AT390245B - Verfahren zur gewinnung und/oder entfernung von in waessern, wie organisch belasteten abwaessern, enthaltenen stoffen - Google Patents
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Description
Nr. 390 245
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung und/oder Entfernung von in Wassern enthaltenen Stoffen. Solche Wässer, insbesondere Abwässer, fallen in großen Mengen als Neben- und Abfallprodukte in Industrie und Landwirtschaft an. Durch nahezu vollständige Gewinnung und/oder Entfernung der in den Wässern enthaltenen Stoffe werden diese Wässer gleichzeitig gereinigt Das erfindungsgemäße Verfahren kann überall dort angewendet werden, wo Olefinerzeugungsanlagen betrieben werden.
Stoffe enthaltende Wässer, insbesondere Abwässer, bestehen zum überwiegenden Teil aus Wasser, das bei den verschiedenen Verfahren zur Stoffgewinnung bzw. Stoffentfemung in großen Mengen abgetrennt werden muß. Je nach Art und Konzentration der in den Wässern enthaltenen Stoffe werden verschiedene Verfahren angewendet: - Extraktive Verfahren: Mittels selektiv wirkender Lösungsmittel werden in Wasser gelöste Stoffgruppen extrahiert. So werden z. B. beim Phenosolvanverfahren Phenole, die im Schwelwasser gelöst sind, durch Extraktion mit Butylacetat oder Di-iso-propyläther gewonnen. Nachteilig ist, daß nach Anwendung dieses Verfahrens immerhin noch bis ca. 15 g/1 wertvolle organische Stoffe im sogenannten Phenosolvandünnwasser verbleiben (Stoffverlust, Umweltbelastung). - Oxidative Verfahren: Oxidativer Abbau im Wasser enthaltener Stoffe durch Luft, Sauerstoff oder Ozon, wobei hoher Energieaufwand und geringe Reaktionsgeschwindigkeit charakteristisch sind. - Adsorptive Verfahren: Mittels Adsorber (Multiklonstaub, Flugasche, Aktivkohle u. a.) werden bestimmte Stoffe aus den Wässern entfernt. - Biologische Verfahren: Durch Mikroorganismen werden Stoffe, z. B. organische Stoffe, in abscheidbare Stoffe (Belebtschlammverfahren) bzw. in gasförmige Stoffe umgewandelt. Wegen schwankender Zusammensetzung der Wässer, die in großen Mengen zu verarbeiten sind, und hoher Kosten für das Betreiben der erforderlichen Anlagen, setzen sich diese Verfahren in der Praxis nur zögernd durch. - Thermische Verfahren: Das Wasser wird in großen Mengen verdampft, so daß diese Verfahren durch die Kosten für den Energieaufwand ökonomisch außerordentlich stark belastet werden. Bei der Verdampfung des Wassers werden häufig Stoffe mit verdampft, die im kondensierten Destillat wieder enthalten sind. Deshalb werden mit der Anwendung dieser Verfahren nur Teilerfolge bei der Stoffgewinnung bzw. -entfemung und Reinigung erzielt.
Es muß festgestellt werden, daß trotz Anwendung derartiger Verfahren beträchtliche Mengen watvoller Stoffe einer stoff- bzw. energiewirtschaftlichen Verwertung verloren gehen. Als unerwünschte Bestandteile von Abwässern tragen diese Stoffe zur Verunreinigung von Flüssen und anderen Gewässern bei.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die vorgenannten Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und die in den in Industrie und Landwirtschaft in großen Mengen anfallenden Wässern, insbesondere Abwässern, enthaltenen Stoffe auf wirtschaftliche Weise möglichst vollständig zu Gewinnen bzw. zu entfernen und diese Wässer dabei gleichzeitig zu reinigen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ohnehin notwendige Energie zur Erzeugung von Heißdampf für die Verdampfung von stoffhaltigen Wässern zu nutzen und auf diese Weise darin enthaltene Stoffe nahezu vollständig zu gewinnen bzw. zu entfernen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Gewinnung und/oder Entfemung von in Wässern, wie organisch belasteten Abwässern, enthaltenen Stoffen durch Verdampfen dieser Wässer vorgeschlagen, bei dem diese Wässer zur Erzeugung von Heißdampf in Olefinerzeugungsanlagen eingesetzt werden, wobei bei den jeweils herrschenden Temperatur- und Druckbedingungen der Heißdampferzeugung die verdampfbaren Stoffe gemeinsam mit dem entstehenden Wasserdampf und nach Mischung mit vorgewärmtem Pyrolyseeinsatzprodukt, z. B. Benzin, thermischen Spaltöfen zugefuhrt und damit entfernt werden. Die unter den genannten Bedingungen nicht verdampfbaren Stoffe werden aus dem Sumpf der Heißdampfeizeugung abgezogen.
Dadurch ist es möglich, das bisher benötigte Prozeßwasser zur Heißdampferzeugung in Olef inerzeugungsanlagen teilweise bzw. vollständig durch solche Abwässer zu ersetzen und diese unter Nutzung der ohnehin notwendigen Energie für die Heißdampferzeugung zu verdampfen.
Das infolge der Abkühlung des Spaltgas-Wasserdampf-Gemisches entstehende, nur noch Spuren von Stoffen enthaltende Prozeßwasser der Olefinerzeugungsanlage wird vorteilhaft nach dem Prozeßwasserstripper aus dem Prozeßwasserkreislauf abgezogen und anderweitig als Betriebswasser genutzt oder den angrenzenden Gewässern zugefühit.
Falls erforderlich, werden die Wässer zur Entfemung bzw. zur Beseitigung der den Verdampfungs- bzw. den pyrolytischen Spaltprozeß störenden Stoffe vorbehandelt. Es ist vorteilhaft, kohlenwasserstoffhaltige Abwässer und Phenosolvandünnwasser einzusetzen. Weitere geeignete Wässer sind Abwässer z. B. der thermischen Kohleveredlung (Hochtemperaturverkokung, Druckvergasung, Schwelung), der Petrochemie, der pharmazeutischen und Chemiefaserindustrie, der Landwirtschaft u. a..
Die Erfindung wird an zwei Beispielen und einem Verfahrensschema (Fig. 1) erläutert.
Beispiel 1 (Fig. 1):
Das Prozeßwasser (5) einer Olefinerzeugungsanlage wird im Prozeßwasserstripper (3) mit Strippdampf (4) gestrippt und als gestripptes Prozeßwasser (7) zur Verwertung von Restwärme für die Vorwärmung des stoffhaltigen Wassers (1) über den Wärmetauscher (2) an das Betriebswassemetz bzw. an das betriebliche Abwassersystem abgegeben. Die Restspaltprodukte (6) aus dem Prozeßwasser werden dem Spaltgas wieder -2-
Claims (6)
- Nr. 390 245 zugeführt. Das vorgewärmte stoffhaltige Wasser (1) wird, falls erforderlich, über eine Vorbehandlungsanlage (8) (z. B. einem NHg-Austreiber) zur Entfernung unerwünschter Stoffe (9) (z. B. NHß) als vorbehandeltes stoffhaltiges Wasser (10) dem mit Fremddampf (13) beheizten Prozeßdampferzeuger (11) zugeleitet, mit den verdampfbaren im Wasser enthaltenen Stoffen verdampft und als stoffhaltiger Prozeßdampf (14) mit den 5 vorgewärmten Einsatzprodukt (17) in der Mischstrecke (15) gemischt und als Gemisch (16) aus Einsatzprodukt und stoffhaltigem Prozeßdampf den pyrolytischen Spalteinheiten (18) zugeführt. Die im stoffhaltigen Prozeßdampf (14) mitgeführten Stoffe werden in den pyrolytischen Spalteinheiten (18) den Spaltbedingungen entsprechend thermisch gespalten und als Bestandteile des prozeßdampfhaltigen Spaltgases (19) verwertet. Die nichtverdampfbaren Stoffe verbleiben im Sumpf (12) des Prozeßdampferzeugers (11) und werden von dort 10 kontinuierlich abgezogen. Beispiel 2: In einer Laborversuchsanlage zur Prozeßdampferzeugung und zur thermischen Spaltung wurden in einem Verdampfer (Heißdampferzeuger) bei etwa 1 MPa und 183 °C etwa 1,5 Liter/h Phenosolvandünnwasser bis auf 15 10 % der eingesetzten Menge eingedampft. Das Phenosolvandünnwasser enthielt ca. 10 bis 15 g/Liter gelöste Stoffe, wie z. B. Ketone, Alkohole, Fettsäuren, ein- und mehrwertige Phenole. Bei der Verdampfung dieses Wassers wurden 25 bis 30 % der enthaltenen Stoffe mit dem Wasserdampf überdestilliert (und gingen somit in den Heißdampf), so daß 75 bis 70 % der Stoffe im Sumpf des Verdampfers verblieben. Die maximale Heizflächentemperatur des Verdampfers betrug 240 °C. Ablagerungen auf der Heizfläche werden nicht beobachtet. 20 Das Destillat wurde gemeinsam mit Benzin in einem Laborpyrolysereaktor bei 850 °C thermisch zersetzt. Die Spaltproduktzusammensetzung glich innerhalb der Fehlergrenzen der Analysenmethoden der Zusammensetzung der Spaltprodukte, die beim Einsatz von destilliertem Wasser zur Prozeßdampferzeugung und Benzin als Einsatzprodukt ermittelt wurde. Es wurden keine negativen Einflüsse auf den pyrolytischen Spaltprozeß beobachtet. 25 PATENTANSPRÜCHE 30 1. Verfahren zur Gewinnung und/oder Entfernung von in Wässern, wie organisch belasteten Abwässern, enthaltenen Stoffen durch Verdampfen dieser Wässer, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wässer zur Erzeugung von Heißdampf in Olefinerzeugungsanlagen eingesetzt werden, wobei bei den jeweils herrschenden 35 Temperatur- und Druckbedingungen der Heißdampferzeugung verdampfbare Stoffe gemeinsam mit dem entstehenden Wasserdampf und nach Mischung mit vorgewärmtem Pyrolyseeinsatzprodukt, z. B. Benzin, thermischen Spaltöfen zugeführt und damit entfernt werden, und unter den genannten Bedingungen nicht verdampfbare Stoffe aus dem Sumpf der Heißdampferzeugung abgezogen werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wässer eingesetzt werden, die zur Entfernung der den Heißdampfeizeugungs- bzw. den Spaltprozeß störenden Stoffe (z. B. Ammoniak) vorbehandelt wurden.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wässer Abwässer der thermischen Kohleveredlung und/oder der Petrochemie, der pharmazeutischen Industrie u. a. verwendet werden. 45
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wässer kohlenwasserstoffhaltige Wässer verwendet werden.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man nahezu spaltproduktfreies 50 gestripptes Prozeßwasser (7) aus dem Prozeßwasserkreislauf einer Olefinerzeugungsanlage abzieht und stoffhaltiges Wasser (1) anderer Prozesse dafür einführt, unter Nutzung der ohnehin notwendigen Energie für die Heißdampferzeugung verdampft und den stoffhaltigen Heißdampf (14) mit dem vorgewärmten Einsatzprodukt (17) den pyrolytischen Spalteinheiten (18) zuführt, und daß man die bei der Heißdampferzeugung nicht verdampfbaren Stoffe (12) aus dem Sumpf der Heißdampferzeugung abzieht. 55
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das infolge der Abkühlung des Spaltgas-Wasserdampf-Gemisches entstehende Prozeßwasser nach dem Prozeßwasserstripper (3) aus dem Prozeßwasserkreislauf abgetrennt wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -3- 60
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