12.4. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

Снижение уровня загрязнения атмосферы в настоящее время является наиболее актуальной социально-экономической проблемой в коксохимическом производстве.

Природоохранные мероприятия можно разделить на две группы:

1) мероприятия технологического плана, предусматривающие уменьшение количества отходящих газов и пылей от источника их образования; 2) мероприятия, предусматривающие модернизацию, реконструкцию и внедрение нового пылегазоочистного оборудования с целью повышения эффективности его работы.

Основные проблемы загрязнения атмосферы и пути их решения. Основными источниками газовых выбросов являются дымовые трубы коксовых батарей, технологические операции загрузки и выгрузки коксовых печей и тушения кокса, градирни цикла конечного охлаждения газа, воздушники оборудования химических цехов, аспирационные системы.

Выделение газа в результате плохой герметизации арматуры это второй по значимости источник выбросов (двери, загрузочные люки, крышки стояков, а также неплотности кладки верха и фасадных стенок). Выделение газа из неплотностей дверей, крышек стояков и загрузочных люков происходит только в результате плохой очистки их от отложений после выдачи кокса, плохой работы прижимных устройств, изношенности уплотняющих поверхностей.

Все пылевые выбросы делятся на организованные и неорганизованные. Неорганизованные происходят при загрузке угольной шихты в печные камеры, выдаче и тушении кокса. Организованные выбросы из выхлопных труб систем аспирации объектов транспортирования, измельчения, сепарации, сушки угольной шихты, а также при перегрузках и рассеве кокса, особенно кокса сухого тушения.

Организованные выбросы ныли уменьшаются посредством очистки в различных пылеуловителях. Борьба с неорганизованными загрязнениями ведется, как правило, технологическими мероприятиями или переводом их в организованные путем сооружения специальных устройств. Мероприятия по снижению организованных выбросов помимо защиты атмосферы улучшают условия труда.

Наиболее опасными источниками пыли и аэрозолей при работе коксового блока, на который приходится около 70% газовых выбросов, являются операции (выброс на 1 т кокса) термической подготовки угля (до 3,5 кг), выгрузка кокса (1 кг), загрузка печей (0,5 кг), мокрое тушение кокса (1,6 кг).

При термической подготовке углей в виде организованного выброса теряется примерно треть нагретого теплоносителя, содержащего оксиды углерода, азота и серы, а также аэрозоль мелких классов угля и небольшое количество продуктов термического разложения угольной пыли, накапливающихся в цикле теплоносителя. В этом случае для очистки газов и защиты воздушного бассейна используют скрубберы Вентури. Токсичные соединения подвергаются глубокому окислению на железных и платино-палладиевых катализаторах.

Входящие в состав отходящих газов продукты пиролиза требуют утилизации. Для очистки газов, отходящих из камерных печей, от пылей используются скрубберы и электрофильтры. Эффективность применения электрофильтров зависит от условий их эксплуатации и, в частности, от температуры отходящих газов на выходе из дымовых труб. При бездымной загрузке угольной шихты в камеры коксования с помощью инжекции газов загрузки в газосборник эффективность улавливания газов составляет: при пароинжекции 95%, а при гидроинжекции 99%.

Беспылевая выдала кокса, с применением новой конструкции двухкамерного зонта, с установкой отсоса и сухой очистки выделяющейся пылегазовой смеси позволяет достичь эффективности улавливания и очистки 99% и локализации выбросов у батареи более 95%.

Двери коксовых печей усовершенствованной конструкции с пружинными затворами и гибкими уплотняющими рамками, а также с газоотводящими каналами, позволяющими снизить давление газа под уплотняющей рамкой, обеспечивают постоянную передачу нагрузок на уплотняющую рамку и требуемую газоплотность. Эффективность таких дверей не менее 95%.

Установка газоотводящих стояков с пневматическим уплотнением крышек и комбинированным уплотнением раструбов клапанных коробок, с применением гидрозатворов позволяет обеспечить требуемую герметичность и устранить утечки сырого газа Эффективность этих мероприятий составляет 98%.

Самоуплотнякщиеся крышки загрузочных люков с заливкой специальным раствором зазоров между крышкой и корпусом рамы люков позволяют достичь требуемой герметичности и газоплотности. Эффективность таких крышек также составляет 98%.

Свечи газосборников новой конструкции с автоматическим зажиганием и сжиганием аварийно сбрасываемых газов исключают сброс сырого коксового газа в атмосферу.

Регулирование процесса сжигания газа в отопительных каналах обогревательных простенков с рециркуляцией продуктов горения с нисходящего потока на восходящий поток позволяет уменьшить содержание оксидов азота в продуктах горения, выбрасываемых через дымовую трубу в атмосферу, до величин ниже мировых нормативов.

При мокром тушении кокса выбросы в атмосферу зависят от крупности кокса, его прочности и качества воды, подающейся на тушение. При мокром тушении выделяется около 600 кг пара на 1 т кокса, а общий объем загрязненных газов составляет более 1000 м3 на 1 т кокса. Для уменьшения выброса мелких классов кокса при мокром тушении используют специальные отбойники- сепараторы. Примерно 90% частиц размером менее 10 мкм удаляется из потока пара скрубберами при тонком распылении воды. Чтобы уменьшить выбросы на территории коксохимического предприятия, на новых установках мокрого тушения высоту тушильной башни увеличивают до 30 и даже до 42 м. При импульсной подаче воды на тушильную башню выброс капель в атмосферу уменьшается на 50%.

Особое значение имеет сокращение выбросов при сухом тушении кокса. Запыленность дымовых потоков в этом случае может достигать 50 г/м3 при температуре отходящих газов 350°С. Тщательной организации местных отсосов требуют многие узлы установки сухого тушения кокса: загрузки в тушильную камеру и извлечения кокса из камеры сортировки кокса, где пыли выделяется в 3 10 раз больше, чем при сортировке кокса мокрого тушения. Очистка от пыли в этом случае усложняется из-за ее плохой смачиваемости, что делает целесообразным применение рукавных фильтров.

Выдача кокса сопровождается залповыми (в течение 30-50 с) выбросами пыли (2,5-5,7 г/м3), оксидов углерода, серы и азота, аммиака, нафталина, бензола и цианистого водорода (в пределах 1 100 мг/м3). При выгрузке такого кокса пылеунос увеличивается с 0,34 до 1,1 кг на 1 т кокса. Для предотвращения поступления пыли в атмосферу используются разные кожухи, подвижные вытяжные колпаки и т. д. Кожухи располагаются над камерными печами для того, чтобы при выгрузке кокса вредные выделения вместе с потоками газа удалялись через них.

Очистка газов от шалей при выгрузке происходит с помощью рукавных фильтров, скрубберов Вентури и мокрых электрофильтров.

Помимо указанных процессов, на коксохимическом предприятии возможно выделение сажи из дымовых труб. Образование сажи происходит в отопительных системах коксовых батарей при их разгерметизации и наличии подсоса сырого коксового газа в отопительные системы.

В сульфатных отделениях цехов улавливания химических продуктов коксования при сушке, транспортировании, затаривании и отгрузке сульфата аммония выделяется мелкокристаллическая пыль сульфата. Хорошая смачиваемость и растворимость в воде этой пыли обеспечивают достаточно полное (до 99%) ее улавливание в обычных мокрых циклонах.

В химических цехах источниками организованных газовых выбросов оказываются многочисленные воздушники, а также вентиляционные системы. Неорганизованные парогазовые выбросы возникают из- за недостаточной герметизации, протечки через сальники арматуры и насосов, разливы (испарение). Кроме этого, значительные газовые выбросы возникают при сушке сульфата аммония и окислительной переработке каменноугольного пека. Очень крупным источником выбросов неорганизованного характера оказываются градирни конечного охлаждения при открытом цикле.

Дожигание выхлопных газов на ряде предприятий и установок, в особенности содержащих полициклические ароматические углеводороды, осуществляется на катализаторах, например на оксидах ванадия и меди, нанесенных на оксид алюминия, достигается полнота очистки 97 100%). В реакторах дожигания с кипящим слоем катализатора даже при невысоком содержании кислорода (около 4%) в исходной смеси окисляются все органические соединения, включая и смолу, адсорбированную на поверхности частиц пыли.

В последние 10-15 лет из-за возросшего внимания к проблемам экологии и необходимости перехода на экологически чистые технологии наибольшее значение приобрели процессы очистки коксового газа от сероводорода и получения на его основе товарных продуктов. В мировом промышленном производстве освоено достаточно большое число процессов улавливания сероводорода. Это обусловлено как неодинаковым составом коксуемых шихт и, следовательно, составом коксового газа, так и различными требованиями к глубине очистки, обеспечивающими остаточное содержание сероводорода в газе менее 0,5 мг/м3.

В России с целью совершенствования процесса вакуум-карбонатной сероочистки коксового газа разработана и внедрена в промышленную практику новая схема регенерации поглотительного раствора с раздельными циклами поглотительного раствора и циркулирующего через первичные газовые холодильники парового обессоленного конденсата. Последний служит теплоносителем для нагрева регенерируемого поглотительного раствора и хладагентом в верхних секциях первичных газовых холодильников при охлаждении прямого коксового газа от 80 82 до 65 °С.

Использование тепла прямого коксового газа для регенерации поглотительного раствора вакуум-карбонатной сероочистки по данной схеме позволяет значительно сократить расход пара на десорбцию сероводорода, а при увеличении расхода поглотительного раствора на орошение газа снизить остаточное содержание сероводорода в очищенном газе. Приведенные ниже данные позволяют сравнить содержание сероводорода до и после очистки.

Состав коксового газа после конечного охлаждения, % (об.): аммиак 0,001

пиридиновые основания 0,001

бензольные углеводороды 9,4

сероводород 3,2

цианистый водород 0,057

углекислый газ 2,0

водород 53,0

метан 22,0

кислород 0,33

азот 3,0

смола 0,001

нафталин 0,01

СО 7,0.

Состав коксового газа после очистки от сероводорода, % (об.): водород 61,6

метан 25,7

углекислый газ 2,4

СЮ 6,6

кислород 0,58

азот 3,0

смола 0,001

нафталин 0,01

цианистый водород 0,055

сероводород 0,004

бензол 0,05.

После сероочистки содержание сероводорода уменьшается в 800 раз.

Размещение пыле- и газоочистных сооружений по этапам технологической переработки исходных углей в кокс определяется технологией производства кокса.

Из новых технологических процессов производства кокса наиболее эффективны непрерывные схемы производства (получение формованного кокса, коксование в кольцевых печах и другие), при этом сводится к минимуму число зон загрузки и выгрузки.

На рис. 12.4 представлена схема обезвреживания и использования парогазовых выбросов. В табл. 12.3 показана последовательность обработки отходящих газов коксохимического производства.

Последовательность обработки газа

Таблица 12.3

Операция

Назначение

Примечания

Охлаждение до 80 100° С в газосборнике или другом аппарате непосредственного действия. Охлаждение в специальных холодильниках до 30- 40° С и конденсация воды и смолы

Прекращение реакции термического превращения. Выделение пыли и тяжелых смол. Выделение из газа смолы и воды, уменьшение объема газа, что создает благоприятные условия для транспортирования газа

Повышение давления газа в нагнетателе

Откачивание газа из иечей и управление их гидравлическим режимом, транспортирование газа через цех улавливания и выдача его потребителю

Операция часто совмещается с очисткой газа от тумана смол в электрофильтрах

Улавливание сероводорода и цианистого водорода

Предотвращение коррозии и нарушений технологии в последующих отделениях цеха и у потребителей. Сокращение выбросов токсичных веществ

Часто совмещается с очисткой газа от нафталина. При обработке продуктов термической переработки малосернистых топлив используется ограниченно

Извлечение сырого бензола из газа

Выделение ценных продуктов и создание благоприятных условий для дальнейшего транспортирования газа

На большинстве заводов сырой бензол извлекают до сероочистки

Схема материальных потоков охлаждения и улавливания химических

Рис. 12.4. Схема материальных потоков охлаждения и улавливания химических

продуктов коксования

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >