Pabrik Hasil Samping Oven Koks: Mengoptimalkan Pengambilan Gas dan Efisiensi Energi

Pabrik Hasil Samping Oven Koks

Pabrik hasil samping oven koks adalah bagian integral dari proses pembuatan koks hasil samping. Durante produksi koks dengan karbonisasi batubara dalam baterai oven koks, sejumlah besar gas dihasilkan karena vaporisasi materi volatil dalam batubara. Gas dihasilkan selama sebagian besar periode kokisasi, komposisi dan laju evolusi berubah selama periode ini dan biasanya selesai saat suhu muatan batubara mencapai 700 derajat C. Gas ini dikenal sebagai gas oven koks mentah dan diproses di pabrik hasil samping. Fungsi pabrik hasil samping adalah memproses gas mentah untuk merekuperasi kimia batubara berharga dan menyediakan gas sehingga dapat digunakan sebagai gas bahan bakar bersih dan ramah lingkungan.

Setelah keluar dari ruang oven koks, gas oven koks mentah disemprotkan dengan lunas pencucian untuk menurunkan suhunya ke tingkat yang cukup rendah dan mengkondensasi komponen yang paling mudah terkondensasi (titik didih tinggi). Gas mentah didinginkan oleh evaporasi adiabatik sebagian dari lunas semprotan menjadi sekitar 80 derajat C dan terpurifikasi air. Suhu gas menjadi cukup rendah sehingga dapat ditangani di kumpulkan gas utama. Dari kumpulkan gas utama, gas oven koks mentah mengalir ke gas utama sedot. Jumlah lunas pencucian yang disemprotkan ke dalam gas panas yang keluar dari ruang oven jauh lebih banyak dari yang diperlukan untuk pendinginan, dan lunas pencucian sisa yang tidak menguap menyediakan aliran cair di kumpulkan gas utama. Pada tahap ini ada dua aliran yaitu aliran cair kondensat dan aliran gas. Kedua aliran melewati valve kontrol kupu-kupu sebelum keluar dari area baterai oven koks. Valve kontrol ini diatur untuk menjaga tekanan sedikit positif di kumpulkan gas untuk memberikan kondisi kerja yang aman di ruang oven koks.

Aliran cair di kumpulkan gas utama melapisi tar dan senyawa lain yang terkondensasi. Aliran lunas pencucian mengalir oleh gravitasi ke gas utama sedot bersama dengan gas oven koks mentah. Gas oven koks mentah dan lunas pencucian dipisahkan menggunakan drain pot (penurun) di gas utama sedot. Lunas pencucian dan gas oven koks mentah kemudian mengalir terpisah ke pabrik hasil samping untuk perawatan.

Gas mentah jenuh yang datang dari baterai oven koks mengandung sekitar 46 % hingga 48 % uap air. Komponen lain dari gas mentah berisi hidrogen, metana, nitrogen, karbon monoksida, karbon dioksida, parafin tinggi dan hidrokarbon tidak jenuh (etana, propana dll.), dan oksigen dll. Gas oven koks mentah juga mengandung berbagai kontaminan, yang memberikan gas oven koks karakteristik uniknya. Ini terdiri dari

• Komponen tar
• Gas asam tar (gas fenolik)
• Gas basa tar (basa piridin)
• Benzen, toluena dan xilena (BTX), minyak ringan dan aromatik lainnya
• Naftalena
• Gas amonia
• Gas sulfida hidrogen
• Gas sianida hidrogen
Klorida amonium
• Karbon di sulfida

Fungsi pabrik hasil samping

Untuk membuat gas oven koks mentah sesuai untuk digunakan sebagai gas bahan bakar bersih dan ramah lingkungan, pabrik hasil samping harus melakukan fungsi berikut.

• Untuk mendinginkan gas oven koks untuk mengkondensasi uap air dan kontaminan
• Untuk menghilangkan aerosol tar untuk mencegah kotoran garis/peralatan gas
• Untuk menghilangkan amonia untuk mencegah korosi garis gas
• Untuk menghilangkan naftalena untuk mencegah kotoran garis gas oleh kondensasi
• Untuk menghilangkan minyak ringan untuk pemulihan dan penjualan benzen, toluena dan xilena (BTX)
• Untuk menghilangkan sulfida hidrogen untuk memenuhi regulasi emisi lokal yang mengatur pembakaran gas oven koks.

Selain merawat gas oven koks, pabrik hasil samping juga harus menyediakan lunas pencucian yang dikembalikan ke baterai oven koks, dan merawat air limbah yang dihasilkan oleh proses pembuatan koks. Blok diagram tipikal pabrik hasil samping ditunjukkan dalam Gambar 1.

Gambar 1 Blok diagram tipikal pabrik hasil samping

Pabrik pemrosesan tar dan lunas

Pabrik tar dan lunas memproses lunas pencucian yang beredar antara pabrik hasil samping dan baterai oven koks. Ini juga memproses air limbah yang dihasilkan oleh proses pembuatan koks dan yang dihasilkan dari kelembaban batubara dan air yang terikat kimia dalam batubara. Fungsi utama pabrik ini adalah sebagai berikut.

• Pemisahan cepat dan berkelanjutan dari aliran lunas pencucian yang sesuai. Ini adalah fungsi yang sangat penting karena aliran ini diperlukan untuk mendinginkan gas keluar oven panas ke suhu yang dapat ditangani di sistem pengumpulan gas.
• Pemisahan lunas amonia berlebih yang bersih dan bebas tar untuk pemrosesan lebih lanjut.
• Pemisahan tar yang bersih yang pada dasarnya bebas air dan padatan.

Karena pasokan lunas pencucian sangat penting, peralatan cadangan biasanya disediakan untuk pengecatan dan sirkulasi lunas pencucian.

Lunas pencucian mengalir ke decanter tar di mana tar terpisah dari air dan dipompa ke penyimpanan tar untuk pemrosesan di pabrik distilasi tar atau untuk dijual. Partikel padat yang lebih berat terpisah dari lapisan tar dan ini dikeluarkan sebagai slud decanter tar. Lunas air kemudian dipompa kembali ke baterai, sebagian diambil dari rangkaian yang merupakan 'lunas berlebih' pabrik koks atau air limbah. Ini mengandung amonia, dan setelah pengosongan partikel tar lebih lanjut, distilasi dengan uap dalam still. Alkali seperti natrium hidroksida ditambahkan dalam still untuk menguraikan senyawa amonia yang terlarut dalam lunas. Uap amonia dari still kemudian baik diumpankan ke gas oven koks di upstream sistem penghapusan amonia, atau still itu sendiri sering diintegrasikan ke dalam sistem penghapusan amonia. Ke mana pun, nasihat akhir amonia yang dihapus baik dari gas oven koks maupun air limbah sama. Efluen still yang dikosongkan baik dikeluarkan atau diproses di pengolahan efluen biologis di tempat untuk menghilangkan amonia sisa, fenol, dan sianida.

Proses perawatan gas

Proses perawatan gas di pabrik hasil samping biasanya terdiri dari peralatan pabrik berikut.

• Pendingin gas primer – Pendingin gas primer mendinginkan gas oven koks mentah untuk menghapus uap air sehingga mengurangi volume-nya. Pendingin primer ada dua jenis dasar, pendingin jenis semprotan dan jenis tabul horizontal. Dalam pendingin jenis semprotan, gas oven koks didinginkan oleh kontak langsung dengan semprotan air yang didaur ulang, dengan air pendingin kontak itu sendiri didinginkan secara eksternal dalam exchanger panas. Dalam jenis tabul, gas oven koks didinginkan secara tidak langsung dengan mengalir melintasi tabul yang dipasang horizontal melalui mana air pendingin dipompa. Dalam kasus ini, air pendingin tidak berkontak dengan gas oven koks dan jadi dapat didinginkan di menara pendingin misalnya. Saat gas oven koks didinginkan, air, tar dan naftalena terkondensasi. Kondensat terkumpul di sistem pendingin primer dan dikeluarkan ke pabrik pemrosesan tar dan lunas.
• Pendeposit tar – Saat gas oven koks mentah didinginkan, uap tar terkondensasi dan membentuk aerosol yang dibawa bersama dengan aliran gas. Partikel tar ini mencemari dan membuat kotor proses downstream dan membuat kotor garis gas dan nozel pemarang jika dibiarkan terus dalam aliran gas. Pendeposit tar biasanya menggunakan elektroda tegangan tinggi untuk mengisi partikel tar dan kemudian mengumpulkan mereka dari gas melalui tarik elektrostatis. Pendeposit tar dapat dipasang sebelum, atau setelah exhauster.
• Exhauster – Exhauster menyediakan gaya gerak untuk menginduksi gas oven koks untuk mengalir dari baterai oven koks dan melalui pabrik hasil samping. Exhauster sangat penting bagi operasi baterai oven koks. Ini memungkinkan kontrol ketat tekanan gas di kumpulkan gas utama, yang pada gilirannya mempengaruhi tingkat emisi di baterai oven koks seperti emisi pintu. Kegagalan exhauster akan secepatnya mengakibatkan peluasan ke atmosfer semua gas oven koks mentah yang dihasilkan melalui flare baterai.
• Penghapusan amonia – Karena sifat korosif amonia, penghapusannya sangat diperlukan di pabrik hasil samping. Penghapusan amonia dari gas oven koks menghasilkan natrium sulfat, produk yang dapat dijual. Proses natrium sulfat pada dasarnya melibatkan kontak gas oven koks dengan larutan asam sulfat. Variasi yang berbeda termasuk penggunaan penyerap, di mana larutan asam sulfat disemprotkan ke dalam gas, atau penggunaan saturator di mana gas dibuihkan melalui bak larutan asam sulfat. Asam sulfat bereaksi dengan mudah dengan amonia dalam gas oven koks untuk membentuk natrium sulfat. Ini kemudian kristal, dikeluarkan dari larutan dan dikeringkan dan dijual sebagai pupuk.
  Proses lebih modern untuk penghapusan amonia termasuk proses cuci air di mana gas oven koks dicuci dengan air, yang melarutkan amonia, bersama dengan beberapa sulfida hidrogen dan sianida hidrogen. Larutan cuci yang dihasilkan dipompa ke still amonia di mana uap air digunakan untuk memisahkan amonia. Uap amonia dari still dapat diproses untuk membentuk natrium sulfat mirip dengan proses yang dijelaskan di atas, dikondensasi untuk membentuk larutan amonia kuat, dibakar atau dikatalisis menjadi nitrogen dan hidrogen yang kemudian didaur ulang ke dalam gas oven koks.

Proses lain untuk penghapusan amonia dari gas oven koks adalah proses PHOSAM yang dikembangkan oleh US Steel. Proses ini menyerap amonia dari gas oven koks menggunakan larutan fosfat mono amonium. Proses ini menghasilkan amonia anhidra yang dapat dijual.

• Pendingin gas akhir – Pendingin gas akhir menghapus panas kompresi dari gas oven koks yang didapatnya saat mengalir melalui exhauster. Ini diperlukan karena efisiensi banyak proses pabrik hasil samping sangat meningkat pada suhu lebih rendah. Pendingin gas akhir ditempatkan di upstream scrubber amonia cuci air. Pendingin gas akhir biasanya mendinginkan gas oven koks oleh kontak langsung dengan medium pendingin, baik air atau minyak cuci. Aspek penting operasi pendingin gas akhir adalah bahwa saat gas oven koks didinginkan di bawah suhu keluar pendingin gas primer, naftalena akan terkondensasi dari gas. Naftalena ini dengan mudah kristal keluar dari medium pendingin dan akan membuat kotor peralatan jika tidak diolah. Dalam pendingin gas akhir minyak cuci, naftalena terlarut dalam minyak cuci dan aliran samping minyak dikosongkan dengan uap air untuk menghapus naftalena. Jika air digunakan untuk mendinginkan gas oven koks, naftalena yang terkondensasi diserap menggunakan tar. Tar baik terjebak dalam air pendingin, dengan sebagian aliran secara kontinu dibuang untuk pengolahan, atau berupa lapisan tar yang air pendingin mengalir melaluinya. Tar secara kontinu ditukar dengan tar segar dari pabrik pemrosesan tar dan lunas untuk membuang naftalena yang terserap.
• Penghapusan naftalena – Naftalena dihapus dari gas oven koks dalam tangki semprot gas menggunakan minyak cuci. Tangki dapat berjenis padat atau dapat berjenis 'void' di mana minyak cuci disemprotkan ke dalam gas dalam beberapa tahap. Minyak cuci diregenerasi dengan memisahkan naftalena dari minyak cuci menggunakan uap air dalam still. Di beberapa pabrik, penghapusan naftalena diintegrasikan dengan proses serupa penghapusan minyak ringan. Naftalena sering direkuperasi sebagai aliran minyak yang lebih berat yang kemudian dicampur dengan tar yang dihasilkan di pabrik hasil samping.
• Minyak ringan – Istilah umum untuk campuran senyawa serupa yang terutama terdiri dari benzen, toluena dan xilena (BTX). Ini juga dikenal sebagai minyak benzol. Penghapusan minyak ringan dari gas oven koks menggunakan minyak cuci dalam proses serupa dengan yang dijelaskan untuk penghapusan naftalena. Minyak ringan dipisahkan dari minyak cuci dalam still dan kemudian dikondensasi untuk membentuk minyak ringan mentah. Minyak ini dapat dijual untuk pemurnian lebih lanjut di luar tempat atau dapat dipurni di pabrik hasil samping menggunakan beberapa tahap distilasi di pabrik minyak ringan. Minyak ringan sebenarnya dapat dibiarkan dalam gas oven koks, di mana meningkatkan nilai kalorinya.
• Desulfurisasi gas oven koks –
  Ada beberapa proses berbeda untuk penghapusan sulfida hidrogen dari gas oven koks. Proses spesifik menentukan di mana dalam rantai gas dipasang. Proses desulfurisasi utama yang digunakan adalah proses vakum, proses amonia, proses cuci, proses sulfiban, dan proses claus.