Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 12.05.1975 77817 KI. 26d,9/10 MKP C10k1/10 CZYTELNIA Ur edu Pcrt«rtoweoo Twórcywynalazku: Wladyslaw Mazurkiewicz, Tadeusz Bruchal, Marian Wysocki, Czeslaw Bazela, Kazimierz Mamon Uprawniony z patentu tymczasowego: Biuro Projektów Przemyslu Koksochemicznego „Koksoprojekt", Zabrze (Polska) Sposób dwustopniowego wymywania amoniaku z gazu koksowniczego wodami pogazowymi i wodnym roztworem kwasu siarkowego Przedmiotem wynalazku jest sposób dwustopniowego wymywania amoniaku z gazu koksowniczego wo¬ dami pogazowymi i wodnym roztworem kwasu siarkowego.Do oczyszczania gazu koksowniczego, a w szczególnosci do usuwania z niego amoniaku, przemyslowe zastosowanie znalazly glównie metody okreslane mianami bezposredniej, posredniej i pólposredniej, a zwlaszcza dwie ostatnio wymienione.W metodach tych uzyskiwany z gazu koksowniczego i z wody pogazowej amonijk jest przerabiany na siarczan amonowy wzglednie na stezona wode amoniakalna.Metoda bezposrednia polega na wiazaniu amoniaku zawartego w gazie koksowniczym wylacznie na siarczan amonowy. Gaz z odbieralników baterii koksowniczych po odsmoleniu kierowany jest w stanie goracym do syt- nika, w którym zawarty w gazie amoniak jest wiazany przez kwas siarkowy na siarczan amonowy. Metoda bezposrednia mimo, ze odznacza sie najnizszymi kosztami eksploatacyjnymi, nie znalazla szerszego zastosowania przemyslowego ze wzgledu na szereg wad i niedogodnosci, a mianowicie: -koniecznosc kierowania do sytnika znacznie zwiekszonej objetosci gazu wskutek jego stosunkowo wysokiej temperatury i wysokiej zawartosci pary wodnej, a zatem wynikajaca stad nieodzownosc instalowania aparatów o duzych rozmiarach, - duza ilosc aparatów pracujacych pod zmniejszonym cisnieniem (na ssaniu), lacznie ze stawiajacym znaczny opór przy przeplywie gazu sytnikiem - nagromadzenie sie chlorków amonowych w roztworze sytnikowym i ich rozklad w osrodku kwasnym, prowa¬ dzacy do wydzielania sie gazowego chlorowodoru oddzialywujacego korozyjnie na aparature, - tworzenie sie w sytniku zwiekszonej ilosci kwasnych smólek z powodu niedostatecznego oczyszczenia gazu goracego od smoly, co prowadzi do produkcji siarczanu amonowego, o ciemnym kolorze, - wysoka temperature procesu powodujaca produkcje siarczanu amomowego, o drobnych mialkich krysztalach.W metodzie posredniej amoniak z gazu koksowniczego, wstepnie schlodzonego w przeponowych chlod¬ nicach rurkowych do temperatury 25-30°C i odsmolowarego w elektrofiltrach, jest wymywany za pomoca zimnej preparowanej wody. Wody pluczne, nasycone amoniakiem sa kierowane do aparatów odpedowych, w których nastepuje desorpcja amoniaku w strumieniu pary wodnej bezposredniej.1 77 817 Pary wodno-amoniakalne sa nastepnie doprowadzane do sytnika napelnionego roztworem rozcienczonego kwasu siarkowego dla zwiazania amoniaku na siarczan amonowy, lub wprowadzane poprzez deflegmatory do chlodnic, w których nastepuje ich kondensacja w postaci stezonej wody amoniakalnej.Zaleta metody posredniej jest mozliwosc elastycznego przestawiania procesu przeróbki odzyskiwanego z gazu koksowniczego i z wody pogazowej amoniaku na siarczan amonowy lub na stezona wode amoniakalna jako koncowe produkty handlowe, w zaleznosci od ich podazy na rynkach zbytu. Aczkolwiek metoda ta znalazla przemyslowe zastosowanie w wielu zakladach koksowniczych, ma szereg wad wynikajacych z duzego zuzycia pary.wodnej w operacji destylacji rozcienczonej wody amoniakalnej oraz ze znacznych potrzeb wody zimnej do wymywania amoniaku z gazu w pluczkach. Z tych tez wzgledów z metoda posrednia zwiazane sa najwyzsze koszty eksploatacyjne.Metoda pólposrednia z kolei polega na odpedzeniu amoniaku zwody pogazowej, wykroplonej z gazu koksowniczego w chlodnicach wstepnych i nastepnym skierowaniu par wodnoamoniakalnych wraz z zawieraja¬ cym amoniak wstepnie schlodzonym i odsmolowanym gazem koksowniczym do sytnika z roztworem rozcien¬ czonego kwasu siarkowego celem zwiazania zawartego w parach i w gazie amoniaku na siarczan amonowy.Metoda ta zawiera zarówno czesc zalet obu wymienionych wczesniej metod, bezposredniej i posredniej jak równiez i czesc ich wad. Metoda pólposrednia, zwlaszcza przy produkcji siarczanu amonowego jako produktu koncowego, wymaga znacznych nakladów inwestycyjnych na budowe aparatury i na kosztowne jej zabezpiecze¬ nia antykorozyjne. W kosztach eksploatacyjnych wypada co prawda taniej od metody posredniej, lecz drozej od metody bezposredniej. Metoda pólposrednia znalazla szerokie zastosowanie w koksownictwie. Eksploatacja tej metody zwiazana jest na ogól z duzymi stratami materialnymi, bowiem koszty produkcji siarczanu amonowego sa znacznie wyzsze od ceny zbytu tego artykulu.Równiez wartosc wzytkowa siarczanu amonowego, stosowanego masowo jako mineralny nawóz sztuczny, budzi zastrzezenia, jest to bowiem nawóz o odczynie kwasnym, o ograniczonej przydatnosci w rolnictwie, zwlaszcza do nawozenia gleb kwasnych. Nie wytrzymuje on równiez konkurencji z innymi nawozami wielosklad¬ nikowymi, o wiekszej aktywnosci biologicznej.Metoda wedlug wynalazku pozwala na wyeliminowanie lub wydatne ograniczenie wad i niedogodnosci zwiazanych z eksploatacja opisanych wyzej sposobów.Cel ten osiagnieto dzieki zastosowaniu sposobu i urzadzenia wedlug wynalazku, wyrózniajacego sie w po¬ równaniu ze stosowanymi rozwiazaniami przede wszystkim dwustopniowym przebiegiem operacji wymywania amoniaku z gazu koksowniczego, a mianowicie woda pogazowa w pluczkach I stopnia i nastepnie reszty amo¬ niaku z gazu kwasem siarkowym w pluczkach II stopnia.Uzyskany w pluczkach I stopnia roztwór amoniaku w wodzie pogazowej bedzie nastepnie przerabiany na stezona wode amoniakalna w procesie desorpcji amoniaku i kondensagi par wodno-amoniakalnych, w okresach podazy tego artykulu handlowego, lub tez zdesorbowany amoniak w mieszaninie z para wodna bedzie poddany spalaniu do gazowego azotu i pary wodnej jako produktów koncowych w operacjach technologicznych, mniej kosztownych eksploatacji, w porównaniu do produkcji siarczanu amonowego w koksowniach.Uzyskany w pluczkach II stopnia roztwór siarczanu amonowego w kwasie siarkowym kierowany bedzie do sytników. Nie wyklucza sie przy tym równiez w razie potrzeby przeróbki zdesorbowanego z wody pluczkowej amoniaku na siarczan amonowy.W odróznieniu od znanych rozwiazan, wymywanie amoniaku w pluczkach I stopnia nastepuje przy po¬ mocy produkowanej w koksowni wody pogazowej — doprowadzanej w sposób ciagly z obiegu zamknietego wód pogazowych, zraszajacych odbieralniki gazu koksowniczego na bateriach koksowniczych, zamiast woda czysta, jak to ma miejsce w niektórych rozwiazaniach w metodzie posredniej.Zastosowanie wody pogazowej z tak zwanego „cyklu odbieralnikowego" w porównaniu na przyklad z za¬ stosowaniem wody pogazowej, wydzielonej z kondensatów wodno-smolowych, wykroplonych w chlodnicach wstepnych gazu koksowniczego, ma te zalete, ze woda pogazowa odbieralnikowa ze wzgledu na nizsze zawar¬ tosci amoniaku posiada wieksze zdolnosci absorpcyjne. Wymagane jest przy tym uprzednie oczyszczenie wód pogazowych od smól i zawiesin.Biorac pod uwage zasoby amoniaku w gazie, wieksza ich czesc zostanie usunieta w operacji plukania gazu woda, a tylko resztkowe zawartosci amoniaku beda usuwane w operacji plukania gazu kwasem siarkowym, dajac jako pólprodukt roztwór kwasnego siarczanu amonowego w kwasie siarkowym.Sposób wedlug wynalazku jest szczególnie przydatny do stosowania w rozbudowywanych lub modernizo¬ wanych zakladach koksochemicznych, a w szczególnosci elsploatujacych metode pólposrednia, bowiem elimi¬ nuje lub wydatnie ogranicza potrzebe rozbudowy kosztownych inwestycyjnie urzadzen i instalacji technologicz¬ nych do produkcji siarczanu amonowego, z eksploatacja których wiaza sie ponadto znaczne straty materialne, bowiem — jak juz wspomniano — koszty wlasne produkcji sa wyzsze od ceny zbytu tego produktu.77 817 3 Stosujac sposób wedlug wynalazku, do wyplukiwania amoniaku z gazu z nowych baterii koksowniczych kierowane sa do pluczek I stopnia wody pogazowe odbieralnikowe, doprowadzane z obiegów z istniejacych i nowych baterii, w ilosciach odpowiadajacych uzyskom nadmiarowej wody pogazowej i dostatecznych dla sku¬ tecznego prowadzenia procesu absorpcji amoniaku z gazu koksowniczego.W miejsce kierowanych do absorpcji amoniaku z gazu wód pogazowych, odprowadzanych z obiegów wód zraszajacych odbieralniki gazu baterii koksowniczych doprowadzane sa tak zwane nadmiarowe wody pogazowe, wydzielone z kondensatów z chlodnic wstepnych gazu, celem uzupelnienia tego obiegu zamknietego.W konsekwencji zastosowania wymywania amoniaku z gazu wodami pogazowymi odpada koniecznosc rozbudowy istniejacych urzadzen i instalacji do produkcji siarczanu amonowego, bowiem zostaje wyeliminowana potrzeba wprowadzania gazu koksowniczego, produkowanego w nowych bateriach do sytników. Nikle ilosci soli amonowych, uzyskiwane z plukania gazu stezonym kwasem siarkowym w pluczkach II stopnia i wprowadzane do sytników istniejacych nie wplyna w sposób istotny na bilans materialowy i cieplny sytnika, bowiem ilosci te beda nizsze ckLprzyrostu masy soli, jaka zostalaby wyprodukowana z zasobów amoniaku zawartych w czesci nadmiarowych wód pogazowych z istniejacych baterii, wedlug klasycznej technologii, to znaczy przez odpedze¬ nie z wód amoniaku i wprowadzenie par wodno-amoniakalnych do sytnika. Tak wiec, zamiast bardziej kosztow¬ nej budowy nowego oddzialu do produkcji siarczanu amonowego, obejmujacej instalacje sytników, krystaliza- torów, wirówek i suszarni oraz magazynu gotowej soli, zainstalowane zostana mniej kosztowne w budowie i eks¬ ploatacji pluczki amoniaku, wodne i kwasowe, oraz urzadzenia do produkcji stezonej wody amoniakalnej lub do spalania amoniaku, przy pelnym wykorzystaniu do dalszej eksploatacji istniejacych urzadzen do desorpcji amo¬ niaku z wody pogazowej.Sposób dwustopniowego wymywania amoniaku z gazu koksowniczego i urzadzenie do stosowania tego sposobu blizej wyjasnione sa w przykladowym rozwiazaniu na zalaczonym rysunku — fig. 1 i fig. 2.W urzadzeniu wedlug fig. 1 — surowy gaz koksowniczy jest schladzany w chlodnicy wstepnej 1 do tempe¬ ratury 25—30°C i nastepnie zasysany przez ssawe 2, w której ulega sprezeniu, podgrzewajac sie przy tym o 10—15°C. Gaz koksowniczy pod cisnieniem ssawy 2 wprowadzany jest do chlodniczy wtórnej 3, w której ponownie ochladza sie do temperatury okolo 25°C. Poziomo-rurkowa chlodnica wtórna 3 jest zraszana wykrop- lonymi w chlodnicach wstepnych kondensatami wodno-smolowymi lub ciezkimi frakcjami benzolowymi.Cyrkulacja cieczy zraszajacej zewnetrzne powierzchnie rurek i przestrzen miedzy-rurkowa w chlodnicy wtórnej 3 nastepuje za posrednictwem pompy 6.Ciecz zraszajaca odprowadzana jest z chlodnicy wtórnej 3 poprzez zamkniecie hydrauliczne 4 do istnieja¬ cych urzadzen rozdzielajacych w koksowni, nie uwidocznionych na rysunku. Gaz po przejsciu przez oddzielacz kropel 5 kierowany jest do elektrofiltra 7, w którym ulega odsmolowaniu i odolejeniu. Przewiduje sie przy tym ewentualna zabudowe przed elektrofiltrem pluczki naftalenu nie uwidocznionej na rysunku.Tak oczyszczony gaz koksowniczy wprowadzany jest nastepnie do pluczki amoniaku I stopnia 10, zrasza¬ nej wodami pogazowymi odbieralnikowymi. Wody pogazowe odbieralnikowe kierowane do pluczki I stopnia 10 sa uprzednio oczyszczane od smól i zawiesin w konwencjonalny sposób w znanych urzadzeniach niezaznaczo- nych na rysunku oraz schladzane w wymienniku ciepla 8 i chlodnicy 9 do temperatury nieco wyzszej od temperatury gazu. Cyrkulacje cieczy zraszajacej poszczególne stopnie pluczki amoniaku 10 zapewniaja pom¬ py 11.Woda pogazowa nasycona, o zawartosci amoniaku od 0,8 do 1,2%jest odprowadzana z pluczki amoniakuI stopnia 10 za pomoca pompy 12 i kierowana do dalszego przerobu do instalacji do produkcji stezonej wody amoniakalnej lub do instalacji do spalania odpedzonego z niej amoniaku na N2 i H2 O, nie uwidocznionych na rysunku. Gaz oczyszczony w pluczce I stopnia 10 od amoniaku z poczatkowej zawartosci 6—8 g/Nm3 do 0,5-1,5 g/Nm3 i podgrzany w podgrzewaczu 13 kierowany jest do pluczki II stopnia 14 zraszanej stezonym kwasem siarkowym. Podgrzanie gazu przed wprowadzeniem do pluczki ma na celu zapobieganie rozwadnianiu kwasu siarkowego. W pluczce II stopnia 14 nastepuje calkowite zwiazanie pozostalej w gazie po pluczce wod¬ nej I stopnia 10 ilosci amoniaku na kwasny siarczan amonowy.Cyrkulacja roztworu kwasu siarkowego odbywa sie przy pomocy pompy 15. Roztwór siarczanu amono¬ wego w Jcwasie siarkowym jest odprowadzany z pluczki 14 poprzez zamkniecia hydrauliczne 16 do zbiornika 17 i nastepnie za posrednictwem pompy 18 do istniejacych sytników nie uwidocznionych na rysunku lub jest przesylany do innego zakladu, dla dalszej przeróbki na siarczan amonowy.W sposobie wedlug wynalazku, w urzadzeniu przedstawionym przykladowo na rysunku — fig. 2, stanowia¬ cym odmiane urzadzenia wedlug fig. 1, surowy gaz koksowniczy, zasysany przez ssawe 2 przechodzi kolejno przez chlodnice wstepna 1, ewentualnie przez niezaznaczona na rysunku pluczke naftalenu, elektrofiltr 7 i pluczke amoniaku I stopnia 10, zraszana wodami pogazowymi, odbieralnikowymi, uprzednio oczyszczonymi4 77 817 od smól i zawiesin a nastepnie schlodzonymi w wymienniku ciepla 8 i chlodnicy 9. Sprezony i podgrzany w trakcie operacji sprezania gaz koksowniczy jest nastepnie pod cisnieniem ssawy 2 kierowany do pluczki amoniaku II stopnia 14, zraszanej stezonym kwasem siarkowym. Tak wiec w sposobie dwustopniowego wymywania amoniaku z gazu woda pogazowa odbieralnikowa i stezonym kwasem siarkowym, w urzadzeniu wedlug fig. 2 nie zachodzi potrzeba ponownego chlodzenia niesprezanego gazu przed pluczka I stopnia 10 w zespole aparatów chlodnicy wtórnej 3, 4, 5, 6 wedlug fig. 1, jak równiez podgrzewania gazu w podgrzewaczu 13 przed wprowadzeniem do pluczki II stopnia 14 wedlug fig. 1, bowiem ulegnie on podgrzaniu w ssawie 2 zainstalowanej wedlug fig. 2 urzadzenia przed pluczka II stopnia 14.Przedstawione na rysunku - fig. 1 urzadzenia do stosowania sposobu wedlug wynalazku obejmuje zestaw pracujacych w ukladzie szeregowym podstawowych aparatów polaczonych przewodami rurowymi w nastepuja¬ cej kolejnosci, biorac pod uwage kierunek przeplywu gazu koksowniczego: chlodnica wstepna 1 — ssawa 2 - chlodnica wtórna 3 - oddzielacz kropel 5 - elekrofiltr 7 — pluczka amoniaku I stopnia 10 — podgrzewacz gazu 13 — pluczka amoniaku II stopnia 14.Przedstawione na rysunku — fig. 2 urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wynalazku, bedace odmiana urzadzenia wedlug fig. 1 obejmuje zestaw pracujacych w ukladzie szeregowym podstawowych aparatów polaczo¬ nych przewodami rurowymi w nastepujacej kolejnosci, biorac pod uwage droge gazu: chlodnica wstepna 1 - elektrofiltr 7 - pluczka amoniaku I stopnia 10 - ssawa 2 - pluczka amoniaku II stopnia 14. PL PL