WO2003016437A2 - Verfahren zur spülung von vorkühlern einer kokerei - Google Patents

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    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B43/00—Preventing or removing incrustations
    • C10B43/14—Preventing incrustations

Definitions

  • the invention relates to a method for flushing norkoolers of a coking plant according to the preamble of claim 1.
  • the raw coke oven gas is first cooled in a direct raw gas cooling with the so-called Norlagen sprinkling water in a template.
  • the raw coke oven gas is cooled to a temperature of approx. 80 ° C and at the same time part of the carried solids part is washed out of the raw coke oven gas and separated in the liquid phase together with the tar and condensate.
  • the coke oven raw gas is cooled in an indirect cooling from approx. 80 ° C to approx. 20 ° C.
  • a large part of the naphthalene contained in the raw coke oven gas sublimes.
  • tar-like, solids-containing ingredients of the coke oven raw gas are separated on the outer walls of the cooling tubes of the precoolers. In conjunction with the sublimed naphthalene, there is a risk that the precooler will become blocked after a relatively short operating time.
  • the condensate separated in the pre-coolers and the naphthalene-containing rinsing tar cannot be conveyed directly to the tar separation at a temperature of approx. 20 ° C, since otherwise the emulsion would form and the tar separation would no longer work.
  • the precooler condensates with the naphthalene-containing flushing tar are therefore usually pumped back to the individual raw gas feeds of the coke oven batteries and mixed there with the hot condensed liquid phase coming from the coke oven.
  • the temperature of the recirculated pre-cooler condensate, including the rinsing tar raised to approx. 80 ° C, but mixing takes place at the same time with the tar coming from the coke oven, so that ultimately only one tar enriched with naphthalene reaches and separates from the tar Rinsing the precooler is available.
  • the unpublished DE 100 51 349 AI discloses a process for the extraction of naphthalene from raw coke oven gas, in which the raw coke oven gas is cooled and the naphthalene contained in the raw coke oven gas is obtained directly.
  • the unpublished DE 100 07 503 AI discloses a process for the treatment of raw coke oven gas, in which the raw coke oven gas after cooling is passed through an electrostatic filter and then into the precooler, the outlet of the electric feeder being used for purging in the precoolers.
  • DE 26 52 499 AI discloses a method for cooling the raw coke oven gas, in which the precooler is divided into two stages, with no precooler purging being carried out in the first stage and sprinkling of the gas with the recycle in the second stage the precooler condensate is made.
  • DE 36 14 851 AI discloses a method for rinsing precoolers of a coking plant, in which the precoolers are rinsed with the liquid phase obtained from the template.
  • lighter components BTX aromatics
  • the invention has for its object to provide a method in which a blockage of the precooler by naphthalene deposits is reliably avoided and thus a high availability of the precooler is guaranteed and in which additional cleaning methods are unnecessary. This object is achieved by the features of patent claim 1.
  • the method according to the invention is based on the basic idea of using the liquid phase obtained in the case of direct raw gas cooling in the raw gas receiver, which contains a relatively low naphthalene tar, for purging the precooler.
  • the liquid phase of at least one raw gas receiver is not mixed with the precooler condensates which contain the flushing tar which has already been enriched with naphthalene and is collected in a separate tar separator.
  • This separately collected liquid phase contains the particularly low naphthalene tar.
  • the existing tar separator can be used as a separate tar separator. This has the advantage that no additional tar separator and thus additional investments are required.
  • this low-naphthalene liquid phase is used for flushing the cooler tubes in the pre-coolers.
  • the water portion of the separately collected liquid phase can be separated in the separate tar separator.
  • the low naphthalene tar can also be mixed with water for use as a flushing tar.
  • the tar or the liquid phase can be freed from the solids in a tar centrifuge. This procedure ensures that no solids get into the precooler through the tar or the liquid phase.
  • the naphthalene of the coke oven raw gas sublimates when it cools from approx. 80 ° C to approx. 20 ° C and is deposited on the cooling pipes of the precooler. It is now possible to prevent the precooler from becoming blocked by continuously flushing it with the low-naphthalene tar with the liquid phase previously obtained from at least one raw gas receiver which is not charged with precooler condensates.
  • Rinsing with low-naphthalene tar can in principle be carried out with all suitable nozzles, preferably in the upper area of the pre-cooler. Since the tar is low in naphthalene, placing the tar in the pre-cooler at one point is sufficient for washing success.
  • the rinsing should take place in three levels, above, in the middle and below. This ensures in any case that deposits do not form on the cooler pipes.
  • Flushing in the pre-coolers with a baffle ring nozzle known per se is preferred.
  • the impact ring nozzles ensure optimal distribution of the low-naphthalene tar on the pipes and the inner walls of the precooler.
  • the tarry and aqueous condensates that run off at the foot of the precooler are conveyed as usual to the remaining raw gas feeds, where they are processed together with the liquid phase that results from direct raw gas cooling.
  • Continuous pre-cooler operation can be maintained by the method according to the invention, since deposits do not form on the cooler tubes and the additional cleaning processes are no longer necessary.
  • the emissions that occur during the additional cleaning processes are also avoided. Flushing with low-naphthalene tar significantly increases the availability of pre-cooling.
  • the investment costs are reduced because fewer pre-coolers have to be provided. Since the cleaning processes can be omitted, the personnel and material costs are also reduced.
  • Continuous pre-cooler operation ensures that constant low coke oven raw gas temperatures are maintained at the pre-cooler outlet.
  • the coke oven gas quality improves because the hydrogen sulfide, ammonia and benzene leaching can be carried out more effectively at a constant low temperature. Corrosion does not occur in the production of benzene, since the condensates containing hydrogen sulfide and ammonia are avoided.
  • Figure 1 is a process diagram of the method for rinsing the precooler with the low naphthalene tar.
  • the treatment of the raw coke oven gas is shown schematically in FIG.
  • the raw coke oven gas coming from the coke ovens 1 is cooled in templates 2 and 2a with the help of sprinkling water 14 directly to approximately 80 ° C. and passed into the precooler 3.
  • the raw coke oven gas is conveyed into a coke oven gas cleaning system 4 before it reaches a consumer 5.
  • the condensates running out of the pre-coolers 3 with the naphthalene-rich flushing tar are required via a line 13 to the template 2, where heating and mixing with the tar obtained in the case of direct raw gas cooling takes place.
  • This liquid phase from the template 2 is fed via a line 9 into a tar separator 6 for separating the tar from the coal water.
  • the coal water is conveyed via line 7 for further processing.
  • the separated naphthalene-rich tar is transported via line 8 for loading.
  • the liquid phase from the template 2a is passed via a line 10 into a separate tar separator 11 and separated into coal water and low-naphthalene tar.
  • the low-naphthalene tar is conveyed via a line 12 to the precoolers 3 and is used there to rinse the cooling pipes.

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Abstract

Verfahren zur Spülung von Vorkühlern einer Kokerei, bei dem die Vorkühler mit der aus der Vorlage gewonnenen Flüssigphase gespült werden, wobei eine Flüssigphase aus mindestens einer Vorlage verwendet wird, die nicht mit Vorkühlerkondensaten beaufschlagt wird.

Description

Verfahren zur Spülung von Norkühlern einer Kokerei
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spülung von Norkühlern einer Kokerei gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das bei der Nerkokung von Steinkohle entstehende braungelbe Gemisch aus Gasen und Dämpfen, das sogenannte Koksofenrohgas, beinhaltet einen nicht unerheblichen Feststoff- und Νaphthalinanteil. Das Koksofenrohgas wird zunächst in einer direkten Rohgaskühlung mit dem sogenannten Norlagenberieselungswasser in einer Vorlage gekühlt. Dabei wird das Koksofenrohgas auf eine Temperatur von ca. 80°C gekühlt und gleichzeitig ein Teil des mitgefuhrten Feststoffanteils aus dem Koksofenrohgas ausgewaschen und in der flüssigen Phase mitsamt dem Teer und Kondensat abgeschieden.
Der restliche Feststoffanteil, der in Form von Aerosolen an feinste Teer- und Wassertropfen gebunden ist, gelangt mit dem Koksofenrohgas in die sogenannten Vorkühler. Dort wird das Koksofenrohgas in einer indirekten Kühlung von ca. 80°C auf ca. 20°C gekühlt. Bei dieser Abkühlung sublimiert ein Großteil des in dem Koksofenrohgas enthaltenen Naphthalins. Gleichzeitig werden teerige, feststoffhaltige Inhaltsstoffe des Koksofenrohgases auf den Außenwänden der Kühlrohre der Vorkühler abgeschieden. In Verbindung mit dem sublimierten Naphthalin besteht die Gefahr, dass es nach relativ kurzer Betriebszeit zu Verstopfungen des Vorkühlers kommt. Durch eine permanente Berieselung mit der aus der Vorlage gewonnenen Flüssigphase (Teer- Wasseremulsion - ca. 30 % Teer und ca. 70% Wasser) im oberen und mittleren Teil der Vorkühler sollen die Feststoff- und Naphthalinablagerungen auf den Kühlrohren gelöst werden. Da diese Teer- Wasseremulsion bereits nahezu mit Naphthalin gesättigt ist und außerdem Feststoffe beinhaltet, führt diese permanente Vorkühlerberieselung zu keiner wesentlichen Verfügbarkeitserhöhung bei der Koksofenrohgaskühlung. Aus diesem Grunde ist es üblich, dass die Vorkühler im ständigen Rhythmus, teilweise täglich, mittels Dampf gereinigt werden müssen. Da diese Vorkühler während des Reinigungsvorganges nicht zur Verfügung stehen, müssen zusätzliche Vorkühlerkapazitäten ständig betriebsbereit sein.
Das in den Vorkühlern abgeschiedene Kondensat sowie der naphthalinhaltige Spülteer kann mit einer Temperatur von ca. 20°C nicht direkt zur Teerscheidung gefördert werden, da es dort sonst zur Emulsionsbildung kommt und die Teerscheidung nicht mehr funktionieren würde. Daher werden die Vorkühlerkondensate mit dem naphthalinhalti- gen Spülteer üblicherweise zu den einzelnen Rohgasvorlagen der Koksofenbatterien zurückgepumpt und dort mit der heißen, aus dem Koksofen kommenden auskondensierten Flüssigphase vermischt. Dabei wird allerdings nicht nur die Temperatur des zurückgeführten Vorkühlerkondensates einschließlich des Spülteers auf ca. 80°C angehoben, sondern es findet gleichzeitig eine Vermischung mit dem aus dem Koksofen kommenden Teer statt, so dass letztlich nur ein mit Naphthalin angereicherter Teer zur Teerscheidung gelangt und zur Spülung der Vorkühler zur Verfügung steht.
Um die geforderten Grenzwerte für den Schwefelwasserstoff- und den Ammoniakgehalt im gereinigten Koksofengas nach der Gaswäsche zu erreichen, ist die konstante Einhaltung von niedrigen Vorkühleraustrittstemperaturen erforderlich. Es muss eine zuverlässige Vorkühlung des Koksofenrohgases kontinuierlich gewährleistet sein und eine Verstopfung der Vorkühler verhindert werden.
Die nicht vorveröffentlichte DE 100 51 349 AI offenbart ein Verfahren zur Gewinnung von Naphthalin aus Koksofenrohgas, bei dem das Koksofenrohgas gekühlt und das in dem Koksofenrohgas enthaltene Naphthalin direkt gewonnen wird. Die nicht vorveröffentlichte DE 100 07 503 AI offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Koksofenrohgas, bei dem das Koksofenrohgas nach Kühlung in der Vorlage durch einen Elektrofilter und anschließend in die Vorkühler geführt wird, wobei der Ablauf des Elektrofüters zum Spülen in den Vorkühlern verwendet wird.
Aus der DE 34 23 798 C2 ist es bekannt, dass das Koksofenrohgas nach Kühlung in der Vorlage zunächst durch einen Elektrofilter und anschließend in die Vorkühler geführt wird. Durch das Elektrofilter werden zwar ein Großteil der Feststoffe in dem Koksofenrohgas abgeschieden, die Gefahr von Naphthalinablagerungen auf den Kühlrohren der Vorkühler wird jedoch nicht beseitigt. Auch bei dieser Verfahrensweise muss eine Berieselung mit einem Teer- Wasser-Gemisch zur Ablösung der Ablagerungen vorgenommen werden.
In der DE 26 52 499 AI wird ein Verfahren zur Kühlung des Koksofenrohgases offenbart, bei dem der Vorkühler in zwei Stufen unterteilt ist, wobei in der ersten Stufe keine Vorkühlerspülung vorgenommen wird und in der zweiten Stufe eine Berieselung des Gases mit dem im Kreislauf geführten Ablauf des Vorkühlerkondensates vorgenommen wird.
Die DE 36 14 851 AI offenbart ein Verfahren zur Spülung von Vorkühlern einer Kokerei, bei dem die Vorkühler mit der aus der Vorlage gewonnenen Flüssigphase gespült werden. Zusätzlich wird vorgeschlagen, in das Koksofenrohgas die leichteren Komponenten (BTX-Aromaten) dem Koksofenrohgas zuzuführen, damit in dem Vorkühler eine ausreichende Lösungsmittelmenge für das sublimierte Naphthalin im Vorkühler vorhanden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Verstopfung der Vorkühler durch Naphthalinablagerungen zuverlässig vermieden wird und somit eine hohe Verfügbarkeit der Vorkühler gewährleistet ist und bei dem sich außerdem zusätzliche Reinigungsverfahren erübrigen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen erfolgen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, die bei der direkten Rohgaskühlung in der Rohgasvorlage anfallende Flüssigphase, die einen relativ naphthalinarmen Teer enthält, zur Spülung der Vorkühler zu verwenden.
Durch Versuche wurde herausgefunden, dass der in der Vorlage durch direkte Kühlung auf eine Temperatur von ca. 80°C abgeschiedene Teer nur einen geringen Anteil (ca. 2 %) an Naphthalin enthält. Dieses Ergebnis war überraschend, da bisher davon ausgegangen wurde, dass aufgrund der guten Löslichkeit des Naphthalins im Teer ein großer Anteil des im Koksofenrohgas enthaltenen Naphthalins mit dem Teer abgeschieden würde. Tatsächlich erfolgt die Anreicherung des Teers in der Vorlage mit Naphthalin durch die oben beschriebene Rückführung der Vorkühlerkondensate.
Demzufolge wird erfindungsgemäß die Flüssigphase mindestens einer Rohgasvorlage nicht mit den Vorkühlerkondensaten, die den bereits mit Naphthalin angereicherten Spülteer enthalten, vermischt und in einem separaten Teerscheider gesammelt. Diese separat gesammelte Flüssigphase enthält den besonders naphthalinarmen Teer. Als separater Teerscheider kann der vorhandene Teerscheider verwendet werden. Das hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher Teerscheider und damit zusätzliche Investitionen erforderlich sind. Erfindungsgemäß wird diese naphthalinarme Flüssigphase zur Spülung der Kühlerrohre in den Vorkühlern verwendet.
Der Wasseranteil der gesondert gesammelten Flussigphase kann gemäß einer Weiterbildung in dem separaten Teerscheider abgeschieden werden. Der naphthalinarme Teer kann für die Verwendung als Spülteer auch mit Wasser gemischt sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Teer oder die Flüssigphase in einer Teerzentrifuge von den Feststoffen befreit werden. Bei dieser Verfahrensweise ist sichergestellt, dass keine Feststoffe durch den Teer bzw. die Flüssigphase in die Vorkühler gelangen.
Wie bereits dargestellt, sublimiert das Naphthalin des Koksofenrohgases bei der Abkühlung von ca. 80°C auf ca. 20°C und lagert sich auf den Kühlrohren der Vorkühler ab. Es gelingt nun, ein Verstopfen der Vorkühler dadurch zu verhindern, dass diese kontinuierlich mit dem zuvor aus mindestens einer Rohgasvorlage, die nicht mit Vorkühlerkondensaten beaufschlagt wird, gewonnenen Flüssigphase mit dem naphthalinarmen Teer gespült werden.
Das Spülen mit dem naphthalinarmen Teer kann grundsätzlich mit allen dafür geeigneten Düsen, vorzugsweise im oberen Bereich des Vorkühlers, durchgeführt werden. Da der Teer naphthalinarm ist, ist die Aufgabe des Teers in den Vorkühler an nur einer Stelle für den Spülerfolg ausreichend.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sollte das Spülen in drei Ebenen, oben, in der Mitte und unten erfolgen. Dadurch ist auf jeden Fall sichergestellt, dass Ablagerungen an den Kühlerrohren nicht entstehen.
Bevorzugt ist das Spülen in den Vorkühlern mit einer an sich bekannten Prallringdüse (DE-PS 197 48 693). Die Prallringdüsen sorgen für eine optimale Verteilung des naphthalinarmen Teeres auf den Rohren und den Innenwandungen der Vorkühler. Die am Fuß der Vorkühler ablaufenden teerigen und wässrigen Kondensate werden wie üblich wieder zu den noch verbleibenden Rohgasvorlagen gefördert, wo sie gemeinsam mit der bei der direkten Rohgaskühlung anfallenden flüssigen Phase verarbeitet werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein kontinuierlicher Vorkühlerbetrieb aufrechterhalten werden, da Ablagerungen an den Kühlerrohren nicht entstehen und die zusätzlichen Reinigungsvorgänge nicht mehr erforderlich sind. Es werden außerdem die bei den zusätzlichen Reinigungsprozessen (Reinigung mit Dampf) auftretenden Emissi- onen vermieden. Durch die Spülung mit dem naphthalinarmen Teer wird die Verfügbarkeit der Vorkühlung deutlich erhöht. Die Investitionskosten reduzieren sich, da weniger Vorkühler vorgesehen werden müssen. Da die Reinigungsvorgänge wegfallen können, reduzieren sich ebenfalls die Personal- und Materialkosten.
Durch den kontinuierlichen Vorkühlerbetrieb ist die Einhaltung von konstanten niedrigen Koksofenrohgastemperaturen am Vorkühleraustritt gewährleistet. Es verbessert sich die Koksofengasqualität, da die Schwefelwasserstoff-, Ammoniak- und Benzolauswaschung bei konstant niedriger Temperatur effektiver vorgenommen werden kann. Bei der Benzolgewinnung treten keine Korrosionen auf, da die Schwefelwasserstoff- und ammoniakhaltigen Kondensate vermieden werden.
Die vorgenannten, sowie die beanspruchten und im Ausführungsbeispiel beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Verfahrensschritte unterliegen hinsichtlich ihrer Verfahrensbedingungen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekaimten Auswahlkriterien im Rahmen der Ansprüche uneingeschränkt Anwendung finden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der beispielhaft eine bevorzugte Ausfuhrungsform eines Verfahrens zur Kühlung von Koksofenrohgas dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt
Figur 1 ein Verfahrensschema des Verfahrens zur Spülung der Vorkühler mit dem naphthalinarmen Teer.
In der Figur 1 ist die Behandlung des Koksofenrohgases schematisch dargestellt. Das aus den Koksöfen 1 kommende Koksofenrohgas wird in Vorlagen 2 und 2a mit Hilfe von Berieselungswasser 14 direkt auf ca. 80°C gekühlt und in die Vorkühler 3 geleitet. Von den Vorkühlern 3 wird das Koksofenrohgas in eine Koksofengasreinigung 4 gefördert, bevor es zu einem Verbraucher 5 gelangt. Die aus den Vorkühlem 3 ablaufenden Kondensate mit dem naphthalinreichen Spülteer werden über eine Leitung 13 zur Vorlage 2 gefordert , wo eine Erwärmung und Vermischung mit dem bei der direkten Rohgaskühlung anfallenden Teer stattfindet. Diese Flüssigphase aus der Vorlage 2 wird über eine Leitung 9 in einen Teerscheider 6 zur Trennung des Teers von dem Kohlewasser geführt. Über eine Leitung 7 wird das Kohlewasser zur weiteren Aufarbeitung gefördert. Der abgeschiedene naphthalinreiche Teer wird über eine Leitung 8 zur Verladung transportiert. Die Flüssigphase aus der Vorlage 2a wird über eine Leitung 10 in einen separaten Teerscheider 11 geleitet und in Kohlewasser und naphthalinarmen Teer getrennt. Der naphthalinarme Teer wird über eine Leitung 12 zu den Vorkühlem 3 gefördert und dort zum Spülen der Kühlrohre verwendet.
Bezugszeichenliste
1 Koksofen
2 Vorlage
2a Vorlage
3 Vorkühler
4 Koksofengasreinigung
5 Verbraucher
6 Teerscheider
7 Leitung (Kohlewasser)
8 Leitung (Teer)
9 Leitung (Flüssigphase mit naphthalinreichem Teer)
10 Leitung (Flüssigphase mit naphthalinarmem Teer)
11 separater Teerscheider
12 Leitung (naphthalinarmer Spülteer)
13 Leitung (Vorkühlerkondensate mit naphthalinreichem Teer)
14 Berieselungswasser

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Spülung von Vorkühlem einer Kokerei, bei dem die Vorkühler mit der aus der Vorlage gewonnenen Flüssigphase gespült werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigphase aus mindestens einer Vorlage verwendet wird, die nicht mit Vorkühlerkondensaten beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigphase aus mindestens einer Vorlage, die nicht mit Vorkühlerkondensaten beaufschlagt wird, in einem separaten Teerscheider geleitet und der in dem Teerscheider gewonnene naphthalinarme Teer zum Spülen in den Vorkühlern verwendet wird.
3. Verfahren nach Ansprach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem separaten Teerscheider gewonnene naphthalinarme Teer oder die Flüssigphase zum Abscheiden der Feststoffe in eine Teerzentrifuge geleitet wird und danach zum Spülen in den Vorkühlem verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen in den Vorkühlem mittels Prallringdüsen erfolgt.
5. Verfahren nach Ansprach 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen in den Vorkühlem an einer einzigen Aufgabestelle erfolgt.
6. Verfahren nach Ansprach 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen in den Vorkühlem oben, mittig und unten vorgenommen wird.
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