PL237732B1 - Sposób oczyszczania gazu koksowniczego z naftalenu, amoniaku i siarkowodoru - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazu koksowniczego z naftalenu, amoniaku i siarkowodoru do zastosowania w energetyce.

Gaz koksowniczy, uzyskiwany ubocznie przy wytwarzaniu koksu, odprowadzany jest z komór koksowniczych w temperaturze 700-800°C pod niewielkim nadciśnieniem wynoszącym 3-12 mm słupa wody. W zależności od jakości surowca i stosowanej technologii koksowania, gaz koksowniczy stanowi mieszaninę zawierającą około 55-65% obj. wodoru, 22-26% obj. metanu, 5,5-7,5% obj. tlenku węgla, około 3% obj. węglowodorów niearomatycznych, a ponadto składniki niepalne jak 2-3% obj. ditlenku węgla, 2-8% obj. azotu, 0,2-1% obj. tlenu oraz parę wodną. Oprócz głównych składników gaz koksowniczy surowy zawiera dużą ilość zanieczyszczeń, w tym około 15 g siarkowodoru H2S/Nm³, 7-12 g amoniaku NH3/Nm³, około 1,2 g cyjanowodoru HCN/Nm³, 20-45 g/Nm³ benzenu i homologów, 4-10 g/Nm³ naftalenu, 1-3 g/Nm³ zasad pirydynowych, 80-120 g/Nm³ par smoły oraz około 35 g/Nm³ pyłu.

Zanieczyszczenia te uniemożliwiają bezpośrednie wykorzystanie surowego gazu koksowniczego wyprowadzanego z komór koksowniczych i wymuszają poddanie go odpowiedniej obróbce. Znanych jest wiele energochłonnych sposobów oczyszczania gazu w zespołach oddzielnych aparatów pracujących szeregowo, które mimo tego nie zapewniają stabilnych parametrów w zmiennych warunkach klimatycznych i atmosferycznych, które generują duże wahania temperatury mediów na wydłużonej drodze przepływu mediów pomiędzy poszczególnymi aparatami. Analiza pracy różnych układów technologiczno-aparaturowych pozwala stwierdzić, że właściwe oczyszczanie gazu z amoniaku i siarkowodoru nie jest możliwe bez polepszenia i ustabilizowania stopnia oczyszczania gazu z zanieczyszczeń organicznych w szczególności z naftalenu i smoły oraz jednoczesnego zachowania stałych temperatur i składów mediów w układzie absorpcyjno - desorpcyjnym. W wielu zakładach koksochemicznych zawartość naftalenu i smoły usuwanych tylko w procesie kondensacji jest za wysoka przed procesem amoniakalnego odsiarczania gazu, co powoduje blokady w instalacji i spadek jej sprawności, a do tego przyczyniają się znaczne wahania temperatur mediów procesowych. Także usuwanie naftalenu dopiero w instalacji absorpcji benzolu, która jest usytuowana za instalacją absorpcji siarkowodoru i amoniaku nie rozwiązuje problemu.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL182892, sposób jednoczesnego oczyszczania gazów koksowniczych od amoniaku, naftalenu, cyjanków, rodanków, siarkowodoru i otrzymania czystej siarki, w którym surowy zanieczyszczony gaz koksowniczy z dodatkiem dwutlenku siarki przy stosunku molowym SO2 do H2S najkorzystniej 1:2 kontaktuje się z rozpuszczalnikiem w postaci dwumetylosulfotlenku lub trójetylenoglikolu lub ich kombinacji w temperaturze najkorzystniej 293 K do 330 K doprowadzając jednocześnie do wytrącenia z gazu siarki w sposób ciągły lub periodyczny i do rozpuszczenia pozostałych zanieczyszczeń gazu koksowniczego w rozpuszczalniku po czym oczyszczony gaz koksowniczy kieruje się do magistrali gazowej, a odseparowany od siarki rozpuszczalnik zawraca się ponownie do procesu. W sposobie oczyszczania gazu koksowniczego według wynalazku stopień oczyszczania gazu koksowniczego od zanieczyszczeń dochodzi do 99,9%.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL220286 sposób usuwania siarkowodoru i amoniaku z gazu koksowniczego polegający na tym, że do kompaktowej płuczki składającej się z górnej sekcji absorpcji amoniaku i dolnej sekcji absorpcji siarkowodoru, rozdzielonych półką, i zawierającej wypełnienie, oraz zraszacze i półki rozprowadzająco-kierunkowe dla absorbentów gazu koksowniczego wprowadza się od dołu gaz koksowniczy zawierający siarkowodór i amoniak, zraszaczem wprowadza się absorbent amoniaku - wodę odpędzoną, ochłodzoną w wymienniku ciepła, a zraszaczem wprowadza się absorbent siarkowodoru - wodę amoniakalną odkwaszoną, ochłodzoną w wymienniku ciepła, dodatkowo z sekcji, do sekcji, w której absorbuje się siarkowodór, kieruje się przez półkę dzielącą wodę odpędzoną wzbogaconą w amoniak, przy czym proces prowadzi się tak, aby stosunek masowy ilości amoniaku zawartego w absorbencie do ilości siarkowodoru zawartego w gazie koksowniczym wynosił jak 2,5^6 : 1, w celu odebrania ciepła reakcji procesu absorpcji z sekcji górnej, część wody amoniakalnej kieruje się pompą poprzez chłodnicę wodną nad półkę rozprowadzającą nad warstwą wypełnienia, a dla odebrania ciepła reakcji procesu absorpcji z sekcji dolnej część wody amoniakalnej zakwaszonej kieruje się pompą poprzez chłodnicę wodną nad półkę rozprowadzającą nad warstwą wypełnienia.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 175582 sposób oczyszczania gazu koksowniczego z siarkowodoru, cyjanowodoru i amoniaku, gdzie gaz koksowniczy schładza się do temperatury poniżej

PL 237 732 B1

24°C i wpierw oczyszcza się jednostopniowo za pomocą wody amoniakalnej, uzyskanej w dalszym etapie procesu, od H2S, a następnie dwustopniowo od amoniaku za pomocą wody odpędzonej po desorpcji amoniaku i w końcu po drugim stopniu absorpcji amoniaku doczyszcza się gaz od H2S wodnym roztworem NaOH, równocześnie we wszystkich trzech stopniach absorbując HCN.

Celem rozwiązania według wynalazku jest zwiększenie efektywności pracy odsiarczalni gazu metodą amoniakalną i zmniejszenie ilości nadmiarowej wody odpadowej, powstałej podczas procesu, kierowanej do biochemicznej oczyszczalni ścieków.

Istotą sposobu według wynalazku, gdzie gaz koksowniczy poddaje się chłodzeniu wtórnemu i oczyszczaniu ze smoły i naftalenu przy użyciu medium rozpuszczjącego skąd kierowany jest do kolumnowej płuczki z sekcjami roboczymi umieszczonymi jedna nad drugą, w której zachodzi proces absorpcji amoniaku i siarkowodoru, a powstałą podczas procesu wodę zakwaszoną poddaje się procesowi desorpcji siarkowodoru i amoniaku, podczas którego dla rozkładu amoniaku związanego wprowadza się wodorotlenek sodu jest to, że proces chłodzenia wtórnego i oczyszczania prowadzi się w zespolonej chłodnicy wtórnej, a jako medium rozpuszczające zastosowano mieszaninę wodno-olejową złożoną z wody pogazowej w ilości 85:90% wagowych, wody separatorowej w ilości 10:15% wagowych i oleju płuczkowego w ilości 0,1:0,3%o wagowych, zaś powstałą podczas procesu absorpcji wodę zakwaszoną, przed poddaniem jej procesowi desorpcji, poddaje się procesowi sedymentacji dla wydzielenia z niej części stałych. Proces desorpcji prowadzi się w kolumnowym urządzeniu odkwaszająco-odpędowym z sekcjami roboczymi umieszczonymi jedna nad drugą, gdzie wodorotlenek sodu podawany jest do dolnej jego części, poniżej poziomu doprowadzenia wody pogazowej, a otrzymaną podczas procesu wodę odpędzoną o zawartości amoniaku lotnego 120:180 mg/l kieruje się do części podciśnieniowej kolumnowego urządzenia odkwaszająco-odpędowego, po czym z otrzymanej wody odpędzonej o zawartości amoniaku 60:100 mg/l usuwa się części stałe.

Sposób według wynalazku wykazuje szereg zalet. Z uwagi na to, że proces chłodzenia wtórnego i oczyszczania gazu koksowniczego prowadzi się w zespolonej chłodnicy wtórnej i w zespolonej płuczce siarkowodoru i amoniaku, a nie w kilku oddzielnych aparatach połączonych szeregowo, przez co znacznie ogranicza się drogę przepompowywanych wód w procesie, sposób ten umożliwia zmniejszenie zapotrzebowania na energię. Skrócenie drogi przepompowywanych wód w procesie wpływa również na stabilność prowadzonego procesu oczyszczania gazu koksowniczego, ponieważ zmniejszona ilość powierzchni zewnętrznych instalacji obniża oddziaływanie warunków pogodowych na prowadzony proces.

Sposób oczyszczania według wynalazku zmniejsza ilość nadmiarowej wody odpadowej kierowanej do biochemicznej oczyszczalni ścieków o około, 10%, ponieważ ogranicza zużycie pary wodnej bezpośredniej kierowanej do zespolonej kolumny odkwaszająco-odpędowej. Pozwala to na zmniejszenie zapotrzebowania na energię w procesie oczyszczania ścieków.

P r z y k ł a d

Gaz koksowniczy kieruje się do zespolonej dwuczęściowej chłodnicy wtórnej, w której chłodzi się go do temperatury 22°C, i równocześnie oczyszcza ze smoły, naftalenu i części stałych przy zastosowaniu medium rozpuszczającego w postaci mieszaniny wodno-olejowej złożonej z wody pogazowej w ilości 85% wagowych, wody separatorowej w ilości 15% wagowych i oleju płuczkowego w ilości 0,3%o wagowych, a następnie kierowany jest do kolumnowej płuczki z sekcjami roboczymi umieszczonymi jedna nad drugą, w której zachodzi proces absorpcji amoniaku i siarkowodoru. Powstałą podczas procesu absorpcji wodę zakwaszoną, poddaje się procesowi sedymentacji dla wydzielenia z niej części stałych, a następnie poddaje się procesowi desorpcji siarkowodoru i amoniaku, którą prowadzi się w kolumnowym urządzeniu odkwaszająco-odpędowym z sekcjami roboczymi umieszczonymi jedna nad drugą, podczas którego dla rozkładu amoniaku związanego wprowadza się wodorotlenek sodu. Podawany jest on do dolnej części kolumnowego urządzenia, poniżej poziomu doprowadzenia wody pogazowej. Otrzymaną podczas procesu wodę odpędzoną o zawartości amoniaku lotnego 120:180 mg/l kieruje się do części podciśnieniowej kolumnowego urządzenia odkwaszająco-odpędowego, po czym z otrzymanej wody odpędzonej o zawartości amoniaku 60:100 mg/l usuwa się części stałe.

Przedstawiony przykładowo sposób oczyszczania gazu koksowniczego z naftalenu, amoniaku i siarkowodoru pozwolił na oczyszczenie go do poziomu: naftalenu i smoły poniżej 0,04 g/Nm³, amoniaku poniżej 0,02 g/Nm³, siarkowodoru poniżej 0,30 g/Nm³.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Sposób oczyszczania gazu koksowniczego z naftalenu, amoniaku i siarkowodoru, gdzie gaz koksowniczy poddaje się chłodzeniu wtórnemu i oczyszczaniu ze smoły i naftalenu przy użyciu medium rozpuszczjącego skąd kierowany jest do kolumnowej płuczki z sekcjami roboczymi umieszczonymi jedna nad drugą, w której zachodzi proces absorpcji amoniaku i siarkowodoru, a powstałą podczas procesu wodę zakwaszoną poddaje się procesowi desorpcji siarkowodoru i amoniaku, podczas którego dla rozkładu amoniaku związanego wprowadza się wodorotlenek sodu, znamienny tym, że proces chłodzenia wtórnego i oczyszczania prowadzi się w zespolonej chłodnicy wtórnej, a jako medium rozpuszczające zastosowano mieszaninę wodno-olejową złożoną z wody pogazowej w ilości 85:90% wagowych, wody separatorowej w ilości 10:15% wagowych i oleju płuczkowego w ilości 0,1:0,3%o wagowych, zaś powstałą podczas procesu absorpcji wodę zakwaszoną, przed poddaniem jej procesowi desorpcji, poddaje się procesowi sedymentacji dla wydzielenia z niej części stałych, z kolei proces desorpcji prowadzi się w kolumnowym urządzeniu odkwaszająco-odpędowym z sekcjami roboczymi umieszczonymi jedna nad drugą, gdzie wodorotlenek sodu podawany jest do dolnej jego części, poniżej poziomu doprowadzenia wody pogazowej, a otrzymaną podczas procesu wodę odpędzoną o zawartości amoniaku lotnego 120:180 mg/l kieruje się do części podciśnieniowej kolumnowego urządzenia odkwaszająco-odpędowego, po czym z otrzymanej wody odpędzonej o zawartości amoniaku 60:100 mg/l usuwa się części stałe.