DE1470697A1

DE1470697A1 - Verfahren zur Reinigung von rohen Kohlendestillationsgasen unter Erzeugung eines an Kohlenoxyd,Wasserstoff und gegebenenfalls Stickstoff reichen Brenngases

Info

Publication number: DE1470697A1
Application number: DE19641470697
Authority: DE
Inventors: Koelling Dr Georg; Ilgner Dipl-Ing Hartmut; Brueckner Dr Rainer
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1964-10-27
Filing date: 1964-10-27
Publication date: 1969-04-10

Description

Verfahren zur Reinigung von rohen Kohlendestillationsgasen unter Erzeugung eines an Kohlendioxyd, Wasserstoff und gegebenenfalls Stickstoff reichen Brenngases

Die vorliegende Erfindung betrifft die Reinigung von rohen Kohlendestillationsgasen unter gleichzeitiger Erzeugung eines an Kohlenoxyd, Wasserstoff und gegebenenfalls Stickstoff reichen Gases.

Die rohen Kohlendestillationsgase enthalten bekanntlich eine Reihe von Beimischungen, wie beispielsweise Teer, Ammoniak, Naphthalin und Benzolkohlenwasserstoffe, sowie organische Schwefelverbindungen, Phenole, Pyridinbasen und Schwefelwasserstoff.

Diese Begleitstoffe mussten bisher bei der Aufarbeitung zum Reingas aus dem Rohgas auf umständliche und langwierige Weise abgetrennt werden, wenn das Destillationsgas als Synthesegas oder Stadtgas Verwendung finden sollte.

Es ist ausserdem bekannt, reine Kohlenwasserstoffe sowie nach einem noch nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag auch rohe

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Kohlendestillationsgase einer katalytisehen Spaltung über geeigneten Katalysatoren bei bestimmten Temperaturen zu unterwerfen, um ein für chemische Zwecke geeignetes Sythesegas zu erhalten.

Weiterhin ist die thermische Spaltung ohne Verwendung von Katalysatoren von gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen sowie von allen unerwünschten Begleitstoffen gereinigten Kohlendestillationsgasen bekannt. Diese Verfahren sind frei von den Schwierigkeiten, die bei der thermischen Spaltung von rohen Kohlendestillationsgasen durch Verstopfung der Reaktionswege, Kammern und Brenner auftreten.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein von den o.g. Begleitstoffen nicht gereinigtes, rohes Kohlendestillationsgas ohne Verwendung von Katalysatoren zu reinigen und ein an Wasserstoff, Kohlendioxyd und gegebenenfalls Stickstoff reiches Gas zu erzeugen und dabei mit wesentlich geringerem Aufwand als bei den bekannten Reinigungsverfahren zu arbeiten.

Die Erfindung besteht darin, dass man die rohen Kohlendestillationsgase bei Temperaturen zwischen etwa 1100 und l600 C, vorzugsweise bei etwa 1500 C, in Gegenwart von Vergasungsmitteln, wie Wasserdampf, Kohlendioxyd, Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen, in einem von Füllkörpern freien Reaktionsraum thermisch unter normalem Druck umsetzt und die im Spaltgas verbleibenden sauren Verunreinigungen, vorzugsweise Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxyd, sowie gegebenenfalls auch Kohlendioxyd und Wasserdampf nach an sich bekannten Wasch- und Trockenreinigungsverfahren, beispielsweise mittels alkalischer Reagenzien oder Metalloxyden oder durch Kühlung, aus dem Spaltgas eitfernt.

Der für die thermische Spaltung er förderliche Wasserdampf ist in den rohen Kohlendestillationsgasen meistens bereits erhalten, er kann sowohl aus der Feuchtigkeit der Kohle stammen als aueh während der Verkokung gebildet worden sein.

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Der Sauerstoff wird dem Rongas als techn. Sauerstoff (98 % O₃, 0,5 % Ar, 1,5 % N₂) oder Luft (78 $> Ng, 1,0 % Ar, 21 5ε O₂) zugeführt. Hierbei werden etwa 15 - 55 Vol.~# reiner Sauerstoff, bezogen auf trockenes, rohes Kohlendestillationsgas mittels einer Flammenreaktion über einen geeigneten Brenner mit dem Rohgas zur Reaktion gebracht.

Erfindungsgemäss kann überraschenderweise nicht nur Ammoniak, sondern auch der Hauptteil der in rohen Kohlendestillationsgasen enthaltenen unerwünschten Begleitstoffe, wie Teer, Benzolkohlenwasserstoffe, Naphthalin, aber auch die organischen Schwefelverbindungen, Phenole sowie Pyridin, in Gasbestandteile .umgewandelt werden, die schon im Rohgas enthalten sind.

Der Wasserdampf der Kohlendestillationsgase soll bei Eintritt in den Spaltofen zwischen etwa 0,5 und 0,8 kg/Nnr, vorzugsweise bei etwa 0,4 kg/Nnr, liegen. Im allgemeinen reicht daher ein sich bei einer Kokskohlenfeuchtigkeit von etwa 10 $> bildender Wasserdampf gehalt für eine thermische Spaltung aus, ohne dass die Gefahr einer Russbildung besteht.

Die erfindungsgemässe Umwandlung der Rohgasbestandteile wird bei Temperaturen zwischen etwa 1100 und l600°C, vorzugsweise bei etwa 1300⁰C durchgeführt, sie ist aber auch schon bei etwa 900°c oder erst bei etwa 1700⁰C möglich. Da die Kohlendestillationsgase den Gassammelraum der Verkokungskammern im allgemeinen mit einer Temperatur von etwa 700⁰C verlassen, muss durch geeignete Massnahmen für eine ausreichende Temperatur im Reaktionsraum gesorgt werden. Dies geschieht beim erfindungsgemässen Verfahren durch eine autotherme Heizung, in dem nach der Zugabe von Sauerstoff und/oder Luft durch eine Teilverbrennung des Gases die für die Spaltung benötigte Temperatur erzielt wird. Ausserdem kann man unter Ausnutzung der Wärmequellen des Verfahrens in Wärmeaustauschern die heissen Spaltgase zur Erwärmung des Rohgases heranziehen.

Die thermische Umwandlung der rohen Kohlendestillationsgase wird im

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allgemeinen durchgeführt werden, Wenn die Gase die Vorlage des Koks-, ofens verlassen haben. In der Vorlage darf allerdings keine Verminderung des Wasserdampfes eintreten* Man kann aber auch die Spaltanlage unmittelbar im Anschluss an die Koksöfen oder an einer späteren Stelle des Rohgasweges der bekannten Gasreinigungsverfahren betreiben. So ist es z.B. auch möglich« die thermische Spaltung neben einer katalytischen Spaltung von rohen Kohlendestillationsgasen zur Herstellung eines für chemische Synthesen geeigneten Gases bzw. derselben vorgeschaltet zur teilweisen Spaltung der Beimischungen, oder im Anschluss an eine k&alytische Rohgasspaltung zur völligen Zersetzung der Nebenprodukte zu betreiben.

Wird die thermische Spaltung unmittelbar nachdem die Gase die Koksofenkanuner verlassen haben durchgeführt, so müssen die Destillationsgase mehrerer Koksofenkammern zusammengefasst werden, um ein an Wasserdampf möglichst gleichmässiges Gas dem Spaltofen zuzuführen. Sollte trotzdem in einzelnen Fällen der Wasserdampf der Rohgase zu niedrig sein, z.B. .·.■ wenn die Kokskohle zu niedrige Wassergehalte aufweist, dann muss dem Rohgas vor der thermischen Spaltung zusätzlich Wasserdampf zugeführt werden.

Durch die erfindungsgemässe thermische Spaltung von rohen Kohlendestillationsgasen mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen und Wasserdampf wird auf überraschend einfache Weise ein an Kohlenmonoxyd, Wasserstoff und gegebenenfalls Stickstoff reiches Brenngas erhalten, das verschiedenen Verwendungszwecken zugeführt werden kann.

Durch die fortgeschrittene Methanspaltung besteht die Möglichkeit der Verwendung für verschiedene chemische Synthesen, insbesondere als Rohgas für die Ammoniaksynthese. Allerdings hat die Methanspaltung auch eine Heizwertminderung des reinen Brenngases zur Folge. Dadurch besteht keine Möglichkeit, das Spaltgas als Stadtgas zu verwenden. Jedoch kann durch Zumischen eines hochwertigen Gases, wie z.B. Ei^as, ein Gas erhalten werden, welches den Stadtgasnormen entspricht. Bei Verwendung

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ι als Synthesegas für die Ammoniaksynthese Irird der Sauerstoff in Form vonJjuft dem Bohgas zugeführt. Der erforderliche Stickstoff ist somit im Synthesegas bereits enthalten. I

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Die Erfindung sei duroh die folgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1 \

Aus einer Leitung, die die Gras sammelräume [von fünf benachbarten Koksofenkammern miteinander verbindet, werden)1oo Volumenteile eines rohen Steinkohlengases abgezogen, welches:beispielsweise folgende Zusammensetzung hatj :

53,0 $> Hg, 27,0 ft QE., 4,1 $> schwere Kohlenwasserstoffe (hauptsächlich Äthan und Ithylen), 6,ο $> CO, 2,1 # CO₉, 7,3 # N₀, ο,3 # O₀ und das an Begleitstoffen pro Nur 128,5 gifeer, 3o,9 g Benzol, 7,ο g Schwefelwasserstoff, 7,6 g Ammoniak und 3Ϊ4 g Wasser enthält.

Dieses Rohgas, das mit einer !Temperatur von 6oo C anfällt, wird autotherm bei einer Temperatur von 13oo ⁰I mit 29,2 Volumenteilen Sauerstoff thermisch gespalten. |

Ss werden 19o Volumenteile eines Gfases erhalten, welches folgende Zusammensetzung hatt ;

64,6 ψ H₂, 28,2 $> 00, 3,2 <f> CO₂, 4-,o $ Ι

Aus diesem Spaltgas lassen sich keine Kohlenwasserstoffe mehr auskondensieren. Ss enthält lediglich pro Nm| 4,ο g H₂S und 243 g Wasser, die entfernt werden können, und zwar das Wasser duroh Kühlung des Spaltgases auf 2o ⁰O und der Schwefelwasserstoff durch eine Trockenreinigung mit Eisenoxyd.

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Beispiel 2

Aus der G-assammelleitung werden 1oo Volumenteile eines Rohgases abgezogen, das beispielsweise folgende Zusammensetzung hat:

53»o i> H₂, 27,o $> CH., 2,7 1° schwere Kohlenwasserstoffe (hauptsächlich Äthan und Äthylen), 6,2 $ CO, 2,2 Jb CO₀, 8,5 1» N₀, o,3 # O₀ und das an Begleitstoffen pro Nur 5o g Teer, 3o,9 g Benzol, 7,ο g Schwefelwasserstoff, 7,6 g Ammoniak und 7oo g Wasser enthält.

Dieses Rohgas wird auf 6oo ⁰C vorgewärmt. Es wird bei 13oo ⁰C autotherm mit 76 Volumenteilen eines an Sauerstoff angereicherten, auf 5oo ⁰C vorgewärmten Luftgemisches (5o,5 $> O₂, 49,5 i» N₂) thermisch gespalten. Ss werden 218 Volumenteile eines Grases erhalten, welches folgende Zusammensetzung hat:

48,5 S* H₂, 23,8 f> BT₂, 22,9 # CO, 4,6 # CO₂.

Es enthält lediglich pro Um⁵ 389 g Wasser und 2,8 g H₃S, die entfernt werden können, und zwar das Wasser durch Kühlung des Spaltgases auf 2o ⁰C und der Schwefelwasserstoff durch Trockenreinigung mit Eisenoxyd· Aus diesem Spaltgas lassen sich keine Kohlenwasserstoffe mehr auskondensieren.

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Claims

Patentansprüche;

lJJVerfahen zur Reinigung von rohen Kohlendestillationsgasen unter Erzeugung eines an Kohlenoxyd , Wasserstoff und gegebenenfalls Stickstoff reichen Brenngases, dadurch gekennzeichnet,,dass man die rohen Kohlendestillationsgase bei Temperaturen zwischen etwa 1100 und l600°Q vorzugsweise bei etwa 1300⁰C in Gegenwart von Vergasungsmitteln, wie Wasserdampf, Kohlendioxyd, Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Oasen, wie z.B. Luft, in einem von Füllkörpern freien Reaktionsraum thermisch unter normalem Druck umsetzt und die im Spaltgas verbleibenden sauren Verunreinigungen, vorzugsweise Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxyd, sowie gegebenenfalls auch Kohlendioxyd und Wasserdampf nach an sich bekannten Wasch- und Trockenreinigungsverfahren, beispielsweise mittels alkalischer Reagenzien oder Metalloxyden oder durch Kühlung aus dem gebildeten Spaltgas entfernt.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rohen Kohlendestillationsgase mit etwa 15 - 35 Vol.-% reinem Sauerstoff, bezogen auf trockenes, rohes Kohlendestillationsgas mittels einer Flammenreaktion über einen geeigneten Brenner zur Reaktion gebracht werden.
3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man für den für die thermische Spaltung erforderlichen Wasserdampfgehalt durch Hinzufügen weiterer Mengen Wasserdampf zum Rohgas einstellt.

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