Извлечение аммиака при производстве кокса из коксующегося угля

Извлечение аммиака при производстве кокса из коксующегося угля

Аммиак (NH3) является побочным продуктом, образующимся при производстве кокса из коксующегося угля в коксовых печах. Он является составной частью коксового газа (COG), выходящего из коксовых печей, с типичной концентрацией в сыром COG 6 граммов на нормальный кубический метр (г/N кубический метр). Растворимость NH3 в воде приводит к его присутствию в промывочном растворе коксовой батареи (COB) с типичной концентрацией от 5 граммов на литр (г/л) до 6 г/л общего NH3. Следовательно, из-за чистого производства промывочной жидкости в COB, также иногда называемой избыточной промывочной жидкостью, возникает поток жидкости, а также поток газа, из которого требуется удалить NH3. Количество избыточного щелока составляет около 12 % от расхода сухого угля, что зависит от влажности угля.

Удаление NH3 из газового потока является универсальной функцией коксохимического производства. Это связано с тем, что NH3 в присутствии других загрязнителей COG, цианида водорода (HCN), сероводорода (H2S), кислорода (O2) и воды, оказывает чрезвычайно агрессивное воздействие на трубопроводы из углеродистой стали. Кроме того, когда аммиак бесконтрольно сжигается в любой камере сгорания, он образует оксиды азота (NOx), вызывающие загрязнение воздуха. Следовательно, удаление NH3 из COG и потока жидкости также необходимо выполнять по экологическим причинам.

Основной процесс обращения с NH3 в коксовой печи и заводе по производству побочных продуктов связан с удалением и утилизацией NH3, присутствующего в COG. Однако системы рекуперации NH3 часто включают оборудование для обработки NH3, образующегося в избыточном промывочном растворе. Для правильного понимания того, как эти объекты включены в общую систему обращения с NH3, сначала описывается обработка NH3 в избыточном промывочном растворе, а затем описываются основные процессы удаления NH3 из COG.

Обработка избытка промывочной жидкости

В некоторых местах излишки промывочного раствора можно утилизировать без предварительной очистки, применяя закачку в глубокие скважины. Когда-то распространенной практикой было использование избытка промывочной жидкости для тушения горячего кокса, хотя по экологическим причинам такая практика больше не приемлема. При отсутствии таких простых методов удаления оставшимися альтернативами является удаление большей части NH3 из раствора путем дистилляции, за которой обычно следует окончательная обработка на установке биологической очистки сточных вод (БЭТ). Можно использовать только БЭТ для удаления NH3 из избыточного промывочного раствора, однако размер и эксплуатационные расходы установки БЭТ значительно снижаются, если предварительное удаление NH3 осуществляется путем дистилляции.

Перегонка избыточного промывочного раствора включает подачу раствора в верхнюю часть дистилляционной колонны с тарелками, обычно называемой аммиачным дистиллятором, и подачу противоточного потока отпарного пара на дно. Отпарной пар отгоняет NH3, который удаляется с парами верхнего погона и направляется на дальнейшую очистку. Отпаренный раствор перекачивается со дна дистиллятора и охлаждается перед сбросом в местную канализацию или на установку БЭТ. Типичные уровни общего NH3 в отпарной жидкости колеблются от менее 50 частей на миллион (частей на миллион) до 150 частей на миллион.

Весь растворенный NH3, присутствующий в избытке промывочной жидкости, паром удалить не представляется возможным. Многие химические вещества, присутствующие в промывочной жидкости, приводят к образованию в растворе различных солей аммония. К ним относятся, среди прочего, карбонат аммония, хлорид и сульфат. Соли, такие как карбонат аммония, легко разлагаются при нагревании в дистилляционном аппарате с образованием свободных молекул NH3. Однако другие соли, такие как хлорид и сульфат аммония, не разлагаются и сохраняют NH3 в фиксированной форме. Доля связанного NH3 по отношению к общему количеству NH3 в избытке промывочной жидкости обычно находится в диапазоне от 20 % до 50 %. Чтобы обеспечить перегонку связанного NH3, излишнюю промывочную жидкость необходимо сделать щелочной. Затем происходит следующая типичная реакция, высвобождающая свободные молекулы NH3.

NH4+ + OH- =NH3 + H2O

Добавление щелочи определяется массовым балансом, основанным на химическом анализе избыточного раствора, чтобы получить концентрацию присутствующего фиксированного NH3.

Форма щелочи, используемая при перегонке избытка промывочной жидкости, менялась с годами. В течение многих лет применяли суспензию гидроксида кальция (извести). Преимущество этого материала заключалось в низкой стоимости и доступности, но образование нерастворимых солей кальция, таких как карбонат кальция, создавало серьезную проблему загрязнения. Перегонные кубы NH3 требовали значительного усовершенствования конструкции, чтобы обеспечить продолжение работы при частичном загрязнении, но даже в этом случае их приходилось регулярно выводить из эксплуатации для очистки. Чтобы избежать проблемы загрязнения, также использовался карбонат натрия (кальцинированная сода). Это имеет то преимущество, что нерастворимые соли не образуются, но могут присутствовать примеси, вызывающие загрязнение, и требуется оборудование для хранения и смешивания на месте. Фактор окружающей среды при использовании таких реагентов, как известь и кальцинированная сода, заключается в том, что любой образующийся нерастворимый осадок может создать проблему утилизации твердых отходов.

Доступность и простота обращения с раствором гидроксида натрия (NaOH) (каустической соды) в настоящее время является предпочтительной щелочью для современной конструкции дистилляторов NH3. NaOH является самой дорогой из традиционно используемых щелочей, но его расход можно строго контролировать, что является большим преимуществом, когда налагаются ограничения на рН еще сточных вод. Необрастающие свойства NaOH позволяют использовать более экономичные конструкции дистилляторов, включающие клапанные тарелки вместо традиционных колпачковых тарелок. На практике NaOH впрыскивается в NH3 еще рядом с верхней тарелкой, но не на ней. Это позволяет сначала удалить из жидкости растворенные кислые газы, такие как HCN и H2S, прежде чем они смогут реагировать с NaOH с образованием нелетучих солей.

Материалы конструкции перегонных кубов NH3 выбраны из-за их коррозионной стойкости. Традиционно использовался чугун с большими допусками на коррозию, хотя в настоящее время часто более экономично использовать такие материалы, как Hastelloy (сплав на основе никеля), титан и нержавеющая сталь (марка 316). Верхние секции дистилляторов NH3, в которых присутствуют как NH3, так и кислые газы, обычно требуют использования материалов с высокой коррозионной стойкостью.

Распространенной рабочей проблемой при перегонке избытка промывочной жидкости является наличие уноса смолы, что может привести к серьезному загрязнению дистиллятора. Обычным решением этой проблемы является установка фильтров с песчаным или гравийным слоем в линии подачи избытка промывочной жидкости. Они управляются вручную или автоматически. Удаленная смола подается обратной промывкой в ​​декантеры для смолы и ликера.

Извлечение аммиака из коксового газа

В настоящее время существует три метода, которые используются для извлечения NH3 из COG. Они известны как (i) процесс сульфата аммония, (ii) процесс Phosam и (iii) процесс промывки водой.

Сульфат аммония – Этот процесс удаляет NH3 из COG путем абсорбции раствором сульфата аммония [(NH4)2SO4] и серной кислоты (H2SO4). Реакция поглощения:2NH3 + H2SO4 =(NH4)2SO4. Сульфат аммония, полученный реакцией NH3 с H2SO4, выделяют кристаллизацией. Затем кристаллы центрифугируют, промывают и сушат. Различные действующие процессы получения сульфата аммония отличаются типом устройства для контактирования газ/щелок и типом используемого оборудования для кристаллизации. Технологическое оборудование процесса получения сульфата аммония описано ниже.

В раннем методе, который до сих пор широко используется, используется погружная трубка, проходящая ниже поверхности раствора кислоты/сульфата аммония в емкости, называемой сатуратор. Сатуратор представляет собой цилиндрический сосуд с коническим дном. Он снабжен барботерным колпаком, который представляет собой канал, протянутый до середины сатуратора. Воздуховод имеет в нижней части колпак, оборудованный лопаткообразным расположением. Другая кольцеобразная структура с небольшими отверстиями находится на конической части, которая используется для подачи азота (N2). Кольца горячей воды расположены в верхней части сатуратора. Сатуратор всегда обслуживается кислотной ванной, называемой щелоком, который содержит от 4 % до 5 % H2SO4. COG подается через погружную трубку, и возникает контакт газ/жидкость, когда пузырьки газа поднимаются вверх через раствор в сатураторе. Кислота непрерывно добавляется в сатуратор. В течение этого периода NH3, присутствующий в газе, реагирует с H2SO4 в растворе с образованием сульфата аммония. Теплота реакции между NH3 и H2SO4 вызывает испарение воды в COG. Концентрация сульфата аммония достигает насыщения, вызывая образование кристаллов непосредственно в сатураторе, где им позволяют расти до тех пор, пока они не будут удалены из процесса. Путем перемешивания и циркуляции раствора мелкие кристаллы удерживаются в технологическом растворе «маточного раствора», как это известно. Образующийся при этом сульфат аммония оседает на дне сатуратора.

Азот подают в сатуратор для перемешивания. Поток N2 в сатуратор обычно поддерживается на уровне от 450 до 550 м3/ч. Чистый N2 продувается в сатуратор через кольца N2 под давлением около 6 кг/кв.см. Продувка N2 увеличивает рост кристаллов.

H2SO4 (98 %) подают в сатуратор для поддержания кислотности в сатураторе. Собранный в верхней части сатуратора газ подается в кислотную ловушку. По мере того, как газ поднимается вверх, часть кристаллов может быть унесена газом, и они укладываются стопкой на стенки сатуратора вверху. Затем горячая вода распыляется через предоставленное кольцо. Кристалл, прикрепленный к стенкам сатуратора, вымывается. При опрыскивании горячей водой концентрация жидкости уменьшается. Таким образом, концентрация кислоты на входе увеличивается примерно до 6–7 % в течение периода. После реакции маточный раствор непрерывно подается в циркуляционный резервуар, расположенный сбоку от сатуратора. Это также действует как уплотнение для сатуратора. Из циркуляционного бака маточный раствор подается в бак маточного раствора. Собранные на дне кристаллы подаются в резервуар для кристаллов с помощью насоса

На выходе из сатуратора присутствует кислотный туман. Для удаления кислотного тумана газ направляется в кислотную ловушку. Это полый цилиндрический сосуд. COG из сатуратора поступает по касательной к ловушке. Благодаря центробежному движению кислотный туман отделяется. Собранная на дне кислота подается в циркуляционный резервуар. После удаления кислотного тумана COG подается в секцию извлечения бензола завода по производству побочных продуктов.

Аммиачная суспензия со дна сатуратора перекачивается в резервуар-приемник кристаллов с коническим дном, где кристаллы сульфата аммония оседают в конической части резервуара. Маточный раствор из верхней части приемника подается в сатуратор. Шлам снизу подается в центрифугу. Кристалл из центрифуги содержит некоторое количество влаги. Чтобы удалить эту влагу, кристаллы необходимо высушить. Сушилка обычно представляет собой сушилку с псевдоожиженным слоем. Принцип основан на том, чтобы сделать частицы рыхлыми, чтобы они приобрели текучесть за счет действия воздушного потока с определенной скоростью воздуха. Сушилка снабжена ситом на дне, на дне сита расположены керамические кольца. Осушитель снабжается воздухом с помощью нагнетательного вентилятора, нагреваемого в воздуховоде. Разбрасыватель на загрузочном желобе сушилки распределяет корм во всех направлениях.

Нагнетательный вентилятор всасывает атмосферный воздух и подает в осушитель. Нагнетательный патрубок вентилятора разделен на две секции. Воздух нагревается до 120-150°С с помощью пара, а горячий воздух подается снизу экрана. Керамические кольца распределяют воздух во всех направлениях и заставляют кристаллы флюидизироваться. Температура воздуха должна поддерживаться достаточно высокой для удаления влаги из кристаллов. На выходе из сушилки кристаллы сульфата аммония охлаждаются.

Когда уровень давления псевдоожиженного слоя достигает заданного значения, которое составляет от 300 до 400 мм водяного столба, автоматический разгрузочный питатель выгружает сухой сульфат аммония в ковшовый элеватор. Элеватор выгружает сухой продукт в бункер, который, в свою очередь, подает продукт в упаковочную машину. Зона над псевдоожиженным слоем поддерживается в диапазоне от 5 мм вод. ст. до 10 мм вод. ст., чтобы избежать переноса частиц сульфата аммония из сушильной установки в пылеуловитель.

Воздух из осушителя всасывается вытяжным вентилятором и подается в циклонные сепараторы. Циклонный сепаратор отделяет мелкие кристаллы сульфата аммония в воздухе и подает их в бункер. Насыщенный кристаллической пылью воздух из циклонов подается на дно пылесборника, в котором до определенного уровня содержится промывочная жидкость. Здесь кристаллическая пыль растворяется в воде, а воздух выбрасывается в атмосферу.

Избыток жидкости из сатуратора поступает в бак маточного раствора. Каждый сатуратор снабжен двумя баками маточного раствора. Один – вертикальный и горизонтальный. Сначала раствор поступает в горизонтальный резервуар. Поскольку ликер имеет меньшую плотность, чем смола, он всплывает. Затем прозрачный маточный раствор подают в вертикальную емкость. Со дна вертикальной емкости маточный раствор с помощью предусмотренных насосов подается в сатуратор. Концентрация жидкости поддерживается на уровне от 10 % до 12 %.

Типичная технологическая схема завода по производству сульфата аммония, включающая очистку избыточного промывочного раствора, показана на рис. 1.

 Рис. 1. Типичная технологическая схема завода по производству сульфата аммония

Сульфат аммония также получают прямой реакцией концентрированной H2SO4 и газообразного NH3 в испарительном кристаллизаторе. Процесс описан здесь. Жидкий NH3 испаряют в испарителе с использованием пара под давлением 16 кг/кв. см и предварительно нагревают с помощью пара низкого давления. Стехиометрические количества предварительно нагретого газообразного аммиака и концентрированной H2SO4 (98,5 %) вводят в испаритель-кристаллизатор, работающий под вакуумом. Эти количества поддерживаются контроллером регистратора потока и должным образом перемешиваются циркуляционным насосом (от верхней части кристаллизатора до испарителя).

Реакция протекает в кристаллизаторе, где выделяющееся тепло реакции вызывает испарение воды, что делает раствор пересыщенным. Пересыщенный раствор оседает на дно кристаллизатора, откуда перекачивается на вакуумный металлический фильтр, где отделяются кристаллы сульфата аммония, а маточный раствор возвращается обратно в кристаллизатор.

В процессе извлечения NH3 с использованием сульфата аммония образование мелких частиц, которые действуют как затравки для новых кристаллов, и удаление мелких частиц являются основными процессами, определяющими размер получаемых кристаллов. Существует три принципиально разных типа кристаллизаторов, а именно (i) тип с принудительной циркуляцией (FC), (ii) тип с завихрением или отводной трубой (DTB) и (ii) тип с псевдоожиженным слоем. В кристаллизаторе типа FC все содержимое кристаллизатора полностью перемешивается и проходит через циркуляционный насос и теплообменник сотни раз в час. Это создает большую механическую нагрузку на кристаллы и приводит к образованию большого количества фрагментов, которые действуют как затравочные кристаллы. Эти мелкие частицы вырастают во множество кристаллов, и, следовательно, этот кристаллизатор производит более мелкие кристаллы продукта. В кристаллизаторе DTB суспензия кристаллов не проходит через теплообменник, в результате чего потребляемая мощность циркуляционного насоса в десять раз ниже, чем в кристаллизаторе FC, что приводит к значительно меньшему образованию мелочи. Кроме того, присутствующая мелочь выводится из кристаллизатора через зону осветления и растворяется в результате нагрева в теплообменнике. Эти эффекты приводят к тому, что размер кристалла в 3-4 раза больше, чем может быть достигнут в типе FC. В кристаллизаторе с псевдоожиженным слоем нет насоса, который находится в контакте с суспензией кристаллов, а кристаллы находятся в псевдоожиженном слое. В результате механическая нагрузка на кристаллы еще ниже. Из-за этого в этом кристаллизаторе образуются самые большие кристаллы, но для сульфата аммония размер кристаллов, который может быть достигнут, лишь немного больше, чем в кристаллизаторе DTB, и если установка перегружена, размер кристаллов уменьшается, потому что тогда начинает действовать кристаллизатор. аналогичен кристаллизатору FC.

При кристаллизации сульфата аммония необходимо различать реакционную кристаллизацию и испарительную кристаллизацию. Кроме того, необходимо учитывать производительность различных типов кристаллизаторов. При реакционной кристаллизации, такой как реакция сульфата аммония из H2SO4 и NH3, внутри сосуда-кристаллизатора происходят как реакция, создающая пересыщение растворенного вещества, так и последующая кристаллизация растворенного вещества. Теплоты растворения и реакции сульфата аммония при использовании достаточно концентрированных реагентов достаточно для протекания реакции в кристаллизаторе сульфата аммония без какого-либо внешнего источника энергии для испарения. Профиль пересыщения и кинетика кристаллизации сульфата аммония, а также принцип работы такого кристаллизатора отличаются от классического испарительного кристаллизатора. В испарительном блоке сырье поступает недонасыщенным, и нагреватель должен работать в сочетании с кристаллизатором для испарения воды в сырье. Большинство кристаллизаторов сульфата аммония, примерно от 80 % до 90 %, работают в испарительном режиме. Общая тенденция заключается в том, что реактивная кристаллизация дает более мелкие кристаллы, но имеет энергетическое преимущество перед испарительной кристаллизацией.

Поскольку сульфат аммония образуется как побочный продукт при извлечении NH3 из COG, обычно имеется много примесей из разных источников. Это органические примеси, а также неорганические примеси. Комбинированное воздействие этих примесей является сложным и влияет на чистоту, форму и размер кристаллов.

Традиционным материалом конструкции сатуратора и всех смачиваемых поверхностей является углеродистая сталь с футеровкой из свинца. Также используются такие сплавы, как монель и нержавеющая сталь (марка 316). Кирпичная футеровка используется для защиты свинцовой футеровки, которая страдает от «ползучести» и повреждения эрозией.

Доступность кислотостойких материалов, таких как нержавеющая сталь (марка 316), позволила разработать современные системы поглотителей NH3. В этих системах циркулирующий поток раствора сульфата аммония/H2SO4 распыляется против потока COG в абсорбере. Абсорбция NH3 из газа происходит на поверхности распыляемых капель. Часть циркулирующего раствора непрерывно отводится и подается в отдельный кристаллизатор непрерывного действия. Здесь жидкость концентрируется с использованием тепла и отрицательного давления для испарения воды и, таким образом, способствует кристаллизации. Кристаллы удаляют, а поток маточного раствора непрерывно подают обратно в контур абсорбера.

Работа процессов с сульфатом аммония приводит к увеличению теплосодержания COG, выходящего из абсорбера или сатуратора. Причина этого в том, что для поддержания водного баланса в процессе, особенно в случае с сатураторами, необходимо, чтобы вода испарялась в газовый поток. В дополнение к воде, добавляемой в процесс с кислотой, необходимы регулярные десатурации, при которых вода добавляется к маточному раствору для растворения кристаллических отложений и уменьшения загрязнения. В некоторых установках газовые нагреватели устанавливаются перед поглотителями/сатураторами NH3. Испарение воды в COG приводит к тому, что на выходе газ имеет более высокую точку росы, чем на входе. Чтобы последующие процессы очистки газа, такие как удаление нафталина, бензола и H2S, работали эффективно, газ необходимо охлаждать в конечных газоохладителях.

Процессы с сульфатом аммония улавливают NH3 из избытка промывочной жидкости путем подачи паров верхнего погона от перегонки промывочной жидкости в основной поток COG перед сатураторами/абсорберами NH3.

Основным экономическим недостатком процессов с использованием сульфата аммония является ценовое соотношение между H2SO4 и сульфатом аммония. H2SO4, необходимая для производства сульфата аммония, может стоить в два раза больше, чем стоимость продукта сульфата аммония.

Процесс Phosam – Этот процесс был разработан компанией United States Steel как средство производства пригодного для продажи коммерчески чистого безводного NH3 из NH3, присутствующего в сыром COG. Безводный NH3, полученный в этом процессе, является более ценным продуктом по сравнению с сульфатом аммония, полученным в других процессах, описанных ранее.

В процессе Phosam NH3 избирательно поглощается из COG посредством прямого контакта с водным раствором фосфата аммония в двухступенчатом распылительном абсорбционном сосуде (рис. 2). Абсорбирующий раствор фактически содержит смесь (i) фосфорной кислоты (H3PO4), (ii) монофосфата аммония (NH4H2PO4), (iii) диаммонийфосфата [(NH4)2HPO4] и (iv) триаммонийфосфата]. (NH4)3PO4]. Происходящие обратимые реакции поглощения описаны ниже.

H3PO4 + NH3 =NH4H2PO4

NH4H2PO4 + NH3 =(NH4)2HPO4

(NH4)2HPO4 + NH3 =(NH4)3PO4

Поглощенный NH3 извлекают путем отгонки с водяным паром. Это регенерирует абсорбирующий раствор, который возвращается в распылительный абсорбер. Очистка паром выполняется под высоким давлением, около 13 кг/кв.см. Причина этого в том, что более высокие температуры благоприятствуют обратимым реакциям, высвобождающим NH3 из раствора. Следовательно, работая при высоком давлении (и, следовательно, при более высокой температуре), потребление пара для отпарки сводится к минимуму.

Пары верхнего погона из отпарной колонны практически состоят только из водяного пара и NH3. Эти пары конденсируются и затем подаются в ректификационную колонну, где извлекается безводный NH3 в виде сконденсированного продукта головного погона. Нижний продукт фракционирования, в основном вода, выходит из процесса в виде сточных вод. Схематическая технологическая схема процесса Phosam показана на рис. 2.

Рис. 2. Схема процесса Phosam

Процесс Phosam может быть загрязнен смолой и поглощением кислых газов (HCN, H2S и CO2) в рециркулирующем растворе. Для удаления гудрона в контуре раствора между абсорбером и отпарной колонной установлено пенное флотационное устройство. Кислые газы удаляют путем предварительного нагрева богатого NH3 раствора и подачи его в емкость, называемую контактором. В этом сосуде предварительный нагрев вызывает испарение воды и кислых газов из раствора. Эти пары отводятся обратно в магистраль COG, а оставшийся богатый раствор подается в отпарную колонну. Следующим шагом для борьбы с любыми оставшимися кислыми газами и предотвращения их загрязнения безводного NH3 является добавление гидроксида натрия (NaOH) к питанию ректификационной установки. NaOH фиксирует соединения кислого газа в виде нелетучих солей натрия, которые остаются в выходящем потоке кубового остатка ректификационной колонны.

Важной эксплуатационной особенностью является контроль водного баланса в процессе. Значительное количество пара конденсируется в отпарной колонне, и этот конденсат необходимо повторно испарить из циркулирующего раствора в поток COG. Температура раствора, возвращающегося в абсорбер, составляет около 60°С, поэтому COG нагревается при прохождении через абсорбер. Повышенная температура газа обычно приводит к необходимости установки конечного газоохладителя после абсорбера Фосам.

Добавление фосфорной кислоты к абсорбирующему раствору требуется только для учета эксплуатационных потерь, таких как разлив. Он добавляется с интервалом в неделю со скоростью, эквивалентной 0,0075 кг H3PO4 на килограмм произведенного NH3. Процесс Phosam очень эффективен, он позволяет достичь извлечения NH3 из COG более чем на 99 %. Возможны и другие конфигурации установок, в которых, например, вместо безводного NH3 производится водный раствор NH3. Материалы конструкции:нержавеющая сталь для всех зон, контактирующих с фосфатным раствором водного NH3, и углеродистая сталь для остальных зон.

Как и в сульфатном процессе, NH3, присутствующий в избытке промывочной жидкости, сначала обрабатывается дистилляцией, а пары подаются в COG перед абсорбером Phosam.

Процесс промывки водой

Одним из самых простых и наиболее часто используемых способов удаления NH3 из КОГ является его абсорбция водой. Водный раствор для абсорбции подается против потока COG в сосуд для промывки NH3 (рис. 3). Емкость может быть спроектирована как абсорбер распылительного типа с несколькими ступенями повторного распыления жидкости или как колонна с насадкой, как это принято на многих заводах. Обычно используемый тип насадки представляет собой вертикально расположенные израсходованные металлические листы, которые способствуют контакту газа и жидкости, но препятствуют люфту и загрязнению. Образовавшийся богатый раствор NH3 с типичной концентрацией от 5 г/л до 8 г/л затем подают в дистилляционные колонны, где NH3 удаляют из водного раствора с помощью водяного пара. NH3 и пары воды, выходящие из верхней части отпарной колонны, поступают на последующую очистку различными способами. Схема процесса промывки показана на рис. 3.

Рис. 3. Схема процесса промывки водой

После отпарки абсорбционный раствор охлаждают и возвращают на промывку. Из контура происходит непрерывная продувка отпарной жидкости, эквивалентной объему пара, сконденсировавшегося в отпарной колонне. Эта продувка представляет собой сточные воды завода и требует биологической очистки сточных вод для полного удаления остаточного NH3.

Поскольку не происходит никаких химических реакций, кроме растворения NH3 в воде, процесс промывки водой зависит от температуры и наиболее эффективен при низких температурах COG (от 20 до 30 °C). Емкость для промывки NH3 обычно размещается сразу после осаждения смолы на типичном заводе по производству побочных продуктов коксовой печи. В этот момент газ сохраняет некоторый перегрев от газоотсоса, если установка получения побочных продуктов работает при избыточном давлении. Чтобы повысить эффективность удаления NH3, требуется охлаждение газа для удаления этого перегрева и охлаждения газа до оптимального диапазона температур.

Стадия охлаждения газа часто встроена в сам сосуд для промывки NH3. Промыватель NH3 не должен работать при более низкой температуре, чем температура на выходе ступени охлаждения газа, иначе может произойти загрязнение нафталином.

Использование водной абсорбционной жидкости приводит к одновременной абсорбции значительных количеств кислых газов (H2S, CO2 и HCN) из COG.

Поэтому в настоящее время колонна NH3 часто изготавливается из коррозионно-стойких материалов, таких как титан и нержавеющая сталь (марка 316), хотя многие заводы продолжают использовать чугунные дистилляторы. Отпарная колонна оснащена колпачковыми тарелками или более экономичными клапанными тарелками. Из-за более низкой температуры жидкости в промывочной машине и, следовательно, более низкой скорости коррозии этот сосуд может быть полностью изготовлен из углеродистой стали.

Преимущество процесса промывки водой заключается в том, что излишки промывочной жидкости и другие водные потоки установки (например, стоки бензольного завода) могут использоваться для поглощения NH3 в промывочной машине. Преимущество этого заключается в том, что, поскольку избыточный щелок должен быть отпарен в любом случае, имеется чистая экономия пара отпарки, если избыточный промывочный щелок также используется для поглощения NH3.

Для других потоков сточных вод предприятия часто имеет смысл выполнять отпарку с водяным паром в качестве предварительной стадии очистки сточных вод. Сочетание этого с процессом абсорбции NH3 сводит к минимуму общее потребление пара на заводе по производству побочных продуктов. Избыток промывочной жидкости добавляется в точке промывки, где концентрация свободного NH3 наиболее близко соответствует концентрации свободного NH3 в абсорбционной жидкости. Присутствие связанного NH3 не влияет на абсорбцию свободного NH3 из ЦОГ. Если в процессе промывки водой используется избыток промывочной жидкости, скорость потока выходящего потока продувки увеличивается для поддержания запаса циркулирующей жидкости. Зафиксированный NH3 можно удалить в отпарной колонне добавлением каустической соды. В качестве альтернативы, поток продувки можно подавать в отдельный стационарный дистиллятор NH3. Использование отдельного фиксированного NH3 по-прежнему позволяет избежать присутствия щелочи в рециркулирующем абсорбционном растворе, который может быть ответственным за образование фиксированных соединений с кислыми газами, такими как HCN, и привести к присутствию этих соединений в потоке сточных вод установки.