Размещено на http://www.allbest.ru/

РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА

Кафедра химической технологии углеродных материалов

РЕФЕРАТ

по учебной практике

на тему: «Основные цеха коксохимического производства. Вспомогательные цеха и службы»

Москва 2017



Содержание

цех коксохимический завод коксование

Введение

1. Углеподготовительный цех

2. Коксовый цех

3. Цех улавливания химических продуктов

4. Цех очистки газа от сернистых соединений

5. Смолоперегонный цех

6. Пекококсовый цех

7. Вспомогательные цеха

Заключение

Литература



Введение

Современное коксохимическое производство представляет собой сложный технологический комплекс цехов высокотемпературной переработки угля, в результате которой получают кокс, газ и химические продукты коксования, используемые во многих отраслях народного хозяйства.

Технология коксохимического производства характеризуется непрерывностью большинства процессов, что требует четкого взаимодействия цехов между собой и их ритмичной работы.

Коксохимическое производство тесно связано с другими отраслями народного хозяйства: угольной, химической, нефтяной, металлургической и другими отраслями промышленности. Химические продукты коксования используют также на предприятиях нефтяной, машиностроительной, фармацевтической, радио- и электротехнической, деревообрабатывающей и других отраслей промышленности, транспорта, строительства и сельского хозяйства.

Наличие тесных производственных связей обусловило строительство коксохимических заводов вблизи потребителей кокса, коксового газа и химических продуктов коксования. В настоящее время более 80% производственных мощностей коксохимических заводов комбинируется с металлургическими и химическими заводами. Черная металлургия потребляет свыше 85% всего вырабатываемого крупного кокса и более 55% всего коксового газа. Для агломерации железных руд в черной металлургии используется свыше 90% получаемой коксовой мелочи. Экономическая целесообразность получения дешевого кокса для доменных печей и определила то обстоятельство, что многие, наиболее мощные коксохимические предприятия входят в состав крупных металлургических комбинатов и заводов.



1. Углеподготовительный цех

Прием угля и склады для разгрузки, хранения и усреднения углей различных марок:

Прием и усреднение углей включают несколько операций: разгрузку угля, транспортировку его на склад или в бункера дозировочного отделения, организацию учета принимаемого угля.

Основные условия правильного приема угля -- правильная разбивка углей на шахтогруппы и соблюдение установленного состава шахтогрупп на всех этапах приема угля. Прибывающий на завод уголь должен строго разгружаться по шахтам или шахтогруппам, смешение шахтогрупп не допускается. При этом запрещается выгрузка угля из вагонов при отсутствии документов, удостоверяющих его принадлежность к шахте или обогатительной фабрике, откуда он был прислан. Угли могут разгружаться на вагоноопрокидывателе или на угольных ямах. На большинстве заводов России установлены роторные вагоноопрокидыватели. Уголь разгружают в бункер, из которого с помощью конвейеров транспортируется на склад или в производство.

После прибытия уголь отправляют на предварительное дробление и грохочение для отделения крупных кусков от рядового угля. Перед предварительным дроблением на грохоте отсевают класс менее 50 мм. Остальной уголь после измельчения смешивают с отсевом. Затем уголь подают на склад или в дозировочное отделение.

Угольные склады коксохимических заводов служат для хранения запаса угля, приема избыточных количеств угля при неравномерном его прибытии, а также для усреднения углей, прибывающих на завод. Различают два основных типа складов: открытые и закрытые.

Открытые склады могут быть:

а) напольные, в которых угли хранятся вдоль железнодорожных путей;

б) механизированные, оборудованные мостовыми перегружателями.

Дробильно-дозировочное отделение, где производят дробление угля и составление шихты для коксования:

В дозировочном отделении составляют шихту из отдельных углей шахтогрупп, находящихся в бункерах. Бункера дозировочного отделения представляют собой круглые железобетонные башни емкостью от 200 до 1000т, под которыми проходит сборный транспортер. Под выпускными воронками бункеров имеются дозировочные устройства, с помощью которых осуществляют выпуск определенного количества угля на сборный транспортер.

Углемойка (углеобогатительная фабрика) для обогащения шихты по золе и сере до норм, установленных техническими условиями:

После предварительного дробления уголь направляют на обогатительную фабрику, которая находиться при шахте, либо непосредственно на производстве. Операции обработки угля на углеобогатительной фабрике могут быть подразделены на три стадии:

1) подготовка углей перед обогащением: разделение угля на классы по крупности (грохочение), удаление из угля пыли (обеспыливание) и раскрытие зерен угля путем измельчения в целесообразных пределах (дробление);

2) обогащение;

3) операции после обогащения: обезвоживание и сушка концентрата, шламоулавливание, осветление сточных вод, вторичное дозирование продуктов обогащения.

Уголь разделяется на классы с помощью грохота. После разделения угля на машинные классы мелкий уголь (12 мм) обрабатывается с целью отделения тонкого класса (<0,5 мм), называемого угольной пылью. Сам процесс называется пылеотделением. Необходимость его обусловливается тем, что угольные частицы меньше 0,5 мм почти не обогащаются гравитационным методом. Между тем они являются источником образования большого количества шлама, для отделения которого требуется специальная осветлительная аппаратура. Наконец, мельчайшие частицы шлама, попадая в концентрат, затрудняют процесс его обезвоживания.

Рисунок 1 Схема обогащения методом отсадки: 1 -- решето, 2 -- рабочая камера, 3 -- воздушная камера; I -- пульпа исходного угля, II -- воздух, III -- вода, IV -- пульпа концентрата, V -- хвосты

После грохочения и отделения шлама уголь поступает на обогащение в виде двух машинных классов: крупный уголь 10 (12) -- 50 (80) мм и мелкий уголь 0,5--10 (12) мм. Для обогащения крупного угля применяют гравитационный метод. В процессе обогащения крупного и мелкого угля образуется шлам, который выделяется в специальных аппаратах и обогащается флотационным методом.

Гравитационный метод основан на разности плотностей угля и минеральных компонентов. Процесс происходит в различных средах - в потоке воздуха, воды, в суспензиях. Флотацией называют процесс обогащения в водной среде, основанный на различной смачиваемости водой органической и минеральной масс топлив.

Предварительное обезвоживание обеспечивает отделение от концентрата преобладающего количества воды. Для него применяют неподвижные щелевидные сита, устанавливаемые вместо дна на некотором участке желоба, по которому концентрат транспортируется водой. Часть воды уходит через щели под сито в сборник, увлекая с собой мелкие частицы угля (шлам). Оставшаяся на сите вода с углем транспортируется на обезвоживающие грохоты, а затем на центрифуги для окончательного обезвоживания.

После обезвоживания концентрата в подрешетных водах содержится много шлама. Эти воды вместе со шламом попадают в общий цикл оборотной воды. С оборотной водой циркулирует большое количество шлама. Так, на углеобогатительной фабрике производительностью 300-- 400 т/ч даже при удовлетворительном осветлении оборотной воды, когда концентрация твердого остатка не превышает 150 г/л, количество циркуляционного шлама составляет 200 т/ч. Для сгущения шлама и осветления оборотных вод применяют сгустители, а для сбросовых шламовых вод -- шламовые отстойники. Принцип действия всех этих аппаратов основан на отсадке твердых частиц. Согласно Правилам технической эксплуатации коксохимических предприятий (ПТЭ-68), осветленная вода должна возвращаться в цикл углеобогатительной фабрики. Сброс вод за пределы производственных сооружений запрещается.

Применение флотации угольных шламов позволило организовать работу водно-шламового хозяйства углеобогатительных фабрик на замкнутом цикле. В результате перевода на замкнутый цикл значительно увеличивается количество флотоконцентрата, являющегося наиболее влагоемким продуктом. Поэтому фабрика должна иметь мощную обезвоживающую аппаратуру, а также термосушильное отделение.

Механическое обезвоживание мелкого концентрата, крупного шлама и флотоконцентрата не обеспечивает требуемой влажности готовой шихты. Для поддержания влажности шихты на уровне 8--9 % эти продукты подвергаются термической сушке.

Отделение окончательного дробления: операция для получения топлив, направляемых потребителю. При окончательном дроблении и грохочении выделяемые товарные продукты называются сортами, а установки, на которых их получают, - сортировками.

2. Коксовый цех

Получаемая в цехе углеподготовки смесь измельченных углей - шихта определенного марочного состава - поступает по закрытой галерее с помощью ленточного конвейера в угольную башню коксового цеха. Коксование шихты осуществляют в коксовых печах. Группа коксовых печей, работающих в едином технологическом режиме, с общим фундаментом, устройствами для подвода отопительного газа и воздуха, отвода продуктов горения и коксования называется коксовой батареей. Современные коксовые печи объединяют в батареи по 50 - 60 камер. Две-три батареи образуют блок коксовых печей.

Рисунок 2 Схематический разрез коксовой батареи: 1 - дымовая труба, 2 - рабочая площадка, 3 - камеры коксования, 4 - контрфорс, 5 - газоотводящие люки, 6 - загрузочные люки, 7 - свод камеры коксования, 8 - вертикалы, 9 - обогревательные простенки, 10 - газоподводящие каналы (корнюры), 11 - регенераторы, 12 - подовые каналы, 13 - борова, 14 - фундаментная плита, 15 - соединительные каналы (косые ходы), 16 - под камеры

Коксовая батарея сооружается на железобетонном основании - фундаментной плите (14), на которой расположены борова (13) для отвода продуктов горения в дымовую трубу (1). По длине коксовая батарея ограничена подпорными стенами - контрфорсами (4). Контрфорсы предохраняют от разрушения крайние печи за счет давления распирания угольной загрузки, перепада температур в момент загрузки, выгрузки шихты и кокса. Кроме этого, контрфорсы выполняют роль теплоизоляции для крайних печей и обогревательных простенков.

Коксовая печь состоит из камеры коксования (3) и отопительной системы. Назначение камеры - коксование угольной загрузки. В конструкции камеры различают под - основание камеры (16) и свод (7), которые являются частью перекрытия печей. В перекрытии печей расположены люки для загрузки шихты (6) и отвода летучих продуктов коксования (5). В современных коксовых печах имеется по три загрузочных и по два газоотводящих люка. Камера коксования с торцов закрывается дверями. Камера коксования характеризуется средней шириной, высотой, длиной и полезным объемом. Ширина камеры коксования неодинакова. Она увеличивается в направлении выдачи кокса - коксового «пирога». Разница в ширине камеры с торцов (конусность) составляет 40 - 50 мм для отечественных печей. Полезный объем камеры меньше полного объема, так как шихта загружается не на всю высоту с тем, чтобы оставался свободный проход (около 300 мм) для парогазовых продуктов. Полезная длина камеры коксования меньше полной длины на величину захода футеровки дверей в камеру.

Отопительная система коксовой печи состоит из отопительных простенков (9), газораспределительной зоны и регенераторов (11). Назначение отопительной системы - подвод необходимого количества газа и воздуха в зону горения, отвод продуктов горения в борова.

Основным требованием к отопительной системе является обеспечение герметичности стен отопительного простенка, разделяющих газовые потоки: восходящий (газ и воздух, поступающие на горение) и нисходящий (дымовые газы).

Отопительная система работает в переменном режиме. Через 20 - 30 мин направление потоков газов меняется на противоположное. Изменение направления восходящих и нисходящих потоков называется кантовкой. Отопительные простенки разделены на отдельные отопительные канаты (вертикалы) перегородками. Сгорающий в вертикалах газ образует факел горения, высота которого меняется в зависимости от интенсивности горения газа. При коротком факеле (интенсивное горение) может недогреваться верх угольной загрузки и перегреваться ее нижняя часть. Для замедления процесса и увеличения высоты факела применяют рециркуляцию продуктов горения. Возврат части дымовых газов в зону горения замедляет горение и удлиняет факел. Для осуществления рециркуляции в разделительных перегородках вертикалов устраивают рециркуляционные окна и каналы.

В отопительный простенок газ и воздух поступают из газораспределительной зоны. Ее назначение - распределение поступающего газа и воздуха по длине отопительного простенка в отдельные вертикалы. В газораспределительной зоне расположены каналы коксового (богатого) газа - корнюры (корнюрная зона) и каналы, по которым в отопительный простенок из регенераторов подводятся бедный (доменный или генераторный) газ и воздух - косые ходы. Если коксовые печи конструируются для отопления только бедным газом, корнюры отсутствуют.

Ниже корнюрной зоны расположены регенераторы. В их нижней части находятся подовые каналы. Регенераторы предназначены для использования тепла отходящих из отопительных простенков дымовых газов и нагрева бедного газа и воздуха.

Регенераторы представляют собой узкие камеры, заполненные фасонным кирпичом - насадкой для увеличения поверхности теплообмена.

Назначение подового канала - подвод, отвод и равномерное распределение отопительного бедного газа и воздуха по сечению регенератора. Это осуществляется с помощью колосниковой решетки, которая отделяет регенератор от подового канала.

Рисунок 3 Схема обогрева печей системы ПВР. Разрезы поперечный (а) и по простенку (б): 1 -- камера коксования, 2 -- отопительный простенок, 3 -- корнюр, 4 -- косые ходы, 5 -- регенераторы, 6 -- четные вертикалы, 7 -- нечетные вертикалы, 8 -- перевальное окно, 9 -- рециркуляционное окно, 10 -- смотровая шахта, 11 -- подовый канал

Рисунок 4 Схема обогрева печей системы ПК. Разрезы поперечный (а) и по простенку (б): 1 -- вертикал на восходящем потоке, 2 -- сборный горизонтальный канал, 3 -- перекидной канал, 4 -- камера коксования, 5 -- вертикал на нисходящем потоке, 6 -- косые ходы, 7 -- корнюр, 8 -- регенераторы, 9 -- подовый канал

Коксовая батарея должна работать без остановки не менее 25 лет. Все это время кладка коксовых печей нагрета до высоких температур, истирается коксом при его выдаче, подвергается резким перепадам температур при загрузке влажной угольной шихты, действию парогазовых продуктов. Кладка коксовых печей должна противостоять механическим усилиям работающих машин, давлению распирания коксуемой загрузки и давлению вышележащих элементов конструкции, поэтому коксовые батареи строят из специальных огнеупорных материалов.

Две-три батареи, образующие блок коксовых печей, обслуживаются одним комплектом машин и механизмов. Эти машины на железнодорожном ходу перемещаются вдоль батареи, обслуживая каждую камеру коксования. В комплект машин и механизмов входят коксотушильный вагон, двересъемная машина, углезагрузочный вагон и коксовыталкиватель. Различают машинную и коксовую сторону батареи. Сторона батареи, вдоль которой перемещается коксотушильный вагон, называется коксовой, противоположная - машинной.

Углезагрузочный вагон перемещается по рельсам над сводом коксовой батареи. Он имеет три бункера для шихты. По мере необходимости бункера заполняются шихтой из угольной башни, расположенной между батареями.

Коксование начинают с загрузки холодной влажной угольной шихты в коксовую камеру, нагретую до высокой, температуры. Вначале нагрев происходит за счет тепла, аккумулированного стенами камеры, в результате чего температура стен резко понижается. Затем, когда слой шихты у стены камеры приобретает температуру, близкую к температуре стены, температура начинает повышаться до 1000 - 1100°С.

Одновременно с коксом образуется парогазовая смесь, из которой выделяют ценные химические продукты - смолы, коксовый газ, бензольные углеводороды, пиридиновые основания и др.

Основным условием нормальной выдачи кокса и загрузки камер шихтой является полная согласованность в работе всех машин и их исправность. Обслуживание печи при выдаче кокса слагается из ряда операций, проводимых в определенной последовательности. Выдача кокса начинается с отключения от газосборников печи. На машинной стороне батареи коксовыталкиватель устанавливают напротив выдающей печи так, чтобы двересъемное устройство находилось против двери, после чего снимают дверь с печи. Печь нельзя оставлять открытой более 5 мин ни до, ни после выдачи: в первом случае выгорит кокс, а во втором охлаждается кладка холодным воздухом. После снятия двери машинист передвигает коксовыталкиватель и устанавливает выталкивающую штангу по оси камеры. На коксовой стороне батареи в это же время двересъемной машиной снимают дверь, устанавливают коксонаправляющую ванну и тушильный вагон. Сигнал к выдаче кокса подает машинист двересъемной машины или электровоза тушильного вагона - в зависимости от принятой на заводе схемы сигнализации. Управление движением выталкивающей штанги производится автоматически. По окончании выдачи кокса коксовыталкиватель и двересъемная машина устанавливают двери, при этом предварительно должны быть убраны просыпавшиеся кокс и остатки отложений, очищенных механизмами с дверей коксовой печи. Загрузка печей производится сразу же после выдачи кокса. Охлаждение кокса может быть проведено сухим и мокрым способом.

3. Цех улавливания химических продуктов

При высокотемпературном коксовании каменных углей из одной тонны сухой шихты образуются (мас. %):

коксовый газ 13 - 16 (330 - 380 м³т),

каменноугольная смола 3 - 5,

пирогенетическая вода 2 - 4,

сырой бензол 0,8 - 1,1.

Отделение конденсации для охлаждения коксового газа, выделения из него смолы, нафталина и воды, а также отделения смолы от воды и механических примесей:

Парогазовые продукты коксования покидают печь при температуре 700 - 800^оС и подвергаются первичному охлаждению в стояке и газосборнике до 80^оС и далее в трубчатых горизонтальных или вертикальных холодильниках до 30 - 40^оС. В результате этого конденсируются пары воды (так называемая аммиачная вода) и смола, уменьшается объем газа, который далее транспортируется компрессором с последовательным улавливанием из него аммиака и пиридиновых оснований, сырого бензола, сероводорода и цианистого водорода.

Рисунок 5 Технологическая схема отделения конденсации: 1 -- печь коксования, 2 -- стояк, 3 -- газосборник, 4 -- сепаратор, 5 -- холодильник, 6 -- нагнетатель, 7 -- электрофильтр, 8, 9, 10 -- отстойники, 11, 12 -- центробежные насосы; I -- парогазовые продукты коксования, II -- надсмольная (аммиачная) вода, III -- каменноугольная смола, IV -- сырой коксовый газ, V -- фусы, VI -- вода

Газ из газосборника (3) направляется в сепаратор (4), где освобождается от брызг смолы и воды. Вода и смола из газосборника и сепаратора стекают в отстойник (8). Газ из сепаратора поступает в первичный холодильник (5), где конденсируются оставшаяся смола и большая часть водяных паров, а газ охлаждается до 30 - 40^оС. За счет конденсации паров воды и смолы объем газа после охлаждения в первичном холодильнике уменьшается более чем в два раза. Конденсат из первичного холодильника (смесь воды и смолы) поступает в отстойник (10), а коксовый газ направляется в нагнетатель (компрессор) (6) и далее в электрофильтр (7), из которого объединенные капельки тумана в виде конденсата стекают в отстойник (10). Газ после отстойника транспортируется для дальнейшей очистки.

В отстойнике (8) за счет разности плотностей происходит разделение надсмольной воды, каменноугольной смолы и фусов. Фусы представляют собой сгустки, состоящие из смолы, угольной пыли, частиц кокса. Они собираются на дне отстойника и с помощью скребкового транспортера выносятся из него. Обычно фусы возвращаются в шихту. Вода отводится сверху отстойника и поступает в емкость (9), откуда насосом (11) подается на охлаждение коксового газа в стояки и газосборник. Смола из емкости (8) отводится в отстойник (10) и насосом (12) направляется на переработку.

Таким образом, в отделении конденсации получают три промежуточных продукта, подвергающихся последующей переработке. Каменноугольную смолу подвергают в смолоперегонном цехе ректификации. Из надсмольной воды выделяют аммиак, поступающий в сульфатное отделение для получения сульфата аммония. Из коксового газа последовательно извлекают аммиак и пиридиновые основания, сероводород, а также смесь ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилол и др.) под названием «сырой бензол». Очищенный коксовый газ (обратный) используется для отопления коксовой батареи, как коммунально-бытовой газ; избыток газа часто сжигается.

Сульфатное отделение с пиридиновой установкой, где получают сульфат аммония и сырые пиридиновые основания:

Необходимость очистки коксового газа определяется наличием в нем токсичных, коррозионно-активных веществ (Н₂S, NН₃, НСN). Их удаление из газа позволяет также получать ценные товарные продукты - серу, серную кислоту, пиридин и его гомологи, аммиачную воду, жидкий аммиак.

Улавливание аммиака и пиридиновых оснований из коксового газа осуществляется двумя методами - сатураторным и бессатураторным, основанными на поглощении оснований разбавленным водным раствором серной кислоты.

В сатураторном способе поглощение аммиака серной кислотой совмещено с кристаллизацией сульфата аммония в специальном аппарате - сатураторе. При бессатураторном способе абсорбция аммиака и кристаллизация (NН₄)₂SO₄ осуществляется в раздельных аппаратах. На стадии поглощения аммиака раствором Н₂SО₄ получают ненасыщенный раствор сульфата аммония, который упаривают в вакуум-кристаллизационных установках с получением крупнокристаллического (NН₄)₂SO₄.

Для выделения из коксового газа пиридиновых оснований часть раствора сульфата аммония обрабатывается аммиаком, выделяемым из надсмольной воды при температуре 100 - 105^оС. Аммиак взаимодействует с маточным раствором и как более сильное основание вытесняет пиридин и его гомологи



Рисунок 6 Технологическая схема установки для выделения пиридиновых оснований: 1 -- аммиачная колонна, 2 -- нейтрализатор, 3 -- конденсатор, 4 -- сепаратор, 5 -- центробежный насос; I -- надсмольная вода, II -- острый пар, III -- вода на обесфеноливание, IV -- раствор из сатуратора, V -- смесь газообразного аммиака с паром, VI -- сепараторная вода, VII -- нейтрализованный раствор, VIII -- смесь водяного пара и пиридиновых оснований, IX -- пиридиновые основания, X -- охлаждающая вода

Таким образом в сульфатном отделении получают сульфат аммония, легкие пиридиновые основания. После выделения аммиака из надсмольной воды, последняя поступает на обесфеноливание. Удаление фенолов осуществляют двумя методами: методом перегонки с паром и методом экстракции селективными растворителями. Окончательное удаление фенолов проводят на установках биохимической очистки с использованием микроорганизмов, окисляющих не только фенолы, но и соединения синильной и тиоциановой кислот, содержащиеся в сточных водах.

Бензольно-скрубберное отделение для улавливания сырого бензола и выделения его из поглотительного масла:

Из сульфатного отделения коксовый газ с температурой 55 - 60^оС поступает на конечное охлаждение до 20 - 25^оС с последующим извлечением из него поглотительными маслами «сырого бензола». Для абсорбции «сырого бензола» из газа используют каменноугольное поглотительное масло (продукт ректификации каменноугольной смолы) или нефтяное соляровое масло. Насыщенное «сырым бензолом» поглотительное масло в традиционной схеме десорбции поступает в дистилляционную аппаратуру. Здесь из него действием острого пара отгоняются бензол, его гомологи, нафталин, азот- и серосодержащие соединения, которые после конденсации, охлаждения и отделения воды образуют «сырой бензол». Выделенный абсорбцией из коксового газа «сырой бензол» подвергается дальнейшей переработке с получением целевых продуктов - бензола, толуола, ксилолов, иногда с получением сероуглерода, циклопентадиена и других.

4. Цех очистки газа от сернистых соединений

Коксовый газ, пройдя стадии очистки от аммиака, пиридиновых оснований, удаления «сырого бензола» подвергается очистке от сероводорода и цианистого водорода. Улавливание Н₂S и НСN осуществляется окислительными и абсорбционно-десорбционными методами. По первому способу в качестве товарного продукта получается сера в результате окисления Н₂S. В абсорбционно-десорбционных методах сероочистки в качестве конечного продукта выделяется сероводород, а процесс поглощения Н₂S осуществляется водными растворами аммиака, органических оснований (аминов) или солей - фосфатов, карбонатов. Полученный сероводород перерабатывается либо на серу, либо на серную кислоту.



5. Смолоперегонный цех

Переработка каменноугольной смолы включает ее подготовку (обезвоживание, нейтрализация солей аммония) и ректификацию с последующей переработкой фракций на конечные продукты в одно-, двух- и многоколонных агрегатах.

Смола в смеси с водным раствором соды (0,05 - 0,06% от массы смолы), служащим для связывания солей аммония, подается в конвекционную секцию трубчатой печи (8), где нагревается до 125 - 140^оС. Паросмоляная эмульсия из трубчатой печи поступает в испаритель первой ступени (3), где от смолы отделяются пары воды и легкого масла. Пары воды и легкого масла конденсируются в холодильнике (6) и смесь поступает в сепаратор (7) для отделения воды от легкого масла. Обезвоженная смола из испарителя (3) поступает в емкость обезвоженной смолы (4), откуда насосом (5) подается в радиантную секцию трубчатой печи (8). Выходящая из секции парожидкостная смесь с температурой ~390 - 400^оС поступает в испаритель второй ступени (9). Здесь смесь разделяется на две фазы: жидкую - пек, выводимый снизу, и пары, подающиеся в нижнюю часть ректификационной колонны (11) (48 - 52 тарелки). Здесь в результате фракционирования кон денсируются и отводятся в жидком виде пять продуктов: первая антраценовая фракция с 9 и 11 тарелок, вторая антраценовая фракция со дна колонны, нафталиновая фракция с 27, 29, 31 и 33 тарелок и фенольная фракция с 37, 39 и 41 тарелок.

С верхней части колонны отводятся пары легкого масла, конденсирующиеся в холодильнике (12). Смесь воды и масла разделяются в сепараторе (14), из которого масло поступает в промежуточную емкость (15). Часть легкого масла насосом (16) подается на орошение колонны, другая в сборник легкого масла (13). Горячие фракции бокового отбора охлаждаются в холодильниках (12) и направляются в сборники фракций (13).



Рисунок 7 Технологическая схема обезвоживания и ректификации каменноугольной смолы в одноколонном аппарате: 1 -- хранилище смолы, 2, 5, 16 -- насосы, 3 -- испаритель первой ступени, 4 -- емкость обезвоженной смолы, 6, 12 -- холодильники, 7, 14 -- сепараторы, 8 -- трубчатая печь, 9 -- испаритель второй ступени, 10 -- емкость пека, 11 -- ректификационная колонна, 13 -- сборники фракций, 15 -- промежуточная емкость; I -- каменноугольная смола, II -- водный раствор Na₂CO₃, III -- обезвоженная смола, IV -- вода, V -- легкое масло, VI -- пек, VII -- пары смолы с температурой 380^оС, VIII -- водяные пары, IX -- вода, X -- фенольная фракция, XI -- нафталиновая фракция, XII -- поглотительная фракция, XIII -- первая антраценовая фракция, XIV -- вторая антраценовая фракция

Выход и температура отбора фракций, получаемых при ректификации каменноугольной смолы

Фракция	Выход на каменноугольную смолу, мас.%	Температура кипения, оС
Фенольная	0,7 - 1,0	170 - 200
Нафталиновая	10 - 11	200 - 230
Поглотительная	5 - 6	230 - 300
Антраценовая	20 - 27	300 - 360
Пек	53 - 58	>360

Фенольная фракция используется как источник сырья для получения фенолов, азотистых оснований и нафталина. Переработка нафталиновой фракции после извлечения из нее фенолов и азотистых оснований сводится к ее кристаллизации и прессованию нафталина. На некоторых предприятиях антраценовая фракция используется для получения сырого антрацена, из которого дальнейшей переработкой могут быть получены индивидуальные углеводороды - антрацен, фенантрен, карбазол.

6. Пекококсовый цех

Каменноугольный пек с температурой размягчения 65 - 90^оС широко используется в качестве связующего при изготовлении электродов для металлургии, поэтому часто называется электродным пеком. Помимо использования электродного пека в качестве связующего, он применяется для производства пекового кокса в пекококсовых цехах, которые включают отделение пекоподготовки, блоки коксовых печей и отделение охлаждения газа и конденсации смолы.

В отделении пекоподготовки из среднетемпературного готовят высокотемпературный пек обработкой воздухом в каскаде реакторов. Для этого среднетемпературный пек вместе с пековой смолой (из отделения конденсации) подается в первый реактор. Через слой пека при температуре 340 - 380^оС барботируется воздух. Пек самотеком перетекает в другой реактор, где продолжается его окисление. Из последнего реактора каскада образовавшийся высокотемпературный пек поступает в приемник, откуда в жидком виде подается в пековые печи на коксование. Отработанный воздух очищается от парогазовых продуктов в скрубберах и конденсаторах. Выход высокотемпературного пека составляет 87 - 92%, расход воздуха 90 - 100 нм³/т исходного пека.

Получаемый окислительной конденсацией пек подвергается коксованию в пекококсовых печах, конструктивно схожих с обычными печами коксования угольной шихты. Полезный объем камеры коксования 12 м³, загрузка около 16 - 18 т пека. Так как при коксовании пека выделяется большой объем парогазовых продуктов, загрузка печи жидким пеком осуществляется непрерывно в течение 3 - 5 ч. Период коксования ~18 ч.

На большинстве заводов применяют мокрое тушение пекового кокса. При коксовании высокотемпературного пека получают ~67 мас.% пекового кокса, 23 - 28 мас.% смолы и 7 - 8 мас.% газа. Летучие продукты, образующиеся при коксовании пека, как и в обычных коксовых печах, охлаждаются водой в стояке и газосборнике. Газ после сепаратора поступает в холодильники непосредственного действия, орошаемые водой и далее нагнетателем передается в газопровод коксового газа. Конденсирующаяся пековая смола подается в реакторы окисления, где вместе со среднетемпературным пеком подвергается обработке воздухом с получением высокотемпературного пека.

7. Вспомогательные цеха

К вспомогательным цехам относятся следующие:

1. Ремонтно-механический цех, который выполняет крупные ремонтные работы, изготовляет запасные части и сменное оборудование, ремонтирует здания и сооружения, осуществляет механизацию и автоматизацию производства.

2. Энергетические цехи. К ним относятся цехи, обеспечивающие завод электроэнергией, паром и водой:

а) парокотельный цех снабжает завод паром, в его состав входят водоподготовка, магистральные паропроводы и топливный склад, расположенный на территории цеха (если котлы работают на твердом топливе);

б) электроцех осуществляет эксплуатацию всех заводских подстанций, трансформаторов, распределительной электросети, а также оборудования вспомогательных цехов и прочих объектов. Электроцех следит также за эксплуатацией средств связи и сигнализации, в том числе телефонной, селекторной, железнодорожной, пожарной сигнализации и спецкоммутаторов; ремонтирует электрооборудование завода, контролирует кабельные сети и защитные средства, а также производит работы по автоматизации управления электрооборудованием. В его состав входят служба сетей и подстанций, центральная электроремонтная мастерская, служба связи и сигнализации, электролаборатория;

в) цех водоснабжения снабжает завод технической и пожарно-питьевой водой, обслуживает канализационные сети и общезаводские отстойные сооружения, эксплуатирует общезаводские насосные, водопроводную и отопительную сети общезаводских зданий и сооружений, производит ремонтные работы на магистралях общезаводского назначения.

3. Цех контрольно-измерительных приборов и автоматики осуществляет проверку, наладку и установку приборов КИП, и их эксплуатацию; производит систематическую обработку показаний, регистрирующих приборов для анализа производства; участвует в разработке схем и внедрении элементов автоматического регулирования технологических процессов.

4. Транспортный цех осуществляет внутризаводские и внешние железнодорожные перевозки, производит погрузочно-разгрузочные работы прибывающих и отправляемых грузов (кроме грузов спецназначения).

К вспомогательным участкам завода относятся следующие:

1. Центральная заводская лаборатория;

2. Газоспасательная станция;

3. Пожарная команда;

4. Служба заводоуправления (склады, военизированная охрана и т. д.);

5. Бытовые службы (баня, столовая и т.д.)



Заключение

Коксохимическое производство занимает огромную территорию и состоит из множества взаимодействующих цехов и участков. Производственные цехи на существующих коксохимических предприятиях имеют различное взаимное расположение. При строительстве современных коксохимических предприятий стремятся к рациональной планировке, сокращающей размеры капиталовложений и ведущей к экономичности эксплуатации, что в конечном счете приводит к снижению себестоимости продукции. При этом учитывают направление господствующих ветров, принимают меры к соблюдению норм пожарной безопасности, санитарно-гигиенических норм, учитывают перспективы дальнейшего роста производства и благоустройства территории.

У производства широкая номенклатура готовой продукции и полуфабрикатов. Сложность технических процедур заставляет задействовать высокие технологии и высококвалифицированных специалистов.

Коксохимическое производство экологическом отношении одна из наиболее сложных отраслей промышленности. Это обусловлено особенностями и масштабами отрасли. Любой процесс переработки топлив неизбежно связан с образованием сточных вод, содержащих значительное количество токсичных веществ - солей, растворенных газов, органических веществ. Все это заставляет тщательно очищать большие объемы сточных вод с использованием физико-химических и биохимических способов очистки. Существенную опасность для окружающей среды представляют выбросы пыли и газообразных веществ, выделяющихся на различных этапах технологии переработки ТПЭ. В настоящее время проблема выбросов пыли (например, в Германии, США, Японии) практически решена за счет использования систем пылеулавливания с эффективностью 86 - 99 %. Выбросы газообразных веществ (оксиды серы, азота, углерода) также значительно уменьшены.

В наше время используют сухое тушение кокса, вместо мокрого, для уменьшения количества вредных паров и пыли, выбрасываемых в атмосферу. Производственная вода отчищается и циркулирует внутри производства, для экономии и экологической чистоты. Максимально используются все промышленные отходы. Однако этого недостаточно для полного решения проблемы, связанной с экологическим загрязнением. Стоимость оборудования по отчистке стоков и воздуха, для такого крупного предприятия, составит 30% стоимости всего оборудования, что невероятно дорого и не выгодно.



Литература

1. Гаврилов Ю.В., Королева Н.В., Синицын С.А. «Переработка твердых природных энергоносителей».

2. Ахметов С. А., Ишмияров М. Х., Кауфман А. А. «Технология переработки нефти, газа и твердых горючих ископаемых».

3. Ткачев В.С., Остапенко М.А. «Оборудование коксохимических заводов».

4. Интернет. http://www.metaljournal.com.ua/coke-coke-production/.

5. Интернет. http://www.ngpedia.ru/id335339p1.html.

6. Интернет. http://metalspace.ru/education-career/osnovy-metallurgii/koks.html.

Размещено на Allbest.ru

...