コークス炉副産物プラント

コークス炉副産物プラント

コークス炉副産物プラントは、副産物コークス製造プロセスの不可欠な部分です。コークス炉電池での石炭浸炭によるコークスの製造中、石炭中の揮発性物質の気化により大量のガスが発生する。ガスはコークス化期間の大部分で生成され、組成と発生速度はこの期間中に変化し、通常、石炭装入温度が700℃に達するまでに完了します。このガスは生コークス炉ガスとして知られており、副産物プラント。副産物プラントの機能は、生ガスを処理して貴重な石炭化学物質を回収し、クリーンで環境に優しい燃料ガスとして使用できるようにガスを調整することです。

コークス炉室を出た後、生のコークス炉ガスにフラッシング液を噴霧して、その温度を適度に低いレベルに下げ、最も凝縮しやすい（高沸点）成分を凝縮する。原料ガスは、スプレー液の一部を断熱蒸発させることにより約80℃に冷却され、水で飽和します。ガスの温度が十分に低くなり、ガス収集本管で処理できるようになります。ガス収集メインから生のコークス炉ガスがサクションメインに流れ込みます。オーブンチャンバーを出る高温ガスに噴霧されるフラッシング液の量は、冷却に必要な量よりはるかに多く、蒸発しない残りのフラッシング液は、ガス収集メインに液体の流れを提供します。この段階では、2つの流れ、すなわち液体凝縮物の流れとガスの流れがあります。 2つのストリームは、コークス炉のバッテリー領域を出る前にバタフライコントロールバルブを通過します。この制御弁は、コークス炉室で安全な作業条件を提供するために、収集メインでわずかに正圧を維持するように設定されています。

ガス収集メインの液体の流れは、凝縮したタールやその他の化合物を洗い流します。フラッシング液の流れは、重力下で生のコークス炉ガスとともにサクションメインに流れ込みます。生のコークス炉ガスとフラッシング液は、サクションメインのドレンポット（ダウンカマー）を使用して分離されます。次に、フラッシング液と生のコークス炉ガスは、処理のために副産物プラントに別々に流れます。

コークス炉のバッテリーから来る飽和生ガスには、約46％から48％の水蒸気が含まれています。原料ガスの他の成分には、水素、メタン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、高パラフィン、不飽和炭化水素（エタン、プロパンなど）、および酸素などが含まれます。原料コークス炉ガスには、コークス炉を与えるさまざまな汚染物質も含まれます。その独特の特徴をガスします。これらは

• タールコンポーネント
• タール酸性ガス（フェノールガス）
• タール塩基ガス（ピリジン塩基）
• ベンゼン、トルエン、キシレン（BTX）、軽油、その他の芳香族化合物
• ナフタレン
• アンモニアガス
• 硫化水素ガス
• シアン化水素ガス
• 塩化アンモニウム
• 二硫化炭素

副産物プラントの機能

生のコークス炉ガスをクリーンで環境に優しい燃料ガスとして使用するのに適したものにするために、副産物プラントは次の機能を実行する必要があります。

• 水蒸気と汚染物質を凝縮するためにコークス炉ガスを冷却するため
• ガスライン/機器の汚れを防ぐためにタールエアロゾルを除去するため
• ガスラインの腐食を防ぐためにアンモニアを除去するため
• 凝縮によるガスラインの汚れを防ぐためにナフタレンを除去するため
• ベンゼン、トルエン、キシレン（BTX）の回収と販売のために軽油を除去するため
• コークス炉ガスの燃焼を管理する地域の排出規制を満たすために硫化水素を除去する。

副産物プラントは、コークス炉ガスの処理に加えて、コークス炉バッテリーに戻されるフラッシング液を調整し、コークス製造プロセスで発生する廃水を処理する必要があります。副産物プラントの典型的なブロック図を図1に示します。

図1副産物プラントの典型的なブロック図

タールと酒 加工工場

タールおよび液プラントは、副産物プラントとコークス炉バッテリーの間を循環するフラッシング液を処理します。また、コークス製造プロセスによって生成され、石炭の水分と石炭中の化学的に結合した水から生じる廃水も処理します。この植物の主な機能は次のとおりです。

• 適切なフラッシング液流の継続的な迅速な分離。このフローは、高温のオーブン出口ガスをガス収集システムで処理できる温度まで冷却するために必要であるため、これは非常に重要な機能です。
• さらに処理するために、クリーンでタールを含まない過剰なアンモニア液を分離します。
• 本質的に水や固形物を含まないきれいなタールの分離。

フラッシング液の供給は非常に重要であるため、通常、フラッシング液のデカントと再循環のための待機装置が用意されています。

フラッシング液はタールデキャンターに流れ込み、そこでタールが水から分離し、タール蒸留プラントでの処理または販売のためにタール貯蔵庫にポンプで送られます。より重い固体粒子がタール層から分離し、これらはタールデキャンタースラッジとして除去されます。次に、水性液は、コークスプラントの「過剰な液」または廃水である回路から一部が排出された状態で、バッテリーにポンプで戻されます。これにはアンモニアが含まれており、タール粒子をさらに除去した後、スチルでスチームストリッピングされます。蒸留器に水酸化ナトリウムなどのアルカリを加え、液に溶けているアンモニア化合物を分解します。次に、スチルからのアンモニア蒸気は、アンモニア除去システムの上流のコークス炉ガスに供給されるか、またはスチル自体がアンモニア除去システムに統合されることが多い。いずれにせよ、コークス炉ガスと廃水の両方から除去されるアンモニアの最終的な運命は同じです。除去された静止排水は、排出されるか、オンサイトの生物学的排水処理プラントで処理されて、残留アンモニア、フェノール、シアン化物が除去されます。

ガス処理プロセス

副産物プラントのガス処理プロセスは、通常、次のプラント設備で構成されています。

• 一次ガスクーラー–一次ガスクーラーは、生のコークス炉ガスを冷却して水蒸気を除去し、その体積を減らします。一次冷却器には、スプレー式冷却器と横管式の2つの基本的なタイプがあります。スプレー式クーラーでは、コークス炉ガスは再循環水スプレーとの直接接触によって冷却され、接触冷却水自体は熱交換器で外部から冷却されます。管状タイプでは、コークス炉ガスは、冷却水がポンプで送られる水平に取り付けられたチューブを横切って流れることによって間接的に冷却されます。この場合、冷却水はコークス炉ガスと接触しないため、例えば冷却塔で冷却することができます。
  コークス炉ガスを冷却すると、水、タール、ナフタレンが凝縮します。凝縮液は一次冷却システムに集まり、タールおよび液処理プラントに排出されます。
• タール集塵器–生のコークス炉ガスが冷却されると、タール蒸気が凝縮してエアロゾルを形成し、ガスの流れとともに運ばれます。これらのタール粒子は、下流のプロセスを汚染して汚し、ガス流で継続することを許可された場合、ガスラインとバーナーノズルを汚します。タール沈殿装置は通常、高電圧電極を使用してタール粒子を帯電させ、静電引力によってガスからそれらを収集します。タール集塵器は、排気装置の前または後に設置できます。
• 排気装置–排気装置は、コークス炉のガスがコークス炉のバッテリーから副産物プラントを通って流れるように誘導する原動力を提供します。排気装置は、コークス炉バッテリーの操作にとって最も重要です。これにより、収集メインのガス圧を厳密に制御できます。これにより、ドアの排出物など、コークス炉のバッテリーの排出量に影響を与えます。排気装置に障害が発生すると、すぐに、生成されたすべての生のコークス炉ガスがバッテリーフレアから大気に放出されます。
• アンモニアの除去–アンモニアは腐食性であるため、副産物の植物ではその除去が非常に必要です。コークス炉ガスからアンモニアを除去すると、販売可能な製品である硫酸アンモニウムが生成されます。硫酸アンモニウムプロセスは、基本的にコークス炉ガスを硫酸溶液と接触させることを含みます。さまざまなバリエーションには、硫酸溶液をガスに噴霧する吸収体の使用、またはガスを硫酸溶液の浴にバブリングする飽和器の使用が含まれます。硫酸はコークス炉ガス中のアンモニアと容易に反応して硫酸アンモニウムを形成します。次に、これを結晶化し、溶液から取り出し、乾燥させて肥料として販売します。
  アンモニア除去の最新のプロセスには、コークスオーブンガスを水でこすり洗いしてアンモニアを溶解する水洗浄プロセスがあります。硫化水素とシアン化水素を含みます。得られたスクラビング溶液は、アンモニアにポンプで送られ、そこで蒸気がアンモニアを除去するために使用されます。スチルからのアンモニア蒸気は、上記のプロセスと同様に処理されて硫酸アンモニウムを形成し、凝縮されて強力なアンモニア溶液を形成し、焼却または触媒的に窒素と水素に変換され、コークス炉ガスに再循環されます。
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コークス炉ガスからアンモニアを除去するための別のプロセスは、USスチールによって開発されたPHOSAMプロセスです。このプロセスは、リン酸一アンモニウムの溶液を使用してコークス炉ガスからアンモニアを吸収します。このプロセスにより、販売可能な無水アンモニアが生成されます。

• 最終ガスクーラー–最終ガスクーラーは、排気装置を流れるときに得られるコークス炉ガスから圧縮熱を取り除きます。これが必要なのは、多くの副産物プラントプロセスの効率が低温で大幅に向上するためです。したがって、最終的なガス冷却器は、水洗浄アンモニアスクラバーの上流に配置されます。最終ガス冷却器は通常、水または洗浄油のいずれかの冷却媒体と直接接触することによってコークス炉ガスを冷却します。最終的なガスクーラー操作の重要な側面は、コークス炉ガスが一次ガスクーラーの出口温度より低く冷却されると、ナフタレンがガスから凝縮することです。このナフタレンは冷却媒体から容易に結晶化し、廃棄しないと機器を汚します。ウォッシュオイルファイナルガスクーラーでは、ナフタレンがウォッシュオイルに溶解し、オイルの副流がスチームストリッピングされてナフタレンが除去されます。コークス炉ガスを冷却するために水を使用する場合、凝縮したナフタレンはタールを使用して吸収されます。タールは冷却水に同伴され、流れの一部が処理のために継続的に吹き飛ばされるか、または冷却水が流れるタール層の形をとります。タールは、タールおよび酒類処理プラントからの新鮮なタールと継続的に交換され、吸収されたナフタレンを処分します。
• ナフタレンの除去–ナフタレンは、洗浄油を使用してガススクラビング容器内のコークス炉ガスから除去されます。容器はパックタイプにすることも、ウォッシュオイルをガスに数段階で噴霧する「ボイド」タイプにすることもできます。洗浄油は、スチル内の蒸気を使用して洗浄油からナフタレンを取り除くことによって再生されます。一部のプラントでは、ナフタレンの除去が軽油除去の同様のプロセスと統合されています。ナフタレンは、より重い油の流れとして回収されることが多く、副産物プラントで生成されたタールと混合されます。
• 軽油–主にベンゼン、トルエン、キシレン（BTX）からなる類似の化学物質の混合物の総称です。ベンゼンオイルとしても知られています。コークス炉ガスからの軽油の除去は、ナフタレン除去について説明したのと同様のプロセスで洗浄油を使用します。軽油はスチル内で洗浄油から除去され、次に凝縮されて原油軽油を形成します。この油は、オフサイトでさらに精製するために販売することも、軽油プラントでいくつかの蒸留ステップを使用して副産物プラントで精製することもできます。軽油は実際にコークス炉ガスに残しておくことができ、発熱量が増加します。
• コークス炉ガスの脱硫–
  コークス炉ガスから硫化水素を除去するには、いくつかの異なるプロセスがあります。特定のプロセスにより、ガストレインのどこに設置するかが決まります。使用されている主な脱硫プロセスは、真空プロセス、アンモニアプロセス、洗浄プロセス、スルフィバンプロセス、およびクラウスプロセスです。






鋼の連続鋳造の基礎 品質管理