Анализ и технологическая оценка химического производства
h; шириной
— 0,4 м, длиной — 13—14 м, высотой — 4, 4,5 м. В камеру загружают до 15 т
угля.
На рис. 6 показана схема коксовой камеры. Она имеет две торцовые стороны
— коксовую, куда выталкивается из камеры кокс (коксовый пирог), и машинную
— для ввода в камеру коксо-выталкивателя 5, представляющего собой пластину
с размерами, немного меньшими, чем у сечения камеры. При коксовании
машинная и коксовая стороны камеры плотно закрываются дверцами / и 2. В
своде камеры имеются отверстия, через которые загружается шихта с помощью
загрузочного вагона с бункерами 4, течки которых устанавливаются над
отверстиями в своде камеры. Вагон перемещается по рельсовому пути,
расположенному над коксовыми камерами, и обслуживает десятки камер. После
загрузки шихта в камере разравнивается, загрузочные отверстия закрываются и
начинается процесс коксования.
Для отвода паро-газовой смеси из камеры стояк 3 соединяется с
газопроводом.
На рис. 7 показана схема нагревания шихты в камерах коксовой батареи
(поперечный разрез) с перекидным над сводами камер ходом топочных газов.
Воздух, поступающий на горение горючих газов, предварительно нагревается в
регенераторах 4 и смешивается с газом, поступающим из отверстий 3 в
простенках 2, расположенных между камерами /. В простенке 2 происходит
сгорание газообразного топлива, и горячие дымовые газы огибают камеру,
подогревают ее с другой стороны и уходят через регенераторы тепла в дымовую
трубу.
Через каждые 20—30 мин поток газа и воздуха переключают на нагретые
топочными газами регенераторы и поток газов обогревает обратную сторону
камеры. Это обеспечивает равномерный нагрев камеры с обеих сторон. На
заводах применяют различные системы обогрева камер; пребывание шихты в
камере 13—17 ч. Выделяющийся при коксовании в камерах прямой коксовый газ
отсасывается воздуходувкой и подается на переработку.
По окончании процесса коксования разгрузка камер проводится поочередно.
После разгрузки камеры торцовые стороны ее закрываются и цикл работы
повторяется.
Из 1 т шихты с влажностью 6% в процессе коксования получают в среднем
следующие продукты, кг:
[pic]
Переработка прямого коксового газа
Парогазовую смесь, выходящую из коксовой камеры, называют прямым
коксовым газом. В 1 м3 газа, кроме Н2, СН4, СО и газообразных
углеводородов, содержится: смолы 80—130 г, бензольных углеводородов 30—40
г, аммиака 8—13 г, сероводорода и других сернистых соединений 6—25 г,
цианистых соединений — 0,5—1,5 г, паров воды 250—450 г, твердых частиц
15—35 г. Такой газ подвергают переработке по схеме, приведенной на рис. 8.
Прямой коксовый газ, выходящий из камеры при температуре 700—800° С,
поступает в газосборник /, где охлаждается до 80° С водой; при этом из газа
частично конденсируется смола и твердые вещества. Для дополнительного
выделения смолы газ охлаждают в холодильнике 2 до 20—30° С.
Сконденсировавшаяся смола и надсмольная вода из газосборника 7 и
холодильника 2 поступают в сборник 3, где разделяются на три слоя: нижний —
твердые вещества, средний — смола» верхний — надсмольная вода. В
надсмольной воде содержится аммиак. Для окончательного выделения из газа
туманообразной смолы газ из холодильника 2 поступает в электрофильтр 4, где
из него выделяется смола, стекающая в сборник 3. Для продвижения прямого
коксового газа через систему аппаратов очистки применяется турбогазодувка
5. Пройдя турбогазодувку, газ нагревается в подогревателе 7 до 60— 70° С и
поступает в сатуратор 6 — аппарат барботажного типа, в котором находится
76—78% H^SO^. Аммиак, содержащийся в газе, реагирует с HoS04 с образованием
сульфата аммония;
[pic]
Образовавшийся сульфат аммония выпадает в осадок, отделяется от
раствора, сушится и используется в качестве удобрения. Затем газ
охлаждается до 20—25° С в холодильнике 9 и поступает в башни с насадкой 8,
орошаемые каменноугольным маслом (фракция при перегонке смолы, кипящая при
230—300° С), которое извлекает из газа бензол, толуол, ксилол и др.
Раствор сырого бензола подвергается перегонке, в результате чего
отгоняется бензол и его гомологи, а масло после охлаждения снова
возвращается на орошение башен 8. Освобожденный от примесей коксовый газ
называется обратным. Он очищается от соединений серы. Обратный коксовый газ
в основном состоит из водорода (54—59%), метана (23—28%), окиси углерода
(5—7%), углеводородов (2—3%) и примесей: азота (3—5%), углекислоты
(1,5—2,5%), кислорода (0,3— 0,8%). Теплота сгорания его 16750—17200 кдж/м3.
Коксовый газ как высококалорийное топливо применяют для получения
высоких температур в металлургии, стекловарении, коксовании; его используют
в качестве сырья в химической промышленности для получения водорода, сажи,
ацетилена и т. д.
9. Получение синтезированного газа
Химические методы переработки нефти проводят при высоких температурах
без катализатора (термический крекинг), при высоких температурах в
присутствии катализатора (каталитический крекинг), в присутствии водорода,
при высокой температуре и давлении (гидрокрекинг) и др. Благодаря высокой
температуре происходит расщепление молекул углеводородов. Кроме того, в
результате вторичных процессов образуются молекулы новых соединений,
которые не содержатся в нефти или в нефтепродуктах.
Рассмотрим процесс расщепления составляющих нефти при нагревании на
примерах.
При нагревании нефти сначала расщепляются углеводороды парафинового ряда
с длинной цепью
[pic]
По мере повышения температуры разрыв цепи углеводородов сдвигается к
краю цепи, вплоть до метана СН4, т. е. С14Н30 (С13Н26 + СН4, а при
температуре выше 820° С метан разлагается на углерод и водород СН4 --> С +
2Н2
Нафтеновые углеводороды при нагревании дегидрируются, образуя
ароматические углеводороды:
[pic]
Ароматические углеводороды более устойчивы к нагреванию, поэтому они
почти не изменяются. Непредельные углеводороды, образующиеся в процессе
распада, в значительной степени вступают в реакцию полимеризации или
циклизации, образуя ароматические и другие сложные соединения. Чем выше
температура крекинга, тем выше скорость реакции и больше образуется
газообразных продуктов. Применение давления затрудняет процесс расщепления
и благоприятно влияет на вторичные реакции. Крекинг ведут для получения
бензина и газов.
Термический крекинг в смешанной фазе (жидкой и паровой) проводят под
давлением до 70 am при температуре 350—500° С. На рис.9 показана схема
крекинга мазута. Мазут насосом 1 подается на одну из нижних тарелок
ректификационной колонны 2, где смешивается с тяжелой фракцией. Затем смесь
подается в трубчатую печь 3, где нагревается до температуры 470—480° С. Из
средней части колонны 2 выводится более легкокипящая фракция, которая
нагревается в трубчатой печи 4 до 500—510°. Давление в печах поддерживается
50—70 am (5—7 Мн/м2). Продукты крекинга из печей 3 и 4 проходят
редукционный вентиль 5 и поступают в испаритель 6, где происходит отделение
паров от крекинг остатка, который выводится из испарителя. Пары из
испарителя направляются в ректификационную колонну на разделение. Пары
бензина и газы проходят конденсатор 7 и сепаратор 8, где они разделяются.
Выход продуктов при крекинге следующий: крекинг-бензин 30— 35%, крекинг
газы 10—15%, крекинг-остаток 50—56%. Крекинг газы содержат этилен, пропан,
пропилен, бутан, бутилен и др. Они служат ценным сырьем для синтеза
органических соединений. Крекинг-остаток служит котельным топливом.
Парофазный крекинг — пиролиз проводят при температуре 670— 720° С и
атмосферном давлении. В процессе пиролиза жидкие продукты обогащаются
ароматическими соединениями, а газы — непредельными углеводородами. Пиролиз
проводится с целью получения сырья для химической промышленности.
Каталитический крекинг проводится в паровой фазе при 450-500е С и
давлении 0,5-1,0 am (0,05-0,1 Мн/м2) в присутствии алюмо-силикатных
катализаторов, представляющих собой твердые высоко. пористые вещества.
Катализаторы адсорбируют углеводороды и на поверхности происходят реакции
расщепления. Одновременно мот проходить реакции ароматизации. При
каталитическом крекинге наряду с жидкими продуктами (вы. ход бензина — 70%)
образуются газы (12—15%) и кокс (4—6%) Кокс откладывается на поверхности
катализатора и снижает его активность. Для выжигания кокса через
катализатор при температуре 550— 600 С пропускают воздух.
В печи 1 подаваемое на крекинг сырье нагревают до 350—360(С и затем
направляют в реактор 2, в который из бункеpa 3 поступает зернистый
катализатор. Под действием собственного веса катализатор опускается в низ
реактора и перед поступлением в регенератор (самотеком) обрабатывается
паром. Продукты крекинга из реактора 2 направляются на разделение в
ректификационную колонну (на схеме не показана). Для регенерации
катализатора сверху в регенератор 4 воздуходувкой 5 подается воздух,
который реагирует с коксом, расположенным на поверхности катализатора,
| |  скачать работу |
Анализ и технологическая оценка химического производства |
