Общие принципы улавливания летучих продуктов

При термической переработке твердых горючих ископаемых ле­тучие продукты выходят из печей при температуре 400—450 °С (полукоксование) или 650—800°С (коксование). На каждом заводе используется определенная последовательность обработки летучих веществ и улавливания химических продуктов. В табл. 5.1 приведен порядок улавливания летучих, принятый на большинстве коксохимических предприятий мира.

Сходная последовательность обработки парогазовой смеси используется при охлаждении и очистке генераторных газов, а также летучих продуктов, образующихся при полукоксовании и энергохимической переработке твердых ископаемых.

Особенность процесса улавливания продуктов из газа заклю­чается в том, что на всех этапах охлаждается газ, насыщенный парами воды. Любые колебания температуры этого газа вызы­вают как правило, конденсацию или испарение определенного количества влаги, что создает технические трудности и приводит к необходимости оснащения газопроводов системой отвода конденсата. Давление в аппаратах и газопроводах отличается от атмосферного. Это обстоятельство, а также взрывоопасность смесей газа с воздухом обусловили применение конденсатоотвод-чиков с гидравлическими затворами.

Образующиеся при этом взаимодействии токсические веще­ства и смолистые продукты усиливают коррозию, загрязняют стоки и отлагаются в трубопроводах, аппаратах, сборниках и хранилищах. Так, в растворах, циркулирующих в различных отделениях цеха улавливания, обычно присутствуют тиоцнана-ты, хотя их нет в исходных летучих продуктах, но они образу-

ются при взаимодействии цианидов и серы:

Сера же образуется в результате окисления сульфид-иона растворяющимся в воде кислородом:

Улавливание таких веществ, как аммиак, цианистый водород, сероводород, связано в основном не столько с их ценностью, сколько с тем, что их совместное присутствие усложняет экс­плуатацию других отделений цеха улавливания и использова­ние газа потребителями.

Для улавливания из газа различных веществ преимущест­венно используют процесс абсорбции. Их можно извлечь также путем адсорбции или вымораживания. Однако адсорбция и вы­мораживание относятся к более энергоемким процессам, связа­ны с большими капитальными затратами на сооружение уста­новок. Кроме того, они отличаются меньшей производитель­ностью и менее приспособлены к автоматизации. Преимущества абсорбции особенно заметны для установок больших единичных мощностей (в настоящее время производительность цехов улав­ливания газа достигает 150 тыс. м³/ч в одном потоке).

Как правило, поглощаемые вещества хорошо растворимы в используемых абсорбентах. Поэтому скорость улавливания ли­митируется лишь диффузией поглощаемых веществ в газовой фазе. Движущая сила абсорбции в этом случае равна

С точки зрения экономики целесообразно работать при воз­можно больших концентрациях поглощенного вещества в погло­тителе, так как при этом уменьшается объем циркулирующего сорбента, сокращаются энергозатраты на его перекачивание и нагревание перед десорбцией, используется более компактная массообменная и теплообменная аппаратура. Движущие силы абсорбции при улавливании ряда компонентов невелики, так как малы парциальные давления веществ в газе до и особенно пос­ле очистки.

Для увеличения эффективности улавливания, как видно из уравнения движущей силы абсорбции, целесообразно повышать давление процесса. При тех же значениях движущей силы и концентрации вещества в газе в результате увеличения парциального давления возрастают равновесные концентрации по­глощенного вещества в сорбенте. Аналогичный эффект может быть достигнут также при понижении температуры улавливания в результате уменьшения константы Генри. В связи с тем что и увеличение давления, и дополнительное охлаждение газа связаны со значительными энергозатратами, которые не всегда удается полностью компенсировать путем сокращения расходов на улавливание, эти приемы используются ограниченно. Однако во всех случаях, когда для дальнейшей переработки или транспортирования газа необходимо повышать его давление, следует применять абсорбцию при повышенном дав­лении.