DE3028448C2 - Verfahren zum Kühlen von heißem Koks - Google Patents
Verfahren zum Kühlen von heißem KoksInfo
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B39/00—Cooling or quenching coke
- C10B39/04—Wet quenching
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Description
heißem Koks durch Einspritzen von Wasser unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Kokses zur Erzeugung von Wassergas, bei dem der ca. i000°C heiße
Koks in einer Kühleinrichtung von oben nach unten
geleitet und etwa in einem mittleren Bereich der Kühlbzw. Reaktionskammer mit Wasser besprüht wird, wobei der dabei entstehende Wasserdampf durch den im
oberen Bereich der Reaktionskammer befindlichen heißen Koks geleitet und der abgekühlte Koks am unteren
ίο Ende der Kühleinrichtung ausgetragen wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 19 59 182 bekannt Bei diesem Verfahren wird der 10000C heiße
Koks in einer Kühleinrichtung von oben nach unten geleitet und in einem mittleren Bereich, in dem die Tem
peratur des Kokses 5500C betragen soll, mit Wasser
gelöscht Der dabei entstehende, nach oben durch den heißen Koks geführte Wasserdampf wird bei dem bekannten Verfahren nicht zur Erzeugung eines Wassergas-Dampfgemisches, sondern zur Bildung eines Gemi-
sches aus Stickstoff und Wasserstoff benutzt, das dadurch erzeugt wird, daß in den oberen Teil des Reaktors
zusätzlich Luft eingeführt wird.
Zum Stande der Technik gehören ferner Verfahren, bei denen Gaskühlerkondensat und Gaswaschwasser
zum Löschen des heißen Kokses eingesetzt werden, um gleichzeitig die in diesem Wasser gelöster; Schadstoffe
weitgehend zu vernichten. Die bekannten Verfahren sind mit dem Nachteil behaftet, daß ein großer Teil der
Schadstoffe unzersetzt mit dem Dampf des Einsatzwas
sers in die Atmosphäre emittiert wird, während ein klei
ner Teil, insbesondere die im Wasser enthaltenen Phenole als Rückstand auf dem gelöschten Koks verbleiben
und zu erheblichen Geruchsbelästigungen führen. Wegen dieser Nebenwirkungen haben die bekannten Ver-
fahren keinen nennenswerten Eingang in die Praxis gefunden. Dies gilt auch für das aus der DD-PS 94 345
bekannte Verfahren zur Verwertung des bei der thermischen Kohleveredelung anfallenden Prozeßwassers, das
zur Verdünnung einer Tauchflfcsigkeu, ^. B.Sulfitablau
ge verwendet wird, in die der aus den Koksöfen ausge
tragene Koks getaucht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einerseits
die fühlbare Wärme des Kokses zu nutzen und andererseits im Gaskühlerkondensat enthaltene Schadstoffe zu
vernichten, ohne daß, wie es bei bekannten Verfahren der Fall ist, die Atmosphäre verschmutzt wird und Geruchsbelästigungen durch Rückstände auf dem gelöschten Koks auftreten.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs be
schriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß das in
den mittleren Bereich der Kühl- bzw. Reaktionskammer eingesprühte Wasser aus Kühlerkondensat (Gaswasser)
besteht, das in den Rohgaskühlern einer Kokerei anfällt, und daß der von oben nach unten absinkende Koks im
unteren Drittel der Kammer mit schadstoffarmem Werkswasser bedüst und mit einer Temperatur von etwa 1000C ausgetragen wird, während das in dem Reaktor gebildete Wassergas-Dampfgemisch am oberen Ende des Reaktors abgezogen wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Verfahren vermeidet in einfacher Weise nachteilige Nebenwirkungen vor allem dadurch, daß es in einem geschlossenen System abläuft und die Verweilzei-
ten des die Schadstoffe enthaltenden Dampfes am glühenden Koks viel länger sind als bei den bekannten
Verfahren. Der ausgetragene Koks ist weitgehend geruchsneutral, weil das Gaswasser nur in die Zone des
Reaktors eingespritzt wird, in der die Kokstemperatur
mehr als 4000C beträgt und weil der Koks im unteren kälteren Reaktorteil durch Einspritzen von reinem
Werkswasser und nachfolgendes Ausdampfen von gegebenenfalls in dieser Zone noch dem Koks anhaftenden
Spuren von Geruchsstoffen von diesen restlos befreit wird. Das Verfahren ist äußerst umweltfreundlich
und nutzt die fühlbare Wärme des heißen Kokses optimal aus.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Blockschema dargestellt
Auf das obere Ende des Reaktors 1 wird der etwa 10000C heiße Koks mittels Transportkübel über Weg 2
aufgegeben und am unteren Ende mit einer Temperatur von ca. 80 bis 100° C über den Austrag 3 abgeführt Etwa
in der Mitte des Reaktors, wo die Kokstemperatur zwischen 400 und 6000C liegen soll, wird Kühlerkondensat
aus den Gaskühlern der Kokerei über die Leitung 4 und im unteren Drittel des Reaktors 1, wo die Temperatur
bei etwa 200° C liegen soll, reines Werkswasser in geringen Mengen über die Leitung 5 eingespritzt Das eingespritzte
Wasser verdampft der gebildete Dampf wird weitgehend durch Reaktion mit dem in den oberen
Schichten des Reaktors befindlichen heißen Koks zu Wassergas umgesetzt und die bei der Verdampfung des
Kühlerkondensats frei werdenden Inhaltsstoffe, wie NH3, HCN, Phenole und dergleichen werden an dem
heißen Koks zu mehr als 90% vernichtet
Das am oberen Ende des Reaktors 1 austretende Gemisch von Wassergas, Wasserdampf und geringen Anteilen
an Ammoniak und Cyanwasserstoff, dessen Temperatur bei etwa 8000C liegt wird über eine Leitung 6
einem Reaktor 7 zugeführt, nachdem die Temperatur des Gemisches durch partielle Verbrennung auf etwa
1000° C angehoben wurde. Der Reaktor 7 ist ein bekannter
mit Katalysatoreinsätzen versehener Reaktionsbehälter zur Vernichtung von Ammoniak, mit dem
der gegebenenfalls nicht erwünschte Anteil an restlichem Ammoniak und Cyanwasserstoff bis zu 99% beseitigt
werden kann. Diese Verfahrensstufe ist dann überflüssig, wenn das Wassergas als Unterfeuerungsgas
benutzt wird.
Nach dem Austritt aus dem Reaktor 7 bzw, wenn
dieser über die gestrichelt dargestellte Leitung 8 umfahren wird, aus dem Reaktor 1 gelangt das heiße Gas-Dampf
gemisch in einen Abhitzekessel 9, in dem die fühlbare Wärme zur Erzeugung von Dampf genutzt wird. In
einem indirekten Schlußkühler 10 wird das Gas-Dampf gemisch bis auf eine unterhalb des Taupunktes liegende
Temperatur abgekühlt Das anfallende Kondensat das über die Leitung 11 abgezogen wird, kann teilweise in
den unteren Teil des Reaktors 1 als schadstoffarmes Wasser eingespritzt (Leitung 12) und zum anderen zur
Berieselung der Vorlage der Koksofenbatterie (Leitung 13) oder auch zur Füllgasabsaugung mit Druckwasser
(Leitung 13) verwendet werden.
Das Wassergas verläßt den Kühler 10 über die Leitung 15 und wird über die Leitung 16 der weiteren Verwendung
zugeführt Im Bedarfsfall besteh: die Möglichkeit, das Wassergas in die Starkgasleitung 17 zur Unter-Feuerung
des Koksofens einzuführen.
Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß bei der Reaktion im Reaktor 1 zwischen 5,5 und 7% der durchgesetzten
Koksmenge vergast und pro Tonne Koks ca. 360 m3 n Wassergas mit H11 = 1800 kcal/m3,, gewonnen
werden. Der größere Anteil des Vergasungsverlustes entfällt dabei auf Unterkorn und schaumige Anteile des
durchgesetzten Stückkokses. Das gewonnene Wassergas würde bei der Verkokung einer Kohle mit 25%
flüchtigen Bestandteilen 10% Wasser in Koksöfen mit einer mittleren Kammerweite von 450 mm bei einer Garungszeit
von ca. 18 h etwa 80% der notwendigen Unterfeuerungswärme
liefern, was einen erheblichen Gewinn darstellt
Auf eine Tonne erzeugten Kokses fallen auf der Kokerei ca. 200 kg Kühlerkondensat an. Bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden zur Abkühlung von einer Tonne Koks von 10000C auf ca.
8O0C ca. 230 kg Wasser notwendig. Daraus ergibt sich,
daß in dem unteren Teil des Reaktors pro Tonne Koks etwa 30 kg eines schadstoffarmen Brauchwassers aus
dem Kokereibetrieb eingespritzt werden können.
Hinsichtlich der Ernergieumsetzungen des Verfahrens gemäß der Erfindung läßt sich folgender Vergleich
mit einem herkömmlichen Kokstrockenkühlverfahren anstellen:
Wie bereits erwähnt werden pro Tonne gelöschten Kokses 360 .m3 D Wassergas mit einem unteren Heizwert
von 1800 kcal/m3n erzeugt Der in Forst von Wassergas
pro Tonne Koks gewonnene Wärmewerf beträgt etwa 650 000 kcal/t Koks. Ein weiterer Gewinn gegenüber
bekannten Trockenkühlanlagen und normalem Kokerei-Nebengewinnungsbetrieb ist ferner die Einsparung
der für das Abtreiben der 200 kg Kühlerkondensat/t Koks notwendigen Wärmemenge von etwa
35 000 kcal/t Koks. Von der Summe der gewinn baren Energie von 765 000 kcal/t durchgesetzten Koks ist als
Verlust die als Unterfeuerungsanteil auf die ca. 6% vergasten Koks entfallende Wärmemenge abzusetzen.
Dies sind etwa 46 000 kcal/t Koksdurchsatz. Ferner ist der Wärmewert der vergasten Koksmenge, im vorliegenden
Fall etwa 426 000 kcal/t Koks als Verlust zu rechnen. Dem Energiegewinn von 765 000 kcal/t Koksdurchsatz
stehen somit Verluste von 426 000 kcal/t Koks gegenüber. Der Energieüberschuß beträgt
339 000 kcal/t Koksdurchsatz. Bei der Kokstrockenkühlung, wie sie zur Zeit praktiziert wird, rechnet rna.i mit
einem Energieüberschuß von ca. 170 000 kcal/t Koksdurchsatz.
In dieser Zahl ist der auch beim herkömmlichen Verfahren auftretende Koksvergasungsverlust in
Höhe von 1 bis 2% nicht berücksichtigt
Ein Vergleich der zu erzielenden Energieübecschüsse zeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren doppelt
soviel Energie nutzbar gemacht werden kann wie bei der herkömmlichen Kokstrockenkühlung und dies
überwiegend in Form von Wassergas, einer edleren Energieform als sie Dampf oder heißes Inertgas darstellen.
Darüber hinaus können die Schadstoffe des Kühlerkondensats nahezu vollständig vernichtet werden.
Hierzu 1 Bleu Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zum Kühlen von heißem Koks durch Einspritzen von Wasser unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Kokses zur Erzeugung von Wassergas, bei dem der ca. 10000C heiße Koks in einer
Kühleinrichtung von oben nach unten geleitet und etwa in einem mittleren Bereich der Kühl- bzw. Reaktionskammer mit Wasser besprüht wird, wobei
der dabei entstehende Wasserdampf durch den im oberen Bereich der Reaktionskammer befindlichen
heißen Koks geleitet und der abgekühlte Koks am unteren Ende der Kühleinrichtung ausgetragen
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in den mittleren Bereich der Kühl- bzw. Reaktionskammer eingesprühte Wasser aus Kühlerkondensat
(Gaswasser) besteht, das in den Rohgaskühlern einer Kokerei anfällt, und daß der von oben nach unten
absinkende JCoks im unteren Drittel der Kammer mit schadstoffarmem Werkswasser bedüst und mit
einer Temperatur von etwa 1000C ausgetragen wird,
während das in dem Reaktor gebildete Wassergas-Dampfgemisch am oberen Ende des Reaktors abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaswasser an einer Stelle in den
Reaktor eingespritzt wird, an der der Koks eine Temperatur von 400 bis 6000C hat, während das
schadstoffarme Werkswasser an einer Stelle in den Reaktor eingeüüst wird, an der die Temperatur des
Kokses etwa 200 bis 300° C betrat
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur F-höhung der Strömungsgeschwindigkeit und zur Verbesserung des
Wärmeübergangs gleichzeitig mit dem Gaswasser und dem schadstoffarmen Werkswasser rückgeführtes Wassergas in den Reaktor eingeblasen wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das am oberen Ende des
Reaktors abgezogene heiße Wassergas-Dampfgemisch durch partielle Verbrennung unter Luftzufuhr
auf eine Temperatur von etwa 10000C aufgeheizt und anschließend durch einen zweiten Reaktor geleitet wird, in dem die restlichen Anteile an NH*
HCN und Phenolen katalytisch zersetzt werden, worauf dem Gemisch in einem nachgeschalteten Abhitzekessel der größere Teil seiner fühlbaren Wärme
zur Erzeugung von Wasserdampf entzogen wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Reaktor
austretende heiße Wassergas-Dampfgemisch direkt einem nachgeschalteten Abhitzekessel zugeführt
wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Abhitzekessel austretende feuchte Wassergas in einem indirekten Kühler auf etwa 20 bis 30° C gekühlt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet» daß das in dem indirekten
Kühler anfallende Kondensat zur Kühlung des Kokses in den unteren Teil des Reaktors eingespritzt
wird.
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