DE102011115699A1 - Verfahren zur trockenen Kühlung von Koks mit Kohlendioxid mit anschließender Verwendung des erzeugten Kohlenmonoxids - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur trockenen Kühlung von Koks mit Kohlendioxid mit anschließender Verwendung des erzeugten Kohlenmonoxids, in dem die Kohle zyklisch zu Koks verkokt wird und der Koks nach der Entladung des Koksofens in eine Kühlvorrichtung gegeben wird, und in der Kühlvorrichtung zur trockenen Kühlung Kohlendioxid eingeleitet wird, so dass durch eine Boudouard-Reaktion Kohlenmonoxid entsteht, und das erzeugte Kohlenmonoxid zur Beheizung des Koksofens verwendet wird. Durch das Verfahren lässt sich die bei der Verkokung entstandene Wärme zur Erzeugung von Kohlenmonoxid nutzen, welches wiederum bei der Beheizung eingesetzt wird, so dass insgesamt eine sehr ausgeglichene Wärmebilanz des gesamten Prozesses erzielt werden kann.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur trockenen Kühlung von Koks mit Kohlendioxid mit anschließender Verwendung des erzeugten Kohlenmonoxids, in dem die Kohle zyklisch zu Koks verkokt wird und der Koks nach der Entladung des Koksofens in eine Kühlvorrichtung gegeben wird, und in die Kühlvorrichtung zur trockenen Kühlung Kohlendioxid eingeleitet wird, so dass durch eine Boudouard-Reaktion Kohlenmonoxid entsteht, und das erzeugte Kohlenmonoxid zur Beheizung des Koksofens verwendet wird. Durch das Verfahren lässt sich die bei der Verkokung entstandene Wärme zur Erzeugung von Kohlenmonoxid nutzen, welches wiederum bei der Beheizung eingesetzt wird, so dass insgesamt eine sehr ausgeglichene Wärmebilanz des gesamten Prozesses erzielt werden kann.
• Die Erzeugung von Koks wird bei den meisten Verfahren in großen Koksofenbatterien oder Koksofenbänken vorgenommen, die aus konventionellen Koksofenkammern oder aus Koksofenkammern vom Typ „Heat-Recovery” oder „Non-Recovery” aufgebaut sind. In konventionellen Koksofenkammern wird das Verkokungsgas aufgefangen und weiterverarbeitet, während das Verkokungsgas bei Koksofenbänken vom Typ „Heat-Recovery” oder „Non-Recovery” im Koksofen verbrannt wird, um den Koksofen zu beheizen. Die Beheizung des Koksofens wird dabei in vielen Ausführungsformen mehrstufig in einem Gasraum über dem Kokskuchen und in einer Koksofensohle unterhalb der Koksofenkammer vorgenommen.
• Die Verkokung erfolgt zyklisch, wobei die Zyklen durch die Vorgänge Beladen – Verkoken – Entladen – Löschen gebildet werden. Der Koks wird nach der Verkokung aus der Koksofenkammer ausgedrückt, wobei er eine Temperatur von ca. 1100°C besitzt. Das Ausdrücken erfolgt in einen Löschwagen, welcher den Kokskuchen aufnimmt und zu einer Löschvorrichtung transportiert. In vielen Ausführungsformen ist dies ein Nasslöschturm, welcher den Kokskuchen mit Wasser berieseln lässt, welches verdampft und den Kokskuchen auf eine Temperatur unterhalb der Zündtemperatur des Kokses abkühlt, so dass sich dieser gefahrlos an der Luft transportieren lässt. Die Temperatur des Kokses ist nach der Ablöschung ungleichmäßig im Kokskuchen verteilt, beträgt jedoch in der Regel weniger als 100°C.
• Eine Ausführungsform für einen Nasslöschturm gibt die DE 19614482 C1 . Diese Lehre beschreibt eine Anlage zum Nasslöschen von heißem Koks in einem Verfahren zur Verkokung von Kohle mit einer Koksschleuse und einer Überleitmanschette für Koks, die in einem Löschturm mit einer Wasserzuführungsvorrichtung angeordnet ist. Die Manschette passt auf der anderen Seite auf einen Kokslöschwagen, welcher am unteren Ende mit einer Koksauslassvorrichtung und Wasserauslassklappen ausgestattet ist. Das Wasserzuführungssystem ist direkt an der Überleitmanschette angeordnet und entlädt in den Kokslöschwagen, der wasserdicht abgeschlossen werden kann, und dieser ist mit einem Kontrollsystem ausgestattet, welcher während der Wasserzuführung die Koksauslassklappen wasserdicht geschlossen hält, und nach Beendigung der Wasserzugabe die Wasserauslassklappen öffnet. Bei der Löschung mit Wasser geht die gesamte Wärmeenergie, die in dem Kokskuchen gespeichert ist, ungenutzt verloren.
• Aus diesem Grund gibt es in jüngerer Zeit vermehrt Bestrebungen, heißen Koks nicht durch Wasser, sondern trocken durch Gase zu kühlen. Die Gase werden hierbei durch den heißen Koks geführt und aufgefangen oder abgesaugt, bis der Koks auf eine Temperatur unterhalb seiner Zündtemperatur abgekühlt ist. Das heiße Gas wird meist durch eine Wärmerückgewinnungsanlage geführt, in der Dampf erzeugt wird und so die Wärme zurückgewonnen wird. Der Dampf wiederum kann zum Antrieb von Hilfsaggregaten oder zur Erzeugung von Strom genutzt werden. Häufig werden für diese Zwecke inerte Gase wie Stickstoff oder Gichtgas eingesetzt.
• Die WO 9109094 B1 beschreibt ein Verfahren zur Kokstrockenkühlung in einer Kühlkammer mit Hilfe von im Kreislauf geführten Kühlgas, mit dem die Geschwindigkeit des aus dem Koks kommenden Gases so einstellbar ist, dass die Korngröße der mitgerissenen Koksstaubpartikel weniger als 3 mm beträgt, und die Korngröße der mitgerissenen Koksstäube bei Eintritt des heißen Kühlgases in den Abhitzekessel weniger als 1 mm beträgt, in dem dieses Gas durch eine Vorrichtung geleitet wird, die aus einer Kühlkammer und einer Vorkammer mit einem runden, etwa gleichgroßen Querschnitt und einem zylindrischen äußeren Mantel aus Metall besteht, und insbesondere die Decke der Kühlkammer derart schräg angeordnet ist, dass sie zum Heißgaskanal ansteigt, um so den Querschnitt des Gasringkanales oberhalb der Koksböschung soweit zu erhöhen, so dass die Gasgeschwindigkeit der heißen Kühlgase bei der Kühlung so einstellbar ist, dass diese über den Umfang nahezu gleichbleibt.
• Die WO 8602939 A1 beschreibt ein Verfahren zur trockenen Kokskühlung mittels Kühlgas, bei dem der Koks und das Kühlgas im Gegenstrom durch einen zweistufigen Kühlbehälter geleitet werden, die Kühlung in der ersten Stufe auf Kokstemperaturen von etwa 800°C erfolgt und das durch die zweite Kühlstufe geführte Kühlgas Wasserdampf enthält, so dass eine direkte Kopplung des Kühlgaskreislaufes mit einem thermischen Behandlungsschritt, bei dem Wasserdampf zugeben wird, erfolgt, so dass im wesentlichen kein Koksabbrand vorhanden ist, was dadurch erreicht wird, dass die Kühlung in der ersten Kühlstufe ausschließlich durch indirekten Wärmetausch des Kokses mit einem Kühlmedium über Wärmeaustauscherwände und die Kühlung in der zweiten Stufe ausschließlich durch das den Wasserdampf enthaltende Kühlgas erfolgt.
• Die Verfahren zur Kokstrockenkühlung im Stand der Technik können mit vielerlei Ausführungsformen versehen sein. Die EP 0317752 A2 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Leistung von Kokstrockenkühlanlagen, in dem heißer Koks vor Eintreten in den Kühlschacht gebrochen wird. Die DE 3030969 A1 beschreibt ein Verfahren zur trockenen Kühlung von heißem Rohkoks, der aus den Kammern einer Koksofenbatterie gedrückt und in einer Kühlkammer entladen wird und dort durch direkte oder indirekte Berührung oder beidem mit einem Kühlmittel gekühlt wird, so dass der Rohkoks vor Eintritt in die Kühlkammer in zwei oder mehrere Kornklassen vorklassiert wird und die einzelnen Kornklassen in getrennten Kühlkammern der Kühlung unterworfen werden.
• Weitere Ausführungsformen beschäftigen sich mit der Wärmerückgewinnung oder Reinigung des Kühlgases. Die DE 2435500 A1 beschreibt ein Verfahren zur Vorerhitzung von Kokskohle unter Benutzung von überhitztem Abhitzedampf, der in einer Trockenkokskühlanlage dadurch erzeugt wird, dass der Koks auf seinem höchsten Temperaturniveau einen Teil seiner Wärme an die Wände eines Dampfmantels abgibt. Die DE 3217146 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Entstaubung von Kreislaufgas einer Kokstrockenkühlanlage, in der der Gaseintrittskanal und der Gasaustrittskanal im rechten Winkel zueinander angeordnet sind, wobei der Gasaustrittskanal unter konischer Erweiterung unmittelbar mit der Eintrittsöffnung des in den Gaskreislauf integrierten Abhitzekessels in Verbindung steht und wobei auf der dem Gaseintrittskanal gegenüberliegenden Seite ein Staubsammelraum mit einer schrägen Staubableitungsfläche angeordnet ist.
• Die genannten Verfahren und deren Ausführungsformen besitzen jedoch den Nachteil, dass die Wärme des Kokses beim Löschen entweder nicht zurückgewonnen wird, oder die Wärme des Kokses nur mit einem schlechten Wirkungsgrad zurückgewonnen werden kann, da bei der Kühlung ein großes Gasvolumen entsteht, welches durch eine Wärmerückgewinnungsanlage geführt werden muss, so dass eine Kühlung technisch schwierig oder nicht wirtschaftlich ist. Aus diesem Grund wäre es von Vorteil, die im ausgedrückten Koks vorhandene Wärme durch eine endotherme chemische Reaktion zu nutzen, die diese Energie in chemischer Form zur Verfügung stellt.
• Eine geeignete endotherme chemische Reaktion ist die Boudouard-Reaktion. Zur Ausführung dieser Reaktion wird Kohlendioxid (CO₂) durch den heißen Koks geleitet, der mit dem Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid (CO) reagiert. Diese Reaktion ist endotherm und lautet: C + CO₂ ⇄ 2CO; ΔH = + 172,45 kJ/mol
• Das Kohlenmonoxid ist dann in dem durch das Löschen des Kokses erhitzten Gas enthalten, und kann zum Beheizen des Koksofens genutzt werden. Das Löschen von heißem Koks mit Kohlendioxid unter Ausnutzung des Boudouard-Gleichgewichts wird in der GB 245702 A beschrieben. Obwohl die Anmeldung die Verwendung von Kohlenmonoxid als Heizgas beschreibt, wird nicht das Löschen von Koks in einer Löschvorrichtung mit Kohlendioxid, ein anschließendes Auffangen des Kohlenmonoxids und ein nachfolgendes Beheizen einer Koksofenkammer mit dem Kohlenmonoxid vorgeschlagen.
• Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches Kohle zyklisch verkokt, Kohlendioxid (CO₂) zur trockenen Kühlung von heißem Koks nach einem Verkokungszyklus nutzt, so dass das Kohlendioxid mit dem Koks wenigstens teilweise nach dem Boudouard-Gleichgewicht zu Kohlenmonoxid (CO) reagiert, und das erhaltene Kohlenmonoxid aufgefangen und zur Beheizung wenigstens eines Koksofens genutzt wird.
• Die Löschung des Kokses mit dem Kohlendioxid erfolgt erfindungsgemäß in einer Löschvorrichtung, die bevorzugt als Löschschacht geartet ist. Nach der Verkokung der Kohle und dem Abschluss des Verkokungsvorgangs wird der Kokskuchen auf einen Löschwagen gefahren oder gekippt, der den Kokskuchen in die Löschvorrichtung fährt. Dort wird der Kokskuchen von der atmosphärischen Umgebung abgeschlossen und Kohlendioxid durch den Kokskuchen geleitet. Dieses geschieht bevorzugt in vertikal aufwärts strömender Gasrichtung, so dass das spezifisch schwerere Kohlendioxid von dem leichteren Kohlenmonoxid bei dem Löschprozess verdrängt wird. Das Kohlendioxid kann als Gasgemisch beliebig geartet sein und auch im Gemisch mit anderen Gasen vorliegen, wird jedoch bevorzugt in reiner Form gekühlt und getrocknet eingesetzt.
• Beansprucht wird insbesondere ein Verfahren zur Trockenkühlung von Koks, in dem
• • Kohle in einem Koksofen durch Beheizung mit einem heizwerthaltigen Gas beheizt wird, und durch zyklische Verkokung Koks gewonnen wird, welcher nach Fertigstellung der Verkokung in einen Kokslöschwagen ausgedrückt wird, und
• • der glühende Koks in dem Kokslöschwagen zu einer Kokslöschvorrichtung transportiert wird, in dem der glühende Koks mit einem Kühlgas auf eine Temperatur unterhalb der Zündtemperatur abgekühlt wird, und
• • als Kühlgas Kohlendioxid (CO₂) eingesetzt wird, welches mit dem glühenden Koks gemäß der Boudouard-Reaktion wenigstens teilweise zu Kohlenmonoxid (CO) reagiert, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
• • durch die Ausführung der Trockenlöschung in einer Kokslöschvorrichtung das erhaltene kohlenmonoxidhaltige Löschgas aufgefangen wird, und
• • das erhaltene Gasgemisch wenigstens teilweise in den Koksofen zurückgeführt wird, um diesen mit dem Kohlenmonoxid (CO) zu heizen.
• Das Kohlendioxid kann für den Einsatz zum Löschen getrocknet oder ungetrocknet zugeben werden. Um die Erzeugung unerwünschter Nebenprodukte zu vermeiden, wird das Kohlendioxid in der Regel getrocknet und in reiner Form zugegeben. Das Kohlendioxid kann hierzu beliebigen Quellen entnommen werden, und stammt in einer beispielhaften Ausführungsform aus Gaswaschprozessen. Dieses kann ungereinigt verwendet werden, kann aber auch vor dem Einsatz gereinigt werden. Es können dem Kohlendioxid auch andere inerte Gase wie Stickstoff zugeben werden.
• Das Kohlendioxid kann zur Zugabe in einem Speicherbehälter zwischengelagert werden. Auch das Kohlenmonoxid, welches beim Löschen des Kokses erhalten wird, kann zwischengelagert werden. Auch können Teilströme dieser beiden Gase abgezweigt werden und Zwecken zugeführt werden, die nicht im Bereich der Anlage zur Erzeugung von Koks liegen. In den Leitungen für das Kohlendioxid oder das Kohlenmonoxid können Messinstrumente zur Messung der Konzentration der Gase untergebracht sein, Diese Messwerte können hinzugezogen werden, um über die zeitweise Verwendung dieser Gase zu entscheiden. Dies kann manuell, aber auch durch Recheneinrichtungen geschehen.
• In einer weiteren Ausführungsform wird dem Kohlendioxid als Kühlgas Wasserdampf (H₂O) beigemischt. Der Wasserdampf reagiert dann mit dem Koks zu Wasserstoff (H₂) und Kohlenmonoxid (CO), woraus sich mit dem Kohlenmonoxid, welches durch die Reaktion aus dem Kohlendioxid mit dem Koks entsteht, Synthesegas ergibt. Das Synthesegas kann ausschließlich zur Beheizung verwendet werden, es kann aber auch ein Teilstrom abgezweigt und dieser Teilstrom kann für beliebige Zwecke weiterverwendet werden.
• Der Wasserdampf kann dem Kohlendioxid, welches zur Kühlung genutzt wird, an beliebiger Stelle zugemischt werden. Dieser kann beispielhaft dem Kohlendioxid zugegeben werden, bevor dieser zur Kühlung des Kokses verwendet wird. Dieser kann aber auch getrennt von dem Kohlendioxid in die Löschvorrichtung oder in den Schacht oberhalb der Zuführungsstelle für das Kohlendioxid und in Strömungsrichtung nachgeschaltet zugeführt werden. Das Wasser kann hierzu auch in flüssiger Form in den Kohlendioxidstrom eingedüst werden. Es ist auch möglich, den Wasserdampf direkt durch seitliche Zuführungsdüsen in den Kokskuchen in Strömungsrichtung nachgeschaltet zuzugeben, wenn schon ein Teil des Kokses mit dem Kohlendioxid reagiert hat.
• Es kann dem Kohlenmonoxid auch nach dem Löschvorgang durch das Kohlendioxid Wasserdampf zugeben werden, um eine separate CO-Konvertierung des Kohlenmonoxids durchzuführen und so eine Umwandlung in Synthesegas zu erreichen. Der Wasserdampf wird dann nach der Durchleitung des Kohlendioxids durch den Koks zugegeben. Es kann hierzu auch flüssiges Wasser zugegeben werden. Dieses wird dann in einer typischen Ausführungsform dem Kühlgas nach Durchtritt durch den Kokskuchen zugesprüht. Das Kohlenmonoxid wird dann nach Durchführung der Boudouard-Reaktion gekühlt und durch einen Konvertierungsreaktor zur Umwandlung von Kohlenmonoxid (CO) in Kohlendioxid (CO₂) und Wasserstoff (H₂) durch die Wassergas-Shift-Reaktion geleitet.
• Der Wasserdampf kann auch vor dem Löschvorgang und Durchtritt durch den Kokskuchen im Überschuss zugegeben werden, so dass nachfolgend eine Konvertierungsreaktion zur Umwandlung von überschüssigem Wasserdampf und Kohlenmonoxid in Wasserstoff durchgeführt werden kann. In diesem Fall kann auch ein Teil des Wasserdampfes (H₂O) bereits mit dem heißen Koks in einer Wassergas-Reaktion zu Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H₂) reagieren. Statt Wasserdampf kann auch flüssiges Wasser verwendet werden. Dieses wird dem Kohlenmonoxidstrom vor der Durchleitung durch den Koks zugesprüht. Dieser Vorgang kann auch in Kombination mit einer Zugabe von Wasserdampf zum Löschgas durchgeführt werden.
• Bei der Zugabe von Wasser zum Löschgas oder einer nachfolgenden Konvertierungsreaktion wird Synthesegas erhalten. Es ist möglich, einen Teilstrom davon abzuzweigen und das Synthesegas weiterzuverwenden. Dies kann für beliebige Zwecke weiterverwendet werden. Dieses kann in einer Ausführungsform der Erfindung zumindest teilweise zur Beheizung des Koksofens genutzt werden.
• Dem Kohlenmonoxid, welches zum Beheizen des Koksofens genutzt wird, kann vor Zugabe in den Koksofen ein Heizgas zugemischt werden. Dieses ist in einer Ausführungsform kohlenwasserstoffhaltig, so dass dem Kohlenmonoxid ein kohlenwasserstoffhaltiges Heizgas zugemischt wird. In einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Heizgas um Erdgas. Dieses wird dem Kohlenmonoxid vor der Zuführung in den Koksofen zugemischt und zur Beheizung des Koksofens verwendet. Es ist auch möglich, dem Kohlenmonoxid zur Beheizung des Koksofens Heizgase zuzumischen, die in anderen Prozessen als Nebenprodukte anfallen, und die noch einen bestimmten Heizwert haben. So ist es beispielsweise möglich, dem Kohlenmonoxid vor Zugabe in den Koksofen Gichtgas aus einem Hochofenprozess zuzuführen. Es ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch möglich, dem Kohlenmonoxid vor Zugabe in den Koksofen Koksofengas zur zusätzlichen Beheizung zuzuführen.
• Das Kohlenmonoxid, welches durch die Boudouard-Reaktion entsteht und welches je nach Bedarf mit einem Heizgas versehen wurde, kann direkt und ohne weitere Behandlung vor der Zuführung in den Koksofen zum Heizen verwendet werden. Dieses kann aber auch, bevor es zum Heizen in einem Koksofen verwendet wird, einer Wärmerückgewinnung unterzogen werden. Das Kohlenmonoxid wird in einer vorteilhaften Ausführungsform mit einer Temperatur von etwa 1000°C durch den Kokskuchen geleitet. Die Temperatur des Kohlenmonoxids beträgt nach Durchleitung durch den Kokskuchen in der Regel noch etwa 900°C, da unterhalb dieser Temperaturschwelle die Boudouard-Reaktion fast zum Erliegen kommt.
• Diese Temperatur ist zur Rückgewinnung von Wärme ausreichend, so dass das Kohlenmonoxid in einer vorteilhaften Ausführungsform vor Einleiten in den Koksofen zur Verbrennung noch durch eine Einheit zur Wärmerückgewinnung geleitet wird. Es ist beispielsweise möglich, diese Wärme zu nutzen, um den zugeführten Gasstrom an Kohlendioxid im Gegenstrom vorzuwärmen. Es ist ebenfalls möglich, die Wärme für verschiedene Zwecke zu nutzen, diese wird jedoch vorteilhaft zur Erzeugung von Dampf genutzt. Der Dampf kann ebenfalls für verschiedene Zwecke verwendet werden, wird jedoch in der Regel zur Erzeugung von mechanischer Energie genutzt. Diese wiederum wird in einer typischen Ausführungsform zum Antrieb einer Turbine und für die Erzeugung von Strom genutzt.
• Der Kokskuchen besitzt nach dem Löschvorgang in der Regel eine Temperatur von 500 bis 900°C. Um den Koks nach dem Löschvorgang endgültig auf eine Temperatur unterhalb der Zündtemperatur zu bringen, wird dieser nach dem Löschvorgang mit dem Kohlendioxid im Rahmen der Erfindung mit Verfahren nach dem Stand der Technik vollständig abgelöscht.
• Das Kohlendioxid zur Kühlung des Kokses kann einfach in einem Strom in den Kokskuchen geleitet werden. Dieses kann jedoch auch in Teilströme und beliebig viele Teilströme aufgeteilt werden. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zugeführte Strom an Kohlendioxid in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt, und ein Teilstrom des Kohlendioxids von unten in den Kokslöschvorrichtung eingeleitet wird, und ein weiterer Teilstrom des Kohlendioxids in einem Bereich des Schachtes eingeleitet, in dem der zu kühlende Koks eine Temperatur von 500 bis 900°C aufweist. Die Einleitung des Kohlendioxidteilstroms kann in der Löschvorrichtung an beliebiger Stelle erfolgen, wird jedoch bevorzugt an dieser Stelle ausgeführt, da die Ausnutzung der Wärme dadurch optimal ist. Es kann jederzeit auch ein weiterer Teilstrom an Kohlendioxid zugeführt werden, um eine vollständige Abkühlung des Kokses zu erreichen. Die Zuführung der Teilströme in den Koks kann prinzipiell an jeder Stelle des heißen Kokskuchens erfolgen.
• Die Koksofenbatterie oder Koksofenbank kann beliebig geartet und beliebig zusammengesetzt sein, um für die Ausführung des Verfahrens genutzt zu werden. Bei der Koksofenbatterie, aus der der Koks stammt, und die mit dem Kohlenmonoxid beheizt wird, kann es sich beispielhaft um eine Koksofenbatterie handeln, bei der das Verkokungsgas aufgefangen und weiterverarbeitet wird. Bei der Koksofenbank, aus der der Koks stammt, und die mit dem Kohlenmonoxid beheizt wird, kann es sich beispielhaft um eine Koksofenbatterie vom Typ „Heat-Recovery” handeln. Schließlich kann es sich bei der Koksofenbank, aus der der Koks stammt, und die mit dem Kohlenmonoxid beheizt wird, auch um eine Koksofenbatterie vom Typ „Non-Recovery” handeln. Auch die Koksöfen, die in einer Kokosofenbatterie oder -bank angeordnet sind, können letztlich beliebig geartet sein, solange sie sich zur Herstellung von Koks und zur Beheizung mit Kohlenmonoxid eignen. Auch die Entnahme des Kokses und die Zuführung des beim Löschen erhaltenen Kohlenmonoxids kann in verschiedene Koksofenbatterien oder -bänke erfolgen, wird jedoch in der Regel nicht durchgeführt.
• In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Abgas oder vollständig verbrannte Verkokungsgas aus dem Koksofen einer Gaswäsche unterzogen. Dabei kann das Kohlendioxid aus dem Abgas gewaschen werden, und das erhaltene Kohlendioxid dem Kohlendioxid zum Löschen des Kokses zugegeben werden. Auf diese Weise lässt sich eine ausgeglichene Bilanz an Kohlendioxid (CO₂) für die gesamte Anlage erreichen, da das Kohlendioxid aus dem Abgas wiederum zum Löschen des Kokses und nach Umwandlung in Kohlenmonoxid zum Beheizen des Ofens verwendet wird. Dadurch ist der Gesamtausstoß an Kohlendioxid niedrig und idealerweise nicht vorhanden.
• Die Löschvorrichtung für den Koks kann zur Ausführung der Erfindung beliebig geartet sein. So kann es sich bei der Kokslöschvorrichtung bevorzugt um einen Kokslöschschacht handeln. Bei der Kokslöschvorrichtung kann es sich aber auch um eine Kokslöschkammer handeln. Diese kann mit Hilfseinrichtungen versehen sein, um den Löschvorgang zu verbessern oder zu optimieren. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kokslöschkammer mit einer Vorkammer ausgestattet, in der eine Vergleichmäßigung der Gasgeschwindigkeit erreicht wird. Die Löschvorrichtung oder die nachfolgende Überführungsleitung für das Kohlenmonoxid kann auch mit einer Entstaubungseinrichtung versehen sein. Dadurch lässt sich der Staubanteil senken, wenn eine staubhaltige Kohle verwendet wird, oder beim Löschvorgang große Mengen an Staub entstehen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin an jeder Stelle Hilfseinrichtungen wie Speicherbehälter für Flüssigkeiten oder Gase, Pumpen, Ventile, Heiz- oder Kühleinrichtungen, oder Messinstrumente für Temperaturen oder Konzentrationen von Gasbestandteilen nutzen.
• Die Erfindung besitzt den Vorteil, die Wärmeenergie des Kokses nach dem Verkokungsvorgang durch eine endotherme chemische Reaktion zu nutzen, so dass die Wärmeenergie des heißen Kokses erheblich besser genutzt werden kann, als bei Verfahren nach dem Stand der Technik. Die Erfindung besitzt weiterhin den Vorteil, bei Verwendung einer nachgeschalteten Gaswäsche des Abgases durch Rückführung des Kohlendioxids die Bilanz dieses Gases in Bezug auf den Ausstoß in die Umwelt erheblich zu senken oder sogar vollständig zurückzuführen. Dadurch kann die Umweltverträglichkeit dieses Verfahrens erheblich verbessert werden.
• Die Erfindung wird durch eine Zeichnung weiter erläutert, wobei diese Zeichnung nur eine beispielhafte Ausführungsform darstellt und nicht auf diese beschränkt ist.
• 1 zeigt einen Koksofen, der zur Verkokung von Kohle dient. Zu sehen sind die Koksofenkammer (1) mit dem Kohlekuchen (2), die Koksofenkammertüren (3), der Primärheizraum (4) über dem Kokskuchen (2) und der Sekundärheizraum (5) unter dem Kokskuchen (2). Vor der Koksofenkammer (1) ist der Löschwagen (6) abgestellt, der beim Löschvorgang den Kokskuchen (2) aufnimmt. Dieser wird vor die Kokslöschkammer (7) gefahren, und der Kokskuchen (2) über eine Zuführungsklappe (7a) in die Kokslöschkammer (7) entleert. Diese wird nach der Befüllung der Kokslöschkammer (7) geschlossen. Von unten strömt dann Kohlendioxid (8, CO₂) in die Kokslöschkammer (7), welches mit dem heißen Kokskuchen (2) nach dem Boudouard-Gleichgewicht zu Kohlenmonoxid (9, CO) reagiert. Dieses wird nach oben abgezogen, und nach einer Entstaubung in einer Entstaubungseinheit (10) und einem Wärmetausch zur Vorerhitzung des Kohlendioxids (8) in einem Wärmetauscher (11) in den Sekundärheizraum des Koksofens (1) geleitet. Dort wird es dem teilverbrannten Verkokungsgas, welches zuvor aus dem Primärheizraum (4) in den Sekundärheizraum (5) zugeströmt ist, zugegeben und verbrannt. Dadurch trägt es zur Beheizung des Kokskuchens (2) durch den Boden der Koksofenkammer (1) bei. Nach der Verbrennung wird das vollständig verbrannte Verkokungsgas als Abgas (12) durch den aus dem Sekundärheizraum (5) ausgeführt und in eine Vorrichtung zur Gaswäsche (13) gegeben. Dabei wird Kohlendioxid (8) erhalten, welches über einen Speicherbehälter (14) für das Kohlendioxid zum Löschen des Kokses (2) verwendet wird. Das gereinigte Abgas (13a) wird aus der Vorrichtung zur Gaswäsche (13) ausgeführt und in eine Anlage (15) zur Wärmerückgewinnung gegeben. Dort wird über eine Turbine ein Generator (15a) angetrieben, welcher Strom erzeugt. Das gekühlte Abgas (15b) wird über einen Kamin (16) ausgeführt. Der gelöschte Koks (5a) wird über eine Abladeklappe (7b) abgelassen und einer vollständigen Ablöschung zugeführt.
• Bezugszeichenliste

1

Koksofenkammer

2

Kohle- oder Kokskuchen

3

Koksofenkammertüren

4

Primärheizraum

5

Sekundärheizraum

6

Löschwagen

7

Kokslöschkammer

7a

Zuführungsklappe

7b

Abladeklappe für gelöschten Koks

8

Kohlendioxid

9

Kohlenmonoxid

10

Entstaubungseinheit

11

Wärmetauscher

12

Abgas

13

Vorrichtung zur Gaswäsche

13a

Gereinigtes Abgas

14

Speicherbehälter

15

Anlage zur Wärmerückgewinnung

15a

Generator

15b

Gekühltes Abgas

16

Kamin

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 19614482 C1 [0004]
• WO 9109094 B1 [0006]
• WO 8602939 A1 [0007]
• EP 0317752 A2 [0008]
• DE 3030969 A1 [0008]
• DE 2435500 A1 [0009]
• DE 3217146 A1 [0009]
• GB 245702 A [0012]

Claims (18)

1. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks, in dem • Kohle in einem Koksofen durch Beheizung mit einem heizwerthaltigen Gas beheizt wird, und durch zyklische Verkokung Koks gewonnen wird, welcher nach Fertigstellung der Verkokung in einen Kokslöschwagen ausgedrückt wird, und • der glühende Koks in dem Kokslöschwagen zu einer Kokslöschvorrichtung transportiert wird, in dem der glühende Koks mit einem Kühlgas auf eine Temperatur unterhalb der Zündtemperatur abgekühlt wird, und • als Kühlgas Kohlendioxid (CO₂) eingesetzt wird, welches mit dem glühenden Koks gemäß der Boudouard-Reaktion wenigstens teilweise zu Kohlenmonoxid (CO) reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass • durch die Ausführung der Trockenlöschung in einer Kokslöschvorrichtung das erhaltene kohlenmonoxidhaltige Löschgas aufgefangen wird, und • das erhaltene Gasgemisch wenigstens teilweise in den Koksofen zurückgeführt wird, um diesen mit dem Kohlenmonoxid (CO) zu heizen.
2. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kühlgas Wasserdampf beigemischt wird.
3. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf in dem Schacht oberhalb des Kokskuchens und in Strömungsrichtung nachgeschaltet zugeführt wird, so dass nachfolgend eine Konvertierungsreaktion zur Umwandlung von überschüssigem Kohlendioxid in Kohlenmonoxid durchgeführt werden kann.
4. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kühlgas nach Durchtritt durch den Kokskuchen flüssiges Wasser zugesprüht wird, so dass nachfolgend eine Konvertierungsreaktion zur Umwandlung von überschüssigem Kohlendioxid in Kohlenmonoxid durchgeführt werden kann.
5. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kohlenmonoxid, welches zum Beheizen des Koksofens genutzt wird, vor Zugabe in den Koksofen ein kohlenwasserstoffhaltiges Heizgas zugemischt wird.
6. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Heizgas um Erdgas handelt.
7. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Heizgas um Gichtgas aus einem Hochofenprozess handelt.
8. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Heizgas um Koksofengas handelt.
9. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenmonoxid vor der Zuführung in den Koksofen zum Heizen einer Wärmerückgewinnung unterzogen wird.
10. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Wärmerückgewinnung Dampf erzeugt wird.
11. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid zur Kühlung in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt wird, und ein Teilstrom des Kohlendioxids von unten in die Kokslöschvorrichtung eingeleitet wird, und ein weiterer Teilstrom des Kohlendioxids in einem Bereich des Schachtes eingeleitet wird, in dem der zu kühlende Koks eine Temperatur von 500 bis 900°C aufweist.
12. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Koksofenbatterie, aus der der Koks stammt, und die mit dem Kohlenmonoxid beheizt wird, um eine Koksofenbatterie vom Typ „Heat-Recovery” handelt.
13. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Koksofenbatterie, aus der der Koks stammt, und die mit dem Kohlenmonoxid beheizt wird, um eine Koksofenbatterie vom Typ „Non-Recovery” handelt.
14. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Koksofenbatterie, aus der der Koks stammt, und die mit dem Kohlenmonoxid beheizt wird, um eine Koksofenbatterie handelt, bei der das Verkokungsgas aufgefangen und weiterverarbeitet wird.
15. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas oder Verkokungsgas aus dem Koksofen einer Gaswäsche unterzogen wird, in der das Kohlendioxid aus dem Abgas gewaschen wird, und das erhaltene Kohlendioxid dem Kohlendioxid zum Löschen des Kokses zugegeben wird.
16. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kokslöschvorrichtung um einen Kokslöschschacht handelt.
17. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kokslöschvorrichtung um eine Kokslöschkammer handelt.
18. Verfahren zur Trockenkühlung von Koks nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokslöschkammer mit einer Vorkammer ausgestattet ist.

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