DE2410411A1

DE2410411A1 - Verfahren zur beseitigung von ammoniak, insbesondere von kokereiammoniak

Info

Publication number: DE2410411A1
Application number: DE19742410411
Authority: DE
Inventors: Norbert Deuser; Peter Dipl Ing Dr Diemer
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1975-09-11
Also published as: FR2263293A1; FR2263293B1; JPS50125571A; SE7502129L; DE2410411C2; BE825256A; SE406581B; BR7501283A

Description

Essen, den 4.März 1974 N 461O/7C Dr.Ha/En

Heinrich Koppers Gesellschaft mit "beschränkter Haftung, 43 Essen, Moltkestraße 29

Verfahren zur Beseitigung von Ammoniak, insbesondere ■von Kokereiammoniak

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, zur Beseitigung von Ammoniak, insbesondere von Kokereiammoniak, durch Verbrennung der mit Wasserdampf abgetriebenen Ammoniakbrüden in Gegenwart von Luft.

Es ist bekannt, daß aus dem Koksofengas das in ihm enthaltene Ammoniak entfernt werden muß, da dasselbe im Zusammenwirken mit den übrigen Begleitstoffen des Koksofengases Korrosionen in den Rohrleitungen und apparativen Einrichtungen hervorruft.

Zur Entfernung des Ammoniaks aus dem Koksofengas sind deshalb bereits verschiedene Verfahren angewandt \*orden. So kann man beispielsweise das Koksofengas durch einen Sättiger leiten, in dem das Ammoniak des Gases mittels Schwefelsäure zu Ammoniumsulfat umgesetzt und dieses anschließend aus der Lösung auskristallisiert wird.

Bei einem anderen Verfahren wird das Koksofengas in einem

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Absorptionsturm (Wascner) mit einer geeigneten Waschflüssigkeit gewaschen, die das Ammoniak löst und aus dem Gas entfernt. Als geeignete Waschflüssigkeit wird bei diesem Verfahren insbesondere Wasser eingesetzt, wobei aus dem mit Ammoniak beladenen Wasser das Ammoniak durch einfache Destillation mit Wasserdampf abgetrieben werden kann. Die dabei anfallenden Ammoniakbrüden können entweder zu Ammoniumsulfat umgesetzt werden, sie können aber auch zu Ammoniakstarkwasser oder zu verdichtetem Ammoniak aufgearbeitet werden.

Für die soeben genannten Produkte haben sich jedoch die Absatzmöglichkeiten in den letzten Jahren sehr verschlechtert, und es ist heute kaum noch möglich, diese Produkte zu einem Preis abzusetzen, der die Herstellungskosten deckt. Man hat deshalb in neuerer Zeit in zunehmendem Maße von dem bereits seit mehreren Jahrzehnten bekannten Verfahren Gebrauch gemacht, die Ammoniakbrüden in Gegenwart von Luft zu verbrennen. Hierbei entstehen neben Stickstoff und Wasser auch Stickoxyde, die zusammen mit den übrigen Bestandteilen als Rauchgase in die Atmosphäre gelangen. Die ständig schärfer werdenden Umweltschutzbestimmungen machen es jedoch erforderlich, den Stickoxydgehalt der bei der Ammoniakverbrennung anfallenden Rauchgase möglichst drastisch herabzusetzen.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfah-

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ren zur Beseitigung von Ammoniak, insbesondere von Kokereiammoniak, durch Verbrennung in Gegenwart von Luft zu entwickeln,"bei dem die bei der Ammoniakverbrennung anfallenden Rauchgase möglichst wenig Stickoxyde enthalten.

Eieses Ziel wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ammoniakbrüden zunächst mit Sauerstoffunterschuß bei einer Temperatur von 95O⁰C bis 1150⁰G teilverbrannt und danach mit SauerstoffÜberschuß bei einer Temperatur von 95O°C bis 105O⁰C vollständig verbrannt werden, wobei die optimale Verbrennungstemperatur in der zweiten Stufe durch eine entsprechende Zugabe von rückgeführtera Rauchgas eingestellt wird und wobei die fühlbare Wärme der bei der Verbrennung anfallenden Rauchgase zur Dampferzeugung genutzt wird.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen nachfolgend an Hand des in der Abbildung wiedergegebenen Fließschemas erläutert werden. Has Fließschema zeigt dabei nur die zur Erläuterung des Verfahrens notwendigen Anlageteile, während Nebeneinrichtungen sowie die dazugehörigen Maß- und Regelanlagen nicht dargestellt sind.

Die zur Verbrennung vorgesehenen Ammoniakbrüden werden durch die Leitung 1 dem Brenner 2 zugeführt. Um die für die erste Verbrennungsstufe in dienern Falle vorgesehene

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Temperatur von 95O°C bis 115O⁰C einhalten und eine stabile Flammenbildung erzielen zu können kann durch die Leitung 3 zusätzlich ein Heizmedium, wie beispielsweise Koksofengas, in den Brenner 2 eingeleitet werden. Ea kann aber auch ein anderes Heizmedium, wie Erdgas, Öl oder dergleichen eingesetzt werden. Die notwendige Verbrennungsluft wird über die Leitung 4 und das Gebläse 5 zugeführt. Von der Leitung 4 zweigen dabei die Leitungen 6, 7 und 8 ab.

In der ersten Verbrennungsstufe wird mit Sauerstoffunterschuß gearbeitet. Das heißt durch die Leitungen 6 und 7 wird in den Brenner 2 soviel Luft eingeleitet, daß die teilweise Verbrennung des Ammoniakbrüdens und des Heizmediums in der ereten Stufe bei einer Sauerstoffmenge erfolgt, die 90 bis 99_f9 % des für die vollständige Verbrennung des Ammoniaks zu Stickstoff und Wasser benötigten theoretischen Wertes beträgt.

Nach dem Ausbrennen der Flammen im vorderen Teil der Brennkammer 9 wird durch die Leitung 8 noch weitere Luft in den mittleren bis hinteren Teil der Brennkammer 9 eingeleitet. Gleichzeitig erfolgt durch die Leitungen 15 und 16 noch die Zugabe von rückgeführtem Rauchgas. Diese wird dabei so bemessen, daß in der zweiten Verbrennungsstufe, die bei einer Temperatur zwischen 95O⁰C und 1050⁰C ab-

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laufen soll, die optimale Verbrennungs.temperatur eingehalten wird. Da die zweite Verbrennungsstufe unter Säuerst off Überschuß durchgeführt werden soll, muß die Zugabe von Luft durch die Leitung 8 und von rückgeführtem Rauchgas durch die Leitungen 15 und 16 ferner so eingestellt werden, daß dem mittleren und hinteren Teil der Brennkammer 9 eine Säuerstoffmenge zugeführt wird, die zwischen 100,1 bis 110 °/o des für die vollständige Verbrennung des Ammoniaks · zu Stickstoff und Wasser benötigten Wertes liegt.

Unmittelbar an die Brennkammer 9 schließt sich der Abhitzekessel 10 an, in-den die "bei der Verbrennung anfallenden Rauchgase gelangen. Diese werden im Abhitzekesses 10 gekühlt, wobei ihre fühlbare Wärme zur Dampferzeugung ausgenutzt wird. Die erforderliche Speisewasserzufuhr zum Abhitzekessel 10 erfolgt durch die Leitung 17, während der erzeugte Dampf durch die Leitung 18 abgezogen wird. Zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Kesselwasserqualität wird der Abhitzekessel 10 abgeschlämmt und das anfallende Abwasser durch die Leitung 19 abgezogen.

Die abgekühlten Rauchgase verlassen den Abhitzekessel 10 durch die Leitung 12, in der sie zum Kamin 20 gelangen. Über diesen treten die Rauchgase in die Atmosphäre aus. Vor dem Kamin 20 zweigt von der Leitung 12 jedoch die Leitung 13 ab, durch die ein Teil der Rauchgase vermittels

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den Gebläsen 14 und über die Leitungen 15 und 16 wieder in die Brennkammer 9 zurückgeführt wird. Hierauf ist jedoch bereits weiter oben eingegangen worden.

Das nachfolgende Verfahrensbeispiel, das die Ammoniakverbrennungsanlage einer Koksofengasbehandlung mit einer Leistung von 135 000 ITur/h Koksofengas betrifft, soll die praktische Brauchbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens demonstrieren. Dabei werden für die einzelnen Anlageteile folgende Daten ermittelt:

a) Ammoniakbrüden durch Leitung 1ϊ

2 677 lTm³/h,· t = 7O⁰C	53,8	I »	25⁰C	Vol.
enthaltend: IiH- ca.	0,8	1,5	Il
H₂S «	18,4	2,7	It
CO₂ »	0,2		η
HClT ^π	26,8	Il
H₂O «
b) Heizinedium durch Leitung 3:
400 ITm³ Koksofengas/h; t =	Vol.
enthaltend: CO₂ ca.	Il
CnIIm "

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- 7	-	ca.	0,5	ToI	241041 HK	1
		ti	6,3	Il	4. März 1 Έ 461O/7C	974
°2	Il	57,5	Il
CO	Il	25,5	Il
H₂
CH,

6,0

ο) Luft durch Leitung 6: 1801 Nm³/h; t = 25°C

d) Luft durch Leitung 7: 4336 Nm³/h; t = 25⁰C

e) Verbrennungstemperatur in der ersten Verbrennungsatufe: 1050 ⁰C

f) Sauerstoffmenge in der ersten Verbrennungsstufe;

95 i> des theoretischen Wertes

g) Luft durch Leitung 8; 1700 ifm³/hi t = 25⁰C

h) Rauchgas durch Leitung 15; 9944 Km³/h; t = 35O⁰C

i) Rauchgas durch Leitung 16; 736 Um³/h; t = 35O⁰C

.i) Verbrennungstemperatur in der zweiten Verbrennungs-■ stufe; 1020 ⁰C

k) Sauerstofflanze in der zweiten Verbrennung3stufe; 110 io des theoretischen Wertes

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— β —

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l) Rauchgastemperatur:

vor dem Abhitzekessel 10: 10?O⁰G nach, dem Abhitzekessel 10: 35O⁰C

m) Rauchgasmenge insgesamt: 21 828 Nm³/h

n) Rauchgas zum Kamin 20: 11 148 Nm⁵/h; t = 350⁰C enthaltend: CO

CO₂	ca.	6	,0	Vol. %
°2	η	1	,3	ti
so₂	tr	0	,2	η
IT₂	η	62	,3	11
H₂O	π	30	,2	η
ITO	η	120		ppm

ο) Sattdampf durch Leitung 18: 9,3 t/h; 16 atü

Die vorstehenden Daten zeigen, daß es das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, die Verbrennung des bei der Koksofengasbehandlung anfallenden Ammoniaks so durchzuführen, daß in den entstehenden und in die Atmosphäre abgelassenen Rauchgasen nur noch sehr wenig Stickoxyde enthalten sind. Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt dabei wegen der Rauchgasrückführung nur geringfügig höhere Investitionskosten, als dies

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"bei anderen zum Stande der Technik gehörenden Verfahren der Pail ist. Gegenüber diesen bekannten Verfahren, die entweder mit großem Luftüberschuß oder bei erhöhten Verbrennungstemperaturen arbeiten, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß der IiO -Ausstoß auf etwa ein Drittel reduziert wird.

Selbstverständlich ist die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur auf die im vorstehenden Verfahrensbeispiel angewandten, praktisch H^S-freien Ammoniakbrüden beschränkt. Es können vielmehr auch solche Ammoniakbrüden eingesetzt v/erden, die einen beträchtlich höheren H^S-Gehalt aufweisen und die gegebenenfalls auch aus einer anderen Quelle stammen können als dem Koksofengas.

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren nur Beseitigung von Ammoniak, insbesondere von Kokereiairmioniak durch Verbrennung der mit Wasserdanpf abgetriebenen Aminoniakb rüden, in Gegenwart von Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die Aimnoniakbrüclen zunächst mit Satierstoffunterschuß bei einer Temperatur von 950 C bis 1150 C teilverbrannt und danach nit Sauerstoffüberschuß bei einer Temperatur von bis 1050⁰C vollständig verbrannt werden, wobei die optimale Verbrennungstemperatur in der zweiten Siiufe durch entsprechende Zugabe von rückgeführtem Rauchgas eingestellt wird und wobei die fühlbare Wärme der "bei der Verbrennung anfallenden Rauchgase zur Dampferzeugung genutzt wird.

?.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Verbrennungsstufe zusätzlich ein geeignetes Heismodiun, v/ie beispielsweise Koksofengas, mit verbrannt wird.

3.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säuerstoffmenge in der ereten Verbrennungsstufe 90 bis 99,^α f- und in der zweiten Verbrennungsstufe 100,1 bis 110 # des für die Verbrennung benötigten theoretischen Wertes beträgt.

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Λ,) Verfahren nach, den Ansprüchen 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rückgoführte Rauchgas in mehrere Teilströme aufgeteilt und an verschiedenen Stellen in die Brennkammer eingeleitet wird.

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