куб через барботер подается перегретый водяной пар. Последний перегревается в змеевике, уложенном в трубчатой печи смолоперегонного агрегата, или в отдельном пароперегревателе.
Высокоплавкий пек из куба поступает в пекоприемник под давлением, поддерживаемым в кубе, а оттуда - в пекоприемники пекококсовых печей или на грануляционный транспортер для отправки в твердом виде потребителю.
Пары пековых масел и водяной пар из куба поступают в конденсатор-холодильник, где конденсируются и охлаждаются.
Из холодильника дистилляты стекают в сепаратор, в котором отделяются от воды. Вода направляется в канализацию, а дистилляты - в приемник.
Основными показателями технологического режима являются расход перегретого пара и температура нагрева пека в кубе.
Рис.1. Дистилляция пека паром по схеме непрерывного действия: 1-испаритель; 2 - куб; 3 - пароперегреватель; 4 - конденсатор-холодильник; 5 - напорный бак; 6 - фонарь; 7 - грануляционный транспортер; 8 - течки; 9 - питатель; 10 - сборник пековый дистиллятор.
При увеличении удельного расхода пара высокоплавкий пек может быть получен и при более низкой температуре нагрева пека в кубе.
В качестве основного аппарата в процессе дистилляции пека может быть использована также колонна.
При работе на установках периодического действия в куб загружается определенное количество среднетемпературного пека, которое подвергается постепенной обработке водяным перегретым паром до повышения температуры размягчения до 150°.
Схема работы установки периодического действия приведена на рис.2. Пек из смолоперегонного куба 1 с температурой размягчения 70-75° самотеком поступает в пекоприемник 2.
Из пекоприемника пек выжимают паром под давлением 1,5-2,0 ат пли насосом выкачивают в вертикальный куб 3.
После загрузки пека в куб немедленно начинают подавать перегретый до 350° водяной пар. Водяной пар перегревают в пароперегревателе.
Пар в куб подается через барботер, расположенный в нижней части куба. Куб обогревается коксовым газом.
Перегретый пар подается в куб до получения пека заданной температуры размягчения (135-150°). Пары воды и пековых дистиллятов из куба поступают в конденсатор-холодильник 4, где конденсируются и охлаждаются до 50°. Полученная в конденсаторе-холодильнике жидкость поступает в приемник пековых дистиллятов 5.
Вся система (куб - конденсатор - холодильник - приемник пековых дистиллятов) находится под вакуумом, создаваемым вакуум-насосом 7. Несконденсировавшиеся газы из приемника пековых дистиллятов поступают в вакуум-цистерну 6, а оттуда через вакуум-насос 7 выбрасываются в атмосферу.
Пек из куба перегретым паром выжимают в пекоприемник 8.
Рис.2. Дистилляция пека паром по схеме периодического действия: 1 - горизонтальный смолоперегонный куб; 2 - пекотушитель; 3 - вертикальный пековый куб; 4 - конденсатор-холодильник; 5 - приемник пековых дистиллятов; 6 - вакуум-цистерна; 7 - вакуум-насос; 8 - напорный бак для пека; 9 - паровой насос; 10 - хранилище пековых дистиллятов; 11 - пароперегреватель; 12 - грануляционный транспортер для пека
Технологический режим:
Температура перегрева пара,0С 340-360
Температура дымовых газов на
перевале пароперегревателя, °С 680-750
Температура пека в кубе, °С:
в начале операции 250-280
максимальная (в конце операции) 0 С. .380
Температура воды в холодильнике, °С 50
Величина вакуума на фонаре, мм рт. ст330
Расход пара,% от загруженного пека 20
Интенсивная дистилляция пека происходит, начиная с температуры нагрева его в 350-360°. В этот период происходит значительный рост температуры размягчения пека.
Рост температуры размягчения пека в зависимости от температуры нагрева иллюстрируется кривой на рис.3. Рост температуры нагрева и размягчения пека в зависимости от продолжительности нагрева показан на рис.4
Рисунок 3 Зависимость температуры размягчения пека от температуры его нагрева
Рис.4 Рост температуры нагрева и размягчения пека в зависимости от продолжительности нагрева
Общая продолжительность одной операции получения высокоплавкого пека складывается из следующих продолжительностей отдельных операций:
Погрузка среднего пека в куб 0,5 часа
Нагрев пека до температуры 350-360° 9 час.
Период интенсивной дистилляции 5 час.
Выдача высокоплавкого пека из куба 0,5 часа
Итого общая продолжительность 15 час.
Пек, полученный на установке периодического действия, по выходу нерастворимых и летучих веществ значительно отличается от пека, полученного обработкой воздухом. Выход нерастворимых веществ в высокоплавком пеке, полученном при дистилляции паром, больше, чем в пеке, полученном обработкой воздухом.
Одна из установок, работающих по полунепрерывной схеме, приведена на рис.5. Пек с температурой размягчения 60° получается непрерывным способом в кубе.
Рис.5. Дистилляция пека паром по схеме непрерывного действия: 1 - куб; 2 - колонна; 3 - дегидратор; 4 - конденсатор; 5-насос пека 6 - насос, подающий орошение на колонну
Из куба пек непрерывно перекачивается насосом во второй куб, в котором поддерживается температура 390°. Кубы работают под вакуумом в 250 мм рт. ст. Обогрев кубов производится сжиганием пылевидного пека с температурой размягчения 150°.
В нижней части кубов уложены две перфорированные трубы, через которые подается перегретый пар.
Перегрев пара осуществляется в змеевиках, уложенных в дымоходах кубов. Для конденсации водяных паров установлены дополнительные холодильники.
Часть пека с температурой размягчения 150° периодически спускается из куба таким образом, чтобы уровень оставшегося в кубе пека был выше жаровых труб (подогрев куба не выключается).
Кубы для получения высокоплавкого пека работают около 5 лет. Метод получения высокоплавкого пека с применением топочных газов осуществлен на заводе "Еспенхайн" (Германия) для буроугольного пека по схеме, приведенной на Рис.6.
Пек с температурой размягчения 60°, полученный на трубчатой установке, насосом перекачивается в кубы периодического действия.
Кубы емкостью 30 т каждый обогреваются коксовым газом. В них подают инертные газы, полученные при сжигании коксового газа в специальном аппарате.
Для сжигания газа взамен воздуха подают дымовые газы из борова кубов; таким образом, инертные газы почти не содержат кислорода и окиси углерода.
Аппарат для сжигания коксового газа представляет собой цилиндр с огнеупорной футеровкой, действующей как контактная масса.
Процесс дистилляции в токе инертных газов производится под вакуумом, достигающим абсолютного давления 110 мм рт. ст.
Пары пековых дистиллятов из куба поступают в змеевиковый холодильник, где при температуре 60° конденсируются. Несконденсировавшиеся инертные газы поступают в промыватель, затем в атмосферу.
После окончания процесса дистилляции пек выжимают из куба газом по пекопроводу с паровой рубашкой в специальные кубы, в которых пек поддерживают в жидком состоянии при температуре 320°.