DD142203A5

DD142203A5 - Verfahren zur reinigung des prozesskondensates von den wasserstoff-und synthesegas-herstellungsanlagen

Info

Publication number: DD142203A5
Application number: DD79211355A
Authority: DD
Inventors: Tadeusz Wasala; Marek Dmoch; Henryk Jozwiak
Original assignee: Inst Nawozow Sztucznych
Priority date: 1978-03-03
Filing date: 1979-03-02
Publication date: 1980-06-11
Also published as: RO77203A; CS217969B2; FR2418813B1; FR2418813A1; DE2908247A1; PL115382B1; PL205094A1; US4193776A

Description

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, 25.7.1979 55 114 18 . APC10J/211

Verfahren zur Reinigung des Prozeßkondensates aus Wasserstoff- und Synthesegas-HerstellungsanlageH- '

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung des Prozeßkondensates, das bei Herstellung von Wasserstoff oder von anderen wasserstoffreichen Gasen für verschiedene chemischen Syntheseprozesse, wie Ammoniak-, Methanol- und Oxosynthese anfällt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur chemischen Verarbeitung von Hauptrohstoffen, wie Erdgas, Petroleum, Kohlenstoff usw. wird in den Synthesegas-Herstellungsanlagen Wasserdampf verwendet. Meistens ist dabei ein im Vergleich zu den stöchiometrischen Anforderungen großer Wasserdampfüberschuß notwendig, um einen hohen Umwandlungsgrad des Hauptrohstoffes zu erreichen. Das auf diese Weise hergestellte Synthesegas enthält große Mengen an Überschußdampf, der aus-dem Gas entfernt werden muß. Dies wird durch Gasabkühlung bis unter den Taupunkt erreicht. Der im Gas enthaltene Überschußdampf wird dabei als sogenanntes Prozeßkondensat ahgeschieden. Das auf diese Weise erhaltene Prozeßkondensat enthält viele im Wasser gelösten Komponenten des Synthesegases, wie Kohlendioxid, Wasserstoff, Kohlenoxid, Stickstoff, Methan und Argon.

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Ferner kann das' Prozeßkondensat solche Substanzen wie Ammoniak, Methanol, Formaldehyd"und andere einfache organischen Verbindungen enthalten, da diese Substanzen als Hebenprodukte bei der Herstellung und Reinigung des Synthesegases anfallen. Sämtliche oben aufgeführten Substanzen, die im Prozeßkondensat enthalten sind, gehören zu den flüchtigen Verbindungen. Darüber hinaus können im Prozeßkondensat auch andere nichtflüchtige Substanzen, wie Pe, Ni, Cu in Spurenmengen enthalten sein. Im dem Fall, wenn das Synthesegas aus Kohle oder aus schweren Petrolprodukten hergestellt wird, enthält es zusätzlich verschiedene weniger flüchtige, schwere organische und anorganische Verbindungen, Schwefel-, Stickstoff-, Natriumverbindungen und andere.

Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, das Prozeßkondensat auszunutzen. Am günstigsten ist jedoch, das Kondensat zum Speisewasser für Dampfkessel zur Wärmerückgewinnung in den Synthesegas-AnIagen zuzuführen. Da an Sauberkeit des Speisewassers für Dampfkessel sehr hohe Anforderungen gestellt werden, kann das Prozeßkondensat nicht ohne spezielle Vorreinigung zu diesem Zweck verwendet werden. ^v

Je nach Verwendungszweck des Prozeßkondensates, sind verschiedene Reinigungsverfahren bekannt. Den geforderten Reinheitsgrad des Prozeßkondensates, das zum Speisen von Tief- und Mitteldruckkesseln verwendet wird, erreicht man , indem das Kondensat vorentspannt und dann mittels Tiefdruck-Wasserdampf, Luft oder Stickstoff in Waschkolonne entgast wird. Die Verunreinigungen werden dabei samt Reinigungsmedium ins Freie abgeführt. Wird das Prozeßkondensat zum Speisen von Hochdruckkesseln verwendet, so ist eine solche Entgasung nicht ausreichend. Es wird dazu eine zusätzliche Reinigung durch Ionenaustausch in entsprechenden Reaktoren mit Ionenaustauschern vorgenommen.

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Die oben erwähnten bekannten Verfahren weisen einen wesentlichen Nachteil auf, nämlich, die sämtlichen im Prozeßkondensat gelösten Beimischungen werden ungenutzt ins Freie bzw. in Abwasser abgeführt, wodurch auch die Umwelt beeinträchtigt wird. Darüber hinaus machen W.y CO₂ und andere im Kondensat enthaltene flüchtige Substanzen die Reinigung in der Endreinigungsanlage mit Ionenaustäuscherung aufwendiger.

Mit Rücksicht auf die streng zu beachtenden Umweltschutzgesetze wurden Reinigungsverfahren entwickelt, die die Abscheidung der Beimischungen vom Prozeßkondensat und deren Rückführung zur Synthesegasherstellung ermöglichen.

Es ist ein Verfahren bekannt, das auf der Destillation des Prozeßkondensates in einer Kolonne oder in einem Skrubber beruht. Das den größeren Teil von flüchtigen Komponenten mit wesentlich höherer Konzentration enthaltende Destillat wird zur Synthesegasherstellung zurückgeführt und die Flüssigkeit in der Ionenaustauschanlage zusätzlich gereinigt und zum Speisen von Dampfkesseln verwendet· Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht in den hohen Destillationskosten der verdünnten Lösungen« Außerdem wird das Prozeßkondensat vor der Destillation üblicherweise entspannt, wobei ein Teil der Beimischungen ins Freie entweicht.

Ferner ist ein Verfahren zur Vorreinigung des Prozeßkondensates bekannt, das die Rückgewinnung der im Kondensat enthaltenen Beimischungen und deren Rückführung in die Synthesegasherstellung ermöglicht. Dieses Verfahren beruht auf der Abtrennung der flüchtigen Komponenten durch Stripping in einem Gegenstromapparat mit großer Austauschfläche .unter Verwendung von Erdgas oder Luft. Dieses Verfahren

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wird auch Saturationsverfahren genannt, da das zum Durchblasen (Stripping)angewandte Medium in dem ProzeßmLt Wasserdampf gesättigt wird. Die oben genannten Medien zum Durchblasen sind mit bestimmten technologisch begründeten Nachteilen behaftet. Erstens enthalten sie Komponenten, die auch im Prozeßkondensat auftreten, was eine vollständige Abtrennung dieser Komponenten unmöglich macht. Zweitens sind diese Medien oft selbst verunreinigt, und diese Verunreinigungen gehen, wenn sie nicht flüchtig sind, völlig in das vorgereinigte Kondensat über· Drittens fordern sie eine komplizierte Saturationsanlage und sind außerdem teuer, besonders, wenn es sich um Reinigung von Prozeßkondensaten handelt, die in den Anlagen zur Synthesegasherstellung aus Kohle oder schweren Petrolprodukten entstehen.

Ziel der Erfindung .

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen und wirtschaftlichen Verfahrens zur Reinigung des Prozeßkondensates aus Herstellungsanlagen für Wasserstoff und •Synthesegase, mitdemdie oben genannten Nachteile vermieden werden und ein hoher Reinheitsgrad des Prozeßkondensates erreicht wird, wobei die rückgewonnenen Beimischungen wieder zur Herstellung des Synthesegases zurückgeleitet werden können und die Umwelt völlig gegen Verunreinigungen geschützt wird»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Entgasungsprozeß bei entsprechend hohen Temperaturen unter Anwendung von Medien, die keine im Prozeßkondensat lösbaren Komponenten enthalten, zu führen. -

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Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur Reinigung des Prozeßkondensates aus Herstellungsanlagen für Wasserstoff und Synthesegase durch Anwendung des Strappings (Durchblasen) mit Wasserdampf in der Weise ausgeführt, daß der Strippingsprozeß unter Druck und unter Verwendung eines Teiles oder der gesamten Menge des bei der chemischen Verarbeitung des Rohstoffes in Wasserstoff bzw. Synthesegas eingesetzten Prozeß-Wasserdampfes geführt wird und die Gesamtmenge des Wasserdampfes mit den flüchtigen Produkten der Prozeßkondensat-Entgasung nach dem Stripping zur o. g. Gasherstellung zurückgeführt wird.

Vorteilhaft wird derart verfahren, daß der Strippingprozeß des Prozeßkondensates von Mittel- und Hochdruckanlagen für Synthesegasherstellung unter einem Druck geführt wird, der gleich oder höher als der Druck beim Verarbeitungsprozeß des Rohstoffes in Wasserstoff bzw· Synthesegas ist.

Weiterhin wird das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgeführt, daß der Strippingprozeß des Prozeßkondensates von den Tiefdruckanlagen für Synthesegasherstellung unter einem Druck geführt wird, der höher als der Druck bei der Gasherstellung, insbesondere höher als 5 ata, ist.

Wasserstoff- oder Synthesegas-Herstellungsanlage anfällt, nach der Vorwärmung einem Entgasungsprozeß unterzogen, in dem ein Teil oder die gesamte Menge des für die chemische Verarbeitung des Rohstoffes in Wasserstoff bzw. in Synthesegas verwendeten Y/asserdampfes vor der Einführung in den Umwandlungsreaktor eingesetzt wird. Nach Entfernen von flüchtigen Verunreinigungen und Abkühlen wird eventuell das Prozeßkondensat zur weiteren Reinigung in die Wasserenthärtungsanlage geleitet. Die gesamte Menge des Y/asserdampfes, der nach dein Stripping die flüchtigen Produkte der

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Prozeßkondensat-Entgasung enthält, wird danach in den Verarbeitungsprozeß des Rohstoffes in Wasserstoff bzw. Synthesegas zurückgeführt. Die Entgasung des Prozeßkondensates wird unter dem gleichen oder höheren Druck, als es bei der Verarbeitung des Rohstoffes in Wasserstoff bzw. Synthesegas der Fall ist, geführt, wobei er nicht unter 5 ata liegen darf. Dies setzt eine entsprechend hohe Temperatur bei der Entgasung des Prozeßkondensates voraus und sichert eine gute Abtrennung von Beimischungen, die nach Rückführung mit Wasserdampf unter Bedingungen der U_mwandlung des Hauptrohstoffes einer Zersetzung unterliegen und zu nutzbaren Komponenten des Synthesegases werden·

Bei der Reinigung von Prozeßkondensaten aus der Kohleversorgung oder aus der Vergasung von schweren Petrolprodukten ermöglicht die Erfindung eine Kostensenkung der Kondensat-, reinigung und nochmalige Verwendung eines Teiles der im Kondensat enthaltenen Substanzen als Ergänzung des Hauptrohstoffes. Wird die Reinigung des Prozeßkondensates stets .nach erfindungsgemäßem Verfahren geführt, so wird die Umwelt gegen Verunreinigungen geschützt.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die beiliegende Zeichnung zeigt schematisch den Reinigungsprozeß des Kondensates aus einer Ammoniaksyntheseanlage 1500 t/Tag mit Erdgas als Hauptrohstöff· Beispiel. Das Prozeßkondensat wird in einer Menge von 100 000 kg/h mit einer Pumpe 3 durch die Rohrleitung 5 in den Wärmeaustauscher 2 befördert und weiter durch die Rohr-

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leitung 6 in das Oberteil der Entgasungskolonne 1 eingeleitet. In dem Wärmeaustauscher 2 wird das Kondensat bis auf eine Temperatur vorgewärmt, die der Siedetemperatur des Wassers unter dem in der Kolonne 1 herrschenden Druck nahe liegt. Der bis auf 385 ⁰C überhitzte Prozeß-Wasserdampf wird mit der Rohrleitung 10 zugeführt. Ein Teil dieses Wasserdampfes wird mit der Rohrleitung 12 direkt dem Reaktor zur Umwandlung des Erdgases in das Ammoniak-Synthesegas zugeführt, und ein anderer Teil von 20 000 kg/h wird mit der Rohrleitung 11 in das Unterteil der Entgasungskolonne 1 eingeleitet. In der unter einem Druck von 35 ata arbeitenden Kolonne 1 strömt der Wasserdampf im Gegenstrom zu dem von oben fließenden Prozeßkondensat. Unter diesen Bedingungen werden vom Prozeßkondensat die flüchtigen Komponenten abgeschieden, die zusammen mit dem Wasserdampf aus der Kolonne 1 über die Leitung 9 entweichen. Der aus der Kolonne 1 entweichende Wasserdampf wird nach Vermischen mit dem übrigen Wasserdampf durch die Rohrleitung 12 zur Herstellung des Ammoniak-Synthesegases geleitet.

Das gereinigte Prozeßkondensat wird aus Unterteil der Ko- könne 1 mit der Rohrleitung 7 abgeführt. Das reine Kondensat wird im Wärmeaustauscher 2 abgekühlt, wobei die abgegebene Wärme zur Vorwärmung des ungereinigten Prozeßkondensates verwendet wird. Das gereinigte Kondensat wird von der Anlage über die Turbine 4 mit der Rohrleitung 8 eventuell zur weiteren Reinigung in eine ?/asserenthärtungsan-

lage geleitet.

Um den gesamten Arbeitsaufwand oder einen Teil davon aufzubringen, iat die Turbine 4 mit der Pumpe 3 gekoppelt.

Claims

- 8 - 2t 1355 25.7.1979 APCIOJ /21.1 355 55 114 18 Erfindungsanspruch

1· Verfahren zur Reinigung des Prozeßkondensates aus Herstellungsanlagen für Wasserstoff und Synthesegase durch Anwendung von Stripping (Durchblasen) mit Wasserdampf, gekennzeichnet dadurch, daß der Strippingprozeß unter Druck und unter Verwendung eines Teiles oder der gesamten Menge des bei der chemischen Verarbeitung des Rohstoffes in Wasserstoff bzw. Synthesegas eingesetzten Prozeß-Wasserdampfes geführt wird und die Gesamtmenge des Wasserdampfes mit den flüchtigen Produkten der Prozeßkondensat-Entgasung nach dem Stripping zur og. Gasherstellung zurückgeführt wird.
- ,- ... ........ " '.·.

2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der StrippingprozeS des Prozeßkondensates von Mittel- und Hochdruckanlagen für Synthesegasherstellung unter einem Druck geführt wird, der gleich oder höher als der Druck beim Verarbeitungsprozeß des Rohstoffes in Wasserstoff bzw. Synthesegas istc

3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Strippingprozeß des Prozeßkondensates von den Tiefdruckanlagen für Synthesegasherstellung unter einem Druck geführt wird, der höher als der Druck bei der Gasherstellung insbesondere höher als 5 ata, ist.

Hierzu J Seite Zeichnung .