DE1033365B

DE1033365B - Method and apparatus for removing naphthalene and water from coal distillation gases

Info

Publication number: DE1033365B
Application number: DER8109A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erwin Niederschuh
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1952-01-18
Filing date: 1952-01-18
Publication date: 1958-07-03

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung des Naphthalins und Wassers aus Kohlendestillationsgasen Die bisher übliche Entnaphthalinung von Kokereigas bei gleichzeitiger Trocknung des Gases erfolgt mit Hilfe eines Lösungsmittels und nach der Verdichtung des Gases auf den für den Ferntransport notwendigen Druck, um zu einer weitgehenden Ausscheidung des Naphthalins zu gelangen. Bei diesem Verfahren wird entweder das verdichtete heiße Gas in einem Naphthalinwäscher durch ein Lösungsmittel (Waschöl), z. B. Tetralin, geleitet und reichert sich dabei durch dessen Verdampfung unter Ausnutzung der Kompressionswärme mit dem Lösungsmittel an, oder das Lösungsmittel wird in feinverteilter Form (Zerstäubung) in den heißen Gasstrom eingeführt. In nachfolgenden Kühlern wird das Gas durch Wärmeaustausch mit Kühlmitteln auf -I-5° C abgekühlt. Dabei werden durch das Lösungsmittel das sich sonst durch die Kühlung auf 5° C in fester Form ausscheidende Naphthalin aufgelöst und zusätzlich noch im Gase befindliche Naphthalindämpfe aufgenommen. Das Lösungsmittel kondensiert mit dem in ihm gelösten Naphthalin an den Kühlflächen in flüssiger Form, verhindert also das Festsetzen des Naphthalins und wird mit dem ebenfalls aus dem Gase sich ausscheidenden Wasser abgezogen.Method and device for removing the naphthalene and water from coal distillation gases The previously usual de-naphthalene removal of coke oven gas with simultaneous drying of the gas takes place with the help of a solvent and after the gas has been compressed to the pressure required for long-distance transport, in order to achieve an extensive excretion of the naphthalene. In this procedure either the compressed hot gas is in a naphthalene scrubber through a solvent (Washing oil), e.g. B. tetralin, passed and thereby accumulates through its evaporation using the heat of compression with the solvent, or the solvent is introduced into the hot gas stream in finely divided form (atomization). In subsequent coolers, the gas is reduced to -I-5 ° by heat exchange with coolants C cooled. Thereby the solvent which is otherwise through the cooling Dissolved naphthalene precipitating in solid form at 5 ° C and additionally im Naphthalene vapors contained in gases were taken up. The solvent condenses with the naphthalene dissolved in it on the cooling surfaces in liquid form that is, the fixing of the naphthalene and that is also the result of the gases themselves the excreted water is deducted.

Bekanntlich ist der Teildruck des Naphthalindampfes im Gas nur von der Temperatur, nicht aber vom Druck abhängig, d. h., bei einer Temperatur von beispielsweise 5° C kann Gas in einem Raum von 100 m3 nicht mehr als 7,38 g I*\Tapht'halin in Dampfform aufnehmen, gleichgültig ob das Gas unter einem Druck von 1 oder 10 ata steht. Nach den geltenden Normen für die Qualität von Koksofengas, das der öffentlichen Versorgung zugeführt wird, darf der Gehalt an Naphthalin nicht mehr als 5 g/100 Nm3 betragen, wobei p der Betriebsdruck in ata am Anfang der Fernleitung ist; ferner soll der Wasserdampfgehalt des Gases einem Taupunkt von nicht mehr als 5° C entsprechen. Das vorerwähnte Entnaphthalinungsverfahren erfüllt diese Vorschriften zwar, besitzt aber die Mängel, daß der restliche Naphthalin- und Wassergehalt des gereinigten Gases zu erheblichen Betriebsstörungen in der Fernleitung führen kann, beispielsweise bei Abkühlung des Gases unter +S° C im Winter und bei einer Erhöhung des normalen Betriebsdruckes ohne entsprechende Temperaturerhöhung in der Fernleitung, wenn diese zur Speicherung des Gases bei schwankendem Verbrauch verwendet wird. Ferner treten Verluste an Lösungsmitteln auf, da dieses nicht restlos bei der Kühlung wiedergewonnen werden kann, sondern in einer seinem Teildruck bei der Temperatur von 5° C entsprechenden Menge im Gas verbleibt.It is known that the partial pressure of the naphthalene vapor in the gas is only from the temperature, but not dependent on the pressure, d. i.e., at a temperature of, for example 5 ° C, gas in a room of 100 m3 cannot exceed 7.38 g of I * \ Tapht'halin in vapor form take up, regardless of whether the gas is under a pressure of 1 or 10 ata. To the applicable standards for the quality of coke oven gas used in public supply is added, the naphthalene content must not exceed 5 g / 100 Nm3, where p is the operating pressure in ata at the start of the pipeline; further should the The water vapor content of the gas does not correspond to a dew point of more than 5 ° C. The aforementioned Entnaphthalinungsverfahren fulfills these regulations, has but the shortcomings that the remaining naphthalene and water content of the purified Gas can lead to significant operational disruptions in the pipeline, for example when the gas cools below + S ° C in winter and when the normal is increased Operating pressure without a corresponding increase in temperature in the pipeline, if this is used to store the gas when consumption fluctuates. Further step Loss of solvents, as this is not completely recovered during cooling can be, but in one of its partial pressure at the temperature of 5 ° C corresponding Amount remains in the gas.

Es ist auch bereits ein unter Kühlung arbeitendes Reinigungsverfahren für zur Fernleitung bestimmte Gase von Kokerei-, Gasanstalts-, Schwelereibetrieben od. dgl. bekannt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß innerhalb von Temperaturgrenzen gekühlt wird, bei denen einerseits ein weitgehendes Niederschlagen des vom Gas mitgeführten Naphthalins und Wassers (Temperaturen von 0° C und darunter) gesichert ist, aber andererseits auch noch die Verwendung ammoniakhaltigen Waschwassers zur möglichst restlosen Ammoniakaufnahme ermöglicht ist (d. h. Temperaturen über -10° C, also zweckmäßig Temperaturen zwischen 0 und etwa -10° C). Bei diesem Verfahren erfolgt also in einem ersten Verfahrensabschnitt eine Tiefkühlung, bei der der im Gas enthaltene Wasserdampf kondensiert und -das Wasser in dem Gas enthaltenes Ammoniak auswäscht, so daß als Kondensat Ammoniakwasser anfällt, welches aus denTiefkühlern abgezogen wird. Die Gewinnung von Ammoniak= wasser erfordert aber Temperaturen, die über den Gefrierpunkt des Ammoniakwassers liegen, d. h. Temperaturen über -10°C. In dem zweiten Verfahrensabschnitt wird in Waschern das restliche Ammoniak durch Frischwasser ausgewaschen. Die Anwendung von Frischwasser erfordert aber Temperaturen über oder bei 0° C. Das Verfahren gestattet daher keine Entfernung des Naphthalins und keine Trocknung des Gases in einem solchen Maße, daß beispielsweise aus einem nach diesem Verfahren gereinigten Kokereigas, welches in einer Fernleitung verdichtet wird und sich im Winter auf Temperaturen unter 0° C abkühlt, kein Wasser bzw. Eis und unter Umständen auch Naphthalin sich in der Gasleitung abscheidet.It is also already a cooling cleaning process for gases intended for long-distance pipeline from coking plants, gas stations and heavy-duty plants or the like. Known, which is characterized in that within temperature limits is cooled, in which on the one hand an extensive precipitation of the gas carried along Naphthalene and water (temperatures of 0 ° C and below) is assured, however on the other hand also the use of ammonia-containing washing water for the best possible complete absorption of ammonia is possible (i.e. temperatures above -10 ° C, i.e. expedient temperatures between 0 and about -10 ° C). This procedure takes place So in a first process step a deep freezing, in which the contained in the gas Water vapor condenses and the water washes out ammonia contained in the gas, so that ammonia water accumulates as condensate, which is drawn off from the freezers will. The production of ammonia = water, however, requires temperatures above the The freezing point of the ammonia water, d. H. Temperatures above -10 ° C. In the second In the process section, the remaining ammonia is washed out by fresh water in washers. The use of fresh water, however, requires temperatures above or at 0 ° C. That Process therefore does not allow removal of the naphthalene and no drying of the Gas to such an extent that, for example, from one after this process purified coke oven gas, which is compressed in a pipeline and is in the Winter cools to temperatures below 0 ° C, no water or ice and under certain circumstances naphthalene is also deposited in the gas line.

Die Erfindung vermeidet die vorgenannten Nachteile in erster Linie. dadurch, daß abwechselnd aus dem Gas das Naphthalin und das Wasser in Kühlern durch Kühlen des Gases .unter 0° C, vorzugsweise unter -10° C, als feste Niederschläge abgeschieden und diese mit Hilfe der fühlbaren Wärme des ungereinigten Gases, vorzugsweise durch Überleiten dieses Gases über die festen Niederschläge, wieder verflüssigt werden. Vorteilhafterweise erfolgt die Gasreinigung und -trocknung vor der Einspeisung des Gases in die Gasleitung. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei den in der Gasleitung auftretenden höchsten Drükken und niedrigsten Temperaturen keine Naphthalin-und Wasserabseheidung erfolgt. Durch die Ausnutzung der fühlbaren Wärme des ungereinigten Gases zur Verflüssigung der festen Niederschläge wird das Verfahren auf ein tiefes Temperaturniveau herabgedrückt, so daß mit verhältnismäßig geringem Aufwand an Kühlmittel die gewünschte tiefe Temperatur erzielt werden kann. Dieser Vorteil wird noch gesteigert, wenn die Verflüssigung durch Überleiten des ungereinigten Gases über die festen Niederschläge erfolgt, wodurch die Bauart der Wärmeaustauscher, in denen zunächst die festen Niederschläge gebildet und sodann die festen Niederschläge durch das ungereinigte Gas wieder verflüssigt werden, außerordentlich einfach wird.The invention primarily avoids the aforementioned disadvantages. in that the naphthalene and the water alternate in coolers from the gas Cooling the gas below 0 ° C, preferably below -10 ° C, as solid precipitates deposited and this with the help of the sensible warmth of the uncleaned Gas, preferably by passing this gas over the solid precipitates, be liquefied again. The gas cleaning and drying is advantageously carried out before the gas is fed into the gas line. In this way it is achieved that at the highest pressures and lowest temperatures occurring in the gas line no naphthalene or water separation takes place. By taking advantage of the tactile The heat of the unpurified gas to liquefy the solid precipitates will be Process depressed to a low temperature level, so that with relative the desired low temperature can be achieved with little use of coolant. This advantage is increased if the liquefaction is carried out by passing over the unpurified gas takes place over the solid precipitates, whereby the construction of the Heat exchangers, in which first the solid precipitates are formed and then the solid precipitates are liquefied again by the unpurified gas, extraordinarily becomes easy.

Gemäß weiterer Erfindungsgedanken wird die Temperatur des zur Verflüssigung der festen Niederschläge verwendeten Gases durch Verdichtung des Gases erhöht, beispielsweise indem die Gasreinigung und -trocknung vor der Einspeisung des verdichteten Gases in die Gasleitung erfolgt, und wird das tiefgekühlte gereinigte Gas zur Kühlung des noch zu reinigenden Gases in Wärmeaustauschern verwendet, wobei zweckmäßig die Gase in bekannter Weise im Gegenstrom geführt werden.According to further inventive ideas, the temperature of the liquefaction of the solid precipitates used gas increased by compression of the gas, for example by cleaning and drying the gas before feeding the compressed gas takes place in the gas line, and the deep-frozen purified gas is used for cooling of the gas still to be purified is used in heat exchangers, with the expedient Gases are guided in a known manner in countercurrent.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kühlung des Gases in mehreren hintereinandergeschalteten Kühlern stufenweise vorgenommen wird. Dabei kann die Kühlung des zu reinigenden Gases zum Teil durch die festen Niederschläge des Naphthalins und des Eises und durch das unterkühlte gereinigte Gas selbst erfolgen, ferner in weitem Temperaturbereich die einfache und billige Wasserkühlung angewandt werden und die Kühlung vermittels Kälteanlagen auf den untersten Temperaturbereich beschränkt werden. Dadurch wird eine Anlage von hoher Wärmewirtschaftlichkeit erzielt. Eine solche Anlage zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.It is particularly advantageous if the gas is cooled in several cascaded coolers is carried out in stages. The The gas to be cleaned is partly cooled by the solid precipitates of naphthalene and of the ice and by the supercooled purified gas itself, furthermore in simple and cheap water cooling can be used over a wide temperature range and the cooling by means of refrigeration systems is limited to the lowest temperature range will. This results in a system that is highly economical in terms of heat. One such a system for performing an embodiment of the method according to Invention is shown schematically in the drawing.

Die Anlage besteht aus zwei Kühlerreihen von je einem Tiefkühler 1 bzw.12, einem Wärmeaustauscher 4 bzw. 9 und einem Wasserkühler 7 bzw. B. Die für die Tiefkühlung erforderliche Kälte wird in einer nicht dargestellten Ammoniak-Kälteanlage erzeugt und über eine Sole als Kälteträger den Tiefkühlern zugeführt, Die Kühlerreihen werden wechselweise betrieben. Ist z. B. der Tiefkühler 12 in Betrieb, so durchläuft das zu reinigende Gas nach der ausgezogenen Linie in Pfeilrichtung zuerst den Tiefkühler 1, dann den Wärmeaustauscher 4, den Wasserkühler 7, den Wärmeaustauscher 9, den Tiefkühler 12 und die andere Seite des Wärmeaustauschers 9. Bei diesem Verlauf des heißen, z. B. verdichteten Gases ist das Kältemittel im Tiefkühler 1 auf der Kühlerseite 3 abgestellt, und das Gas wird durch Schmelzen der Eisschicht und der Naphthalinkristalle, die sich, wie aus nachstehendem sich ergibt, vorher dort abgelagert haben, auf der Kühlerseite 2 vorgekühlt. Das gleiche vollzieht sich auf der Kühlerseite 6 des Wärmeaustauschers 4, dessen Gasgegenstrom auf der Kühlerseite 5 abgestellt ist. Anschließend erfolgt die Kühlung des Gases im Wasserkühler 7. In dem folgenden Wärmeaustauscher 9 auf der Kühlerseite 11 und dem Tiefkühler 12 auf der Kühlerseite 13 findet dann die Kühlung des Gases auf die gewünschte Tieftemperatur statt, und zwar durch Wärmeaustausch im Wärmeaustauscher 9 mit dem tiefgekühlten, gereinigten Gas, das sich auf der Kühlerseite 10 befindet, und im Tiefkühler 12 mit dem Kältemittel, das sich auf der Kühlerseite 14 befindet. Dabei scheiden sich an den Kühlflächen des Wärmeaustauschers 9 und des Tiefkühlers 12 Eis- und Naphthalinkristalle ab. Das gereinigte Gas, das den Tiefkühler 12 verläßt, wird also im Wärmeaustauscher 9 wieder erwärmt, bevor es in die Fernleitung geht.The system consists of two rows of coolers, each with a freezer 1 or 12, a heat exchanger 4 or 9 and a water cooler 7 or B. The for the refrigeration required cold is in an ammonia refrigeration system, not shown generated and fed to the freezers via a brine as a coolant, the cooler rows are operated alternately. Is z. B. the freezer 12 in operation, so runs through the gas to be cleaned first the freezer according to the solid line in the direction of the arrow 1, then the heat exchanger 4, the water cooler 7, the heat exchanger 9, the Freezer 12 and the other side of the heat exchanger 9. In this course of the hot, z. B. compressed gas is the refrigerant in the freezer 1 on the cooler side 3 is turned off, and the gas is released by melting the layer of ice and the naphthalene crystals, which, as can be seen below, have previously been deposited there on the Cooler side 2 pre-cooled. The same takes place on the cooler side 6 of the heat exchanger 4, the gas countercurrent of which is turned off on the cooler side 5. Then takes place the cooling of the gas in the water cooler 7. In the following heat exchanger 9 on the cooler side 11 and the freezer 12 on the cooler side 13 then finds the Cooling of the gas to the desired low temperature takes place, through heat exchange in the heat exchanger 9 with the frozen, purified gas that is on the cooler side 10 is located, and in the freezer 12 with the refrigerant, which is on the cooler side 14 is located. This divide on the cooling surfaces of the heat exchanger 9 and of the freezer from 12 ice and naphthalene crystals. The purified gas that the Leaves freezer 12, so it is heated again in the heat exchanger 9 before it goes into the pipeline.

Nach gewisser Zeit wird die Richtung .des Gases gewechselt und das Kältemittel auf der Kühlerseite 14 des Tiefkühlers 12 abgeschaltet. Das heiße Gas schmilzt die Eis- und Naphthalinkristalle im Tiefkühler 12 und im Wärmeaustauscher 9, die als Kondensat abgezogenwerden, und nimmtseinengestrichelt gezeichneten Weg über den Wasserkühler 8, den Wärmeaustauscher 4 und den Tiefkühler 1, wobei nun das Kältemittel auf der Kühlerseite 3 des Tiefkühlers 1 angestellt ist, und das tiefgekühlte Gas durchströmt die andere Kühlerseite 5 des Wärmeaustauschers 4, Bei der Regeneration der Wärmeaustauscher und Tiefkühler durch Schmelzen der Eis- und Napht'halinausscheidungen vermag das heiße Gas sich mit verdampftem Naphthalin anzureichern, so daß in den Wasserkühlern auch Naphthalin ausfallen kann, das in diesem Falle nach der Umschaltung der Kühlerreihen aus dem jeweils stillgelegten Wasserkühler ausgedampft wird.After a certain time the direction of the gas is changed and that Refrigerant switched off on the cooler side 14 of the freezer 12. The hot gas the ice and naphthalene crystals melt in the freezer 12 and in the heat exchanger 9, which are drawn off as condensate, and takes its dashed path via the water cooler 8, the heat exchanger 4 and the freezer 1, with now the refrigerant is turned on on the cooler side 3 of the freezer 1, and that cryogenic gas flows through the other cooler side 5 of the heat exchanger 4, at the regeneration of the heat exchangers and freezers by melting the ice and Naphthalene excretions, the hot gas is able to enrich itself with vaporized naphthalene, so that naphthalene can also precipitate in the water cooler, in this case after switching over the cooler rows from the respective shutdown water cooler is evaporated.

Bei der Regeneration entsteht in dem Tiefkühler und Wärmeaustauscher ein Kondensat aus Naphthalin und Wasser, aus dem das Naphthalin durch Trennung vom Wasser gewonnen werden kann.During regeneration, the freezer and heat exchanger are created a condensate of naphthalene and water, from which the naphthalene is separated from Water can be obtained.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A process for removing naphthalene and water from carbon distillation gases, in which the gases are cooled below the dew point of naphthalene and water in coolers, characterized in that the naphthalene and water alternate from the gas in coolers by cooling the gas below 0 ° C, preferably below -10 ° C, deposited as solid precipitates and these are liquefied again with the help of the sensible heat of the unpurified gas, preferably by passing this gas over the solid precipitates.

2. Procedure according to claim 1, characterized in that the temperature of the liquefaction The solid precipitate used is increased by compressing the gas.

3. The method according to claim 1, characterized in that the frozen, purified Gas for cooling the gas to be cleaned in heat exchangers (4, 9), preferably in countercurrent.

4. The method according to claim 1, characterized in that that the cooling in cascading coolers (1, 4, 7, 8, 9, 12) is gradual he follows.

5. The method according to claim 4, characterized in that the stepwise Cooling through heat exchange with the naphthalene or ice precipitate to be liquefied and / or with water and / or with colder purified gas and / or with coolants a refrigeration system.

6. Execution of the method according to claim 5, characterized in that two sets of coolers, each of which is provided with a closable condensate drain and a refrigerant, for. B. deep-frozen brine (freezer 1, 12), a cooler provided with a closable condensate drain and cooled by cooling gas (heat exchanger 4, 9) and one through which water (water cooler 7, 8) flows and which can be switched off and evaporated in the switched-off state. that the hot gas to be cleaned first the first freezer (1), with its coolant is turned off, then the first heat exchanger (4), where the cooling gas is turned off, then the first water cooler (7), the second heat exchanger (9), the second freezer (12), the coolant of which is employed, then flows through the other side of the second heat exchanger (9), the second water cooler (8) being switched off for the purpose of evaporation, and that the hot gas to be cleaned first enters the second freezer after a certain time (12), the coolant of which is then turned off, then the second heat exchanger (9), the cooling gas of which is then turned off, then the second water ühler (8), the first heat exchanger (4), the first freezer (1), the coolant of which is then turned on, then flows through the other side of the first heat exchanger (4), the first water cooler (7) being turned off for the purpose of evaporation. Documents considered: German Patent No. 457 264.