Технологія і устаткування для переробки бензолу

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.

Другою вимогою до процесу ректифікації є, як правило, одержання позову заданої якості, особливо при виробництві електродного пеку. Це якість на стадії ректифікації смоли визначається температурою розм'якшення пеку. Пік з низкою (55--65°С) температурою розм'якшення шляхом наступної термічної полімеризації з чи повітрям без нього вдається довести до рівня вимог до електродного пеку. Обробка пеку з високою температурою розм'якшення (70--75°С) навіть з додаванням у среднетемпературный пік антраценової фракції не дозволяє одержати пек необхідної якості. У такому пеку більше вихід речовин, нерозчинних у хкнолине, менше речовин, нерозчинних у толуолі, властивості його як сполучного при виробництві електродів помітно погіршуються. Оскільки температура розм'якшення пеку після випарника II ступіні визначається температурою нагрівання смоли в трубчастій печі, найбільш доцільної при виробництві електродного пеку явля-

Схема уловлювання бензольних вуглеводнів і нафталіну

Уловлювання бензольних вуглеводнів і нафталіну поглинальними оліями здійснюється в скруберах, установлюваних по газовій трасі після кінцевих холодильників. Основною задачею скрубберного відділення є забезпечення високого ступеня виділення бензольних вуглеводнів з газу. Утрати бензольних вуглеводнів у газі поїло скруберів не повинні перевищувати 1,8--2,0 г/м3 газу в зимовий період і 3,0 г/м3 у літній.

Типова технологічна схема скрубберного відділення передбачає установку на газовому потоці трьох скруберів, у яких цілком дотриманий принцип противотока газу і поглинача, причому розміри скруберів, а отже, і поверхня розташованої в них насадки визначаються кількістю газу.

Очищений від аміаку і смоли й охолоджений у кінцевому холодильнику до 25--30°С коксовий газ надходить у три насадочных бензольних скрубери і послідовно проходить з одного скрубера в інший, I, II, III (р:гс. 35) через газорозподільний пристрій 7.

Звільнене від бензольних вуглеводнів і охолоджене до 25--30°С поглинальна олія з проміжного збірника обезбензолениного олії 1 насосом 2 подається на верх останнього по ходу газу скрубера ///. Стікаюче з його олія збирається в нижній частині скрубера, відкіля насосом 3 подасться на, верх скрубера Я, олія, що стікає зі скрубера //, насосом 4 подається на скрубер /. Стикаючись з поглинальною олією, газ звільняється від бензольних вуглеводнів і по газопроводу направляється в цех сероочистки. Пройшовши послідовно всі скрубери, поглинальна олія насичується бензольними вуглеводнями і з нижньої частини першого по ходу газу скрубера / надходить у збірник насиченого бензолом олії 5, відкіля насосом подається в бензольно-дистилляционое відділення для десорбції з нього бензольних вуглеводнів. Таким чином, у скруберах досягається строгий противоток між газом і олією, при якому газ з найменшим змістом бензолу зрошується олією також е найменшим змістом бензольних вуглеводнів. Газова і масляна комунікація обладнані відповідним числом засувок, перекриття яких дозволяє виключити по газі й олії кожної з працюючих скруберів, не порушуючи нормальної роботи всієї установки в цілому.

Для запобігання віднесення дрібних крапель олії газовим потоком верхня секція насадки скрубера III не зрошується олією. Таким чином, ця насадка осушує газ від захоплених їм бризів і крапель олії. Як осушує па- ' садка може застосовуватися лише дерев'яна. Металеву насадку, що осушує, застосовувати не слід, тому що не захищена масляною плівкою металева насадка коррозирует під дією сірководню, що міститься в коксовому газі, і цианистоводородной кислоти.

Сталість рівня олії в скруберах і рівномірній подачі на них зрошення забезпечуються автоматично за допомогою регуляторів рівня, зблокованих е насосами, що подають олія на скрубери.

Зрошення скруберів поглинальною олією повинне вироблятися таким чином, щоб насадка виявилася цілком змоченої олією, що забезпечує повноту уловлювання бензольних вуглеводнів з газу.

Необхідні умови нормальної роботи скрубер-ний установки-- строге дотримання принципу противотока газу й олії і виключення можливості змішання олії, що стікає з різних скубберов.

Як поглинач (абсорбенту) для уловлювання бензольних вуглеводнів на більшості коксохімічних заводів застосовується кам'яновугільна поглинальна олія, що є продуктом переробки кам'яновугільної смоли. На деяких заводах застосовується олія, одержуване при, разгонке нафти.

Гарна поглинальна олія повинна задовольняти наступним вимогам:

мати при низькій температурі високу поглинальну здатність до бензольних вуглеводнів, при малій концентрації їхній у газі і при нагріванні легко від них звільнятися;

володіти достатньою фізико-хімічною стійкістю, що забезпечує стабільність поглинальні властивостей при тривалій його роботі;

мати температуру початку кипіння значно вище температури кипіння компонентів сирого бензолу для попередження влучення поглинача до складу сирого бензолу при дистиляції;

мати оптимальну в'язкість, при якій може бути досягнутий рівномірний і вільний стогін олії по насадці скруберів;

мати мінімальну теплоємність, що забезпечує невисока витрата тепла на нагрівання насиченої олії при дистиляції сирого бензолу;

олія не повинна утворювати з водою емульсій і повинне легко відстоюватися від води.

У якості кам'яновугільної поглинальної олії застосовують поглинальну фракцію кам'яновугільної смоли, що википає в межах 230--ЗООС. Вихід її складає 6-- §% від вихідної смоли. Для одержання поглинальної олії ця фракція піддається хімічному очищенню для видалення фенолів і піридинових основ. Приведеним вимогам, пропонованим до рідких поглиначів сирого бензолу, цілком не відповідає пі кам'яновугільне, ні нафтова олія. Кожне з них має достоїнства і недоліками.

Поглинальна кам'яновугільна олія є складною багатокомпонентною системою, до складу якої входить близько 150 органічних сполук з різними фізико-хімічними властивостями.

Свіжа кам'яновугільна олія повинна википати в межах 230--300°С; температура початку кипіння 235--236°С; відгін до 240°С повинний складати 15--20%, до 270°С--55-- 65%, до 300°С --95--97%; зміст фенолів не більш 0,5%, нафталіну в залежності від марки олії 8--15% і води не більш 0,5%.

У процесі роботи поглинальна олія перетерплює значні зміни, у результаті яких підвищуються його щільність, в'язкість, молекулярна маса (збільшується до 200--220), знижується відгін до 300°С; в олії з'являється осад (шлам), що засмічує насадку скруберів, відкладаючи на стінках теплообмінної апаратури, викликає корозію, приводить до зниження коефіцієнтів теплопередачі. Зміна якості поглинальної олії і зв'язане з цим засмічення апаратури приводять до порушення технологічного режиму скрубберного я бензольного відділень, погіршують ефективність процессав уловлювання бензолу з газу і виділення сирого бензолу з насиченої олії.

Кам'яновугільна поглинальна олія -- дуже стійкий продукт, але при тривалому збереженні, а також при підвищенні температури окисляється і полимернзуется. Найбільш стійкої до дії кисню є фракція, що википає в межах 235--2450, тобто утримуюча переважно мітив нафталін.

Полимеризационная здатність поглинальної олії характеризує його властивості утворювати при контакті з коксовим газом і металевими поверхнями устаткування полімери і шлами з великою молекулярною масою. Цей процес називають «старінням поглинальної олії в обороті». Нагрівання олії прискорює цей процес.

Головним джерелом утворення шламу в поглинальній олії є ненасичені, а також кисень, азот, серусодержащие з'єднання. Сірководень коксового газу в результаті реакцій окислювання утворить вільну сірку, що випадає в осад. Кисень і сірководень більше інших компонентів коксового газу (ціанідів і оксидів азоту) прискорюють полімеризацію олії. Наявність у поглинальній олії многоядерных ароматичних з'єднань, що мають велику реакційну здатність, приводить до ущільнення олії і збільшенню молекулярної маси. Найбільше інтенсивно полимеризуется фракція з температурою кипіння 280--295°С.

Полімери являють собою суміш близько 30% власне полімерів (смол) до близько 70% високо киплячих компонентів олії.

Поглинальна олія є коррозиопноактивным продуктом через наявність у ньому аміаку і розчинних солей роданида амонію NN,,€N5 і хлориду амонію МН4С1. Висока температура нагрівання олії (вище 130°С) і наявність води в олії сприяють збільшенню його корозійних властивостей. Підвищують корозійну активність олії ненасичені з'єднання, що містяться в ньому, а також речовини, що містять сірку, кисень, азот, ціан, що поглинаються з коксового газу деякими органічними сполуками.

Обмежений зміст фенолів в олії порозумівається їхньою схильністю до утворення з водою трудноразделимых емульсій.

Загустевание працюючого поглинальної олії йде за рахунок утрат иаиболее легень його компонентів зі зворотним коксовим газом і -сирим бензолом. Олія спочатку загу стенає, а потім кристалізується. Це викликає необхідність підвищення температури уловлювання бензольних вуглеводнів у скруберах.

Достоїнством кам'яновугільної поглинальної олії є його велика в порівнянні з нафтовою олією поглинальна здатність до бензольних вуглеводнів, що порозумівається меншою молекулярною масою (160--170). Кам'яновугільна поглинальна олія може насититися бензольними вуглеводнями до 2,0--2,5% (по обсязі). Витрата поглинальної олії складає 1,5--1,6 л/м3 газу (на 1 т коксуемой шихти складає 0,5 м3). Енергетичні витрати, зв'язані з перекачуванням оборотної олії, менше. Кам'яновугільна олія гарна відстоюється від води, не утворити стійких емульсій.

Свіжа нафтова поглинальна олія повинна мати наступні характеристики: щільність не більш 980 кг/м3; зміст води не більш 0,5%; відгін до 350°С не менш 95%; молекулярна маса 230--240; початок кипіння не нижче 265°С.

Тому що поглинальна здатність олій назад пропорційна їхнім молекулярним масам, те поглинальна здатність нафтової олії складає 180:240 = 0,75 поглинальної здатності кам'яновугільної олії, воно насичується бензолом у межах 1,5--2%.

Для забезпечення однакового ступеня уловлювання бензольних вуглеводнів з коксового газу нафтової олії повинне бути в обороті в 1,32 рази більше. Звідси витрата нафтової олії на 1 т коксуемой шихти складає 0,65 м3.

Нафтова олія в процесі експлуатації погіршує свої поглинальні властивості в результаті утворення шламу, що представляє собою продукти реакцій полімеризації і сонолимеризации компонентів олії і коксового газу: смоляного тумана, сірководню, кисню, аміаку, що не розчиняються в олії й утворять опади. Для відновлення якості нафтової олії його піддають декламації (осадженню опадів) шляхом промивання водою.

Для стабілізації якості поглинальної олії, кам'яновугільного і нафтового, забезпечення чистоти апаратури і повноти уловлювання бензольних вуглеводнів з коксового газу у відділенні дистиляції сирого бензолу здійснюється їхня регенерація.

Для очищення коксового газу від нафталіну під звичайним тиском па вітчизняних заводах застосовують два методи: 1) спільне уловлювання бензольних вуглеводнів і нафталіну; 2) уловлювання нафталіну оліями, що добре розчиняють його перед передачею коксового газу в мережу далекого газопостачання. Як правило, очищення здійснюється по першому методі.

Для уловлювання бензольних вуглеводнів і нафталіну використовують наступні поглиначі: нафтове і кам'яновугільне поглинальні олії, важку фракцію, одержувану при ректифікації кубових залишків остаточної ректифікації сирого бензолу. Ці поглиначі при практично однаковій абсорбційній здатності до бензолу значно відрізняються поглинальною здатністю до нафталіну. При уловлюванні бензольних вуглеводнів нафтовою олією забезпечується очищення газу від нафталіну узимку до 0,05 г/ма і влітку до 0,1 г/м3, що відповідає нормам подачі газу для далекого газопостачання. Зазначений ступінь очищення досягається при дотриманні наступних, умов: зведення до мінімуму процесів окислювання і шлакоутворення у всій апаратурі й емкостях; виключенні влучення в бензольні скрубери газу, що містить аміак; регулярне видалення шламу з холодильників і збірників олії; систематичне промивання насадки бензольних скруберів гарячою кам'яновугільною чи смолою кам'яновугільною олією. При використанні кам'яновугільної поглинальної олії, одержуваного з высокополимеризованной смоли, спостерігаються зменшення змісту мітив нафталинов, що є дуже коштовною частиною поглинальної олії, і збільшення концентрації в олії нафталіну і высококипящих компонентів. Зниження змісту нафталіну в олії в процесі дистиляції не дає належного результату, осад з олії випадає при більш високій температурі, що не дозволяє досягти змісту нафталіну в зворотному газі навіть 0,2 г/м3. Для інтенсифікації процесу уловлювання бензолу і нафталіну у виробництві впроваджений поглинач, що представляє собою суміш (1:1) кам'яновугільної поглинальної олії і дистиляту з кубових залишків. Практика роботи деяких заводів Донбасу показала, що комбінований поглинач дозволяє витягти з прямого газу 50--60% нафталіну.

Ефективне очищення газу від нафталіну при застосуванні кам'яновугільної олії досягається за умови змісту нафталіну в працюючому олії в межах 1 -- 1,5%. Для одержання такої олії у відділенні дкегилллции встановлюється додаткова колона, на якій виділяється нафталінова фракція з оборотного працюючого олії. Основними факторами, що визначають повноту уловлювання бензольних вуглеводнів з коксового газу, є наступні:

/. Умови контакту між коксовим газом і поглиначем, характеризуемые поверхнею контакту (поверхнею насадки скрубера, змоченої поглиначем), через яку проходить коксовий газ; щільністю зрошення насадки (кількістю олії, що проходить в одиницю часу через одиницю площі поперечного переріза скрубера); швидкістю коксового газу (обсягом газу), що проходить в одиницю часу через одиницю поперечного переріза скрубера (величина швидкості газу визначає величину коефіцієнта массо- передачі і повинна бути оптимальної).

Оптимальний інтервал температур процесу уловлювання 25--30°С, при якому поглинач є досить рухливим (нев'язким) для того, щоб забезпечити полісі змочування поверхні насадки, а тиск пар бензолу над насиченою олією забезпечує досить низький зміст бензолу в очищеному газі. Чим вище температура уловлювання, тим вище тиск пар бензола над олією і менше повнота витягу його з газу. Зниження температури уловлювання нижче 20--15°С приводить до підвищення в'язкості олії і погіршенню змочування їм насадки, тобто до зменшення поверхні контакту газу й олії і ступені уловлювання бензольних вуглеводнів.

Зміст бензолу в олії, що надходить на скрубери: чим вище зміст бензолу в олії, що надходить па уловлювання, тим менша повнота витягу бензолу з газу досягається за інших рівних умов.

Серед інших факторів варто назвати кількість газу і зміст у ньому бензольних вуглеводнів, характер поглинача і його кількість, однак, як правило, ці фактори мало змінюються в конкретних умовах даного цеху.

Виділення бензольних вуглеводнів з поглинальної олії

Одержання сирого бензолу з насиченої поглинальної олії здійснюється у відділенні дистиляції бензолу цеху уловлювання, що у своїй роботі взаємозалежно зі скрубберным відділенням.

Виділення бензольних вуглеводнів з насиченого ними поглинальної олії з одержанням ,сирого бензолу засновано на різниці температур кипіння: температура кипіння бензольних вуглеводнів (при нормальному тиску) нижче 180°С, а компонентів олії вище -- кам'яновугільного 230"З, а нафтового 265°С. Насичена олія являє собою розчин бензольних вуглеводнів в олії, тобто суміш взаиморастворимых речовин. Температура кипіння цієї суміші залежить від концентрації і температури кипіння компонентів.

Виділення бензольних вуглеводнів з насиченої олії з одержанням сирого бензолу здійснюється дистиляцією. Зміст бензольних вуглеводнів у насиченій олії дуже мало і складає всего 2--3% (обсяг.). Отже, поглинальна олія є основним компонентом у суміші. Відповідно до закону Генрі -- Дальтона, температура кипіння бензольних вуглеводнів при цих умовах значно зростає, тому повне їхнє виділення з олії можливо тільки при 250--300°С.

Для запобігання псування олії через нагрівання його до такої високої температури і досить повного відгону розчинених у ньому бензольних вуглеводнів дистиляцію ведуть з гострою парою. Застосування останнього дає можливість знизити температуру кипіння бензольних вуглеводнів і проводити процес дистиляції при підігріві кам'яновугільної олії до 130--145°С и солярового до 125--135°С.

Процес дистиляції ведуть в апаратах колонного типу, що розташовують тарілками різної конструкції. Насичене бензольними вуглеводнями олія подається нагору колони і стікає по тарілках зверху вниз, а гостра пара, піднімаючи знизу нагору, барботирует через шар рідини на тарілках і захоплює із собою пари бензольних вуглеводнів. Уведення гострої пари знижує температуру кипіння суміші до 115-НО°С.

Температура кипіння суміші залежить від кількості гострої пари, що вводиться: чим воно більше, тим нижче температура кипіння суміші.

Виділення бензольних вуглеводнів з насиченої поглинальної олії здійснюється по двох основних схемах: одержання сирого бензолу, що википає до 180°С (марки ЄС) і одержання двох бензолів (БС-1, що википає до !50°С, і БС-П, що википає в інтервалі 150-- 200°С).

Одержання при дистиляції насиченої олії бензолу може здійснюватися за схемою з паровим нагріванням олії перед дистиляцією і з вогневим нагріванням.

В даний час набула застосування схема дистиляції сирого бензолу з використанням вогневого підігріву насиченого поглинального " олії в трубчастих печах. На мал. 36 приведена технологічна схема одержання сирого бензолу при роботі на кам'яновугільній олії з вогневим нагріванням.

Відмінними рисами схеми є: нагрівши насиченої олії в трубчастій печі й охолодження в кожухотрубых холодильниках. Для кращого виділення з оборотної олії нафталіну і, отже, зниження змісту його в газі після бензольних скруберів передбачена нафталінова колона. Робота бензольного відділення за цією схемою відрізняється підвищеним температурним режимом дистиляційної і тепло-обмінної апаратури, що позначається на габаритах ' останньої.

Насичене бензольними вуглеводнями олія після скруберів насосом подається в дефлегматор 8, де нагрівається до 50--60°С парами, що надходять з дистиляційної колони 4. Після дефлегматора олія направляється в масляні теплообмінники 24, де нагрівається обезбензоленным олією до 130--145°С и надходить у трубчасту піч /. У трубчастій печі олія нагрівається до 180°С, при цьому утвориться двухфазная система з рідких продуктів і пароподібних, що надходять на живильну тарілку дистиляційної колони 4. Пари бензольних вуглеводнів, води й олії з дистиляційної колони надходять у дефлегматор 8 і далі в розділову колону 14, де при подачі на її верхню частину рефлгокса (легені бензолу) і введенні глухої пари в підігрівник 13 і гострої пари в нижню частину колони сирий бензол поділяється на перший і другий. Пари першого бензолу надходять у копденсационно-охладительную апаратури 17, у сепаратор 18 і насосом 19 у збірник. Частина продукту використовується па зрошення колони 14 з виді рефлюкса 16. Другий бензол після охолодження в холодильнику 15 насосом 23 подається на склад.

У дефлегматорі також утворяться дві флегми {легка і важка), що після відстоювання в сепараторах 9 і 10 поєднуються і направляються в збірник II, відкіля насосом 12 флегма подається на верхню тарілку дистиляційної колони 4 і частково на живильну тарілку нафталінової колони 3.

Обезбензоленное олія з нижньої частини дистиляційної колони 4 забирається насосом 6 і подасться для охолодження в теплообмінники 24, а потім у кожухотрубые холодильники 20, охолоджувані технічною водою, і направляється в скрубери для уловлювання бензольних вуглеводнів.

Олія для регенерації (близько 1%) у паровому регенераторі 5 відбирається з трубопроводу, по якому воно з трубчастої печі подається в дистиляційну колону. Полімери, що утворилися, з регенератора направляються в збірник 2, а потім їх додають до чи смоли використовують для інших цілей.

Для виділення нафталіну з поглинальної олії, що знаходиться в обороті, у нафталінову колону 3 приділяється частина флегми, подаваної насосом 12, або олія з верхніх тарілок дистиляційної колони 4. У нафталіновій колоні за допомогою гострої пари відганяються легкокипящие погони, пари яких приділяються в дистиляційну колону, а залишок -- нафталінова фракція -- стікає з нижньої частини цієї колони в резервуар для смоли.

Збиток поглинальної олії, що знаходиться в обороті, безупинно поповнюється свіжою олією, що зі збірника 21 насосом у підігрівник 7 і 22 подається в дистиляциону колону.

Як резерв на випадок ремонту трубчастої печі за схемою передбачається паровий підігрівник 25 для підігріву насиченої олії перед дистиляційною колоною.

Застосування трубчастої печі для підігріву насиченої олії перед дистиляцією дозволяє: I) різко скоротити витрата пари на одержання 1 т сирого бензолу до 180°С; 2) збільшити ступінь відгону сирого бензолу з олії, що при застосуванні парового підігріву сполучено з різким зростанням витрати пари; 3} зменшити обсяг де-сорбционной і конденсаційної апаратури в зв'язку зі скороченням обсягу пар і цим знизити витрату металу на її виготовлення; 4) зменшити витрату води, споживаної для конденсації водяних пар і охолодження водяного конденсату.

Для інтенсифікації десорбції бензольних вуглеводнів на ряді заводів застосовується колона з провальними тарілками. У трубчастих печах передбачається нагрівши поглинальної олії для дистиляції і регенерації.

Обезбензолешюе олію прохолоджують в апаратах повітряного охолодження.

Уловлювання бензольних вуглеводнів соляровою олією вносить свої особливості в технологічну схему днетилляции сирого бензолу. Для виділення із солярової олії шламу, що утвориться в процесі роботи, у технологічну схему включається спеціальна апаратура для руйнування емульсії і видалення шламу.

Обезбензоленкое олія після охолодження в зрошувальних холодильниках спочатку надходить у відстійник, на вході якого промивається технічною водою, а потім відстоюється від шламу, води й емульсії. Звільнене від шламу олія перетікає в збірник, відкіля насосом подається в скрубери. Вода з відстійника приділяється у фенольну каналізацію, шлам і емульсія -- у деэмульсатор, де при нагріванні глухою парою емульсія руйнується з поділом па олію, воду і шлам. Олія з деэмульсатора повертається в цикл, вода приділяється у Фенольну каналізацію а шлам є відходом виробництва.

Інші технологічні операції дистиляції сирого бензолу ті ж, що й у схемі при роботі на кам'яновугільній олії.

Приведена типова схема дистиляції бензолу з одержанням двох бензолів і вогневої регенерації поглинальної олії має істотні недоліки. Розділова колона, як правило, не забезпечує чіткого поділу сирого бензолу на БС-1 і БС-П, у першому бензолі міститься до 10% фракцій, що киплять вище 150°С, у той же час частина фракцій, що киплять нижче 150°С, залишиться в другому бензолі.

Концентрація смолообразующих речовин у другому бензолі низька, що змушує спеціально переробляти його в цеху ректифікації з одержанням стандартної индеп-кумароновой фракції. Таким чином, нераціонально витрачаються тепло й енергія, коштовні продукти, невиправдано ускладнюється технологічна схема дистиляції. У зв'язку з викладеним на більшості заводів виведені з експлуатації розділова колона зі стосовним до неї устаткуванням і при дистиляції одержують сирий бензол марки БС. Це ускладнило схему ректифікації бензолу, тому що довелося чи відновити змонтувати заново попередню ректифікацію сирого бензолу з одержанням фракції ВТК; збільшення виходу цільових продуктів і поліпшення їхньої якості компенсували ці додаткові витрати.

Не виправдала себе і регенерація поглинальної олії в трубчастій печі вогневого нагрівання: мала швидкість потоку, висока в'язкість полімерів, що утворяться, приводять до закоксовыванню труб і виходу їх з ладу. У зв'язку з цим у проектах нових і реконструируемых заводів передбачаючи, регенерація олії в кубі з вогневим підігрівом, постаченим невеликою ректифікаційною колоною, пари з який подаються в дистиляційну колону. Така схема регенерації повинна істотно поліпшити якість працюючого олії, підвищити його поглинальну здатність і знизити питому витрату на 1 т бензолу.

Устаткування для уловлювання бензолу і нафталіну з коксового газу

Бензольно-скрубберное відділення з кінцевим охолодженням коксового газу відрізняється великою розмаїтістю апаратури, як по характері, так і за рішенням тих задач, що поставлені перед відділенням: остудити коксовий газ перед уловлюванням, бензольних вуглеводнів; очистити газ від бензолу і нафталіну; одержати товарний продукт --- сирий бензол заданої якості.

Важливу роль у рішенні цих задач грає теплообметтая апаратура (холодильники, підігрівники, теплообмінники й ін.); массообменная апаратура (скрубери, колони), різні ємності і сховища.

Кінцеві газові холодильники. Для кінцевого охолодження коксового газу застосовуються газові холодильники безпосередньої дії, а нафталіновим промывателем (або без промывателя) діаметром 4,5--6,0м, висотою 37,4-- 46,0 м. Виготовляють холодильники зі сталі.

Кінцевий газовий холодильник сталевий циліндричний апарат із двох частин: верхньої газової і нижній, котра може служити для екстракції нафталіну з води гарячою смолою -- нафталіновим промывателем чи виконує роль підставки, значна висота якої (8--9 м) забезпечує самоплив води па градирню (мал. 37). Іноді нижню частину холодильника використовують як сховище для поглинальної олії.

В даний час широке застосування одержали холодильники початого типу з нафталіновим промывателем. Висота холодильника 37,4--46,0 м, корисний обсяг газової частини 316--633 м3; число полиць у газовій частині 18, у промывателе 8; відстань між полками 1,1 -- 1,2 м у газовій частині й у промывателе 0,75--0,85 м. Горизонтальні полки газової частини мають сегментні вирізи, до яких приварені планки для підтримки на них визначеного рівня рідини. Сегментні вирізи чергуються в діаметрально протилежних напрямках. Полки мають отвору 10--12 мм. Швидкість газу в живому перетині 4--5 м/с.

Вода, що надходить для охолодження газу, стікає по полицях холодильника зверху вниз, прохолоджує газ і вимиває з нього нафталін. Вода з нафталіном з верхньої частини холодильника надходить у нафталіновий промыватель, у якому маються полки з отворами, завдяки чому досягаються перемішування смоли з водою і вимивання нафталіну.

На мал. 38 приведений кінцевий газовий холодильник із плоскопараллельной насадкою. Верхня частина холодильника служить для охолодження коксового газу водою, що надходить з чи градирні з кожухотрубного холодильника.

Одночасно з охолодженням газу і пар води, що містяться в ньому, відбувається вимивання нафталіну.

Нижня частина холодильника -- экстракционная: у ній відбувається виділення з води нафталіну шляхом промивання гарячої (75--80°С) кам'яновугільною смолою. Ця частина називається нафталинопромывателем.

Верхня частина холодильника заповнена плоскопараллельной насадкою 7, покладеної чотирма ярусами. У ярусі 4 блоки насадки блок збирається з окремих пакетів. Кожен ярус насадки покладений на опорні ґрати 8, до якої кріпиться розподільний корпус 9, призначений для напрямку рідини, що стікає по стінках апарата на насадку.

У штуцера Д входу газу перед першим ярусом насадки встановлений перфорований газораспределитель (дифузор) 6 для газу. Усередині дифузора встановлені направляючі радіальні пластинки. Для подачі води передбачений зрошувальний пристрій 12 з форсунками н штуцером ДО, над верхнім ярусом насадки мається розподільник //, що складається з горизонтально розташованих трубок з вертикальними пластинами. Для зменшення віднесення води з газом верхня частина корпуса 10 має діаметр більше, ніж у зоні установки насадки.

У штуцері Е для виходу охолодженого газу з холодильника установлена форсунка 13 для видалення нафталіну шляхом періодичного промивання гарячою олією, подаваним у штуцер Ж. Коксовий газ і охолодна вода' рухаються противотоком.

У нижньої экстракционной частини апарата встановлені перфоровані полки 4, призначені для інтенсифікації контакту між водою і смолою. Рівчак води з верхньої частини холодильника в экстракционную здійснюється по центральній трубі 5, що кріпиться до конічного днища 14, що розділяє охолодну і экстракционную частини. Гаряча смола для промивання подається через штуцери ПРО, П, Р и Г на полки й у центральну трубу, що запобігає її забивання нафталіном.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5