Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРА ОРТОФОСФАТОВ АММОНИЯ ОТ СМОЛИСТЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ УЛАВЛИВАНИИ АММИАКА ИЗ КОКСОВОГО ГАЗА

Предлагаемое изобретение относится к коксохимической промышленности и касается улавливания аммиака из коксового газа круговым фосфатным методом, а именно очистки раствора ортофосфатов аммония от смолистых веществ.

Смолистые вещества представляют собой мелкодисперсные частицы преимущественно каменноугольной смолы, а также пека, угля, которые улавливаются раствором ортофосфатов аммония из коксового газа при абсорбции этим раствором аммиака круговым фосфатным методом.

Очистка раствора ортофосфатов аммония от смолистых веществ необходима для надежной эксплуатации оборудования. В противном случае при циркуляции раствора ортофосфатов аммония в замкнутом цикле кругового фосфатного метода происходит накапливание смолистых веществ, которые отлагаются в оборудовании, что снижает эффективность технологических процессов, требует остановок на чистку.

Известен способ очистки раствора ортофосфатов аммония от взвешенных смолистых веществ в отстойнике типа "бутыль" (Назаров В.Г., Зелинский К.В., Экгауз В.И. Опытно-промышленные исследования улавливания аммиака // Кокс и химия. 1986. №12. с.26-32). Очищаемый раствор подают в аппарат, в котором происходит укрупнение частиц, т.е. их коагуляция. За счет разности в плотности смолистые вещества всплывают вверх, а очищенный раствор удаляется снизу. При времени отстоя в течение 10-12 часов происходит достаточно полное очищение раствора. Недостатком известного способа является низкая производительность отстойника, а также затруднительное удаление смолистых веществ, которые могут быть использованы для дальнейшей переработки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки раствора ортофосфатов аммония от смолистых веществ в отстойнике цилиндрического типа (Зубицкий Б.Д., Дьяков С.Н., Чимарев В.А., Швед B.C., Сычев С.С., Назаров В.Г., Экгауз В.И. и Дементьев Н.В. Промышленное освоение новой технологии очистки коксового газа с уничтожением аммиака // Кокс и химия. 2002, №5. С.27-28, 32-33 (прототип).

Согласно известному способу после улавливания аммиака из коксового газа в абсорбере раствор ортофосфатов аммония с содержанием взвешенных смолистых веществ 0,35-0,06 г/дм³ поступает в отстойник.

При отстаивании, продолжающемся в зависимости от содержания смолистых веществ не менее 8 часов, частицы смолистых веществ укрупняются, т.е. коагулируют, и всплывают вверх. Периодически они удаляются с поверхности отстойника и подаются на дальнейшую переработку.

Очищенный раствор ортофосфатов аммония с содержанием смолистых веществ 0,035-0,040 г/дм³ снизу выводят из отстойника и подают через теплообменник в регенератор для выделения аммиака, а затем возвращают в абсорбер. Таким образом, раствор ортофосфатов участвует в замкнутом цикле.

Достоинствами известного способа являются достаточно высокая степень очистки раствора, простота в эксплуатации, безотходность, возможность использования смолистых веществ для дальнейшей переработки в товарный продукт.

Однако в известном способе очистки для достижения содержания смолистых веществ 0,035-0,040 г/дм³ требуется время отстоя раствора не менее 8 часов. Таким образом, для обеспечения непрерывного технологического процесса улавливания аммиака круговым фосфатным методом при заданной производительности 45 м³/час и времени отстоя 8 часов необходимый объем раствора ортофосфатов аммония, находящегося на очистке, должен составлять 360 м³. В известном способе для осуществления этого используют три отстойника при единичном объеме каждого аппарата 120 м³.

Известный способ имеет следующие недостатки:

- низкая единичная производительность отстойника вследствие невысокой эффективности процесса коагуляции смолистых частиц,

- наличие в системе большого объема дополнительного количества раствора ортофосфатов аммония, для приготовления которого требуется расход дорогостоящих реагентов,

- высокая материалоемкость оборудования,

- в случае уменьшения плотности раствора ортофосфатов аммония в известном способе может произойти оседание смолистых веществ на дно отстойника, а затем попадание загрязненного раствора в следующее по технологической линии оборудование, что приведет к остановке на чистку установки в целом.

Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе очистки раствора ортофосфатов аммония от смолистых веществ, включающем подачу раствора в аппарат, выделение смолистых веществ, удаление их из верхней части аппарата, а очищенного раствора - из нижней, выделение смолистых веществ проводят на установленной в аппарате насадке из коксовой мелочи размером частиц менее 10 мм в количестве 70-80% от общего объема при линейной скорости движения раствора через ее сечение 0,001-0,0014 м/с.

Использование насадки позволяет исключить возможность оседания смолистых веществ на дно аппарата и регенерации насадки, повысить производительность и надежность процесса. Частицы вступают в контакт с коксовой мелочью, выбранной в качестве материала насадки, которая имеет развитую внутреннюю поверхность и обладает свойством ускорять их укрупнение. Они укрупняются, накапливаются на поверхности насадки, затем отрываются и за счет разности в плотности всплывают наверх. При этом линейная скорость движения раствора через сечение насадки подобрана таким образом, что процесс очистки не переходит в режим фильтрования, то есть на поверхности насадки и внутри нее не накапливаются смолистые вещества, что исключает необходимость регенерации. При линейной скорости менее 0,001 м/с коагуляция замедляется, снижается производительность аппарата, при скорости более 0,0014 м/с насадка переходит в режим фильтрования, на ее поверхности начинают накапливаться частицы смолистых веществ.

За счет высокой эффективности коагуляции смолистых веществ повышается производительность аппарата. При использовании заявляемого способа достигается замена трех отстойников объемом 120 м³ каждый на один аппарат объемом 30 м³. При этом снижается материалоемкость оборудования, расход дорогостоящих реагентов, т.к. отпадает необходимость содержания в системе дополнительного объема очищаемого раствора ортофосфатов аммония. В случае аварийного снижения плотности очищаемого раствора насадка является препятствием для попадания в следующее по технологической линии оборудование осажденных смолистых веществ. Используемая в качестве насадки коксовая мелочь является доступной продукцией собственного производства.

Ниже приведен пример конкретного осуществления предлагаемого способа.

Раствор ортофосфатов аммония плотностью 1,2 г/см³ после абсорбера с содержанием смолистых веществ 0,35-0,06 г/дм³ плотностью 1,171 г/см³ подают в аппарат с насадкой из коксовой мелочи. Аппарат содержит цилиндрический корпус емкостью 30 м³ с конической крышкой. В нижней части аппарата размещена колосниковая решетка, которая сверху покрыта металлической сеткой с размером ячейки 5×5 мм. Поверх сетки насыпают слой коксового орешка размером частиц 10-25 мм (ГОСТ 8935-77) в количестве 10-15% от общего объема, затем - слой насадки из коксовой мелочи (ТУ 14-7-115-89) размером частиц менее 10 мм в количестве 70-80% от общего объема, сверху - снова слой коксового орешка с тем же размером частиц и в том же количестве. Слои коксового орешка предохраняют слой коксовой мелочи от просыпания и размывания.

Очищаемый раствор непрерывно поступает в верхнюю часть аппарата, заполненного раствором, с линейной скоростью 0,001-0,0014 м/с проходит через сечение аппарата и насадки из коксовой мелочи, на которой проходит укрупнение и накапливание частиц смолистых веществ. Частицы смолистых веществ отрываются и за счет разности в плотности всплывают наверх, откуда периодически удаляются и отводятся на дальнейшую переработку.

Очищенный раствор ортофосфатов аммония с содержанием смолистых веществ 0,035-0,040 г/дм³ непрерывно выводят из нижней части аппарата и направляют в регенератор для выделения аммиака.

Предлагаемый способ очистки раствора ортофосфатов аммония обладает следующими преимуществами:

- повышение производительности аппарата за счет повышения эффективности процесса коагуляции частиц смолистых веществ,

- уменьшение количества и размеров аппарата, снижение материалоемкости,

- исключение затрат на приготовление дополнительного количества раствора ортофосфатов аммония,

- повышается надежность процесса, т.к. исключается возможность оседания смолистых веществ на дно аппарата в случае снижения плотности раствора ортофосфатов аммония.