Опыт внедрения новых технологий коксохимического производства на ОАО «КМК» и ОАО «ЗСМК» (Новокузнецк).

Продукцией данных предприятий является кокс, каменноугольная смола и коксовый газ. В коксовом газе содержится аммиак NH₃ в количестве 8-11 г/м³. Этот аммиак не оказывает влияния на общий баланс связанного азота, т.к. его ресурсы составляют ~ 2 % от общего производства синтетического аммиака. Однако NH₃ из коксового газа необходимо удалять по следующим причинам:

1. Если NH₃ не улавливать на начальных стадиях он будет поглощаться Н2О при конечном охлаждении коксового газа, а затем десорбироваться из него при охлаждении Н₂О в градирнях.

2. NH₃ совместно с цианистым водородом (HCN) образует хорошо растворимые комплексные соединения, обладающие значительной коррозионной активностью, отчего страдает оборудование цеха улавливания.

3. Если NH₃ будет оставаться в кокосовом газе, то при сжигании он будет превращаться в токсичные и коррозионно-активные оксиды азота. Конечное содержание NH₃ в кокосовом газе по ПТЭ не должно быть выше 0,03 г/м³.

На большинстве коксохимических предприятий (и на «КМК», и на «ЗСМК») в настоящее время NH₃ улавливается серной кислотой с получением сульфата аммония, используемого в качестве удобрения: NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄. Низкая ценность сульфата аммония как удобрения и невысокое его качество часто делают его производство нерентабельным. Однако необходимость очистки газа от NH₃ обусловливает обязательность этого технологического процесса. Важными показателями качества (NH₄)₂SO₄ является его грансостав. В соответствии с требованиями сельского хозяйства, в товарном сульфате аммония должно быть на < 90-95 % частиц размером 1-4 мм, в том числе не <50% размером 2-3 мм. Наиболее распространенный способ получения сульфата аммония не позволяет получить соль такого качества. Расходные нормы серной кислоты 0,745 т/т(NH₄)₂SO₄. Стоимость 1 тонны кислоты до 750 руб., а 1 тонны сульфата аммония 120 руб. Постоянные потребители сульфата аммония отсутствуют. В весеннее время удобрение по сниженным ценам (ниже себестоимости) реализуется фермерским хозяйствам и отправляется в такие страны, как Китай и Вьетнам, в остальное время года вывозится и сбрасывается в отвал, т.к. склады полностью заполнены. Все это ухудшает экологическую обстановку в регионе.

Существует технология получения фосфатов аммония. Моно- и диаммоний фосфаты [NH₄H₂PO₄ и (NH₄)₂HPO₄] по сравнению с (NH₄)₂SO₄ являются более ценным удобрением, содержащим полезные питательные удобрения фосфор и азот. Технология улавливания аммиака практически не отличается от технологии получения сульфата аммония и может быть реализована на том же самом оборудовании (но стоимость фосфорной кислоты больше). Однако производство солей в коксохимической промышленности требует сооружения громоздкого оборудования и при малой мощности аммиака на коксохимических производствах является крайне нерентабельным, по сравнению с производством солей на специализированных химических предприятиях, поэтому в ряде стран в конце 70-х годов начали переходить от производства солей на основе коксохимического NH₃ к производству аммиачной Н₂О и безводного аммиака. Преимущество такого пути в ограниченном использовании посторонних реагентов и применении сравнительно простых абсорбционно-десорбционных схем. В качестве сорбентов можно использовать различные вещества. Улавливание NH₃ из коксового газа Н₂О осложнено одновременным поглощением кислых газов (СО₂, H₂S, HCN). К недостаткам улавливания NH₃ Н₂О относятся низкая аммиакоемкость раствора (10-25 г/дм³) и обусловленные этим энергозатраты, значительный расход известкового молока или щелочи на связывание кислых газов, высокие гидравлические сопротивления аппаратуры.

Метод улавливания NH₃ в круговом процессе растворами слабых кислот или кислых солей многоосновных кислот более предпочтителен. Наиболее удобно для этой цели использовать растворы фосфатов аммония. Высокая растворимость этих солей в воде позволяет достичь аммиакоемкости до 40-45 г/дм³ раствора. Поскольку NH₃ химически связывается при улавливании раствором моноаммоний фосфата в 10-20 раз уменьшается поглощение СО₂, Н₂S и HCN. В связи с этим отпадает необходимость установки специального десорбера. При улавливании NH3 этим способом можно получить безводный аммиак, содержащий 99,99 % NH₃.

Помимо получения безводного NH₃ существуют схемы с термическим обезвреживанием аммиака, которое проводят в циклонном реакторе с котлом - утилизатором. В результате получают пар среднего давления, поступающий во внутризаводскую сеть. Такая схема улавливания NH₃ и его термическое обезвреживание с получением пара более перспективна для коксохимических производств «ЗСМК» и «КМК». Это позволит получать от 50 до 100 тонн пара в час (что ценно в условиях удорожания энергии), вместо не находящего сбыта сульфата аммония.

Познакомиться с анализом российского рынка сульфата аммония Вы можете в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков:«Рынок сульфата аммония в России».

www.newchemistry.ru