DE1015455B

DE1015455B - Process for cooling raw coke oven gas

Info

Publication number: DE1015455B
Application number: DEB28723A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dovermann; Dipl-Ing Franz Lammermann
Original assignee: Gottfried Bischoff Bau Kompl Gasreinigungs und Wasserrueckkehlanlagen GmbH and Co KG
Current assignee: Gottfried Bischoff Bau Kompl Gasreinigungs und Wasserrueckkehlanlagen GmbH and Co KG
Priority date: 1953-12-04
Filing date: 1953-12-04
Publication date: 1957-09-12

Description

Verfahren zur Kühlung von Koksofenrohgas Es sind Verfahren zur Kühlung von Koksofenrohgas durch Erzeugung von Kälte aus der fühlbaren und Kondensationswärme dieser Gase mit Hilfe von Absorptionskältemaschinen und Verwendung dieser Kälte zur Kühlung der Gase bekannt. Im allgemeinen betreibt man jedoch auf den Kokereien die Kühlung und Aufbereitung von Kokso@fengas wegen der ungünstigen Kühlwasserverhältniss.e bei Temperaturen von jahresdurchschnittlich von 25 bis 30° C. Absorptionskältemaschinen verwendet man nicht, weil diese apparatemäßig und energiemäßig zu aufwendig sind.Process for cooling coke oven raw gas There are processes for cooling of raw coke oven gas by generating cold from the sensible and condensation heat these gases with the help of absorption chillers and use this cold known for cooling the gases. In general, however, one operates on the coking plants the cooling and processing of Kokso @ fengas because of the unfavorable cooling water conditions at average annual temperatures of 25 to 30 ° C. Absorption chillers are not used because they are too expensive in terms of equipment and energy.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Kühlung und die Waschprozesse für die Entfernung bzw. Gewinnung von Ammoniak und Benzol bei Temperaturen von 5 bis 10° C durchzuführen. Bei diesen Temperaturen läßt sich erstens die Anreicherung des Ammoniakwaschwassers mit Ammoniak von 10 g pro Liter bei üblichen Verfahren auf etwa 30g pro Liter steigern; außerdem wird zweitens die Anreicherung des Benzolwaschöls mit Benzol von etwa 2 auf 4% erhöht. Gleichzeitig wird der Restbenzolgehalt im Gas von etwa 2,5 g pro cbm auf weniger als 1 g pro cbm gesenkt. Es werden also je Normalkubikmeter Gas zusätzlich etwa 1,5 g Benzol gewonnen; endlich wird drittens,die Reinigung des Gases von Naphthalin auf etwa 2 bis 3 g pro Normalkubikmeter gesenkt.The invention has set itself the task of cooling and washing processes for the removal or recovery of ammonia and benzene at temperatures of 5 to be carried out up to 10 ° C. Firstly, the enrichment can be carried out at these temperatures of ammonia washing water with ammonia of 10 g per liter using conventional methods increase to about 30g per liter; Secondly, there is also the enrichment of benzene washing oil increased with benzene from about 2 to 4%. At the same time, the residual benzene content in the gas reduced from around 2.5 g per cbm to less than 1 g per cbm. So it will be normal cubic meters Gas obtained an additional 1.5 g of benzene; thirdly, the purification of the Gas of naphthalene reduced to about 2 to 3 g per standard cubic meter.

Trotz dieser Vorteile, die sich durch Kühlung und Aufbereitung des Gases bei einer Temperatur von etwa 5 bis 10° C ergeben; sind derartigeWaschprozesse nur in wenigen Fällen bei diesen Temperaturen durchgeführt worden. Ein bekanntes Verfahren ist das nach Lenze-Rettenmeier, welches mit der Tiefkühlung des aus den Koksöfen kommenden Gases noch weiter herab bis auf Temperaturen unterhalb von 0° C geht. Dieses Verfahren hat sich jedoch vornehmlich die Entfernung des Naphthalins zur Aufgabe gesetzt und arbeitet mit einem so hohen apparativen Aufwand und einem von den normalen Waschprozessen so stark abweichenden Verfahren, daß dieses Verfahren vor allen Dingen für die Umstellung von vorhandenen Koksofenkondensationsanlagen ungeeignet ist.Despite these advantages, which result from cooling and processing the Give gas at a temperature of about 5 to 10 ° C; are such washing processes has only been carried out at these temperatures in a few cases. A well-known one The method according to Lenze-Rettenmeier, which involves freezing the from the Coke ovens coming gas even further down to temperatures below 0 ° C goes. However, this process has mainly focused on the removal of the naphthalene set to the task and works with such a high expenditure on equipment and a procedures so different from normal washing processes that this procedure above all for the conversion of existing coke oven condensation systems is unsuitable.

Man hat aber auch nach anderen Verfahren schon mit Tiefkühlung gearbeitet, bei denen allerdings mit Dampf arbeitende Absorptionskälteanlagen Verwendung fanden, (vgl. B r ü c k n e r : Handbuch der Gasindustrie). Zwar hat man hier durch den Einbau von Kälteanlagen erreicht, daß die Kondensationsanlagen für das Gas ohne apparative Vergrößerung um etwa 601/o stärker belastet werden konnten, doch sind die Betriebskosten für mit Dampf arbeitende Absorptionskälteanlagen oder für ebenfalls bereits vorgeschlagene Kompressionskälteanlagen noch so hoch, daß ein wirtschaftlicher Vorteil dabei nicht erreicht werden konnte.However, other methods have already been used with deep freezing, in which, however, absorption refrigeration systems working with steam were used, (cf. B r ü c k n e r: Handbook of the Gas Industry). Although you have here through the Installation of refrigeration systems achieved that the condensation systems for the gas without Apparative enlargement by about 601 / o could be loaded more, but are the operating costs for absorption chillers working with steam or for likewise already proposed compression refrigeration systems are so high that an economical one Advantage could not be achieved.

Ausgehend von der allgemeinen, oben angegebenen Aufgabe, die Kühlung und die Waschprozesse von Koksofenrohgas bei 5 bis 10° C zu führen, hat sich die Erfindung die spezielle Aufgabe gestellt, die Behandlung des Gases mit einer Kälteanlage zu ermöglichen, die wegen ihrer geringen Betriebskosten eine wirtschaftliche Tiefkühlung zur Erreichung der oben angegebenen Vorteile ermöglicht und die außerdem so einfach ist, daß-sie auch in vorhandenen Koksofengaskondensationsanlagen eingebaut werden kann.Starting from the general task given above, cooling and to carry out the scrubbing processes of coke oven raw gas at 5 to 10 ° C, the Invention set the special task of treating the gas with a refrigeration system to enable economical deep freezing because of their low operating costs allows to achieve the advantages indicated above and which is also so simple is that-they are also installed in existing coke oven gas condensation systems can.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von Kolzsofenrohgas durch Erzeugung von Kälte aus der fühlbaren und Kondensationswärme dieser Gase mit Hilfe von Absorptionskältemaschinen und Verwendung dieser Kälte zur Kühlung der Gase. Die Erfindung besteht darin, mehrere Absorptionskälteinaschinen hintereinanderzuschalten und dabei in an sich bekannter Weise im Austreiber einer Kältemaschine anfallende Kältemittel, wie beispielsweise Ammoniakgas, dem Absorber der nächsten Kältemaschine zuzuführen sowie im Austreiber der letzten Maschine anfallendes Kältemittel über einen Kondensator und nach Erzeugung von Kälte in einem zur Koksofenrohgaskühlung dienendenWärmeaustauscher wieder in den Absorber der ersten Kältemaschine zurückzuführen.The invention relates to a method for cooling raw gas from Kolzsofen by generating cold from the sensible and condensation heat of these gases Using absorption chillers and using this cold to cool the Gases. The invention consists in connecting several absorption refrigeration machines in series and accumulating in a known manner in the expeller of a refrigeration machine Refrigerants such as ammonia gas, the absorber of the next refrigeration machine and the refrigerant accumulating in the expeller of the last machine a condenser and, after the generation of cold, in one for the coke oven raw gas cooling used heat exchanger to be fed back into the absorber of the first refrigeration machine.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem im folgenden zu sehen: Wärmeduelle für den Betrieb der Kälteanlage ist die im Rohgas verfügbare, bei Temperaturen unterhalb 83° C anfallende fühlbare Wärme. Diese Wärmequelle hat man zwar bei dem erwähnten Verfahren von Lenze-Rettenmeier für den Betrieb von Absorptionskälteanlagen bereits ausgenutzt, doch hat man nur einstufige Absorptionskältemaschinen verwendet, die deshalb mit teuerem und auch auf manchen Kokereien nicht verfügbaren kalten Frischwasser betrieben werden mußten. Infolge der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Hintereinanderschaltung hat man den Vorteil, daß als billiges Kühlwasser Rückkühlwasser verwendet werden kann. Es wird deshalb weiter vorgeschlagen, die Kondensatoren und die Absorber der einzelnen Maschinen bei solchen Temperaturen zu betreiben, daß das Kühlwasser nacheinander die Apparate durchströmen kann. Eine derartige Schaltung ist lediglich für den Betrieb mit Abdampf bekannt, jedoch nicht für den Betrieb mit der fühlbaren Wärme von Kokereigas.The main advantages achieved by the invention are as follows to see: The heat source for the operation of the refrigeration system is the one available in the raw gas, Sensible heat generated at temperatures below 83 ° C. This heat source has it is true that the Lenze-Rettenmeier method mentioned for the operation of Absorption chillers already used, but only single-stage absorption chillers have been used, the cold ones that are therefore expensive and not available in some coking plants Fresh water had to be operated. As a result of the proposed according to the invention Series connection has the advantage that recooling water is used as cheap cooling water can be used. It is therefore further proposed that the capacitors and to operate the absorbers of the individual machines at temperatures such that the cooling water can flow through the devices one after the other. Such a circuit is only known for operation with exhaust steam, but not for operation with the palpable warmth of coke oven gas.

Von besonderem Vorteil ist ferner, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, um den apparativen Aufwand für die Kälteanlage kleinzuhalten, nach der letzten Benzolwaschstufe das Gas noch einen Wärmeaustauscher durchströmen kann, in welchem das Gas wieder auf eine Temperatur von 20 bis 25° C erwärmt wird und dabei das in die Anlage einströmende Gas entweder direkt oder indirekt, etwa durch Abkühlung von Kühlwasser, auf Temperaturen vorkühlt, die mit Kühlwasser allein nicht zu erreichen sind. Auch ist der apparative Aufwand für den Bau einer Kälteanlage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren außerordentlich gering. Er entspricht etwa den Einsparungen, die durch, kleinere Abmessungen der Wäscher infolge der geänderten Arbeitstemperaturen ermöglicht sind. Das vorgeschlagene Verfahren bringt daher eine Energieersparnis bei der Aufbereitung der Waschflüssigkeiten und außerdem eine höhere Benzolausbeute. Im Ganzen ergibt sich eine Einsparung an Stromkosten für die Pumpenleistung und auch eine Senkung des Dampfverbrauches bei der Gesamtanlage von mindestens 30 bis 4011/o.It is also of particular advantage that according to the invention Method to keep the equipment required for the refrigeration system small, according to the in the last benzene scrubbing stage, the gas can still flow through a heat exchanger, in which the gas is reheated to a temperature of 20 to 25 ° C and the gas flowing into the system either directly or indirectly, for example through Cooling of cooling water, pre-cooled to temperatures that cannot be achieved with cooling water alone can be reached. There is also the outlay in terms of equipment for building a refrigeration system extremely low by the process according to the invention. It corresponds approximately the savings brought about by having smaller scrubber dimensions as a result of the changed Working temperatures are enabled. The proposed method therefore brings a Energy savings in the preparation of the washing liquids and also a higher one Benzene yield. Overall, there is a saving in electricity costs for the pump output and also a reduction in steam consumption for the entire system by at least 30 up to 4011 / o.

Im einzelnen wird das erfindungsgemäße Verfahren zweckmäßig so durchgeführt, daß die Absorptionskältemaschinen mit einer Temperaturdifferenz zwischen Austreiber und Absorber von 30 bis 35° C und mit einer Austreibertemperatur, die etwa 20° C niedriger ist als der Taupunkt der in die Austreiber zum Wärmeaustausch eingeleiteten noch ungekühlten Gase, betrieben werden. Es empfiehlt sich dabei, daß Teilströme der in den Austreibern anfallenden Kältemittel jeweils dem Absorber der nächsten Kältemaschine zugeführt werden und im Austreiber der letzten Kältemaschine anfallendes Kältemittel über einen Kondensator und nach Erzeugung von Kälte in einen zur Gaskühlung dienenden Wärmeaustauscher wieder in den Absorber der ersten Kältemaschine zurückgeführt wird und daß ferner die nicht jeweils in den Absorber der nächsten Kältemaschine eingeführten Kältemittelteilströme zur Kühlung des Koksofenrohgases verwendet werden.In detail, the process according to the invention is expediently carried out in such a way that that the absorption chillers with a temperature difference between expeller and absorbers from 30 to 35 ° C and with an expeller temperature that is about 20 ° C is lower than the dew point of that introduced into the expeller for heat exchange still uncooled gases. It is recommended that partial flows of the refrigerants accumulating in the expellers to the absorber of the next Refrigeration machine are supplied and in the expeller of the last refrigeration machine accumulating Refrigerant through a condenser and, after generating cold, into one for gas cooling serving heat exchanger fed back into the absorber of the first refrigeration machine and that also not each in the absorber of the next refrigeration machine Introduced partial refrigerant flows are used to cool the coke oven raw gas.

Im allgemeinen wird man die hintereinandergeschalteten, Absorptionskältemaschinen mit einem geschlossenen Resorptionäkreislauf kombinieren. Es hat sieh gezeigt, daß vorteilh Safterweise die Drücke im Austreiber und Absorber in jeder der hintereinandergeschalteten Absorptionskältemaschinen etwa halb so groß wie die Drücke im Absorber und Austreiber der jeweils nachgeschalteten Maschine gewählt werden.In general, one becomes the series-connected, absorption chillers combine with a closed resorption cycle. It has shown that Advantageously, the pressures in the expeller and absorber in each of the series-connected Absorption chillers about half the pressure in the absorber and expeller of the downstream machine.

Im Gegensatz zu bekannten mehrstufigen Absorptionskältemaschinen besitzen Anlagen, die nach dem vorgeschlagenen Verfahren arbeiten, Austreiber in allen Stufen, dagegen keine Entgaser, in denen durch Entspannung einer angereicherten Lösung ein Kühleffekt erreicht wird. Der Aufbau der Anlage ist dadurch vereinfacht. Beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bewußt das Wärmeverhältnis aus Kälteleistung zu Heizleistung gegenüber normalen einstufigen Absorptionskältemaschinen verschlechtert. Da erfindungsgemäß jedoch bei niedrigen Temperaturen anfallende und sonst praktisch wertlose und kostenlos zur Verfügung stehende Abwärme ausgenutzt werden kann, ist die Tatsache der Verschlechterung des Wärmeverhältnisses ohne Bedeutung, so daß das erfindungsgemäße Verfahren infolge seiner überwiegenden Vorteile eine wesentliche Verbesserung darstellt.In contrast to known multi-stage absorption chillers Systems that work according to the proposed process, expellers in all stages, on the other hand no degassers, in which an enriched solution is activated by expansion Cooling effect is achieved. This simplifies the structure of the system. At work according to the method according to the invention, the heat ratio from the cooling capacity is consciously made to heating performance worsened compared to normal single-stage absorption chillers. Since, according to the invention, however, accruing at low temperatures and otherwise practical worthless waste heat that is available free of charge can be exploited the fact of the deterioration of the heat ratio is irrelevant, so that the method according to the invention is an essential one due to its predominant advantages Represents improvement.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert.In the following the invention is illustrated by means of only one exemplary embodiment Illustrative drawing explained.

Eine Absorptionskältemaschine 1 und eine Absorptionskältemaschine 2 sind zusammengeschaltet. Die Absorptionskältemaschine 1 besitzt einen Absorber 3 und einen Austreiber 4. Die reiche Lösung wird durch die Pumpe 5 aus dem Absorber durch die Leitung 6 über einen Wärmeaustauscher 7 und in den Austreiber 4 gefördert. Der Austreiber 4 besitzt einen Rektifizieraufsatz 8, über den das Kältemittel in die Leitung 9 gelangt. Die arme Lösung wird durch die Leitung 10 über den Wärmeaustauscher 7 wieder in den Absorber 3 zum erneuten Beladen mit Kältemittel zurückgeführt. Der Austreiber 4 ist als Wärmeaustauscher ausgebildet und wird durch Koksofenrohgas, welches durch die Leitung 11 in den Austreiber eingeführt wird und durch die Leitung 12 mit Regelventil 13 aus dem Wärmeaustauscher des Austreibers wieder abgeführt wird, beheizt.An absorption refrigerator 1 and an absorption refrigerator 2 are interconnected. The absorption refrigerator 1 has an absorber 3 and an expeller 4. The rich solution is extracted from the absorber by the pump 5 conveyed through the line 6 via a heat exchanger 7 and into the expeller 4. The expeller 4 has a rectifying attachment 8, via which the refrigerant is in the line 9 arrives. The poor solution is passed through line 10 via the heat exchanger 7 returned to the absorber 3 for reloading with refrigerant. Of the Expeller 4 is designed as a heat exchanger and is supplied by raw coke oven gas, which is introduced into the expeller through line 11 and through the line 12 discharged again with control valve 13 from the heat exchanger of the expeller is heated.

Das Kältemittel gelangt durch die Leitung 9 in den Absorber 14, der Absorptionskältemaschine 2, die in ihrem Aufbau in diesem Beispiel der ersten Absorptionskältemaschine entspricht. In der Absorptionskältemaschine 2 wird die reiche Lösung durch eine Pumpe 15 über den Wärmeaustauscher 16 in den Austreiber 17 mittels der Leitungen 18 geführt. Aus dem Austreiber 17 gelangt die arme Lösung durch die Leitung 19 mit Regelventil 20 und dem Wärmeaustauscher 16 in den Absorber zurück. Der Austreiber 17 ist ebenfalls als Wärmeaustauscher ausgebildet und wird in diesem Beispiel durch Koksofenrohgas, welches durch die Leitung 21 dem Austreiber zugeführt und durch die Leitung 22 aus dem Austreiber abgeführt wird, beheizt. Der Austreiber 17 besitzt einen Rektifizieraufsatz 23, aus dem das Kältemittel durch die Leitung 24 einem Kondensator 25 zugeführt wird und als Kältemittelkondensat durch die Leitung 26 mit Regelventil 27 in den Tiefkühler 28 gelangt. Nach Abgabe seiner Kälte in dem Tiefkühler 28 gelangt das Kältemittel durch die Leitung 29 in den Absorber 3 der ersten Absorptionskältemaschine zurück.The refrigerant passes through the line 9 into the absorber 14, the Absorption chiller 2, the structure of which in this example is the first absorption chiller is equivalent to. In the absorption refrigerator 2, the rich solution is through a Pump 15 via the heat exchanger 16 into the expeller 17 by means of the lines 18 led. The poor solution arrives at the expeller 17 through the line 19 Control valve 20 and the heat exchanger 16 back into the absorber. The expeller 17 is also designed as a heat exchanger and is used in this example Coke oven raw gas, which is fed through line 21 to the expeller and through the line 22 is discharged from the expeller, heated. The expeller 17 has a rectifying attachment 23, from which the refrigerant through the line 24 a Condenser 25 is supplied and as refrigerant condensate through line 26 reaches the freezer 28 with control valve 27. After releasing its cold in that In the freezer 28, the refrigerant passes through the line 29 into the absorber 3 of the first absorption chiller back.

Die im Beispiel beschriebene Anlage eignet sich vorzugsweise zur Kühlung von bei etwa 80° C anfallendem Koksofenrohgas und wird dazu so betrieben, daß die Temperaturen in beiden Absorbern 3 und 14 etwa 35° C, in beiden Austreibern 4 und 17 etwa 65° C betragen, während die Drücke im Absorber 4 der Anlage 1 etwa 4 atü, im Austreiber 4 der Anlage 1 etwa 7,5 atü, im Absorber 14 der Anlage 2 ebenfalls etwa 7,5 atü, im Austreiber der Anlage 2 etwa 14 atü betragen.The system described in the example is particularly suitable for cooling of coke oven gas obtained at about 80 ° C and is operated in such a way that the Temperatures in both absorbers 3 and 14 about 35 ° C, in both expellers 4 and 17 are about 65 ° C, while the pressures in the absorber 4 of the system 1 are about 4 atü, in the expeller 4 of the system 1 about 7.5 atmospheres, in the absorber 14 of the system 2 likewise about 7.5 atmospheres, in the expeller of plant 2, about 14 atmospheres.

Claims

PATENT CLAIMS-1. Process for cooling coke oven gas Generation of cold from the sensible and condensation heat of these gases with the help of from; Absorption chillers and the use of this cold for cooling of gases, characterized in that several absorption refrigeration machines are connected in series be and thereby in a known manner in the expeller of a refrigeration machine Refrigerants such as ammonia gas, the absorber of the next refrigeration machine supplied as well as refrigerant accumulating in the expeller of the last refrigeration machine via a condenser and, after the generation of cold, in one for the coke oven raw gas cooling serving heat exchanger fed back into the absorber of the first refrigeration machine will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the absorption refrigeration machines with a temperature difference between expeller and absorber of 30 to 35 ° C and with an expulsion temperature that is about 20 ° C lower than the dew point of the still primed gases introduced into the expeller for heat exchange will.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that partial flows of the refrigerants accumulating in the expellers to the absorber of the next Refrigeration machine are supplied and in the expeller of the last refrigeration machine accumulating Refrigerant via a condenser and, after generating cold, in one for gas cooling serving heat exchanger fed back into the absorber of the first refrigeration machine and that also not each in the absorber of the next refrigeration machine Introduced partial refrigerant flows are used to cool the coke oven raw gas.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the series-connected Absorption chillers combined with a closed absorption cycle will.

5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that the Capacitors and the absorbers of the individual machines at such temperatures be operated so that the cooling water can flow through the apparatuses one after the other.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the pressures in the expeller and absorber in each of the absorption refrigeration machines connected in series are selected to be about half as large as the pressures in the absorber and expeller of the respective downstream machine. Documents considered: German Patent No. 449 865; "Journal for the entire refrigeration industry", 1914, issue 1, p. 9; 1914, No. 2, p. 22; 1939, No. 5, pp. 81 and 85; "Kältetechnik", 1951, issue 10, p. 262; "Allgemeine Wärmetechnik", 4th year, issue 3, pp. 61/62; "Revue Generale du Froid", July 1935, p. 186.