Технологія і устаткування для переробки бензолу

Паромасляные теплообмінники (дефлегматори) служать для виділення із суміші пар, що надходять з бензольної колони, высококипящих частин і конденсації можливо більшої кількості водяних пар. Найбільш сучасними є чотирьох- і трехсекционные трубчасті дефлегматори системи Гипрококса.

Конденсатори-холодильники для сирого бензолу складаються з трубчаток із загальною поверхнею тепловіддачі ~250 мг. Пари бензольних вуглеводнів і пари води з роздягнули тельной колони надходять у межтрубное простір апарата і прохолоджуються технічною водою, що рухається по трубах противотоком. Температура води в трубахсоставляет 25--45°С.

Холодильники для обезбензоленного олії. Для остаточного охолодження обезбснзолепного поглинальної олії можуть застосовуватися зрошувальні повітряно-водяні холодильники, зібрані з чавунних трехвитковых радіаторів, з'єднаних у секції; кожухотрубные холодильники; апарати повітряного охолодження АВО.

Перевагами апаратів повітряного охолодження є їхня компактність, скорочення зразкове на 80% споживання води, відсутність необхідності будівництва градирень для охолодження води, здійснення захисту навколишньої території від забруднень.

На мал. 42 приведений апарат повітряного охолодження з горизонтальним розташуванням труб, у якому рідина, що підлягає охолодженню, рухається по трубах і прохолоджується шляхом обдува труб повітрям.

Апарат складається з трьох секцій 5 з горизонтально розташованими трубами. Кінці труб кожної секції розвальцьовані в двох трубних ґратах прямокутної форми. До трубних ґрат кріпляться кришки 4, 6 зі штуцерами Лий для введення і висновку охолоджуваної рідини. Трубні секції монтуються на рамі 7, що спирається на опорні стійки 8. Сівши кріпляться до рам жорстко тільки з одного кінця, що забезпечує вільне теплове розширення елементів секції при нагріванні. До рами і стійок кріпляться усмоктувальний колектор / і дифузор 3 вентилятори. На Окремому фундаменті і рамі 12 змонтований осьовий вентилятор, робоче колесо 9 якого типу ЦАГИ насаджено на вертикальний вал конічного редуктора 13. Вентилятор приводиться в дію електродвигуном 10, що з'єднується з редуктором муфтою II.

Вентилятор проганяє повітря через межтрубное простір секцій, за рахунок чого прохолоджується рідина в трубах. Для зниження температури повітря в літній період його воложать. Вода в увлажнитель 2 подається через штуцер В. У зимовий період апарат може працювати з відключеним вентилятором, тобто продукт у трубах прохолоджується за рахунок природної конвекції.

Технологічний режим витягу бензолу і нафталіну з коксового газу, усунення його порушень, шляху зниження витрати поглинальної олії й енергетичних витрат при виробництві сирого бензолу

Уловлювання бензолу і нафталіну з коксового газу і виділення їх з поглинальної олії за своїм характером є типовими массообменными процесами, суть яких складається в абсорбції бензольних вуглеводнів з коксового газу і наступної десорбції їхній з поглинальної олії. Суть процесу полягає в утворенні фізико-хімічних зв'язків між молекулами бензольних вуглеводнів і поглинальної олії. Міцність цих зв'язків визначається концентрацією бензольних вуглеводнів у паровий (газової) і рідкої (поглинальна олія) фазах, температурою і тиском: чим вище температура, тим більше концентрація (парціальний тиск) бензольних вуглеводнів у паровий (газової) фазі, тим менше вона в рідкій фазі, (поглинальній олії); чим вище тиск, тим більше концентрація бензольних вуглеводнів у рідкій фазі. Ця обставина робить процес оборотним. У визначених умовах температури і тиску йде процес поглинання, уловлювання бензолу, процес абсорбції, зміна цих умова-підвищення температури, зниження тиску -- змінює напрямок процесу, відбувається виділення, випар бензолу, процес десорбції. Таким чином, кожному значенню температури, тиску відповідає своя рівноважна концентрація бензольних вуглеводнів у паровій і рідкій фазах, і зрушення цієї рівноваги і ту чи іншу сторону може бути досягнуть зміною чи температури тиску в зоні реакції. На цьому заснований процес уловлювання бензольних вуглеводнів (мінімальна температура максимальний тиск), виділення їх з поглинальної олії (максимальна температура, мінімальний тиск).

Хід процесу визначається, крім тиску і температури, поверхнею контакту рідкої і парової фаз, концентрацією бензольних вуглеводнів у газі, що очищається, і олії, що надходить на уловлювання, концентрацією бензолу в олії, що надходить на десорбцію, і в парах дистиляційної колони.

Зазначені положення визначають технологічний режим кінцевого охолодження газу, уловлювання бензолу і нафталіну, виділення бензолу і нафталіну з поглинальної олії.

Як указувалося вище, оптимальною температурою уловлювання бензолу і нафталіну є температура 25--30°С, при якій забезпечуються достатня рухливість поглинальної олії, відносно низька його в'язкість, найкращі умови для змочування всієї поверхні насадки в бензольних скруберах.

Тому що газ у бензольне відділення надходить після сульфатного відділення з температурою 55--60°С и містить при цьому 110--120 г/м3 водяних пар, то при його охолодженні до 25°С необхідно скондесувати 85--95 г/м3 водяних пар, приблизно 1 г/м3 нафталіну, знизити загальний зміст тепла газу приблизно на 376--480 кдж/мэ. Для цього необхідно на кожні 1000 м3/год гази подавати в кінцевий холодильник 6--6,5 м3 охолодної води з температурою 23--25°С, з огляду на нагрівши в холодильнику до 40--45°С. Для забезпечення необхідних умов контакту води з газом швидкість газу в газовій частині холодильника повинна складати 4--4,5 м/с, а обсяг газової частини -- 6 м3/год на 1000 м газу.

Таким чином, на газовий потік 100 тис, м3/год (годинна кількість газу двох батарей з обсягом камер 41,6 м3 і 65 печами в кожній) необхідно мати один холодильник з обсягом газової частини близько 600 м3, подавати на охолодження газу 600--650 м3/год води з температурою 23--25°С, у смолопромыватель -- 8--9 т смоли в годину з температурою 70--80°З, забезпечити відстій води, охолодження відстояної води (на градирні при відкритому чи циклі в кожухотрубных холодильниках при закритому циклі) від 40--45 до 23-- 25°С.

Основними порушеннями режиму кінцевого охолодження газу можуть бути: відкладення нафталіну на полках газової частини кінцевого холодильника, у стопці відводу газу нз холодильника й і газопроводі до бензольних скруберів; улучення великих шматків нафталіну в гідрозатвор, через який виходить охолоджена вода з газової частини холодильника (при выносном смолопромывателе) чи в центральну трубу, по якій вода з газової частини стікає в нижню экстракционную частина кінцевого холодильника. Ознаками такого порушення є ріст опору холодильника проходу газу понад звичайний 0,98-- 0,147 кпа. При відкладенні нафталіну на полках, у чи стояку газопроводі перед скруберами опір наростає поступово, з плин декількох доби, тижнів. При забиванні лінії стоку охолодної води опір зростає дуже швидко, протягом декількох хвилин, тому що зменшення стоку води приводить до заповнення нею газової частини холодильника до штуцера входу газу і потім до заповнення газопроводу від сатуратора до кінцевого холодильника.

При повільному наростанні опору спочатку промивають протягом декількох годин стояк кінцевого холодильника і газопровід до бензольних скруберів гарячою олією, подаваною насосом у форсунку, розташовану з верхньої частини стояка. Якщо опір холодильника не знижується, припиняють подачу охолодної води в холодильник і подають гостра пара доти, поки температура газу після холодильника не досягне 70--80°С. При цій температурі практично весь нафталін, що відклався па полках, сублімується і несеться з газом у бензольні скрубери, де уловлюється поглинальною олією. Звичайно пропарювання ведуть протягом 5--6 ч, потім подачу пари припиняють і після охолодження газу на виході з холодильника до 50--60СС поступово починають подавати на холодильник охолодну воду.

Варто мати на увазі, що при подачі в розігрітий послу пропарювання холодильник відразу великої кількості охолодної коди в холодильнику може утворитися вакуум у результаті швидкого охолодження газу і газова частина може бути зім'ята чи зруйнована. Особливо часто таке явище відбувається, якщо під час пропарювання холодильник відключають і по воді, і по газі (на виході газу) і пропарювання ведуть при закритої воздушке. Варто вказати, що після пропарювання найбільш ймовірне забивання чи гідрозатвора центральної труби шматками розплавленого нафталіну, тому протягом 1--2 змін після пропарювання необхідний особливо ретельний контроль за стоком охолодної води з холодильника і його опором. З появою ознак забивання (швидкий ріст опору холодильника) подачу води припиняють і подають пара в чи гідрозатвор у центральну трубу для стоку води. В особливо складних випадках, якщо пропарювання не дає ефекту, приходиться розкривати гідрозатвор і очищати його механічним шляхом. При дотриманні заданого режиму пропарювання холодильника потрібно раз у 3--6 мес. Якщо приходиться пропарку робити, частіше це значить, що на холодильник надходить менше розрахункової кількості охолодної води або вода не цілком очищена від нафталіну. У цьому випадку необхідно перевірити, чи достатні кількість і температура смоли, що надходить на екстракцію, і ефективність роботи смрлопромывателя по змісту нафталіну у воді до і після пего, а також відповідність кількості охолодної в;;ы заданому.

Основними показниками технологічного режиму уловлювання бензолу і нафталіну є температури газу й олії, що надходять на уловлювання, їхня кількість, зміст бензолу в газі й олії перед уловлюванням і після нього, опір бензольних скруберів. Виходячи з приведених вище даних оптимальними є наступні параметри режиму уловлювання:

Приведені показники технологічного режиму забезпечують досить повний витяг з га та бензольних вуглеводнів до залишкового змісту 2--3 г/и3. При існуючих схемах витяг бензолу до більш низького змісту його в газі (наприклад, 0,1 -- 0,5 г/м3) технічно й економічно недоцільно. У разі потреби більш повного витягу процес повинний вестися під тиском 15--30 МП а чи з застосуванням низьких температур (виморожуванів). Так, зокрема, здійснюється доочищення газу при використанні його для синтезу аміаку.

Найбільш характерними відхиленнями технологічного режиму, що ведуть до погіршення витягу бензольних вуглеводнів з газу, є: підвищена температура чи газу олії; підвищений зміст бензолу в олії, що надходить на уловлювання; підвищене опорі бензольних скруберів, що веде до збільшення швидкості газу в живому перетині скрубера, а головне, до зменшення поверхні контакту між газом і олією; недостатня кількість олії, подавана на зрошення скруберів, чи погіршення його якості.

Температура газу, що надходить на скрубери, знижується до норми шляхом приведення до заданого режиму охолодження газу в кінцевому холодильнику, що може бути досягнуто зниженням температури охолодної води за рахунок поліпшення її розподілу на градирні або (при замкнутому циклі) включенням додаткових чи холодильників очищенням поверхонь теплообміну діючих кожухотрубных холодильників; збільшенням кількості води, подаваної на кінцеве охолодження газу; поліпшенням контакту між водою і газом шляхом пропарювання кінцевого холодильника, якщо відзначений ріст його опору. Визначальної в температурному режимі уловлювання є температура газу; температура олії повинна підтримуватися на 2--3°С вище температури газу щоб уникнути конденсації водяних пар з газу при зустрічі з холодним олією. Тому що газ, проходячи послідовно два -- три скрубери, улітку нагрівається, а узимку прохолоджується, а олія завжди прохолоджується, те різниця температур газу й олії звичайно улітку встановлюється 2--3°С, а узимку 7-- 8°С. В даний час запропоновано подавати на перший але ходу газу скрубер частина найбільш нагрітої олії, що надходить на перший по ходу олії скрубер. Це дозволить скоротити різницю температур газу й олії в зимовий час і трохи знизити середню температурячи уловлювання. Зниження температури олії досягається або збільшенням чи кількості зниженням температури води; охолодної олія в зрошувальних чи кожухотрубных холодильниках, або збільшенням поверхні теплообміну шляхів включення резервних чи очищення діючих холодильників, або при наявності апаратів повітряного охолодження олії збільшенням кількості подаваемогона його повітря.

Підвищення опору бензольних скруберів веде не тільки до збільшення швидкості газу і погіршенню умов його контакту з олією, але й у більшості випадків є ознакою утворенні відкладень на насадці, тобто зменшення поверхні контакту газу й олії. Зниження опору досягається промиванням стояків скруберів гарячою олією, якщо ці відкладення утворилися в стояках, або промиванням розчинником насадки бензольних скруберів. У цьому випадку скрубер виключається, але олії і по газі і протягом декількох доби промивається спеціально підібраним гарячим розчинником. Украй важливе значення в цьому випадку має вибір розчинника. При роботі на нафтовій олії на насадці відкладається шлам, що утворився внаслідок осмоления і полімеризації олії. Гарний ефект може бути отриманий при промиванні гарячою смолою, сульфоналом. При роботі на кам'яновугільній олії на насадці найчастіше відкладаються полімери, высококипящие продукти, що містяться в смолі (антрацен, карбазол, аненафтен і ін.); найбільш придатним у цьому випадку розчинником є смола, що скондесувалася в первинних холодильниках, нафталінова фракція смоли після витягу з її нафталіну, сольвент цеху ректифікації и т.п. Головними умовами ефективного промивання є досить висока температура розчинника (80--90°С) і висока щільність зрошення, у всякому разі не менша, чим при подачі олії на уловлювання бензолу. Недостатня кількість олії на уловлювання бензолу визначається підвищенням змісту бензолу в насиченій олії у випадку, якщо температурний режим уловлювання не мінявся. Збільшення концентрації бензолу в насиченій олії понад 2,5% для кам'яновугільного і 2% для нафтової олії свідчить про недостатню кількість подаваної чи олії те через збільшення кількості чи газу змісту в ньому бензолу, чи те через підвищений зміст бензолу в олії, що надходить на уловлювання. Разом з тим збільшення кількості подаваної олії може у визначеній мері компенсувати вище мені температури уловлювання. Так, збільшення температури уловлювання від 25 до 35°С вимагає збільшення витрати олії від 1,8--1,9 до 2,5--2,6 м3/1000 м3 газу. Тому бажано працювати не на максимальному, а на оптимальній витраті олії для того, щоб зміною витрати , олії мати можливість регулювати режим уловлювання бензолу. Технологічний режим дистиляції бензолу визначається його основною задачею -- максимальним витягом бензолу і нафталіну з газу. Варто мати на увазі необхідність одержання сирого бензолу необхідної якості при мінімальних утратах поглинальної олії і мінімальних енергетичних витрат. Виходячи з них, визначають основні показники технологічного режиму. Нижче приведений технологічний режим дистиляції бензолу при нагріванні олії в підігрівнику (I) і трубчастої печі (П):

Приведений вище режим повинний забезпечити одержання бензолу БС зі змістом бензольних вуглеводнів, що википають до 180°С, не менш 90% чи при одержанні двох бензолів: бензолу БС-1 зі змістом бензольних вуглеводнів, що википають до 150°С, не менш 93--95% і бензолу БС-11, що википає в інтервалі 150--200°С. При цьому зміст бензолу в обезбепзоленном олії не повинне перевищувати 0,3--0,4% при роботі на кам'яновугільному і 0,2--0,3% при роботі на нафтовій олії.

Найбільш характерними відхиленнями технологічного режиму від заданого є:

обводнювання поелтительного олії, що надходить у теплообмінну апаратуру і дистиляційну колону; ознаками цього є: спад температури олії після підігрівників, підвищення тиску в нижній частині дистиляційної колони; причиною обводнювання олії може бути порушення режимного співвідношення температур газу й олії при уловлюванні (температура газу вище температури олії) і як наслідок конденсація в олію водяних пар з газу;

підвищений зміст бензолу в обезбензоленном олії через низьку температуру олії перед дистиляційною чи колоною недостатньої кількості гострої пари, подаваного в колону; можливими причинами такого явища можуть бути порушення щільності труб у масляних "теплообмінниках і змішання насиченого й обез-бензоленного олій; ознакою недостатньої кількості пари, подаваного в колону, є значна (більш 3--5°С) різниця температур олії, що надходить у колону й іде з її; зниження змісту в сирому бензолі відгону до 180°С нижче 90% чи в БС-1 нижче 93--95% відгону до 150°С, З появою ознак обводнювання олії необхідно підвищити температуру олії, подаваного на скрубери, чи знизити температуру газу, скоротити подачу гострої пари в колону до нормалізації температурного режиму уловлювання, не допускаючи підвищення тиску в колоні.

При збільшенні змісту бензолу в обезбензолснном олії: 1) відновлюють температурний режим нагрівання олії перед колоною; 2) збільшують витрата па ра в колону до досягнення різниці температур вхідного і вихідного олії 3--5°С; 3) перевіряють зміст бензолу в обезбензолснном олії після колони і кожного теплообмінника і виключають несправний.

При зниженні відгону бензолу до 180°С зменшують температуру після дефлегматора до 88- 89°С доти, поки не буде отриманий бензол необхідної якості; при зниженні відгону до 150°С в першому бензолі збільшують кількість рефлкжса, подаваного у верхню частину розділової колони, і знижують температуру пар після її до 71--72°С або температуру нагрівання на підігрівниках у нижній частині колони.

Варто особливо підкреслити тісний взаємозв'язок показників технологічного режиму бснзольно-скрубберного відділення, необхідність обліку всіх наслідків їхнього порушення. Наприклад, погіршився відстій води циклу кінцевого охолодження від смоли і нафталіну. Вода, забруднена смолою, надходить на чи градирню в кожухотрубные холодильники, смола відкладається у форсунках водорозподільних пристроїв чи градирні па поверхні трубок холодильників, погіршується охолодження води, підвищується її температура. Слідом за цим підвищується температура газу після кінцевого холодильника, починається конденсація масті водяних пар в олію, олію обводнюється, знижується його температура перед колоною, збільшується кількість водяних пар перед дефлегматором, росте температура пар, після чого зменшується нижче 90% відгону бензолу до 180ПС, одночасно підвищується зміст бензолу в обезбензоленном олії. У бензольних скруберах тепер не тільки підвищена температура уловлювання через погане охолодження газу в кінцевому холодильнику, але н підвищений зміст бензолу в ненасиченій олії. У цьому випадку варто було б збільшити подачу олії на скрубери, однак зробити цього не можна, тому що подача на підігрівники ще більшої кількості обводненої олії ще більш ускладнить режим роботи бензольної колони, підвищить зміст бензолу в, обезбензоленом олії. Приходиться піднімати температуру олії для припинення його обводнювання, підвищуючи ще більше температуру уловлювання, а виходить, і втрати бензольних вуглеводнів зі зворотним газом. І тільки після відновлення нормального режиму дистиляції вживають заходів по зниженню температури води циклу кінцевого охолодження, зниження температури газу і відновлення нормального режиму уловлювання.

Порівнюючи показники технологічного режиму, можна зробити висновок про те, що при нормальному режимі найбільш економічними з погляду витрати енергоресурсів на уловлювання 1 т бензолу є схеми з вогневим підігрівом поглинальної олії і застосуванням кам'яновугільної олії. Кількість цієї олії, необхідне для уловлювання бензолу з 1000 м3 газу в годину, на 20--25% менше, ямі нафтового, відповідно на 20--25% менше витрати електроенергії на його транспортування і на 15--20% менше витрату пари на його нагрівши. Застосування трубчастої печі для нагрівання олії майже вдвічі знижує витрата гострої пари на дистиляцію бензолу, більш повно використовується тепло олії, поїло колони (у масляних теплообмінниках насичене бензолом олія нагрівається на 80--90 замість 30°С), менше витрата охолодної води. Таким чином, основним шляхом зниження енерговитрат при виробництві бензолу є застосування кам'яновугільного поглинача і вогневого підігріву олії перед колоною, Разом з тим витрата свіжої кам'яновугільної олії на 1 т бензолу в півтора разу більше, ніж нафтового, тому задача зниження витрати свіжої кам'яновугільної олії дуже важлива. Рішення її досягається зменшенням утрат легень ногонов олії із сирим бензолом за рахунок підвищенні в бензолі відгону до 180°С до 92--93%, своєчасної й ефективної регенерації олії, зниження віднесення олії зворотним газом за рахунок підтримки режимного опору скруберів і швидкості в них газу, а також за рахунок зниження змісту у свіжій олії высококипящих з'єднань.

ТЕХНОЛОГІЯ Й УСТАТКУВАННЯ ПРОЦЕСУ ПЕРЕРОБКИ ФРАКЦІЇ КАМ'ЯНОВУГІЛЬНОЇ СМОЛИ

Переробка фракцій кам'яновугільної смоли має на меті виділення з цих фракцій у виді продуктів з досить високою концентрацією основної речовини нафталіну, антрацену, сумішей высококипящих гомологів піридину і фенолів, а також одержання технічних мастил і композицій з пеку й олій різного призначення. У залежності від асортименту заданої продукції технологічні схеми переробки окремих фракцій можуть змінюватися, передбачати витяг із фракцій усіх чи частини вищезгаданих продуктів, одержання тих чи інших технічних чи мастил композицій цих олій з пеком. Однак технологія й устаткування процесів переробки фракцій у сучасних смолоперерабатывающих цехах повинні забезпечувати здійснення всіх перерахованих вище задач.

Принципова технологічна схема переробки фракцій кам'яновугільної смоли повинна передбачати виконання наступних операцій: кристалізацію антраценової і нафталінової фракцій з виділенням із кристалізованого продукту антрацену і нафталіну; хімічне очищення важкої, фенольної і нафталіновий (після виділення з її нафталіну) фракцій від фенолів і піридинових основ з одержанням із продуктів очищення концентрованого розчину фенолятів натрію і важких піридинових основ: змішання хімічно очищених фракцій з откристаллизованной антраценовою фракцією; змішання антраценової фракції з пеком іноді з додаванням у цю суміш хімічно очищених поглинальної і нафталінової фракцій, пекових дистилятів і ін.

Окремі фракції, наприклад антраценова 11, фенольная, можуть бути товарними продуктами і не піддаватися в цеху подальшій переробці. Легка фракція з випарників I і II ступіней і після конденсатора-холодильника поєднуються разом і у виді легкої олії передаються на переробку в цех ректифікації. Важка фракція після хімічного очищення також є товарним продуктом, і частина її чи уся фракція використовується як поглинальну олію для уловлювання бензольних вуглеводнів.

Як правило, кінцевими продуктами процесу переробки фракцій є: технічний нафталін з концентрацією основної речовини 97--58%, сирий антрацен з концентрацією основної речовини 2б--<30% (іноді 40%), феноляти натрію з концентрацією основної речовини 21-- 22%, важкі піридинові підстави з концентрацією основної речовини 25--30%; технічні мастила: поглинальне, для просочення деревини, виробництва сажі, обмасливания шихти; композиції пеку з оліями, дорожні дьогті, кам'яновугільні лаки, препаровані смоли. Усі технічні мастила, крім поглинального, так само як і всі композиції, є продуктами змішання підготовлених фракцій між собою чи цими фракціями з пеком у заданих співвідношеннях, що забезпечують одержання кінцевих продуктів, що задовольняють вимогам відповідних Дст і технічних умов.

Технологічні схеми переробки фракцій кам'яновугільної смоли

Технологічна схема переробки нафталінової фракції повинна забезпечити максимальний витяг з її нафталіну й одержання нафталіну з досить високим змістом основної речовини з мінімальними забрудненнями його домішками, особливо домішками тионафтена (нафталін, у якому одна ВІН група в ядрі замінена атомом сірки).

Тионафтен через присутність у ньому атома сірки є отрутою для каталізаторів, застосовуваних у процесах органічного синтезу на основі нафталіну, тому видалення його з нафталіну є украй важливою задачею. Зміст його в смолі, а потім і в нафталіні залежить від змісту сірки в коксуемой шихті; у технічному нафталіні, отриманому зі смол заводів, що переробляють донецькі вугілля, зміст тионафтена 2--2,2%; у нафталіні зі смол заводів, що переробляють низкосернистые вугілля східних і північних басейнів, менш 1%. Температури кипіння нафталіну і тионафтена близькі між собою (218 і 220°С), тому при ректифікації смоли вони зосереджуються в нафталіновій фракції і тільки завдяки істотній різниці в температурах плавлення (80,3°С у нафталіни і 31,3°С у тионафтена) удається їх розділити в процесі кристалізації. При температурі 35°С нафталін кристалізується, а велика частина тионафтена залишається в розчині. Однак свойствотионафгека давати з нафталіном тверді розчини веде до того, що такий поділ не відбувається і практично для всієї нафталінової фракції (мова йде про 82--85%-ний фракції сучасних установок). Відділення тионафтена від нафталіну відбувається вже в процесі пресування при 55--57°С. Незважаючи на це технічний нафталін південних заводів містить до 2--2,2% тионафтена. При одержанні очищених сортів нафталіну на Фенольному заводі технічний нафталін піддається хімічному очищенню сірчаною кислотою і формаліном за аналогією з хімічним очищенням фракцій ВТК.

Розходження у швидкостях реакцій сульфирования нафталіну і тионафтена, конденсації тионафтена і нафталіну з формальдегідом дозволяє знизити зміст тионафтена в 2--3 рази й одержати очищений нафталін вищої якості. Застосування формальдегідного очищення нафталіну дозволяє відмовитися від громіздкої і складної схеми кристалізації і пресування нафталіну й одержати очищений нафталін шляхом формальдегідного очищення концентрованої нафталінової фракції і її наступної ректифікації, У смолоперерабатывающих цехах переробка нафталінової фракції з застосуванням кристалізації здійснюється по одній з наступних схем: механічний кристаллизатор -- центрифуга -- прес або ребристий барабанний кристаллизатор -- прес. По першій схемі переробляється нафталінова фракція зі змістом нафталіну до 70 /про, по другий -з змістом нафталіну 80% і більш.

На переважній більшості смолоперерабатывающих цехів вітчизняних коксохімічних заводів одержують высоко-концетттрированпые нафталінові фракції зі змістом нафталіну не менш 80--82%. Тому переробка таких фракцій робите:!?, основному за схемою бзпабанпый ірис таллизатор прес. Технологічна схема процесу приведена на рис, 54. Нафталінова фракція при 85--95°С зі збірників відділі пия дистиляції перекачується насосом у напірні баки 1, а при надлишку частина її передається в сховище, відкіля в міру необхідності також перекачується в ці напірні баки.

З напірних баків після часткового охолодження до 70--75°С фракція надходить у ванни барабанних кристаллизаторов 2, де відбувається інтенсивна кристалізація нафталіну у виді кірки по зовнішній поверхні обертового барабана, охолоджуваного водою, тому що при кристалізації відбувається виділення тепла. Необхідна температура фракції у ванні підтримується подачею гарячої води.

З поверхні барабанів кірка нафталіну знімається спеціальними ножами і подається на скребковий конвеєр 3, що харчує мішалки 5 пресів; для нагрівання шихти до потрібної температури (54--55°С) у мішалки пресів подається гаряча нафталінова фракція з напірних баків 1. Потім ця маса перемішується і подається на гаряче пресування в прес 4.

Пресування нафталіну здійснюється під тиском 400--600 Мпа за допомогою автоматичних гідропресів I типу ДО-140А.

Спресовані брикети нафталіну виштовхуються в тічку 10 і конвеєром 11 подаються в плавильник. Плавлений нафталін откачивается в сховище, з якого завантажується в спеціальні залізничні цистерни і направляється до споживача.

Відтечи пресування з фільтрів пресів, що містять 50--60% нафталіну, надходять у збірник оттеков у, відкіля насосом 7 перекачуються в механічні кристаллизаторы періодичної дії 8, охолоджувані водою. Откристаллизовавшаяся маса з кристаллизаторов направляється в автоматичні центрифуги 9 періодичної дії.

Після центрифуг кристалічна маса через елеватор надходить на скребковий конвеєр, де шихтується з нафталіном після барабанних кристаллизаторов, а потім подається в мішалки пресів 5. Відтечи після фугування надходять у збірник, а потім на хімічне очищення від фенолів і піридинових основ.

Тому що вторинні відтечи після фугування виводяться з циклу переробки, це дає можливість одержувати пресований (технічний) нафталін, цілком придатний для виробництва фталевого ангідриду Основним продуктом процесу є технічний плавленый нафталін з температурою кристалізації 78,85"З, змістом чистого нафталіну 97,5%, тионафтена до 2,0%, золи не більш 0,15% і вологи не вище 2,0%. Вихід нафталіну від фракції складає 90--92%.

Застосування гарячого пресування (температура прессуемой маси 50--60°С) обумовлене тим, що при цій температурі олія має невелику в'язкість і порівняно легко відокремлюється від кристалів нафталіну. Тому що при цій температурі розчинність нафталіну в олії дуже висока (понад 50%), та олія, що віджимається, (пресові відтечи) захоплює із собою багато нафталіну. Звичайно склад пресових оттеков характеризується наступними . даними:

Якість пресованого нафталіну залежить в основному від концентрації домішок, головним чином тиопафтена, з підвищенням змісту якого температура кристалізації нафталіну знижується. При гарячому пресуванні за схемою кристаллизатор -- прес основна маса тионафтена, що міститься у вихідній нафталіновій фракції, переходить у відтечи, і тому що останні на деяких заводах повертаються в смолу, то значна кількість тионафтена переходить потім у нафталінову фракцію.

Недолік, властивій такій схемі, полягає в тім, що відтечи після гарячого пресування можуть повертатися в смолу не нескінченно, а лише до граничного нагромадження тионафтена у фракції, вище якого неможливо одержати пресований продукт необхідної температури кристалізації.

Спосіб одержання технічного нафталіну шляхом ректифікації митої нафталінової фракції, минаючи стадії кристалізації, фугування і пресування, уже набув промислового застосування за рубежем. У СРСР цей спосіб впроваджений у смолоперерабатывающем цеху одного з заводів, що переробляє низкосернистые вугілля. Переробка антраценової фракції

Антраценова фракція на відміну від нафталінової містить нерозчинні речовини, що знаходяться в зваженому стані, що утрудняє поділ твердої і рідкої фаз методом фільтрування. На установках періодичної дистилляциии і ректифікації смоли на заводах середовищ пеп потужності переробка антраценової фракції ведеться за схемою: механічний кристаллизатор -- вакуум-фільтр -- центрифуга. Вихід продуктів у процесі переробки складає: олія після фільтра 65--75% від фракції; антрацену фугованного &,0--15%, оттеков після центрифуги до 10%, залишку в панні вакуум-фільтра 7% (залишок повертається в цикл переробки). В установках фракціонування смоли, де передбачений добір двох антраценових фракцій, процесу кристалізації піддають тільки 1 антраценову фракцію. Основна маса I фракції зовсім ие містить включень пеку і высококипящих компонентів хризеновой фракції. Відгін до 360°С у I антраценової фракції складає до 90%, тому при її переробці виключається процес фільтрування откри-сталлизованной фракції й у схемі передбачені тільки два процеси: кристалізація і центрифугирование.

За схемою механічний кристаллизатор - центрифуга (рис, 55) для поділі отриманої в результаті кристал лизации гетерогенної системи застосовують високопродуктивну автоматичну центрифугу типу А1-120-4у З відділення фракціонування I антраценова фрацпя насосом подається в напірний бак, відкіля самоеком надходить у механічний кристаллизатор I із впецшил! охолодженням. У кристаллизатор зі збірника 4 насосом 9 подається поглинальна олія в кількості 20% до антраценової фракції, що переробляється, отримане після промивання сіток центрифуг.

У присутності розчинника -- поглинальної олії ефективність кристалізації підвищується і якість сирого антрацену поліпшується.

Фракція в кристаллизаторе прохолоджується до 35--40°С, струм як при більш низькій температурі з її виділяються інші речовини, що є домішкою.

Процес кристалізації в механічному кристаллизаторе протікає періодично. Завантажена в кристаллизатор фракція протягом визначеного часу піддається охолодженню при повільному перемішуванні механічною мішалкою. Тривалість кристалізації в літню пору складає 25--28 ч.

З кристаллизатора 1 открлсталлизованная антраценова фракція у виді густої мулистої маси надходить у мішалку 2, де підігрівається глухою парою до заданої температури, перемішується механічною мішалкою і подається в центрифугу 3 типи Аг-ыоо-4у. Відділення твердої фази від рідкої завжди важко через мелкокристаллической структуру твердої фази.

Сирий антрацен з центрифуги по транспортері 5 подається в бункер 10, відкіля у ваги 11, потім після розфасовки в паперові мішки надходить на зашивочную машину 12 і передається на склад сирого антрацену. Фугат насосом 9 зі збірника 6' подається на склад олій.

Для нормальної роботи центрифуг типу АГ має значення якість антраценової фракції, зміст антрацену повинен бути не менш 70%. Робота центрифуг значно поліпшується при фугуванні в суміші з поглинальною олією. Промите від фенолів і піридинових основ поглинальна олія з відділення мийки насосом перекачується в збірник 8, відкіля насосом 9 -- у збірник 4 на промивання сіток центрифуг 3. Після промивання сіток центрифуг поглинальна олія самопливом надходить у збірник 7, з якого насосом 9 подається в кристаллизатор 1, де змішується з кристалізації, що піддається, 1 антреценовой

фракцією. Цей спосіб кристалізації позволяет поліпшити гранулометрический склад откристалли-зованной фракції.

Фугування откристаллизованной суміші I антраценової і поглинальної фракцій скорочує тривалість операцій просушки і регенерації; поліпшується якість фільтрату і фугованного антрацену, знижується зміст у ньому олії і продукт виходить сипучим, легко піддається транспортуванню і розфасовці. Таким чином, продуктами переробки I антраценової фракції є сирий антрацен і антраценова олія.

Одержуване після центрифуг антраценова олія (відтечи фугування) може служити сировиною для одержання олій для просочення деревини.

Сирий антрацен є сировиною для одержання чистого антрацену.

Сирий антрацен з вугіль Донецького басейну -- це твердий маслянистий продукт, що містить антрацену 25--26%, карбазола до 30%, фепантрена близько 30%, а також кам'яновугільні олії і высококипящие з'єднання.

У сирому антрацені з вугіль Кузнецького басейну міститься антрацену 14--22%, карбазола 25--30%, фенан-трена 15---24%.

Вихід сирого антрацену от смоли складає 2,2--2%. Хімічне очищення застосовується для виділення фенолів і піридинових основ із фракцій кам'яновугільної смоли, у яких вони зосереджені. Як показане вище, зосередження фенолів і піридинових основ у фенольной, нафталіновій і поглинальній фракціях досягає 99%. Отже, тільки ці фракції доцільно піддавати хімічному очищенню. Процес хімічного очищення фракцій заснований на найпростіших хімічних реакціях зв'язування фенолів з лугом з утворенням фенолятів натрію і піридинових основ із сірчаною кислотою з утворенням сульфату піридинових основ. Різниця в щільності фракцій, що промиваються, і розчинів фенолятів натрію і сульфату піридинових основ забезпечує досить ефективне відділення фракцій від цих розчинів при тривалому відстої, однак звичайно між шарами фенолятів і олії утвориться проміжний шар луго-масляної емульсії. Нафталінова фракція може очищатися до чи кристалізації після виділення нафталіну (фуга нафталінових центрифуг 9). Технологічна схема хімічного очищення важкої і нафталінової фракцій представлена на мал. 56. Б цьому випадку сульфат піридину з важкої фракції нейтралізується окремо, а отримані піридинові підстави використовуються як засіб, що запобігає корозію металу при травленні його сірчаною кислотою. Сульфат піридину з нафталінової фракції після нейтралізації поєднується з легкими піридиновими підставами. Через низький зміст найбільш коштовних лсгкокипящих фенолів у важкій фракції іноді обесфеноливание цієї фракції не виробляється, а необесфеноленная фракція використовується в готуванні масла для просочення деревини з підвищеним змістом фенолів, необхідних деяким споживачам.

Іноді для спрощення процесу очищення, а також через відсутність стійкого збуту важких піридинових основ обеспиридинивапис узагалі не роблять, хоча очищення піридинових основ є обов'язковою умовою стабільності властивостей оборотної поглинальної олії. Технологічна схема одержання піридинових основ із сульфату піридину зводиться до нейтралізації розчину сульфату піридину 20%-ний синтетичною аміачною водою. Воду зі збірника насосом через спеціальне барботажтюе пристрій подають у нейтралізатор, заповнений сульфатом піридину. Аміак витісняє піридинові підстави із сульфату піридину й утворить розчин сульфату амонію, що через нижній злив нейтралізатора виводять з нього і передають у сатуратора аміачно-сульфатного відділення, а відстояні важкі піридинові підстави передають на склад.

Технологічна схема готування олій і композицій з олії і пеку зводиться до дозування заданих по рецептурі кількостей чи олій і пеку в ємності і ретельному тривалому їхньому перемішуванню лопатевими чи мішалками насосом.

Як приклад можна привести технологічну схему готування дорожнього дьогтю. Антраценова олія після виділення з нього антрацену надходить у сховище складу, відкіля насосом подається в мерник, розташований на висоті 5--6 м над рівнем землі. У такий же мерник з пекового парку подається гарячий рідкий пек. Мерники обладнані пьезометрическими чи ізотопними покажчиками рівня, каліброваними в чи тоннах кубометрах. З мерника через нижній злив олія і пік у заданих кількостях випускаються в розташоване під ними чи сховище мішалку. З нижньої частини сховища суміш цих компонентів забирається насосами і подасться у верхню частину сховища. Така циркуляція продовжується кілька годин до одержанні готового однорідного продукту, що цим же насосом подається в напірний бак для навантаження.

Аналогічний процес відбувається й у мішалці, але не насосом, а лопатевим пристроєм, що перемішує, що приводиться в обертання електродвигуном. Обов'язковою умовою змішання олій з рідким гарячим пеком є відсутність у них води. Змішання обводненої олії з рідкими гарячими пеками веде до її інтенсивного випару, вспениванию пеку і викиду продукту з воздушек і лазів па територію цеху.

Устаткування для переробки фракцій кам'яновугільної смоли

Для кристалізації антраценової фракції застосовуються механічні кристаллизаторы періодичного дії з зовнішнім водимым охолодженням (мал. 57). Механічний кристаллизатор являє собою сталевий горизонтальний циліндр I діаметром 1,6 і довжиною 6,56 м, усередині якого проходить обертовий вал 2 з лопатками 3.

Обертання вала здійснюється від мотора 4 через редуктор 5 і проміжну шестеренну передачу. При обертанні вала шкребки мішалки видаляють що утворяться настыли кристалів із внутрішньої поверхні барабана. Число оборотів мішалки 7,65 у хвилину.

Відвід тепла, що виділяється при кристалізації й охолодженні розчину, виробляється шляхом зрошення зовнішньої поверхні апарата водою. Для цієї мети над барабаном передбачений водяний колектор. Поверхня зрошення 25 м"2, витрата води на охолодження 2--2,5 м3/год, температура нагрівання води -- на 2°С.

Антраценова маса після кристаллизатора має вид густого шламу, у якому міститься 5--7% чистого антрацену. Ця маса піддається фільтруванню в чи центрифугах вакуум-фільтрах.

Для кристалізації нафталінової фракції, що містить до 80% нафталіну, застосовується барабанний кристаллизатор (охолоджувач). В даний час набув застосування вальцевой кристаллизатор.

Вальцевой кристаллизатор складається з обертаючого вальца (барабана), станини, ванни, кожуха, привода обертання вальца, системи охолодження вальца, системи обігріву ванни, пристроїв для зрізання нафталіну з ребристої поверхні вальца, дискового транспортера і вузлів системи автоматики (мал. 58).

Барабан призначений для безупинної кристалізації нафталіну на його охолоджуваній поверхні. Він складається з циліндричної обичайки, зовнішня поверхня якої виконана ребристої. Це дозволяє збільшити поверхню кристалізації і продуктивність кристаллизатора. До обичайки приварюються стінки, до яких приварені цапфи. Торцеві стінки укріплені радіальними ребрами і постачені люками для обслуговування системи охолодження вальца при експлуатації.

Цапфи встановлені на підшипниках качения, корпуса яких установлені на станині.

Обертання барабана здійснюється механічним приводом, що складається з електродвигуна, клиноремеппой передачі, редукторів, відкритої зубчастої передачі. Станина є опорною конструкцією для кріплення основних складальних одиниць кристаллизатора. Вона складається з вертикальних швелерних стійок, з'єднаних поперечними швелерними балками.

Барабан кристаллизатора нижньою частиною опушений у ванну, прикріплену до станини. Заданий рівень нафталиннойфракции у ванні підтримується автоматично за допомогою пневматичного вимірника рівня і регулирущого клапана, установленого па лінії подачі нафталінової фракції у ванну. Максимальний рівень обмежується переливною трубкою.

Ванна кристаллизатора обігрівається гарячою водою, подаваної в сорочку, що запобігає кристалізації нафталінової фракції у ванні і забивання її тафта. Охолодження барабана виробляється шляхом розбризкування по його внутрішній поверхні води форсунками, розташованими в центральній трубі. Вода збирається в нижній частині барабана і відсмоктується насосом через вертикальний відвід і кільцевий простір між конически розташованими трубами.

Нафталін, що кристалізується на ребристій поверхні барабана, зрізується при його обертанні ножем, установленим на плитах удалину вальца.

Ножові плити шарнірно прикріплені до рами і подпружинены пружинними амортизаторами.

Нафталін, що кристалізується на торцевих стінах вальца, зрізується бічними ножами, що встановлені на кронштейнах, приварених до торцевих стін ванни, і постачені паровими сорочками.

Нафталін, що зрізується ножами, падає в шнек, встановлений уздовж барабана і призначений для транспортування нафталіну до преса.

При роботі кристаллизатора нафталінова фракція безупинно подається у ванну. На поверхні барабана нафталін кристалізується у виді суцільної кірки, що зрізується ножами.

При переробці ! антраценової фракції в суміші з 20% поглинальної олії за схемою механічний кристаллизатор -- центрифуга, а також откристаялизованных у механічних кристаллизаторах оттеков пресування застосовується високопродуктивна центрифуга з автоматичним завантаженням і вивантаженням осаду.

Звичайно застосовують центрифугу типу АГ-200-4ц. Ценрафуга автоматичної, горизонтальної, фільтруючої, періодичної дії, з ножовим зніманням осаду. Всі операції -- завантаження, фільтрація, вивантаження, промивання сита -- виконуються автоматично.

Центрифуга АГ (мал. 59) складається з наступних основних вузлів: станини, кришки, очного вала, ротора рівня

ТЕХНОЛОГІЯ Й УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ КОКСОВОГО ГАЗА ВІД СІРКОВОДНЮ

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5