Система водоснабжения и водоотведения установки прокаленного нефтяного кокса

Система водоснабжения и водоотведения установки прокаленного нефтяного кокса

 

Шарипова Д. Ж.

магистрант, ПГУ им. С. Торайгырова, г. Павлодар

Несмеянова Р. М.

профессор, к.х.н., ассоциированный профессор (доцент),

кафедра «Химия и химические технологии», ПГУ им. С. Торайгырова, г. Павлодар

 

Основная продукция завода – это прокаленный нефтяной кокс. Для получения прокаленного нефтяного кокса используют сырой нефтяной кокс. Обжиг нефтяного кокса – это процесс нагрева сырого нефтяного кокса до 1250-1350ºС. Благодаря физическим и химическим процессам, происходящим с сырьевым материалом, происходит улучшение потребительских свойств кокса.

После испарения влаги и удаления летучих/легкоиспаряющихся компонентов, кокс подвергается нагреванию до 1350°C. При этом его молекулярная структура принимает более организованную форму с четкой кристаллической решеткой.

Основной целью процесса прокалки является улучшение физических и химических качеств кокса, таких, как электрическая проводимость, истинная плотность, окисляемость и реакционная способность.

При нагреве и прокалке кокса в печи, топливо (мазут), часть кокса и выделяющихся из него легколетучих горючих веществ сгорают, выделяя большое количество дымовых газов с высокой температурой. Так как последние содержат небольшое количество несгоревшего топлива, легколетучих веществ и пылевидного кокса, то дымовые газы после печи прокалки поступают в дожигатель.

В дожигателе, за счет сжигания дополнительного топлива (мазута) поддерживается температурный режим, обеспечивающий практически полное сгорание компонентов дымовых газов, а также постоянный их расход и температуру.

Для утилизации высокопотенциального тепла дымовых газов, после дожигателя они поступают в котел-утилизатор, где за счет этого вырабатывается водяной пар среднего давления с температурой около 400ºС. Объем вырабатываемого пара значительно превышает потребности завода в тепловой энергии, поэтому большая часть пара используется для выработки электроэнергии в турбинном отделении, входящем в состав установки прокалки нефтяного кокса.

Охлажденные в котле-утилизаторе дымовые газы после очистки от золы и пыли в рукавных фильтрах, поступают в отделение химической очистки, где за счет обработки дымовых газов химическими реагентами-растворами каустической соды и гидроокиси кальция происходит практически полная конверсия сернистого ангидрида с получением гипс-содержащего продукта.

Известно, что прокаливание является важной стадией производства нефтяных и пековых коксов для их квалифицированного использования в металлургической, коксохимической и других отраслях промышленности.

Основными факторами, определяющими выход и качество прокаленного кокса, являются:

- качество сырого нефтяного кокса;

- технологические факторы: температура, продолжительность процесса, скорость нагрева до заданных температур, стадийность, условия теплопередачи к коксу и сжигание летучих веществ, температура воздуха и условие подачи его на сжигание, вид и расход топлива, конструктивная особенность прокалочных печей и др.

Таким образом, товарными продуктами установки прокалки нефтяного кокса являются:

- прокаленный нефтяной кокс;

- гипс-содержащий продукт;

- электрическая энергия.

 

Таблица 1 – Товарные продукты ТОО «УПНК-ПВ»

Продукция ТОО «УПНК-ПВ»	1-ая очередь	2-ая очередь
Прокаленный кокс, тыс. тонн в год	102	205
Генерируемая электроэнергия, тыс. КВт*час	48000	72000
- потребляемая	16000	32000
- избыточная	32000	40000
Гипс, тыс. тонн в год	2	4

 

Как и основное производство прокалки кокса, система водоснабжения и водоотведения является безотходной.

В качестве сырой воды применяют речную воду, имеющую наименьший фактор изменения качества воды. Согласно лабораторному анализу по качеству воды, параметры, включая мутность, содержание взвесей, железа, марганца и т. д. превышают допустимые значения.

 

Таблица 2 – Показатели исходной воды

Показатель	Результат
Мутность, мг/л	14,67
Общая жесткость, мкг-экв/дм3	2,45
Щелочность общая, ммоль/л	2,30
Общая минерализация (сухой остаток), мг/л	1,29
Значение рН, ед.рН	7,9
Нефтепродукты (суммарно), мг/л	0,137
Железо (Fe, суммарно), мг/л	6,2
Перманганатная окисляемость, мг/л	2,32
Взвешенные вещества, мг/л	0,4
Сульфаты, мг/л	37,4
Хлориды, мг/л	7,3
Медь, мг/л	0,16

 

Исходная вода поступает на насосную станцию водоснабжения. Станция включает два отделения:

- отделение системы водоснабжения для производства;

- отделение системы хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Одним из потребителей промышленной воды является станция обессоливания воды. Она предназначена для обеспечения водно-химического режима предприятия.

Согласно требованиям, предъявляемым к качеству подпиточной воды для котлов среднего давления, а также качеству воды, требуемой для производственного процесса, предусмотрена ионная очистка воды. Очищенная вода вместе с конденсатом пара, образующимся в паровых турбинах генераторов тока, используется в качестве подпиточной воды для котлов-утилизаторов.

Получение обессоленной воды осуществляется последовательным проведением следующих стадий обработки исходной воды:

- предварительная очистка методом фильтрации от взвешенных и коллоидных веществ на фильтрах с марганцевым песком;

- глубокая степень очистки на фильтрах с активированным углем;

- глубокое химическое обессоливание воды методом ионного обмена на катионитных и анионитных фильтрах.

После регенерации ионитных фильтров отрегенерированная вода скапливается в резервуаре нейтрализации. Насосами подается в резервуар отделения очистки дымовых газов.

При прокалке сырого нефтяного кокса во вращающихся печах образуется большое количество летучих дымовых газов с большим содержанием оксида серы (SO2), оказывающих неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Система сероочистки предназначена для очистки дымовых газов от диоксида серы. Первичная очистка и охлаждение дымового газа происходит в колонне охлаждения путем распыления раствора гидроксида натрия.

Основные процессы для удаления оксида серы из дымового газа происходят в колонне десульфуризации, куда также, как и в колонну охлаждения подается раствор гидроксида натрия посредством распыления. В верхней части колонны установлено два водяных пояса орошения для улучшения протекания реакций и недопущения попадания остатков агрессивных растворов в дымовую трубу.

Щелочной раствор, прореагировавший с диоксидом серы, поступает из колонн в бассейн восстановления и окисления, где происходит его смешивание с раствором извести и насыщение кислородом для образования частиц гипса. Далее, полученный раствор с частицами гипса переливается в осадительный бассейн, где происходит отложение гипсосодержащей массы.

Также промышленная вода поступает на станцию оборотной воды для объектов утилизации тепла. Станция предназначена для подачи охлажденной воды оборудования турбинного отделения и оборудования десульфуризации.

Оборотная вода для охлаждения оборудования после прохождения цикла возвращается непосредственно на градирню под давлением. Градирня является охладителем воды в замкнутом водоборотном цикле, предназначенном для отвода теплоты от технологического оборудования. Вода на подпитку станции проходит предварительную очистку на катионитных фильтрах.

Согласно современным требованиям система водоснабжения и водоотведения промышленных предприятий (можно в комплексе называть системой водообеспечения промышленных предприятий) должна быть, с оборотом воды для всего предприятия или в виде замкнутых циклов для отдельных цехов или предприятия в целом. Последовательная или прямоточная система подачи воды на производственные нужды со сбросом очищенных сточных вод в водоем допускается только при невозможности или нецелесообразности применения системы оборотного водоснабжения.

Повторное использование сточных вод после соответствующей их очистки получило в настоящее время широкое распространение. В ряде отраслей промышленности (черной металлургии, нефтеперерабатывающей) 90…95 % сточных вод используется в системах оборотного водоснабжения и лишь 5…10 % сбрасывается в водоем.

Если в системе оборотного водоснабжения промышленного предприятия вода является теплоносителем и в процессе использования лишь нагревается, то перед повторным применением ее предварительно охлаждают в пруду, брызгальном бассейне, градирне Рисунок 1, а; если вода служит средой, поглощающей и транспортирующей механические и растворенные примеси, и в процессе использования загрязняется ими, то перед повторным применением сточная вода проходит обработку на очистных сооружениях Рисунок 1, б; при комплексном использовании сточные воды перед повторным применением подвергаются очистке и охлаждению Рисунок 1, в.

 

 

а – с охлаждением сточных вод; б – с очисткой сточных вод; в – с очисткой и охлаждением сточных вод; 1 – вода свежая, чистая, ненагретая; 2 – сточная вода, нагретая; 3 – то же, не нагретая и загрязненная; 4 – то же, очищенная; 5 – сточная вода, загрязненная; 6 – оборотная вода; ОУ – охладительные установки; Q – вода, подаваемая на производственные нужды; Qоб – оборотная вода; Qун – вода, теряемая на испарение и унос из охладительных установок

 

Рисунок 1 – Схемы оборотного водоснабжения промышленных предприятий

 

При таких системах оборотного водоснабжения для компенсации безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках (испарение с поверхности, унос ветром, разбрызгивание), на очистных сооружениях, а также потерь воды, сбрасываемой в канализацию, осуществляется подпитка из водоемов и других источников водоснабжения.

На установке прокаленного нефтяного кокса схема оборотного водоснабжения соответствует схеме на Рисунке 1, б).

Хозяйственно-бытовые и промышленно-ливневые стоки с предприятия поступают на станцию очистки сточных вод.

В процессе очистки предусмотрена механическая, биологическая очистка с применением химических реагентов. Очищенные стоки направляются в холодильники печей прокалки кокса.

На станции очистки сточных вод установлено следующее оборудование:

- механические решетки;

- фильтра с многослойными средами;

- емкости очистки промышленно-ливневых;

- фильтра с активированным углем;

- смесители реагентов;

- дозирующие комплексы коагулянта и флокулянта;

- генератор двуокиси хлора (дезинфицирующее устройство);

- резервуары хозяйственно-бытовых стоков;

- насосные агрегаты, компрессора.

Промывки фильтров с многослойными средами и фильтров с активированным углем производятся погружными насосами из резервуара очищенной воды.

В качестве химических реагентов на станции очистки сточных вод предусмотрено введение коагулянта – алюминий полиоксихлорид (Аква-Аурат 30 / Al2(OH)5Cl) и флокулянта – полиакриламид-гель технический марки «аммиачный». В качестве дезинфицирующего реагента применяется диоксид хлора.

Промышленно-ливневые стоки поступают в распределительный приемный колодец перед станцией очистки сточных вод. Сточная вода, пройдя механическую решетку для удаления из нее мусора, аккумулируется в подземный резервуар-накопитель. С резервуара-накопителя погружными насосами перекачиваются на вход в емкость очистки.

Пройдя предварительную очистку, вода самотеком перетекает в промежуточный резервуар, далее погружными насосами направляется на очистку через многослойный фильтр с кварцевым песком, затем на фильтр с активированным углем.

Очистка хозяйственно-бытовых стоков почти идентична очистке промышленно-ливневых стоков. Различие заключается лишь в том, что в процессе очистки хозяйственно-бытовых стоков производится ввод дезинфицирующего реагента.

Хозяйственно бытовые стоки, пройдя механическую очистку на решетке, поступают в приемный резервуар хозяйственно-бытовых стоков, сюда же подается воздух компрессором для предотвращения заиливания дна. Из резервуара стоки погружными насосами откачиваются в резервуар для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, где происходит биологическая очистка стоков. В конце очистки добавляется дезинфицирующий реагент, в нашем случае диоксид хлора, для устранения из воды болезнетворных и иных микроорганизмов.