Отложения в газоподводящей системе на батареях с нижним подводом газа системы ГИПРОКОКС

Интенсивные отложения в газоподводящей системе (в коллекторах вдоль отопительных простенков,  на регулировочных шайбах и  в трубах подвода газа в вертикалы в зоне верхней фундаментной плиты) на батареях конструкции Гипрококса с нижним подводом газа существенно влияют на равномерность обогрева  печей и требуется большой объем работ по очистке  системы обогрева.  Автором было установлено, что  отложения  в системе обогрева аналогичных батарей  существенно  отличаются в зависимости от способа  очистки коксового газа от аммиака  и сероводорода. Так, например, на заводах, где очистка газа от аммиака ведется  сатураторным способом,  а очистка от сероводорода - способом  улавливания  солевыми растворами,  отложения в газоподводящей системе мягкие и  в основном состоят из  нафталина и смолистых веществ, которые довольно легко удаляются механическим способом. При  очистке газа удовлетворяющей техническим требованиям по содержанию смолистых веществ  промежуток  между  комплексными  очистками газоподводящей системы  колеблется от одного до трех месяцев. На аналогичных батареях, где очистка газа от аммиака и сероводорода  ведется  водой  по методу Штиль-Клаус или аналогичными методами, отложения - твердые и состоят в основном  из соединений серы.  Очистка системы от таких отложений механическим путем  очень трудоемкая, а  промежуток между комплексной очисткой составляет не более 10 суток.  К примеру,  на  батарее из 65 печей  на очищаемом простенке снимают резиновые шланги, демонтируют все патрубки с крестовинами и шайбами, а на их место устанавливают очищенные.  Загрязненную арматуру выжигают.  Таким образом, очистка всей системы при занятости 12 человек  выполняется за 10 дней.  За 10 дней  отложения в очищенной арматуре  образуются в таком количестве, что необходима повторная чистка. Следовательно, процесс чистки системы ведется непрерывно.  Многократные  лабораторные анализы отложений подтверждают наличие серы в пределах 70%, но  определить из каких соединений  серы  состоят отложения  не было возможности.  Работая на зарубежных заводах, имеющих очистку газа от аммиака и серы водой, автор наблюдал за процессом образования отложений на батареях с нижним подводом газа.  При этом очистка газа от аммиака  и  сероводорода соответствовала  нормам для  данного процесса и температура газа после подогревателей перед батареями была в пределах 64-66 C.  Наблюдения показали, что сначала на внутренней  поверхности газовой системы, в которой чередуются наличие газа  и воздуха (кантовки по 20 минут),  образуются бесцветные кристаллы, в течение 4-х дней кристаллы приобретают белый цвет, а затем желтеют. Через 10 дней цвет кристаллов мало меняется,  но твердость отложений увеличивается. До 10 дней от начала образования кристаллы хорошо растворяются  водой, далее растворимость  снижается, а через 20 дней  растворимость отложений в воде составляет не более 30% и наблюдается присутствие элементарной серы. При добавлении щелочи  NaOH в водный раствор бесцветных и белых кристаллов происходит интенсивное выделение аммиака, а при добавлении  соляной кислоты выделяется сероводород.  Проанализировав  процесс очистки газа водой автор пришел к выводу, что причина отложения кристаллов заключается в образовании  соли гидросульфида аммония (NH4HS) при стадии улавливания сероводорода  аммиачной водой. Пары данной соли с газом легко проходят даже через  схему очистки газа от бензола  и отлагаются в газораспределительной  системе батареи. Благодаря периодическому контакту с воздухом бесцветная соль гидросульфида аммония окисляется, переходя в полисульфиды и возможно в элементарную серу. В газопроводах, где нет кислорода,  полисульфиды не образуются, а кристаллы  гидросульфида легко растворяются водой и отложений не образуется. В подтверждение  данного предположения  является сравнение двух заводов в Боснии и Герцеговине с одинаковыми батареями и практически одинаковыми углями, но с разной технологией очистки газа от аммиака (на одном заводе очищают  водой, а на другом - в сатураторах, раствором серной кислоты). Там, где очистка газа происходит в сатураторах, твердых желтых отложений нет и больших проблем с чисткой газоподводящей арматуры не существует. Оба завода не имеют технологии по производству серы. В качестве эксперимента через 10 суток после механической очистки  газораспределительной  арматуры простенка  проверили наличие отложений,  которые были в существенном количестве, и в течение 10 минут пропарили коллектор, который находился на протоке воздуха, вместе с шайбами через  диафрагму.  Затем сбросили конденсат из крестовин после шайб и при осмотре не обнаружили отложений в системе. Таким образом 4 раза через каждые 10 суток пропаривали коллектор данного простенка и механической очистки арматуры не требовалось. Следовательно,  это один из способов  облегчить процесс очистки системы. Основной задачей является разработка технологии очистки газа от NH4HS до  границы батареи.  У автора не было возможности провести такое исследование из-за отсутствия условий. Например, опробовать  очистку газа  от гидросульфида аммония щелочью  NaOH,  которую  далее можно применить для разложения связанных солей аммиака. В схеме очистки газа по методу Штиль  предусмотрена подача щелочи  NaOH на верхнюю часть последнего абсорбера с плоско-параллельной насадкой. Далее щелочь смешивается с водой, которая подается  ниже. По всей высоте абсорбер не имеет отдельных ступеней, а только распределительные тарелки. Количество подаваемой щелочи не более 2 м.куб/час.  Если щелочь подается для улавливания NH4HS, то количество явно недостаточно для равномерного орошения насадки и качественной абсорбции. Если щелочь подается для разложения связанных солей, то  целесообразно подавать ее в аммиачную воду  перед отдувкой аммиака  и сероводорода.

Выводы:

Установлено, что на заводах с водной очисткой газа от аммиака и без очистки газа от сероводорода после бензольного отделения, на батареях конструкции Гипрококса с нижним подводом газа на обогрев образуются твердые отложения желтого цвета с содержанием серы до 70%, для удаления которых требуются большие затраты труда.

Автором высказана возможная причина образования данных отложений, которая не доказана лабораторными и техническими  исследованиями.

Автор надеется, что данная тема найдет заинтересованных  лиц для проведения научно-исследовательской  работы и, при необходимости, готов принять активное участие  в качестве консультанта.

 Литература: Справочник химика / Редакция: Никольский Б. П. и др.-3-е изд. испр.-Л: Химия, 1971-1.2-1168 с.

Левченко А. А.

Главный технолог ООО «ОКОС»