Проект улавливания бензольных углеводородов из газа (стр. 6 из 11)

В каждой секции форсуночного многоступенчатого скруббера установлены распылительные форсунки для поглотительного масла. Благодаря отсутствию насадки сопротивление проходу газа в таком скруббере значительно меньше, чем в насадочном. Масло циркулирует так же, как и в насадочном многоступенчатом скруббере. Необходимая поверхность контакта между газом и маслом достигается за счёт тонкого распыления масла.

За границей на некоторых заводах применяется установка Вильпута с двумя форсуночными абсорберами, имеющими по три оросительные камеры без насадки. В верхнюю камеру масло подается насосом, а в две последующие поступает самотеком. Необходимое давление для распыления жидкости в верхней камере создается за счет напора насоса, а в остальных двух – за счет достаточной высоты патрубка, на котором закреплен специальный разбрызгиватель.

В каждой секции вихревого многоступенчатого скруббера уложена специальная насадка из металлических листов с большим количеством отверстий, собранных в сегментные пакеты с деревянными прокладками, создающими зигзагообразные проходы для коксового газа и жидкости. Между секциями насадки расположены днища, которые служат для равномерного распределения жидкости по сечению скруббера и для завихрения газа с помощью специальных патрубков. Масло подается в верхнюю часть скруббера и самотеком перетекает из одной секции в другую.

Благодаря завихрению газа и равномерному распределению по сечению скруббера орошающей жидкости, а также применению более эффективной насадки достигается хороший контакт между газом и жидкостью. Однако сопротивление проходу газа в таком аппарате больше, чем в насадочном скруббере.

1.4 Выбор насадки

Насадочные абсорберы (колоны, заполненные насадкой – твердыми телами различной формы) получили широкое распространение в промышленности.

Основными достоинствами насадочных колонн являются:

1) простота устройства;

2) низкое гидравлическое сопротивление.

Недостатки: 1) трудность отвода тепла и 2) плохая смачиваемость насадки при низких плотностях орошения. Отвод тепла из этих аппаратов и улучшение смачиваемости достигаются рециркуляцией абсорбента, что усложняет и удорожает абсорбционную установку. Для проведения одного и того же процесса требуются насадочные колоны обычно большего объема, чем барботажные. Насадочные колоны мало пригодны при работе с загрязненными жидкостями. При выборе насадки часто стремятся получить наибольшую геометрическую поверхность в единице объема. В свете исследования активных поверхностей это не всегда оказывается правильным, поскольку при загрузке внавал активная поверхность мало зависит от размеров насадки. При более крупной насадке возможно применение высоких скоростей газа, поэтому часто она оказывается более эффективной чем мелкая, это особенно заметно при абсорбции хорошо растворимых газов, при абсорбции плохо растворимых газов более подходящей может быть и более мелкая насадка.

При выборе насадки необходимо учитывать допустимое гидравлическое сопротивление. При работе под близким к атмосферному, гидравлическое сопротивление должно быть минимальным, в этом случае предпочтительнее регулярные насадки. К которым относится деревянная хордовая насадка.

В коксохимическом производстве наиболее важным параметром является гидравлическое сопротивление насадки. Так как в коксохимическом производстве перерабатываются большие объемы газа и даже при незначительном увеличении гидравлического сопротивления резко увеличиваются энергозатраты на транспортировку газа через аппаратуру цеха химулавливания.

В связи с этим на коксохимическом производстве выбирают насадку с наименьшим сопротивлением. К таким насадкам относится деревянная хордовая насадка.

1.5 Тарельчатые абсорберы

Значительный интерес для совершенствования технологии улавливания бензольных углеводородов из коксового газа представляют помимо насадочных скрубберов применение тарельчатых абсорберов. Однако их применение в коксохимической промышленности пока ограниченно из – за высокого гидравлического сопротивления. Тарельчатые абсорберы экономически выгодно применять на тех коксохимических заводах, где бензольные углеводороды улавливают из коксового газа под давлением.

Абсорбер с колпачковыми тарелками характеризуется повышенным сопротивлением проходу коксового газа. Масло подается в верхнюю часть аппарата и перетекает с тарелки на тарелку навстречу потоку газа. Необходимый контакт между жидкостью и газом достигается за счет барботажа газа через слой жидкости на каждой тарелке. Такие абсорберы применяют при улавливании бензольных углеводородов под давлением.

Абсорбер с тарелками Киттеля. Тарелки представляют собой горизонтальные решетки из наклонно расположенных металлических полос. Наклон полос чередуется таким образом, чтобы на одной тарелке он был направлен к центру тарелки, а на следующей — от центра. Масло, стекающее сверху с тарелки на тарелку, благодаря чередованию наклона полос, перемещается по тарелкам от центра к периферии и наоборот. Этим достигается хороший контакт между газом и жидкостью.

Применяется и другая конструкция тарелки Киттеля. Последняя состоит из верхней и нижней решеток, расположенных наклонно в различном направлении. На верхней решетке жидкость стекает к стенке колонны, а на нижней — наоборот. Никаких специальных перетоков для жидкости в тарелке нет, благодаря чему массообмен происходит по всему сечению абсорбера.

Абсорбер – с провальными тарелками. Тарелки представляют собой плоские горизонтальные решетки с круглыми или щелевидными отверстиями.

Площадь отверстий равна 20—30% от общего сечения абсорбера. Газ, проходя через отверстия решеток навстречу потоку масла, создает на каждой тарелке слой подвижной пены, благодаря чему получается большая, все время обновляющаяся поверхность контакта между газом и жидкостью. Эффективность таких аппаратов значительно больше, чем насадочных, но они имеют повышенное сопротивление проходу газа.

Абсорбер с ударными тарелками. Тарелки в аппарате представляют собой два горизонтальных перфорированных листа, расположенных близко один над другим так, чтобы против отверстий нижнего листа находились перегородки верхнего. В 1 м² 6000—З0000 отверстий. Газ, проходя с большой скоростью (30 м/сек) через отверстия нижнего листа, ударяется в перегородки верхнего листа, благодаря чему множество газовых струй и капель масла завихряется. Это обуславливает тесный контакт жидкости и газа.

Описанные скрубберы с деревянной хордовой или металлической спиральной насадкой имеют очень большие размеры, поэтому для изготовления их требуется много материала. В настоящее время предложены конструкции более эффективных скрубберов, в том числе насадочных, которые при той же производительности имеют значительно меньшее размеры.[2,3,4]

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика готового продукта и сырья

Сырой бензол извлекается из прямого коксового газа абсорбцией органическими поглотителями. Сырой бензол представляет собой сложную смесь химических (ароматических) соединений, главными из которых являются бензольные углеводороды (бензол и его гомологи), их содержание составляет 80—90 %. В качестве примесей в сыром бензоле содержатся непредельные и сернистые соединения, фенолы, пиридиновые основания и др. При улавливании бензольных углеводородов из коксового газа поглотительными маслами в сыром бензоле содержатся легкие погоны поглотительного масла и нафталин.

Сырой бензол получают в бензольном отделении цеха улавливания методом дистилляции обензоленных поглотительных масел. Выход сырого бензола составляет 0,8—1,2% от массы сухой шихты. Содержание паров бензольных углеводородов в прямом коксовом газе колеблется в пределах 30—40 г/м³.

Сырой бензол представляет собой прозрачную легкоподвижную жидкость слабо-желтого цвета, быстро темнеющую при хранении в результате окисления и полимеризации непредельных соединений в смолистые вещества. Плотность сырого бензола колеблется в пределах 845—920 кг/м³. Следовательно, он значительно легче воды. В воде сырой бензол практически не растворяется и легко от нее отстаивается. Средняя молекулярная масса сырого бензола 83. Сырой бензол легко воспламеняющаяся жидкость, горит коптящим пламенем. Пары сырого бензола с воздухом образуют взрывоопасную смесь при следующих пределах концентрации, % (объемн): нижний 1,4 и верхний 7,5.

Качественная характеристика сырого бензола определяется величиной отгона до 180 °С. Чем больше количество отгона до 180 °С, определяемое лабораторной разгонкой, тем выше качество сырого бензола. Хороший сырой бензол должен иметь величину отгона до 180 °С не менее 92—95 %. Остаток сырого бензола, кипящий выше 180 °С, представляет собой поглотительное масло и нафталин (сольвент-нафту). При улавливании бензольных углеводородов из коксового газа каменноугольным маслом сырой бензол получается более тяжелым, т. е. с меньшим содержанием отгона до 180 °С по сравнению с сырым бензолом, полученным при применении солярового масла (соответственно 89—91 и 90— 92 %). Следовательно, качество сырого бензола в значительной мере определяется качеством применяемого поглотительного масла.

На коксохимических заводах получают сырой бензол трех марок: сырой бензол (БС), отгон до 180 °С составляет 91—95 % (объемн.); первый бензол (Б-1), отгон до 150 °С составляет 95—97 % (объемн.) и второй бензол (Б-2), кипящий в пределах 150—200 °С. Качество сырого бензола нормируется техническими условиями.