Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследования и разработки по защите окружающей среды в настоящее время являются важнейшими в нашей стране и за рубежом. Несовершенство действующей технологии обработки коксового газа на коксохимических предприятиях в современных условиях приводит к значительным выбросам в атмосферу и водоемы HtS, НСН в цехах улавливания; оксидов серы и азота из дымовых труб коксовых батарей; низкой рентабельности очистки газа; загрязнению смолистыми веществами технологических растворов установок обработки газа и, как следствие, к тяжелым условиям труда.
Вышеуказанные недостатки наиболее эффективно преодолеваются в схемах комплексной очистки коксового газа, сочетающих аммиачную круговую сероочистку с извлечением аммиака водой или растворами ортофосфатов аммония в высокопроизводительных аппаратах.
Сведения о гидродинамике и кинетике тепломассообменпнх процессов обработки газа являются важнейшим условием для промышленного осуществления этих схем. Теоретические представления о кинетике абсорбции аммиака и кислых компонентов коксового газа водой затрагивают только изучение химических процессов, происходящих в жидкой фазе. На основе этих знаний решаются задачи селективного извлечения сороводороца из коксового газа. Однако, дальнейшее совершенствование технологии аммиачной сероочистки коксового газа невозможно без изучения процессов, происходящих как в жидкой, так ив газовой фазе, особенно при рецикле газообразного аммиака в прямой коксовый газ. Полученные сведения о кинетике абсорбции позволят обосновать упрощение технологических схем и использование нового высокопроизводительного оборудования, что является актуальной задачей.
Работа выполнена в составе комплекса НИР по реализации за-< дания 0.7 программы ГКНТ Совета Министров СССР по проблеме 0.08.03 1980-1990 гг.
Цель работы: интенсификация абсорбционного процесса в аммиачном способе очистки коксового газа от сероводорода с упрощением аппаратурного оформления узла обработки газа.
Научная новизна. На основе теоретических и экспериментальных исследований получены ноеыз сведения о кинетике совместной абсорбции аммиака, сероводорода, диоксида углерода во-1 дой и аммиачным раствором в пленочном-режиме; о закономерное-
тях улавливания из газа кислых компонентов, ассоциированных с аммиаком в газовой фазе; установлены количественные зависимости показателей очиоткн коксового газа от аммиака и кислых компонентов в низконапорннх форсуночных скрубберах Вентури (СВ) от технологических факторов. Впервые получены сведения о развитии поверхности контакта фаз (ПКФ)' в низконапорннх СВ при очистке газа с низко! плотностью в зависимости от гидродинамических условий в аппарате.
Практическая значимость работы. Разработан усовершенствованный способ аммиачной очистки коксового газа от сероводорода, позволяющий значительно ускорить продасо взаимодействия оерово-дорода с аммиаком и резко сократить объем абсорбционной аппаратуры в технологических схемах комплексной очистки коксового газа.
Результаты работы реализованы при сооружении промышленного агрегата очистки коксового газа от аммиака водой на Калининградском коксогазовом заводе (ККПЗ), узлов подготовки газа на Кемеровском коксохимичеоком заводе (ККХЗ) и Новолипепком метком-бинвте (НЛЖ) с вкономическим эффектом 430 тыс.руб.
Полученные сведения использованы в технологических задана-, ях для проектирования реконструируемых и новых промышленных объектов на Алтайском коксохвмзаводе (АКХЗ), ЮТЗ, Кузнецком (КМК), Орскс-Халиловском (ОХМК), Карагандинском (Квр.МК), Новолипецком металлургических комбинатах, Коі>«лунарском кокоохимза-воде (Ком.КХЗ) с ожидаемым годовым экономическим эффектом 550 тыс.руб.
На защиту выносятся: I. Особенности процесса абсорбции аммиака и кислых газов водой и аммиачными растворам.
-
.Закономерности массопередачи, сопровождаемой химической реакцией, в скруббере Вентури.
-
Новые сведения о формировании и развитии ПКФ в низконапорннх форсуночных СВ.
4.. Реализация в промышленных условиях разработок по совершенствованию аппаратурного и технологического оформления.схем обработки коксового газа.
Апробзияя работы. Материалы диссертации докладывались на 3-й научно-технической конференции молодых специалистов по проблеме "Исследование углей, процессов и продуктов их переработки" в г*Свердловске, 1982 г.; на Всесоюзной конференции "Очвст-
ка газових внбросов иа предприятиях рааличннх отраслей промш-', ;Л.С!Шостп" (г.Шсква, ISS3 г.), на 3-Й Всесоюзной научной конференции "Совремеїпше мавшій п аппараты хю-лтропэгодства" (г.Ташкент, 1983 г.); на 2-м Всесоюзном совещания по проблема "Абсорбция газов" (г.Гродно, IS83 г.); на 3-м Всесоюзном совещании "Лб-сорбция-87" (г.Таллшш, IS87 г.); на отраслевом сомпнаро "Новцэ методы обработки коксового газа" (г.Свердловск, I9S0 п).
Ш&йШЛШШ' Шториалн дпссертацпошюй работы опубликовали в 7 статьях, 6 тезисах докладов п в 2-х авторских свидетельствах.
Структура п объем работн. Диссертация состоит пз введения, 5 глав, заключения. Библиографический сппсок включает 161 ксточ-пик. Работа изложена ка ISI странице машинописного текста, а том числе 20 рисунков г» 13 таблиц.
ШОТЕИЇШїГМШЯ ЧАСТЬ
В работе на лабораторной стадии для приготовлопля газовых смесей использовали сяижешгый сероводород, полученный гидролизом сернистого алвшшия.
Концентрация Н$~ л ^ D растворах определяли потенцио-метрпчсскпм тптрованяем. Рассеяние света частицами охлаадешюй парогазовой смеси мцэ-н25- сог- nLo аргон измеряли на ко$э-ломотре ЛМЗ-69. Фильтрованном газа через алопя, заполненный ватой аз стекловолокна, осаждали аэрозоли, газовуя скесь до а после фильтра анализировали на хроматографе ЛХМ-8 ЦЦ; покпо-моло-кулярнув структуру аэрозолей исследовали методом ИК-спектроско-пия на спектрофотометре S[>en>:cUJR-?s. Дисперсность аэрозолей определяли методом осегхэяия па стокляннуп пластинку, покрнтуя слоем Екмерепониой 2ПДК0СГИ, с последуацпм расчетом размера частиц под микроскопом "Бяолам".
Пря проведении исследований па стендовой установко по изучению закономерностей (Іормяровапкя и развития поверхности контакта Зез в скруббере Вэптурл использовали химический ?:отод Дакквертса.
Проби газа на промкплешпе: установках отбирались методом внутрэтшй фильтрации по методике ВУлПЯа. Дпспзрскко характо-рпстЕКп частиц аэрозодяй исследовались с помощью икпактора конструкции ШВЮГаза с использованием фильтров пз ткани Потряпова.
