Файл: Автоматизация переработки каменноугольной смолы..pdf

тельио соединяют в одну пли две самостоятельные тех­ нологические цепи. Исходным сырьем для производства высокотемпературного пека служит среднетемпературный пек, получаемый при фракционировании каменно­ угольной смолы, и пековая смола, образующаяся при коксовании пека. В последнее время в качестве одного из компонентов исходного сырья нашли применение тя­ желые пековые дистилляты. Добавка пх к среднетемпе­ ратурному пеку н пековой смоле позволяет снизить вспучиваемость высокотемпературного пека при коксовании, что положительно сказывается как на условиях эксплу­ атации печей, так и на качестве кокса [40—43]. Показа­ тели качества поступающего в производство исходного сырья не постоянны и колеблются в широких пределах:

в СССР применяют обработку исходного сырья воздухом. Ыа осно­ вании исследований, выполненных в УХИНе [38, 39, 48], по изуче­ нию основ и кинетики процесса обработки пека воздухом установле­ но, что повышение температуры размягчения пека является след­ ствием реакций конденсации — полимеризации находящихся в нем миогокольчатых ароматических соединений. Роль кислорода воздуха сводится к дегидрированию этих соединений с образованием про­ дуктов уплотнения и реакционной воды. Протекание реакций кон­ денсации характеризуется повышением содержания углерода в высо­ котемпературном пеке и соответственным снижением содержания водорода, увеличением выхода a -фракции за счет ß- и у-фракций. Повышение содержания кислорода в высокотемпературном пеке не наблюдается.

Частичный рост продуктов уплотнения в высокотемпературном пеке обусловлен также процессами дистилляции и термической поли­

180

меризации. Удельное значение последних зависит от технологических условий протекания реакций конденсации.

ческую цепь приведена на рис. 84.

Среднетемпературный пек из отделения дистилляции каменно­ угольной смолы поступает в пекопрпемник I, из которого насосом 2 его подают в нижнюю часть первого реактора 3, в который самоте­ ком поступает предварительно обработанная пековая смола. В реак­ торах исходное сырье обрабатывают воздухом, который подводят

Рис. 84. Технологическая схема производства высокотемпературного пека

через барботер. Из первого реактора через боковой штуцер пек пере­ текает в нижнюю часть следующего по технологической цепи реак­ тора, в котроом продолжается обработка пека воздухом. Окислен­ ный до высокотемпературного пек из последнего реактора 4 посту­ пает в пекопрпемник 5, из которого насосом 6 подается в камеры пекококсовых печей.

Существуют пекококсовые установки, в которых пек поступает на печи из последнего реактора, минуя пекоприемник. Преимущест­ вами такой схемы являются сокращение числа технологического обо­ рудования и уменьшение потерь тепла при подаче высокотемператур­ ного пека на загрузку. Однако при такой подаче пека для находя­ щихся в жидкости фусов нет емкости для отстоя, в результате чего

зольность кокса. Кроме того, при отсутствии промежуточной емкости

имеющейся в отделении пекоподготовки, так и от магистрали центра­ лизованного воздуха. Отработанный воздух и пары пековых дистил­ лятов из реакторов, пройдя через отбойные колонки 7, поступают

181

в коиденсаторы-холодилышки 8, из которых охлажденный конденсат поступает в сборники пековых дистиллятов 9, а нескоиденспровавшиеся газы направляются в газопровод прямого коксового газа или на сжигание.

Пековую смолу перед подачей в реактор предварительно нагре­ вают для обезвоживания и достижения заданной температуры. Пе­

В испарителе из нагретой до 360° С пековой смолы удаляются пары

Рис. 85. Технологическая схема двухступенчатого нагрева пеко­ вой смолы

повышенное давление в трубопроводах при увеличении влажности пековой смолы.

При двухступенчатом нагреве операции обезвоживания и нагре­ ва пековой смолы разделены. Двухступенчатый нагрев (в зависимо­ сти от нагрузки отделения пекоподготовкп по расходу пековой смо­ лы) может осуществляться как в одной, так н в двух самостоятель­ ных трубчатых печах. Технологическая схема двухступенчатого нагрева пековой смолы в двух самостоятельных трубчатых печах изображена на рис. 85.

Поступающая периодически из отделения конденсации в сбор­ ник 1 пековая смола насосом 2 прокачивается через первую трубча­ тую печь 3 в испаритель 4. В испарителе первой ступени из нагретой до 180° С пековой смолы удаляются пары влаги. Обезвоженная смо­

из нее в испарителе 8 погонов легких компонентов поступает в кубыреакторы. Пары из испарителей отводятся в холодильник 9. При та ­ кой схеме нагрева понижается давление в смолопроводах п увели­ чивается время пребывания пековой смолы при высокой температу­ ре, что способствует образованию продуктов уплотнения в ней

Пековые дистилляты, применяемые в качестве одного из ком­ понентов исходного сырья, одновременно используются для промыв­

182

ки технологических коммуникаций и аппаратуры. Так как для обес­

дистилляты смешиваются с пековой смолой. Таким образом, пековые

от параметров исходного сырья, так и от правильности ведения технологического режима. К основным техноло­ гическим факторам, влияющим на выход и качество вы­ сокотемпературного пека, следует отнести температуру жидкой фазы в реакторах, расход воздуха и время кон­ такта пека с кислородом воздуха. Оптимальной темпера­ турой жидкой фазы при обработке пека воздухом явля­ ется 340° С. При более высокой температуре увеличива­ ется дистилляция низкокипящих компонентов, в резуль­ тате чего сокращается выход высокотемпературного пека. Однако несмотря на это в производственных условиях процесс часто ведут при температурах вы­ ше 340° С, так как это позволяет интенсифицировать его и сократить период контактирования пека с возду­ хом [44].

Понижение температуры жидкой фазы в реакторах отрицательно сказывается на протекании процесса, так как приводит к снижению интенсивности реакций уплот­ нения и увеличению продолжительности обработки пека воздухом.

Большое влияние на процесс окисления оказывают температуры нагрева исходного сырья, качество и рас­ ходы среднетемпературного пека, пековой смолы и пеко­ вых дистиллятов, а также их соотношение в смеси [45, 46].

Колебания температуры нагрева и расхода каждого из компонентов приводят к изменениям количества теп­ ла, вносимого исходным сырьем в реактор, а следова­ тельно, II к изменениям температуры жидкой фазы в ре­ акторах, влияние которой на процесс окисления описано выше. Изменение расхода любого из -компонентов исход­ ного сырья, кроме указанного действия, оказывает влия­ ние на длительность пребывания сырья в реакторах, а также на соотношение компонентов в исходной смеси.

183

Соотношение компонентов исходного сырья в значи­ тельной мере определяет групповой состав производимо­ го высокотемпературного пека и его свойства. Если оце­ нивать высокотемпературный пек по выходу коксового остатка, то лучшим исходным сырьем для коксования следовало бы считать пеки, полученные без участия пе­ ковой смолы и пековых дистиллятов. В этом случае достигается наибольший выход кокса (65—66% против 61—62%), но в то же время этот пек при коксовании вспучивается значительно сильнее, чем пек, полученный из смеси среднетемпературного пека, пековой смолы и пековых дистиллятов.

Вспучивание пека часто приводит к выбросам и по­ жарам на верху печей, ухудшает качество кокса и не по­ зволяет обеспечить максимальную загрузку камер печей. Поэтому использование для коксования высокотемпера­ турного пека, полученного из смеси среднетемпературиого пека, пековой смолы и пековых дистиллятов, являет­ ся более эффективным, так как позволяет снизить вспу­ чивание и увеличить разовую загрузку в печь.

Большое число переменных факторов, определяющих кинетику процесса, а также выход и характеристику ко­ нечного продукта, обусловливает необходимость автома­ тизации процесса производства высокотемпературного пека. Однако до последнего времени на всех действую­ щих пекококсовых установках вследствие отсутствия ря­ да необходимых датчиков (расхода компонентов исход­ ного сырья и качества пека) и недостаточной изученно­ сти отделения пекоподготовки как объекта автоматизации регулирование процессов осуществлялось вручную, а из показателей технологического режима контролировались лишь следующие [47]:

1)температура нагрева среднетемпературного пека и пековой смолы, газов на перевале трубчатой печи и в боровах кубов-реакторов, жидкой и газовой фаз в реак­ торах;

2)расход воздуха в реакторах и коксового газа, по­ ступающего на обогрев;

3)давление коксового газа и газов в реакторах;

4)уровни в сборниках исходного и конечного про­ дуктов.

Отсутствовал контроль таких важных для технологи­ ческого режима показателей, как расходы среднетемпе­ ратурного пека и пековой смолы.

184