125611 (Технологія і устаткування для переробки бензолу), страница 11

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 180^ПС, 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.