SU1717619A1

SU1717619A1 - Способ очистки коксового газа от сероводорода

Info

Publication number: SU1717619A1
Application number: SU904782388A
Authority: SU
Inventors: Альберт Николаевич Стародубцев; Владимир Георгиевич Назаров; Владислав Германович Вшивцев; Константин Владимирович Зелинский; Наталья Борисовна Волгина
Original assignee: Восточный научно-исследовательский углехимический институт
Priority date: 1990-01-15
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1992-03-07

Abstract

Изобретение относитс к очистке газов от сероводорода и может быть использовано в коксохимической промышленности. Дл упроощени процесса очистки и повышени селективности извлечени сероводорода в коксовый газ добавл ют аммиак в виде концентрированной аммиачной воды, причем аммиачную воду направл ют в газосборник и в газ. подаваемый в сероводородный абсорбер. Мол рное соотношение в газе МНз : HaS поддерживают в соответствии со стехиометрией химической реакции. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс к коксохимической промышленности и может быть применено при очистке от сероводорода коксового газа.

Исход из современных требований, касающихс защиты окружающей среды, .в очищаемом коксовом газе должно быть понижено , в первую очередь, содержание HaS.

При очистке коксового газа от HaS по аммиачному способу используетс аммиак, св зывающий в процессе промывки кислые компоненты газа. Насыщенный поглотительный раствор регенерируетс в раскис- лителе, кислые компоненты поступают на установку переработки, а аммиак, как растворенный в воде, так и газообразный, возвращаетс на стадию абсорбции. В данном процессе нужно добитьс селективности извлечени HaS в присутствии избытка диоксида углерода, содержащегос в коксовом газе. Диоксид углерода, улавливаемый вместе с H2S при абсорбции, повышает коррозионную активность поглотительного раствора, вл етс балластом при регенерации растворов, повыша энергозатраты, отравл ет катализатор при переработке сероводородного газа.

Известен способ переработки коксового газа, включающий очистку его от HaS ам- миачной водой при одновременном охлаждении газа до 30° С и подачу аммиачных паров в сероводородный абсорбер. Избыточна надсмольна вода, образующа с при коксовании угл и содержаща МНз, H2S и СОа, подаетс в промыватель газа от аммиака.

Недостатками данного способа вл ютс сложность процесса, вызванна необходимостью подбора времени контакта фаз газ - жидкость путем изменени количества рециркулирующей жидкости, высокие энергетические затраты на охлаждение пароам- миачной смеси и поглотительного раствора, высока коррозионна активность аммиачных мэров, низка селективность извлечени сероводорода.

Известен способ очистки коксового газа от сероводорода, включающий очистку газа

сл

с

ч о

Ш.А

о

аммиачной водой с подачей в сероводородный скруббер охлажденных и насыщенных вод ными парами аммиачных паров в специальном скруббере (концентраторе).

Недостатками этого способа вл ютс установка дополнительного оборудовани дл подготовки газообразного аммиака и низка селективность извлечени сероводорода .

Известен способ улавливани сероводорода из коксового газа, включающий введение в коксовый газ перед Н25-абсор- бером сжиженного аммиака, обработку газа аммиачным раствором и избыточной водой процесса коксовани ,, последующую регенерацию поглотительного раствора и подачу аммиачных паров из аммиачной колонны в раскислитель,

Недостатками данного способа вл ютс установка дополнительного оборудовани дл ректификации аммиака, подача избыточной надсмольной воды на стадию абсорбции сероводорода, низка селективность извлечени H2S; повышенные энергетические затраты.

Известен способ очистки газа от серово- .дорода, включающий выделение сероводорода в скрубберах с помощью разбавленного аммиачного раствора, с добавлением в коксовый газ перед абсорбцией газообразного аммиака в количестве 2 - 8 моль на 1 моль суммарного количества сероводорода и цианистого водорода, содержащихс в газе. Очистка обработанного таким образом газа осуществл етс в три ступени в полых форсуночных скрубберах с помощью поглотительного раствора, содержащего аммиак с концентрацией, не превышающей 7 г/дм раствора.

Недостатками этого способа вл ютс необходимость установки дополнительных сероводородных абсорберов, большой расход поглотительного раствора и низка селективность извлечени hteS.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс способ очистки коксового газа от сероводорода, заключающийс в охлаждении газа в газосббрнике, первичном охлаждении газа, очистке его от смолы и нафталина, подаче аммиака в газ, последовательном контактировании газа с водным аммиачным поглотительным раствором и водой, Сероводородный газ передаетс на переработкуШл получени элементарной серы или серной кислоты, аммиак и кислые газы, отдутые в аммиачной колонне, возвращаютс в исходный коксовый газ перед первичными газовыми холодильниками (ПГХ) или сероводородным абсорбером.

Недостатками известного способа вл ютс сложность процесса, обусловленна необходимостью установки нескольких сероводородных абсорберов, высокие энергетические затраты по перекачке значительных объемов поглотительного раствора, подача аммиака с примесью кислых компонентов в газ, низка селективность извлечени сероводорода и высока

0 коррозионна активность среды.

Целью изобретени вл етс устранение указанных недостатков, повышение селективности извлечени сероводорода и упрощение аппаратурного оформлени

5 процесса.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу очистки коксового газа от сероводорода, включающему охлаждение газа в газосборнике и первичных холодиль0 никах, очистку от смолы и нафталина, подачу аммиака в газ, последовательное контактирование газа с водным аммиачным поглотительным раствором и водой, аммиак подают в коксовый газ в виде аммиачной

5 воды, причем аммиачную воду направл ют в газосборник и перед контактированием газа с водным аммиачным поглотительным раствором , поддержива при этом в коксовом газе мол рное соотношение МНз:Н25 1:1.

0 Предлагаемый способ очистки коксового газа от сероводорода с подачей аммиачной воды перед ПГХ и перед сероводородным абсорбером позвол ет повысить селективность извлечени серово5 дорода, сократить расходы на процесс очистки за счет сокращени числа ступеней контакта газ -жидкость; уменьшить количество ремонтов в процессе эксплуатации установки ввиду снижени коррозионной

0 активности добавл емого в газ аммиака (жидкость вместо парогазовой смеси), а также повысить степень очистки газа от H2S за счет снижени температуры при промывке газа в сероводородном абсорбере.

5 .

Эффект селективного поглощени сероводорода в ПГХ и в сероводородном абсорбере после подачи аммиачной воды в газосборьик и в газ перед сероводородным

0 абсорбером получен неожиданно, поскольку ввиду большой сложности процессов, протекающих при первичном охлаждении коксового газа и очистке его от H2S в сероводородном абсорбере, нельз заранее оп5 рёделить, :в какой степени каждый из имеющихс в коксовом газе компонентов (МНз, H2S, HCN, С02 и другие) поглотитс конденсатом, образующимс в результате охлаждени коксового газа в ПГХ, а затем поглотительным раствором в сероводородном абсорбере, при осуществлении указанных приемов.

Подача газообразного аммиака в газовую форму позвол ет избежать десорбции аммиака из поглотительного раствора в газ, а также по мере расходовани МНз на химические реакции позвол ет пополн ть поглотитель новыми порци ми этого реагента. С этой точки зрени селективность извлечени H2S по предлагаемому способу не дол- жна заметно отличатьс от селективности извлечени по известному способу. Однако предлагаемыми техническими приемами создаютс услови дл селективного удалени H2S из коксового газа конденсатом ПГХ и аммиачной водой в сероводородном абсорбере .

Причинно-следственна св зь экспериментально обнаруженного эффекта с отличительными признаками технического решени может быть объ снена с позиции изменени механизма процесса хемосорб- ции сероводорода и диоксида углерода из коксового газа аммиаком, наход щимс в поглотительном растворе, и аммиаком, по- даваемом в газ.

По известному способу коксовый газ перед ПГХ подаетс пароаммиачна смесь этаком количестве, чтобы обеспечить избыток МНз по отношению к H2S в два и более раз. Больша часть газообразного МНз переходит в конденсат газа ПГХ ив дальнейшем процессе сероочистки не участвует, а в конденсате, ввиду избытка аммиака, по вл етс заметное количество балластного С02, что делает конденсат газа непригодным дл извлечени из него H2S.

По предлагаемому способу после подачи аммиачной воды в коксовый газ, имеющий температуру более 800° С, происходит интенсивное испарение аммиака и воды в газовую фазу. Аммиак в момент испарени вл етс активным химическим реагентом и взаимодействует в первую очередь с H2S, поскольку из всех компонентов коксового газа сероводород раньше других вступает в химическую реакцию с NHs. Химическа реакци в газовой фазе приводит к образованию взвешенных частиц в объеме .газа. Далее частицы, содержащие главным обра- зом H2S, МНз и Н20 улавливаютс стекающим сверху конденсатом гза в первичных холодильниках. Таким образом, происходит селективное выделение H2S из газа. После ПГХ мол рное соотношение МНз. Н2$ в газе уменьшаетс ввиду лучшей растворимости аммиака в воде (в газовом конденсате), поэтому второй поток аммиачной воды подаетс в газ после ПГХ, т. е. перед сероводородным абсорбером. Газ в

нагнетателе компенсируетс и поэтому переходит в перегретое состо ние (ненасыщенное по влаге). При подаче в газ аммиачной воды в газовом потоке также происходит процесс испарени из аммиачной воды NH4 и Н20. Селективность извлечени сероводорода в сероводородном абсорбере по предлагаемому способу можно объ снить процессом образовани взвешенных капель раствора в газовой форме, содержащих главным образом МНз и H2S. Это объ сн етс тем, что в газосборнике и в сероводородном абсорбере в предлагаемом способе при подаче аммиачной воды в газовый поток происходит испарительное охлаждение газа, образование продуктов химических реакций между МНз и кислыми компонентами в газовой фазе и последующее улавливание образующихс взвешенных частиц конденсатом ПГХ или поглотительным раствором в сероводородном абсорбере.

В предлагаемом способе используетс свойство сероводорода вступать в химическую реакцию с МНз, мгновенно по сравнению с HCN и С02 по реакции

NH3+H2S

мол рное соотношение NH4 : H2S 1:1). Избыток аммиака (по известному способу в два и более раз приводит к прохождению побочных химических реакций с другими компонентами коксового газа.

Разделение вводимой аммиачной воды на отдельные потоки и подача одного из потоков в газосборник позвол ет поддерживать мол рное соотношение МНз: H2S не более 1 : 1 в газе перед ПГХ, что дает возможным использовать ПГХ как первую ступень очистки газа от H2S.

Селективное поглощение сероводорода в ПГХ позвол ет направить конденсат газа (избыточную воду процесса коксовани ) из холодильников не в абсорбер сероводорода или аммиачный абсорбер, как это делаетс во всех известных способах очистки, а непосредственно в аммиачную колонну на от- дувку из него вод ным, паром аммиака и сероводорода. Благодар этому приему уменьшаютс энергетические затраты на перекачку, нагрев и охлаждение сниженного количества поглотительного раствора в системе сероводородный абсорбер - рас- кислитель.

На чертеже изображена схема дл осуществлени предлагаемого способа.

Коксовый газ с содержанием сероводорода 4-25 г/нм3 выходит из камер коксовани при 650 - 800° С через сто нки 1 в газосборник 2, где охлаждаетс водой при непосредственном контакте за счет испарительного охлаждени до 80 - 85° С. Вместе с охлаждающей водой в сто ки и газосборник подаетс необходимое количество аммиачной воды (количество аммиачной воды зависит от седержани H2S в исходном газе ). Затем газ поступает в ПГХ 3, где охлаждаетс водой до 25 - 30° С, после чего очищаетс от смолы и нафталина (не показано ) и подаетс газодувкой 4 в сероводородный абсорбер,5. Газ в газодувке перегреваетс на 15 - 20° С за счет адиабатического сжати . Перегрев снимаетс подачей в газ нагретой до 60 - 70° С аммиачной воды, количество которой также зависит от содержани HaS в газе после ПГХ. Образовавшиес в газе капли аммиачного раствора, содержащие НаЗ, улавливаютс в нижней части сероводородного абсорбера. После сероводородного абсорбера газ поступает в аммиачный абсорбер 6, где из него водой извлекаетс аммиак.

Раствор после сероводородного абсорбера регенерируетс в раскислителе 7. Кислые газы передаютс на установку дл переработки в серу или серную кислоту. Поглотительный раствор из абсорбера аммиака поступает в регенератор 8, где из него нагревом и с помощью вод ного пара удал ют аммиак.

Избыточна надсмольна вода из ПГХ поступает в аммиачную колонну 9, где из нее вод ным паром отгон етс аммиак и кислые газы. Аммиачные пары из аммиачной колонны, содержащие сероводород, подаютс в раскислитель 7, где происходит отдувка H2S из аммиачного раствора сероводородного абсорбера, а сточна вода после аммиачной колонны с содержанием аммиака около 0,1 г/дм подаетс либо на тушение кокса, либо на установку биохимической очистки, после чего поступает в оборотный цикл технической воды завода. Аммиачные пары после регенератора 8 охлаждаютс в теплообменнике 10 и аммиачна .вода, как готовый продукт, собираетс в сборнике 11, откуда частично возвращаетс дл очистки коксового газа от сероводорода , а остальна аммиачна вода отправл етс потребителю.

Пример. Коксовый газ, состав которого указан в таблице, в количестве 100 тыс нм /ч выходит из печей коксовани , насыщенный парами воды, смолы и нафталина, поступает в сто ки 1, а затем в газосборник 2, где охлаждаетс водой. В сто ки и газосборник насосом подаетс 1,5 м3/ч 25%-ной аммиачной воды, содержащей 380 кг NHs. 8 газе после газосборника содержание МНз составл ет Юг/км , т. е. мол рное соотношение в газовой фазе

NHs : H2S равно 1:1. Далее газ поступает в ПГХ 3, где охлаждаетс технической водой до 25 - 30° С, В ПГХ конденсат газа насыщаетс в соответствии с равновесным распределением между газом и жидкостью, аммиаком и кислыми компонентами (данные в таблице). Часть конденсата, равна количеству избыточной надсмольной воды (40 м /ч), из ПГХ подаетс на переработку в

0 аммиачную колонну 9 (состав конденсата приведен в таблице).

Коксовый газ после очистки от смолы и нафталина подаетс газодувкой 4 в сероводородный абсорбер 5. В перегретый газ

5 (tr 50 - 60° С) перед абсорбером ввод т 1,2 м3/ч нрагретой до 60 - 70° С 25%-ной аммиачной воды, подаваемой из сборника 11. Коксовый газ насыщаетс парами воды, содержание МНз в нем составл ет 8 г/нм

0 (содержание кислых компонентов в газе после ПГХ дано в таблице), а температура газа снижаетс за счет испарительного охлаждени до температуры абсорбции (30 - 35° С). Из регенератора 8 аммиака через сбор5 ник 11 аммиачной воды в газ перед сероводородным абсорбером вводитс 300 кг/ч NHs и в качестве товарного продукта передаетс 612 кг/ч МНз потребителю.

По данным таблицы видно, что достига0 етс высока селективность извлечени сероводорода - кислый газ, поступающий на переработку, содержит более 70% H2S. При очистке газа по известному способу эта величина не превышает 45%.

5Степень улавливани сероводорода по

предлагаемому способу составл ет 98%, а диоксида углерода 15% (по известному 96 и 17% соответственно).

Предлагаемый способ очистки коксово0 го газа от сероводорода проверен в промышленных услови х: производительность установки по газу составл ет 15 тыс. нм3/ч. Очистка коксового газа от сероводорода - важнейша проблема, сто ща перед кок5 сохимической подотраслью. Аммиачный способ.очистки коксового газа от H2S наиболее экономичный дл коксохимических предпри тий и технологически пригодный дл обработки газовых потоков большой

0 единичной мощности. Поэтому на реконструируемых и вновь стро щихс предпри ти х предусматриваетс применение данного метода очистки коксового газа от сероводорода ..

5Фор мула изобретен и

Способ очистки коксового газа от сероводорода , включающий охлаждение газа в газосборнике и первичных холодильниках, очистку от смолы и нафталина, подачу аммиака в газ, последовательное контактирование газа с водным аммиачным поглотительным раствором и водой, отличающий- с тем, что, с целью повышени селективности извлечени сероводрода и упрощеаммиак подают в виде аммиачной вод газосборник и перед контактированием га водным аммиачным поглотительным рас ром, при этом поддерживают в коксовом

ни аппаратурного оформлени процесса, 5 мол рное соотношение МНз: N28 1:1.

аммиак подают в виде аммиачной воды в газосборник и перед контактированием газа с водным аммиачным поглотительным раствором , при этом поддерживают в коксовом газе

Аммиачна вода

КоксошаКйслй

газгаз

10

Claims

Формула изобретения

Способ очистки коксового газа от сероводорода, включающий охлаждение газа в газосборнике и первичных холодильниках, очистку от смолы и нафталина, подачу аммиака в газ, последовательное контактирова ние газа с водным аммиачным поглотительным раствором и водой, отличающий· с я тем, что, с целью повышения селективности извлечения сероводрода и упрощения аппаратурного оформления процесса, 5 аммиак подают в виде аммиачной воды в газосборник и перед контактированием газа с водным аммиачным поглотительным раствором, при этом поддерживают в коксовом газе молярное соотношение !ЧНз: H₂S =1:1,

Компонент Содержание в коксовом газе, г/нм® Газовый конденсат из ПГХ, г/дм³. Насыщенный поглотительный раствор после H_ZSабсорбера, г/дм^э Регенерированный поглотительный раствор после раскислителя, г/дм³ Состав кислого газа (на переработку) кг/ч Исходный газ из коксовых печей После ПГХ После аммиачного абсорбера NH, ' 6,2 5,0 0,02 12,4 16,5 10,3 0,01 H₂S 20,0 ' 16,2 0,5 9,5 11,7 1,2 1658 HCN 1,5 1,22 0,7 0,7 0,65 0,3 75,5 со₂ 40,0 37,0 ' 33,0. М 8,57 3,9 595,3