DE3614851A1

DE3614851A1 - Verfahren zur kuehlung von koksofenrohgas

Info

Publication number: DE3614851A1
Application number: DE19863614851
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Tippmer; Georg Abendroth
Original assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Still Otto GmbH
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1987-11-05
Also published as: IT8720237A0; US4793834A; DE3614851C2; IT1203958B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung des aus der Gasvorlage abgezogenen Koksofenrohgases auf eine Temperatur des Gases von weniger als 20°C nach Abtrennen der einem Teerscheider zugeführten Vorlagenspülflüssigkeit.

Die bei der Verkokung von Kohle in den Verkokungsöfen anfallenden Koksofenrohgase bestehen in der Hauptsache aus dem nicht kondensierbaren Koksofengas, H₂, CH₄ usw., und den kondensier- und absorbierbaren Anteilen wie Teer, Rohbenzol, Wasser, Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid und Cyanwasserstoff.

Bei der Abkühlung der 800 bis 900°C heißen Gase durch eine Wasserberieselung in der Gassammelvorlage auf 80 bis 82°C wird bereits ein Hauptteil der Teerbestandteile auskondensiert, während der leichter siedende Anteil des Teeres mit dem Gas und den restlichen Bestandteilen zur weiteren Abkühlung auf in der Regel 20 bis 30°C zu den indirekten oder direkten Gasvorkühlern geführt wird. Beim Verlassen der Vorlage ist das Rohgas wasserdampfgesättigt. Bei der weiteren Abkühlung des Gases in den Kühlern kommt es zur Kondensation des Wasseranteiles und weiterer Teerbestandteile. Ein Bestandteil des Teeres ist das Naphthalin, welches bei der weiteren Abkühlung des Rohgases dann direkt aus der Dampfphase in die Feststoffphase sublimiert, wenn es zwischen den auskondensierten Bestandteilen zu einem Ungleichgewicht kommt, d. h. wenn das Lösungsvermögen des auskondensierten Teeres und des Wassers für Naphthalin überschritten wird. In einem solchen Fall kommt es zu Naphthalinablagerungen auf den Kühlflächen des Vorkühlers.

Aus der DE-OS 26 52 499 ist ein Verfahren zur Behandlung von Kokereigas in einem mittelbaren Vorkühler nach Abtrennen der einem Teerscheider zugeführten Vorlagenspülflüssigkeit bekannt, wobei der Vorkühler in zwei Stufen unterteilt ist und das im Vorkühler anfallende Kondensat einer Teersenke zugeführt wird, aus der eine mit Teer angereicherte Flüssigkeit abgezogen wird, mit der das zu behandelnde Gas zwischen den beiden Stufen berieselt wird, wobei die Berieselung des Gases erfolgt, ehe seine Temperatur den Naphthalintaupunkt des Gases unterschritten hat.

Dieses bekannte Verfahren ist nach den praktischen Erkenntnissen allerdings ungeeignet, das Kokereigas ausreichend tief abzukühlen. Da kein zusätzlicher Spülteer benutzt wird, wird die Temperaturgrenze bestimmt durch das Bildungsvermögen des im Kühler auskondensierten Teeres. Es hat sich gezeigt, daß die Naphthalinsättigungsgrenze des nach dem Vorkühler anfallenden Teer-Naphthalin-Gemisches bereits bei einer Rohgastemperatur von 25°C überschritten ist und es zu den bekannten Verstopfungen im unteren Vorkühlerbereich kommt. In der Praxis zeigen sich bereits bei ca. 28°C die ersten Verstopfungen.

Andererseits ist es problematisch, das anfallende Kondensat direkt zum Teerscheider zu geben, da es dort zur Emulsionsbildung kommen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, bei dem gattungsgemäßen Verfahren dafür zu sorgen, daß auch bei niedrigen Rohgastemperaturen, insbesondere unter 20°C, permanent eine ausreichende Lösungsmittelmenge für das sublimierte Naphthalin im Gaskühler vorhanden ist und daß diese Lösungsmittelmenge auf möglichst einfache Weise mit dem im Rohgas vorhandenen Rohteer oder dessen Anteile gedeckt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß das Koksofenrohgas vor dem Vorkühler mit aus dem Teerscheider abgezogenen Teer bzw. einem Teer-Wasser-Gemisch unter teilweiser Verdampfung der leichteren Komponenten beaufschlagt und der verbleibende Teer bzw. das Teer-Wasser-Gemisch vor dem Vorkühler wieder abgezogen wird. Durch die Zugabe des Rohteers zu dem 80 bis 82°C heißen Gasstrom über eine Verdampfungszone wird die auskondensierende Leichtteermenge im Vorkühler um 20 bis 30% erhöht bei einer Erhöhung des Anteiles der Siedelage bis 200°C von 16% auf 30%. Gleichzeitig wird in der Verdampfungszone das Rohgas durch die Gegenstrom-Rohteerwäsche weitgehend von Staubpartikeln befreit. Die Erhöhung des Anteiles an bis 200°C siedendem Teer und die Minderung des Staubanteiles verbessern insgesamt die Fließfähigkeit und das Lösungsvermögen des Leichtteeres für Naphthalin erheblich, so daß Kühlerendtemperaturen bis ca. 15°C möglich werden. Bei den bisherigen Vorkühlersystemen bestand bei Abkühlungen auf weniger als 20°C die Gefahr einer Verstopfung durch das Naphthalin- Teer-Gemisch.

Es hat sich erfindungsgemäß als günstig erwiesen, in der Verdampfungszone eine Teer-Wasser-Emulsion mit einem Teeranteil von 50 bis 100 g/l zuzugeben. Zusätzlich wird eine Teer-Wasser- Emulsion oben auf den Vorkühler aufgegeben, wobei die Menge durch die Temperatur und das Lösungsvermögen für Naphthalin bestimmt wird. Im Falle von Endgastemperaturen von 18 bis 20 °C mit einer Naphthalinlöslichkeitsgrenze von 10 bis 12 Gew.-% kann durch Rückführung der gesamten Rohteermenge in Form einer Teer-Wasser-Emulsion, die an mehreren Stellen auf dem Umfang, und zwar aus der Randzone des Teerscheiders, abgezogen wird, das Problem noch gelöst werden.

Bei Temperaturen von weniger als 18°C zeigt sich jedoch bereits eine starke Verminderung der Teerfließfähigkeit, so daß Maßnahmen zu ergreifen sind, die diese wieder verbessern.

Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß das 80 bis 82°C heiße Rohgas mit einem Leichtteer-Wasser-Gemisch aus dem Teerscheider beaufschlagt wird, wobei der Anteil an unter 200°C siedendem Teer in diesem Gemisch 1,5- bis 2mal höher ist als im Gesamtrohteer. Durch diese Maßnahme wird in der Regel die bis 200°C siedende Fraktion in der Verdampfungszone in das Gas verdampft, und es wird somit der leichter siedende Anteil erhöht. Durch diese Maßnahme reduziert sich der Naphthalingehalt im ablaufenden Teer des Vorkühlers bei einer Gastemperatur von z. B. 15°C auf 14 bis 15 Gew.-% und einen leichter siedenden Anteil von mehr als 25 Gew.-%. Im Normalfall, d. h. ohne diese Maßnahme wäre der Naphthalingehalt ca. 20 Gew.-% und der leichtsiedende Anteil niedriger. Das ablaufende Gemisch aus Wasser und naphthalinhaltigem Teer wird zweckmäßigerweise als zusätzliche Zulagenspülung zur Vorlage zurückgeführt.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß die zur Aufgabe auf das Rohgas dienende Teer-Wasser-Emulsion mit erhöhtem Anteil an leichter siedendem Teer an mehreren Stellen am Umfang aus der Randzone des Teerscheiders entnommen wird. Untersuchungen haben bestätigt, daß der Teer in der Randzone des Teerscheiders im Bereich der Trennlinie einen Anteil von etwa 4 bis 5% an unter 200°C siedendem Leichtteer besitzt, während der Produktionsteer, der am unteren Ende, d. h. mittig, des Teerscheiders abgezogen wird, nur etwa 2% besitzt.

Es hat sich ebenfalls bestätigt, daß sich in dem Kondensatbehälter für das aus dem Vorkühler ablaufende Leichtteer-Wasser- Gemisch eine Emulsionsschicht bildet, deren Anteil an bis zu 200°C siedendem Leichtteer mehr als 10% beträgt. Die Erfindung schlägt daher vor, daß das aus dem Vorkühler ablaufende Leichtteer-Wasser-Gemisch in einem mehrteiligen Kondensatbehälter in zwei oder mehreren Fraktionen aufgeteilt wird und die eine Fraktion mit einem hohen Anteil an unter 200°C siedendem Leichtteer in das Rohgas vor dem Vorkühler gesprüht wird und der nicht verdampfende Anteil und das restliche Teer-Wasser- Gemisch zur Vorlagenberieselung dient. Die Rückführung der Leichtteer-Wasser-Emulsion aus dem Kondensatbehälter erfolgt durch Verdampfung in das heiße Rohgas von 80 bis 82°C vor dem Vorkühler, so daß die naphthalinhaltige Hauptmenge nicht nochmals den Vorkühler passiert. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Maßnahme hat der Leichtteer im Ablauf des Vorkühlers bei einer Gastemperatur von 15°C eine Fraktion bis zu 20% unter 200°C siedendem Teer und ein Naphthalinlösungsvermögen von deutlich über 14%.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird schließlich vorgeschlagen, daß die Verdampferzone zur Aufgabe des Rohteer-Wasser-Gemisches aus einem vertikalen Rohrstück, als eine Gegenstromwäsche, besteht. Dabei wird das Gas am oberen Ende des Rohrstückes abgezogen, und das nicht verdampfende Teer-Wasser-Gemisch läuft unten aus dem Rohrstück ab.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, das Rohgas in den Vorkühlern auf weit unter 20°C abzukühlen. Das bringt für die nachgeschalteten Gasreinigungssysteme erhebliche wirtschaftliche Vorteile (vgl. dazu "Bergbau", Heft 8, August 1985, Seite 379 ff.).

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen Ausführungsbeispiele anhand der Schemazeichnungen 1 und 2 dienen.

In den Zahlenbeispielen gehen wir davon aus, daß aus 1 t Einsatzkohle (waf) bei 25 Gew.-% flüchtigen Bestandteilen (waf) 344 Nm³ Gas entstehen, die mit einer Temperatur von ca. 850°C über die Leitung (1) in die Vorlage (2) gelangen. In diesem Gas befinden sich:

Rohteer (RT)30,8 kg (ohne C₁₀H₈) Naphthalin (C₁₀H₈) 3,7 kg BTX11,2 kg

Nach Berieselung mit Rücklaufkondensat aus Leitung (3) und Berieselungswasser aus Leitung (4) werden über die Leitung (5) Rohgas, Teer und Spülwasser (Temperatur 81°C, RT 36,8 kg, C₁₀H₈ 4,9 kg, BTX 13,4 kg) abgezogen. Über Leitung (6) gelangen Teer und Wasser (RT 30,8 kg, C₁₀H₈ 3,6 kg, BTX 2,2 kg) in den Dickteerscheider (8), aus dem der Dickteer in üblicher Weise über den Abzug (10) entfernt wird. Teer und Wasser gelangen über die Leitung (9) in den Teerscheider (11). Nach der Ausführungsform der Fig. 1 wird der gesamte am unteren Ende des Teerscheiders anfallende Rohteer über die Leitung (13) zur Verdampferzone (14) zur Beaufschlagung des heißen Rohgases gepumpt. Über den Abzug (15) wird im wesentlichen der erst über 200°C siedende Rohteer (RT 30,8 kg, C₁₀H₈ 3,6 kg, BTX 1,0 kg) zur weiteren Verwendung abgezogen. Das mit leicht siedenden Teerbestandteilen angereicherte Rohgas wird über Leitung (16) (RT 6,0 kg, C₁₀H₈ 1,3 kg, BTX 12,4 kg) zum Vorkühler (17) geleitet und dort durch die beiden Kühlwasserkreisläufe (19) bis (22) auf eine Rohgastemperatur von 15°C (RT 0,8 kg, C₁₀H₈ 0,1 kg, BTX 10,2 kg) gekühlt und über Leitung (23) abgezogen. Aus dem Vorkühler läuft ein Teer-Wasser-Gemisch (RT 5,2 kg, C₁₀H₈ 1,2 kg, BTX 2,2 kg) ab und wird über die Leitung (3) zur Vorlage (2) zurückgepumpt. Gleichzeitig wird ein Rest von 0,8 kg Rohteer aus den nachgeschalteten Anlagen kommend über die Leitung (24) zugegeben. Ergänzend zur Rückführung des Rohteeres aus dem Teerscheider über die Leitung (13) zur Verdampfungszone (14) ist in der Fig. 1 ebenfalls die Möglichkeit angedeutet, daß aus dem Teerscheider zusätzlich ein Leichtteer-Wasser-Gemisch abgezogen wird und über die Leitung (18) zum Oberteil des Vorkühlers gepumpt wird.

Abweichend zur Fig. 1 ist in dem Schema der Fig. 2 vorgesehen, daß das aus dem Vorkühler (17) ablaufende Leichtteer-Wasser- Gemisch zunächst in einem Kondensatbehälter (36) gesammelt wird. Der Kondensatbehälter (36) ist so ausgebildet, daß über die Leitung (34) ein Leichtteer-Wasser-Gemisch mit einem sehr hohen Gehalt an unter 200°C siedendem Teer abgezogen wird, das zur Verdampferzone (14) gepumpt wird. Der in der Verdampferzone (14) nicht verdampfende Teil dieses Teer-Wasser-Gemisches wird über die Leitung (33) zum Kondensatbehälter (36) zurückgeführt und gemeinsam mit dem übrigen Wasser über die Leitung (3) zur Vorlage gepumpt. Es hat sich gezeigt, daß das bei dieser Verfahrensweise über die Leitung (35) den Vorkühler verlassende Leichtteer-Wasser-Gemisch einen Anteil von mehr als 10% an unter 200°C siedendem Leichtteer besitzt und in dem Kondensatbehälter (36) an einer bestimmten Stelle eine Teer-Wasser-Dispersion mit mehr als 15% unter 200°C siedendem Teer über die Leitung (34) abgezogen werden kann.

Zusätzlich ist in der Fig. 2 schematisch angedeutet, daß aus dem Teerabscheidebehälter (11) über mehrere am Umfang angeordnete Abzugsstutzen der Leichtteer abgezogen und in einer Ringleitung (32) gesammelt werden kann, bevor er über die Leitung (18) zum Vorkühler gepumpt wird.

Bezugszeichenliste (1) heißes Rohgas vom Koksofen
(2) Vorlage
(3) Rücklaufkondensat
(4) Berieselungswasser
(5) Rohgas, Teer und Spülwasser
(6) Flüssigkeitsablauf
(7) Rohgas
(8) Dickteerscheider
(9) Teer + Wasser
(10) Dickteerabzug
(11) Teerscheider
(12) Wasserablauf
(13) Teerabzug
(14) Verdampferzone
(15), (25) Teer zur Verladung
(16) Rohgas
(17) Gasvorkühler
(18) Leichtteer + Wasser
(19), (20) Kühlwasserzulauf
(21), (22) Kühlwasserablauf
(23) Rohgasabzug
(24) Teerrücklauf
(26) überschüssiges Kohlewasser
(27)-(30) Pumpen
(31) Leichtteerabzugsstutzen
(32) Ringsammelleitung
(33), (34) Leichtteer- und Wasserkreislauf
(35) Leichtteer- und Wasserablauf aus (17)
(36) Kondensatbehälter

Claims

1. Verfahren zur Kühlung des aus der Gasvorlage abgezogenen Koksofenrohgases auf eine Temperatur des Gases von weniger als 20°C nach Abtrennen der einem Teerscheider zugeführten Vorlagenspülflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Koksofenrohgas vor dem Vorkühler mit aus dem Teerscheider abgezogenen Teer bzw. einem Teer-Wasser-Gemisch unter teilweiser Verdampfung der leichteren Komponenten beaufschlagt und der verbleibende Teer bzw. das Teer-Wasser-Gemisch vor dem Vorkühler wieder abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teer-Wasser-Emulsion mit einem Teeranteil von 50 bis 100 g/l zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Teer-Wasser- Emulsion auf den Vorkühler gegeben wird, wobei die Menge durch die Temperatur und das Lösungsvermögen für Naphthalin bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einer Temperatur von 80 bis 82°C von der Vorlage zu den Vorkühlern geleitete Rohgas mit einem Leichtteer-Wasser-Gemisch aus dem Teerscheider beaufschlagt wird, wobei der Anteil an unter 200°C siedendem Teer in diesem Gemisch 1,5- bis 2mal höher ist als im Gesamtrohteer.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufgabe auf das Rohgas dienende Teer-Wasser-Emulsion an mehreren Stellen am Umfang aus der Randzone des Teerscheiders entnommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Vorkühler ablaufende Leichtteer-Wasser-Gemisch in einem mehrteiligen Kondensatbehälter in zwei oder mehrere Fraktionen aufgeteilt wird und die eine Fraktion mit einem hohen Anteil an unter 200 °C siedendem Leichtteer in das Rohgas gesprüht wird und der nicht verdampfende Anteil und das restliche Teer-Wasser-Gemisch zur Vorlagenberieselung dienen.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampferzone zur Aufgabe des Rohteer-Wasser-Gemisches als Gegenstromwäsche in einem vertikalen Rohrstück betrieben wird.