DE4012146A1

DE4012146A1 - Verfahren zur vorkuehlung von kokerei-rohgas

Info

Publication number: DE4012146A1
Application number: DE19904012146
Authority: DE
Inventors: Georg Dr Pollert
Original assignee: Still Otto GmbH
Current assignee: Thyssen Still Otto Anlagentechnik GmbH
Priority date: 1990-04-14
Filing date: 1990-04-14
Publication date: 1991-10-17

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur indirekten und/oder direkten Vorkühlung von zuvor in der Vorlage direkt gekühltem Kokerei-Rohgas.

Bei der Verkokung von Steinkohle fallen je nach Art der Ein satzkohle und Ofendimensionen sowie Heizzugtemperatur pro Ton ne Einsatzkohle zwischen 300 und über 400 m³ Gas an.

Dieses Gas ist mit einer Reihe von Inhaltsstoffen beladen. Im wesentlichen sind das: Teer, Benzol, Naphthalin, Phenole, Py ridinbasen, Wasserdampf, Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Cyan wasserstoff und Kohlendioxid.

Das Gas gelangt mit einer Temperatur von über 800°C in die Vorlage, in der es von im Kreis geführtem Vorlagenkreislauf wasser aus dem Teerscheider direkt bis etwa zur Wasserdampf sättigung von 80°C gekühlt wird.

Anschließend wird es in Vorkühlern bis auf Umgebungstemperatur weitergekühlt. Üblicherweise geschieht das heute in indirekt arbeitenden, parallel geschalteten Querrohrkühlern, bei denen das Gas in den einzelnen Kühlern vollständig gekühlt wird (vgl. DE-OS 26 52 499). Sehr oft werden diese Kühler zusätz lich noch mit einem Teer-Wasser-Gemisch aus dem Teerscheider kontinuierlich berieselt, um Naphthalinablagerungen vorzubeu gen. Weniger verbreitet ist die direkte Vorkühlung, bei der das Kokerei-Rohgas durch Berieseln mit im Umlauf geführtem Kühlwasser direkt gekühlt wird.

Auf einigen Kokereien wird das Rohgas auch fraktionierend ge kühlt, d. h. in mehreren hintereinandergeschalteten Kühlern stufenweise bis zur Endtemperatur heruntergekühlt. Dabei ist aber in allen Fällen die Gasführung so, daß das Gas von oben in die einzelnen Kühler eintritt und unten austritt.

Bei der verfahrenstechnischen Auslegung von indirekt arbeiten den Vorkühlern muß man hohe Verschmutzungsfaktoren ansetzen, um eine ausreichende Kühlfläche zu garantieren. Das ergibt sich aus dem mit dem Gas in die Vorkühlung eingebrachten und dem oft zusätzlich zur Spülung aufgegebenen Teer, der sich auf den Kühlrohren niederschlägt und dadurch den Wärmeübergang be hindert. Um einen störungsfreien Betrieb der Gaswäsche zu ga rantieren, versucht man, in der Vorkühlung möglichst niedrige Austrittstemperaturen zu erreichen, die auch einen entspre chend niedrigen Naphthalintaupunkt im gekühlten Gas mit sich bringen. Durch die niedrigen Temperaturen des abfließenden Teer-Kondensat-Gemisches erhöht sich die Viskosität erheblich und führt zu einer weiteren Verschlechterung der Wärmeübertra gungsbedingungen.

Bei dem Betrieb von direkten Vorkühlern wird durch den sich abscheidenden Teer das Kühlwasser verunreinigt, so daß man zur Kühlung teure Spiralwärmetauscher einsetzt, die zusätzlich noch häufig gereinigt werden müssen. Hinzu kommt, daß im nach folgenden Gasweg große Schwierigkeiten mit Naphthalinausfäl lungen auftreten.

Bei beiden Kühlarten fällt außerdem ein Kondensat an, das mit dem sich gleichzeitig abscheidenden Teer verunreinigt ist und sich zur direkten Weiterverwendung nicht eignet.

Hier nun setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein gattungsgemäßes Verfahren vorzuschlagen, mit dem die Kühlung des Rohgases ohne Störungen durch Teer und sich als Feststoff abscheidendes Naphthalin durchgeführt werden kann und ein Kondensat gewonnen wird, das vor seiner Weiter verarbeitung nicht mehr einer Teerscheidung unterzogen werden muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen des An spruches 1 aufgeführten Merkmale vorgeschlagen. Dabei wird der Teer durch ein Elektrofilter vor der Vorkühlung aus dem Gas entfernt und durch eine zwischen zwei Kühlstufen geschaltete Naphthalinwäsche der Gehalt des Gases an Naphthalin unter den Sättigungsgehalt bei der Kühlendtemperatur abgesenkt. Entspre chend den bei neueren Anlagen auftretenden Naphthalingehalten sollte das Rohgas in der ersten Stufe der Vorkühlung vorzugs weise bis auf eine Temperatur von 30 bis 50°C abgekühlt wer den.

Neben den bereits oben genanten Vorteilen führt diese Vorge hensweise zu einer Reduzierung der notwendigen Kühlflächen in der Vorkühlung um weit mehr als die Hälfte. Wenn in der Naph thalinwäsche die Sättigungstemperatur des Naphthalins weit ge nug gesenkt wird, kann auch die Temperatur in einer nachfol genden Wasserwäsche des Gases unter die Vorkühleraustrittstem peratur gesenkt werden, ohne Probleme in der Wäsche durch Naphthalinabscheidungen befürchten zu müssen.

Wie in den Ansprüchen 2 bis 6 näher beschrieben, kann die Naphthalinwäsche mit verschiedenen speziellen Waschölen be trieben werden. Dabei kann es sich um ein Benzolwaschöl han deln, das vor Einsatz in der Naphthalinwäsche in einer dem eigentlichen Benzolabtreiber der Benzolwaschölregenerierung vorgeschalteten Anlage bis auf einen Restgehalt von unter 10%, vorzugsweise unter 1%, Naphthalin abgetrieben wird. Das hat den Vorteil, daß man mit relativ geringen Benzolwaschöl mengen den Naphthalintaupunkt bis auf sehr geringe Tempera turwerte herabdrücken kann. Die Naphthalinwäsche kann aber auch mit relativ geringen Mengen an Kokereiteer durchgeführt werden. Hierbei kann auf eine Regenerierung des Waschmediums verzichtet werden. Der zur Naphthalinwäsche kommende Teer wird zweckmäßig zuvor in einer Zentrifuge zur Feststoffabtrennung behandelt, wodurch die Möglichkeit einer feinen Verteilung des Teeres über den Waschquerschnitt gegeben ist. Erfindungsgemäß kann auch ein spezielles Naphthalinwaschöl, z. B. Anthracen waschöl, verwendet werden. Das hat den Vorteil, daß mit rela tiv geringen Umlaufmengen gearbeitet und das Naphthalin als Reinsubstanz gewonnen werden kann.

Bei einer Vorgehensweise gemäß Anspruch 7 sowie 8 wird das sich abscheidende Kondensat durch das ihm von unten entgegen strömende heiße Rohgas wieder aufgeheizt und gibt entsprechend den Gleichgewichtsverhältnissen seine bei den niedrigeren Tem peraturen im oberen Bereich aufgenommenen flüchtigen Inhalts stoffe zu einem großen Teil wieder an das Gas ab. Dadurch kann ein mit flüchtigen Inhaltsstoffen sehr gering belastetes Kon densat gewonnen werden, das darüber hinaus auch nur einen ex trem niedrigen Gehalt an Feststoffpartikeln besitzt und sich daher ausgezeichnet zu einer Weiterverwendung, z. B. in der Gaswäsche oder als Überschußwasser zur Aufbereitung in einer Umkehr-Osmose-Anlage, eignet.

Die Ansprüche 9 und 10 zeigen besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die sich vor allem für den nach träglichen Einbau bei vorhandenen Anlagen eignen.

Das Verfahren nach Anspruch 11 mit indirekter Kühlung und Ge genstromführung des Kühlwassers von oben nach unten hat neben den bekannten Vorteilen auch den Vorzug, daß die Gleichge wichtseinstellung des Kondensates mit dem Gas optimiert wird.

Das Vorgehen gemäß Anspruch 12 hat den Vorteil, daß ein ver gleichsweise sauberes Überschußwasser auf der einen Seite in der Gaswäsche den Einsatz von Frischwasser vermindern kann und auf der anderen Seite die Reinigung in einer Umkehr-Osmose-An lage aufgrund der nicht vorhandenen Notwendigkeit der Reini gung in einem Stripper wirtschaftlich stark begünstigt.

Wenn man gemäß Anspruch 13 die fixen Salze im Vorlagenkreis lauf, z. B. gemäß DE 34 23 798 C2 anreichert, kann man das ge samte Überschußwasser der Kokerei als extrem schadstoffarmes Kondensat der Vorkühlung gewinnen.

Bei einer Vorgehensweise gemäß den Ansprüchen 14 und 15 wird erreicht, daß das von der Vorlage kommende Rohgas eine ge ringstmögliche Beladung an im Kondensat löslichen Gasen wie Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Cyanwasserstoff und Kohlendio xid aufweist und dementsprechend das mit diesem heißen Rohgas ins Gleichgewicht gebrachte Kondensat eine minimale Konzentra tion an diesen Stoffen aufweist. Damit wird eine Optimierung der Nutzung und/oder der Entsorgung des Kokereiüberschußwas sers z. B. gemäß Anspruch 12 ermöglicht.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur beispielsweise näher erläutert.

Aus den Öfen (1) einer Kokerei strömen stündlich 70 000 m³ Rohgas in die Vorlage (2), in der das Gas mit Kreislaufwasser aus dem Teerscheider (3) über Leitung (4) auf ca. 80°C abge kühlt wird. Von hier aus gelangt das Gas mit einem Wasserge halt von 712,5 g/m³ i. N., einem Naphthalingehalt von 3,5 g/m³ i. N. sowie einem Ammoniak- und Schwefelwasserstoffgehalt von je 7 g/m³ i. N. über die Leitungen (5) und (6) in den Elektro filter (7), während das nicht verdampfte Kreislaufwasser und der auskondensierte Teer über die Leitungen (5) und (8) in den Teerscheider (3) ablaufen. Im Elektrofilter (7) werden die nicht gasförmigen Bestandteile wie Teer- und Wassertropfen ab geschieden. Das vom Elektrofilter (7) ablaufende Teer-Wasser- Gemisch gelangt über Leitung (9) in den Teerscheider (3).

Das Gas wird nun über Leitung (10) in den Stoffaustauscher (11) und anschließend über die Leitung (12) von unten in den Kühler (13) geleitet, in dem es indirekt durch Kühlwasser im Gegenstrom auf 50°C gekühlt wird. Über Leitung (14) gelangt es in den Naphthalinwascher (15) und von dort aus über Leitung (16) von unten in den Kühler (17), in dem es durch Kühlwasser im Gegenstrom indirekt auf 23°C gekühlt wird und diesen über Leitung (18) mit 6,6 g Ammoniak und 6,9 g Schwefelwasserstoff pro m³ i. N. verläßt.

Durch die Abkühlung von 50 auf 23°C werden im Kühler (17) stündlich 6,2 m³ Kondensat mit einem Gehalt von 6 g Ammoniak und 2 g Schwefelwasserstoff pro l abgeschieden. Dieses Konden sat wird über Leitung (19) auf den Kopf des Kühlers (13) gege ben.

Durch die Abkühlung von 80 auf 50°C werden vom Kühler (13) 42 m³ Kondensat abgeschieden. Dadurch laufen insgesamt stündlich 48,2 m³ Kondensat aus dem Kühler (13) ab. Dieses Kondensat hat einen Gehalt an Ammoniak von 2,0 g/l und an Schwefelwasser stoff von 0,4 g/l und wird über Leitung (20) auf den Kopf des Stoffaustauschers (11) gegeben. Hier wird der Ammoniakgehalt bis auf einen Wert von 1,2 g/l und der Schwefelwasserstoffge halt auf 0,3 g/l gesenkt.

Das Kondensat läuft über die Leitung (21) aus dem Stoffaustau scher (11) ab und wird in zwei Teilströme aufgeteilt. 23,2 m³/h werden über Leitung (22) in den Teerscheider zurückgeführt, um die Verdampfungsverluste des Vorlagenkreislaufwassers zu ergänzen. Über Leitung (23) werden 25 m³/h als schwach bela stetes Überschußwasser dem System entnommen. Zur Entfernung der fixen Salze werden stündlich 2 m³ Vorlagenkreislauflösung über Leitung (24) aus dem System entfernt.

Über die Leitungen (25), (26) und (27) werden stündlich 150 m³ Benzolwaschöl mit < 50°C im Kreis über den Naphthalinwascher (15) gepumpt. Dabei wird der Naphthalingehalt des Gases von 3,5 g/m³ i. N. auf 0,25 g/m³ i. N. gesenkt. Über Leitung (28) werden stündlich 5 m³ Benzolwaschöl zugeführt, das zuvor in einer Zusatzkolonne der Benzolwaschölregenerierungsanlage auf einen Naphthalingehalt von ca. 1% gestrippt worden ist. Über Leitung (29) wird dem Wascherkreislauf eine entsprechende Men ge Waschöl entzogen und der Benzolwäsche zugeführt.

Bezugszeichenliste

1 Koksöfen
2 Vorlage
3 Teerscheider
4 Kreislaufwasser
5, 6 Rohgas
7 Elektrofilter
8 Kondensat und Kreislaufwasser
9 Teer-Wasser-Gemisch
10, 12, 14, 16, 18 Gas
11 Stoffaustauscher
13, 17 Kühler
15 Naphthalinwascher
19, 20, 21, 22 Kondensat
23 schwach belastetes Überschußwasser
24 Vorlagenkreislauflösung
25, 26, 27, 28, 29 Benzolwaschöl

Claims

1. Verfahren zur indirekten und/oder direkten Vorkühlung von zuvor in der Vorlage direkt gekühltem Kokerei-Rohgas, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Rohgas nach Verlassen der Vorlage zur Abscheidung der in ihm enthaltenen nicht gasförmigen Bestandteile durch ein Elektrofilter geführt wird und in die anschlie ßende Vorkühlung eine Naphthalinwaschstufe geschaltet wird, die bei einer Temperatur oberhalb des Naphthalintau punktes, vorzugsweise bei 30 bis 50°C, arbeitet und so viel Naphthalin aufnimmt, daß der Naphthalintaupunkt unter die Kühlendtemperatur gesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Naphthalinwäsche mit Benzol waschöl erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Benzolwaschöl vor Einsatz in der Naphthalinwäsche in einer dem eigentlichen Benzolab treiber der Benzolwaschölregenerierung vorgeschalteten An lage bis auf einen Restgehalt von unter 10%, vorzugsweise unter 1%, Naphthalin abgetrieben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Naphthalinwäsche mit Kokerei teer durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der zur Naphthalinwäsche kommende Teer zuvor in einer Zentrifuge zur Feststoffabtrennung be handelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Naphthalinwäsche ein speziel les Naphthalinwaschöl, z. B. Anthracenwaschöl, verwendet wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in der Vorkühlung vorzugsweise vollständig, mindestens aber vor der Naphthalinwäsche, von unten nach oben strömt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die anfallenden Kondensate im Ge genstrom zum Gas geführt werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des Gases in einem einzigen, indirekt ar beitenden Kühler erfolgt, in dem das Gas von unten nach oben strömt, während die Naphthalinwaschstufe so in den Kühler integriert ist, daß das Gas zuerst den unteren Teil des Kühlers, anschließend die Naphthalinwaschstufe und da nach den weiteren Kühler durchströmt, während das Konden sat oberhalb der Naphthalinwaschstufe aufgefangen und un terhalb wieder auf den unteren Kühlerteil gegeben wird und die Naphthalinwaschflüssigkeit am Unterteil der Naphtha linwaschstufe aufgefangen und abgeführt wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung in einem einzigen geteilten, indirekt ar beitenden Kühler erfolgt, in dem das Gas von unten nach oben bis zur Teilung strömt, dann in einen externen Naph thalinwascher geleitet und anschließend oberhalb der Tei lung wieder in den Kühler geleitet und weitergekühlt wird, während das Kondensat oberhalb der Teilung aufgefangen und unterhalb wieder auf den Kühler gegeben wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Vorkühlung indirekt erfolgt und das Kühlwasser im Gegenstrom geführt wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Überschußwassser aus Kohlenfeuchte und Bildungs wasser als Kondensat an den Vorkühlern gewonnen und einer weiteren Nutzung, z. B. in der Gaswäsche nach Kühlung oder zur Reinigung in einer Umkehr-Osmose-Anlage ohne vorheri ges Strippen in einem Abtreiber, zugeführt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorlagenkreislauf die fixen Salze angereichert wer den.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gasweg vor der Vorkühlung ein Stoffaustauscher geschaltet wird, in dem das aus der Vorkühlung ablaufende Kondensat mit dem entgegenkommenden heißen Gas in Aus tausch gebracht wird.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Vorlage verdampfte Wasser direkt aus dem Kondensat der Vorkühlung ergänzt wird.