Dynamický model absorpce surového benzolu z koksárenského plynu

Petr Fridrich

Diplomová práce

Dynamic model of raw benzene absorption from coke oven gas

Anotace:

Benzol (BTX) je důležitou a cenou složkou koksárenského plynu, který se získává jako vedlejší produkt výroby metalurgického koksu. BTX se z koksárenského plynu získává absorpcí do pracího oleje. Prací olej je směs polycyklických aromatických uhlovodíků s vyšším bodem varu. Absorpce probíhá v protiproudé absorpční koloně. Nasycený prací olej odchází ze spodu kolony, je zahříván a veden do destilační kolony, kde probíhá jeho regenerace stripováním vodní parou. V experimentální části byl vytvořen dynamický model odstraňování BTX z koksárenského plynu. Byly prováděny různé simulace s rozdílnými operačními podmínkami procesu. Byla sledována změna fyzikálních vlastností a složení pracího oleje, koncentrace BTX ve vyčištěném plynu a výtěžek a kvalita surového benzolu. Na základě výsledků je klíčovým parametrem, řídící proces absorpce, vstupní teplota koksárenského plynu. Zvýšení vstupní teploty má za následek snížení výtěžku benzolu a vyšší koncentraci BTX ve vyčištěném plynu. Další důležitou proměnnou je teplota hlavy destilační kolony. Zvýšení teploty hlavy způsobuje rychlejší degradaci pracího oleje, nižší výtěžek a vyšší množství benzenu a jeho homologů v plynu.

Abstract:

BTX (benzene, toluene, xylenes) is an important and valuable component of coke oven gas (COG). COG is obtained as a by-product of metallurgical coke production. The recovery of BTX from coke oven gas is achieved by absorption into the washing oil. Washing oil is a complex mixture of polycyclic aromatic hydrocarbons with higher boiling point. Absorption is carried out in counter-current scrubbing column. The rich wash oil from bottom of the column is heated and transported to the stripping column for regeneration. In the experimental part, BTX recovery dynamic model is developed in Aspen Plus Dynamics. Various simulations were performed with different process operating conditions. The change in physical properties and composition of the wash oil, the BTX concentration in the purified COG and the yield and quality of the BTX product were observed. Based on the results, The feed temperature of coke oven gas is a key parameter controlling the absorption process. Inlet temperature increase results in benzol yield decrease and higher concetration of BTX in purified gas. Another important variable is a distillation column head temperature. Head temperature rise causes faster wash oil degradation, which leads to lower yield and higher BTX amount in the gas.

Klíčová slova

Koksárenský plyn, absorpce benzolu, vypírání benzolu, prací olej, Aspen Plus, dynamické modelování, Aspen Dynamics

Keywords

Coke oven gas, BTX absorption, BTX scrubbing, wash oil, Aspen Plus, dynamic modelling, Aspen Dynamics

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 4. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 28. 5. 2024
• Vedoucí: Marek Večeř
• Oponent: Petr Stavárek

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Magisterský studijní program / obor:
Chemické a environmentální inženýrství / Chemické inženýrství