DE1494815C3

DE1494815C3 -

Info

Publication number: DE1494815C3
Application number: DE19641494815
Authority: DE
Priority date: 1964-05-02
Filing date: 1964-05-02
Publication date: 1976-08-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff aus Kokereigasen nach dem Ammoniak - Schwefelwasserstoff - Kreislauf verfahren, bei dem man zusätzlich zu dem im Kolonnen-Unterteil zugegebenen, im Kreislauf geführten Ammoniakwasser noch gasförmiges Ammoniak, das der Ammoniak-Abtreiberkolonne entnommen wird, in die Schwefelwasserstoff-Waschkolonne einleitet.

Es ist bekannt, bei einem derartigen Kreislaufverfahren aus einer Entsäurerkolonne Ammoniak-Waschwasser abzuziehen und einer Schwefelwasserstoff-Waschkolonne etwa in der Mitte derselben zuzuführen, wobei an den Kreislauf ein Ammoniak-Abtreiber angeschlossen ist. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, daß das aus der Schwefelwasserstoff-Waschkolonne oben abziehende, gewaschene Endgas immer noch einen relativ hohen Schwefelwasserstoffanteil von mehr als 1 g/Nm³ besitzt. Das entspricht etwa einer 85°/oigen Auswaschung des Schwefelwasserstoffes. Nach den für Ferngasleitungen geltenden Vorschriften darf der Schwefelwasserstoffgehalt des Endgases jedoch 20 mg/Nm³ nicht übersteigen. Deshalb mußte bisher das die Schwefelwasserstoff-Waschkolonne oben verlassende, gewaschene Gas noch einer Nachbehandlung — meist mit festen, absorbierenden Massen — unterworfen werden, bei der der Schwefelwasserstoffgehalt des Gases auf den obengenannten höchstzulässigen Wert herabgedrückt wurde. Eine derartige Nachbehandlung ist sehr unwirtschaftlich und erhöht die Anlagekosten, wobei ferner der Unterhalt sehr aufwendig ist.

Ferner ist es bekannt, daß sich der Auswaschungsgrad von Schwefelwasserstoff durch eine erhöhte Zufuhr an zusätzlichem Ammoniak verbessern läßt. Aus diesem Grund wird nach einem bekannten Verfahren der Wascher, in dem dem zu reinigenden Rohgas Ammoniak zugeführt wird, zusätzlich mit synthetischem Ammoniak gespeist, wodurch ein derartiges Verfahren natürlich ebenfalls sehr verteuert wird. Auch wenn man dieses zusätzliche Ammoniak an geeigneter Stelle dem Kreislauf entnimmt und es mit zusätzlichen Mitteln von den in ihm enthaltenen Verunreinigungen befreit, entsteht hierdurch ebenfalls ein beachtlicher technischer Aufwand. So ist es z. B. bekannt, Ammoniak der Abtreiberkolonne zu entnehmen und vor der Schwefelwasserstoffwäsche dem Gas zuzuführen. Hierbei kann die Zuführung des Ammoniaks unter Verteilung auf verschiedene Waschhorizonte erfolgen, wobei dennoch die genannten Nachteile bestehenbleiben. Das Ammoniak kann

ίο im übrigen gasförmig oder in Wasser gelöst sein.

Bisher hat man also unabhängig davon, in welcher Form das zusätzliche Ammoniak dem zu reinigenden Rohgas zugeführt wird und unabhängig von seiner Entnahme- bzw. Einspeisungsstelle stets dafür Sorge getragen, daß das eingespeiste zusätzliche Ammoniak möglichst schwefelwasserstofffrei ist, was zu dem genannten Mehraufwand und den mit diesem verbundenen Nachteilen führt.

Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine wesentliche Verbesserung der Schwefelwasserstoff-Auswaschung mit einem geringeren technischen Aufwand zu erreichen.

Diese Aufgabe läßt sich erfindungsgemäß dadurch lösen, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art weitgehend entsäuerte Ammoniak-Abtreiberschwaden in die Schwefelwasserstoff-Waschkolonne an mehreren Stellen im Kolonnen-Oberteil oberhalb der Zugabe des im Kreislauf geführten Ammoniak-Waschwassers eingeführt werden.

Die dem Ammoniak-Abtreiber entnommenen gasförmigen Ammoniakschwaden enthalten zwar stets geringe Beimengungen anderer Stoffe, was durch den Umstand bedingt ist, daß die Schwaden dem mit dem zu reinigenden Gas in Verbindung stehenden Ammoniak-Waschwasser-Kreislauf entnommen sind. Somit enthalten die Ammoniakschwaden zwar noch bis zu 5 Molprozent Schwefelwasserstoff; dieser Anteil ist aber gegenüber dem an der Einspeisestelle der Ammoniakschwaden im Gas noch vorhandenen Schwefelwasserstoffanteil so klein, daß die zugeführten Ammoniakschwaden die Nachreinigung des an dieser Stelle bereits zu erheblichem Anteil von Schwefelwasserstoff befreiten Gases übernehmen können. Der Auswaschungsgrad des Schwefelwasserstoffes läßt sich also bedeutend herabsetzen, so daß der nach der Auswaschung des Schwefelwasserstoffes noch verbleibende Endgehalt in den meisten Fällen unterhalb des durch Vorschriften festgelegten Maximalwertes liegen wird. Aber auch dann, wenn eine weitere Nachreinigung erforderlich sein sollte, werden an eventuell nachgeschaltete Anlagenteile erheblich geringere Anforderungen zu stellen sein.

Die mit dem vorgeschlagenen Verfahren erzielbare Reinigungswirkung läßt sich noch steigern, wenn gemaß einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Ammoniakschwaden bei einer Temperatur von etwa 40 bis 45° C dicht über den Füllkörperabschnitten des Oberteils der Schwefelwasserstoff-Waschkolonne eingeführt werden. Gegebenenfalls kann es auch vorteilhaft sein, wenn das dem Sumpf der Entsäurerkolonne entnommene Ammoniakwasser vor der Aufgabe auf den Kopf der Abtreiberkolonne gekühlt wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer Zeichnung näher beschrieben, die eine entsprechend ausgebildete Waschanlage schematisch darstellt.

Durch eine Leitung 1 wird Ammoniak und Schwe-

felwasserstoff enthaltendes Rohgas in den H₂S-Wascher 2 eingeleitet. Dieser ist mit Füllkörperpaketen 3 und Verteilerböden 4 versehen. Das Rohgas verläßt mit einem wesentlich geringeren H.,S-Anteil den H.,S-Wascher 2 über die Leitung 5 und" gelangt durch die Leitungen 6, 7 und 8 in den NH₃-Wascher 9, der in gleicher Weise wie der H₂S-Wascher 2 mit Füllkörperpaketen 3 und Verteilerböden 4 versehen ist. Das gereinigte Gas wird durch die Leitungen 10 und 11 abgeleitet.

Der NH₃-Wascher 9 wird durch eine Leitung 12 mit Frischwasser und durch eine Leitung 13 mit Kohlewasser versorgt. Das Ammoniak-Waschwasser wird durch die Leitungen 14 und 15 aus dem NH₃-Wascher 9 abgesogen und über eine Pumpe 16 und die Leitungen 17 und 18 in den H₂S-Wascher 2 gefördert.

Ein Teil der in dem H₂S-Wascher 2 über die Füllkörperpakete 3 und Verteilerböden 4 herabrieselnden Waschflüssigkeit wird unterhalb des untersten Füllkörperpaketes 3 durch eine Leitung 45 abgesogen und mittels einer Pumpe 46 über die Leitung 47 in einen Kühler 48 gefördert, wonach dieser Teil der Waschflüssigkeit mit geringerer Temperatur durch die Leitungen 49 und 50 oberhalb des nächsthöheren Verteilerbodens 4 wieder in den H₂S-Wascher 2 eingegeben wird.

Die Waschflüssigkeit wird dem H₂S-Wascher 2 durch eine Leitung 19 entnommen und mittels einer Pumpe 20 über die Leitung 21 in einen Wärmetauscher 22 gedrückt, von dem aus sie über eine Leitung 23, einen weiteren Wärmetauscher 24 und Leitungen 25, 26 und 27 auf die Entsäurerkolonne 28 gelangt. Am Kopf derselben treten durch eine Leitung 29, einen Kondensator 30 und durch Leitungen 31 und 32 die dem Gas entnommenen H₂S- und Ammoniakanteile aus, so daß sie von hier aus ihrer weiteren Verwendung zugeführt werden können.

Durch eine Leitung 33 wird am Fuß der Entsäurerkolonne 28 stark ammoniakhaltiges Wasser aus dieser entnommen. Dieses wird von einer Pumpe 34 angesogen und verteilt. Ein kleinerer Teil dieses ammoniakhaltigen Wassers gelangt durch Leitungen 52, 53 und 54 auf den oberen Teil einer NH₃-Abtreibekolonne 42, während ein anderer Teil durch eine Leitung 36, 37 und 38 einem Kühler 39 zugeführt wird. Der Hauptstrom des in diesem gekühlten Ammoniakwassers wird durch einen Teil der Leitung 40 und durch eine Leitung 44 in den H₂S-Wascher 2 zurückgeführt. Damit ist der Kreislauf des Ammoniakwassers geschlossen. Ein Nebenstrom des gekühlten Ammoniakwassers wird durch die Leitungen 40 und 41 oben über dem obersten Füllkörperpaket 3 auf die Abtreibekolonne 42 gegeben und dient zur Kühlung und zum Auswaschen von H₂S und CO₂ aus den vom Kopf der Abtreibekolonne 42 abziehenden Ammoniakschwaden. In der Abtreibekolonne 42 befindet sich ein Füllkörperabschnitt 43. Die Beheizung der Abtreibekolonne 42 erfolgt mit Hilfe von Dampf, der durch eine Leitung 51 zugeführt wird.

Der Abtreibekolonne 42 werden über Leitungen 55 bis 60 Dämpfe entnommen, die der Entsäurerkolonne 28 zum Abtreiben des Schwefelwasserstoffes und des aus dem Gas ausgewaschenen Ammoniaks zugeführt werden.

Vom Kopf der Abtreibekolonne 42 werden die Ammoniak enthaltenden Schwaden über eine Leitung 61, einen Kondensator 62 und über Leitungen 63 bis 68 an den verschiedenen Stellen des Oberteils des H₂S-Waschers 2 aufgegeben. Die Einführungsstellen liegen unmittelbar über den Füllkörperpaketen 3.

Durch eine Leitung 69 wird praktisch ammoniakfreies Abwasser vom Fuß der Abtreibekolonne 42 abgezogen und nach Durchlaufen des Wärmetauschers 22 durch eine Leitung 70 abgeleitet.

Die Wirkungsweise dieser Anlage geht aus den beiden nachfolgend angegebenen Beispielen hervor.

Beispiel 1

Eine Kokerei verkokt täglich 1800 t nasse Kohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 10%. Eine Anlage der beschriebenen Art hat eine Durchsatzmenge von 25 000 Nm³ Rohgas je Stunde. Dieses tritt durch die Leitung 1 mit einer Temperatur von 20° C in den H₂S-Wascher 2 ein und verläßt den NH₃-Wascher 9 durch die Leitung 11 mit etwa der gleichen Temperatur. Dem NH₃-Wascher 9 werden durch die Leitung 12 stündlich 7,5 m³ Frischwasser von 20° C aufgegeben, während durch die Leitung 13 stündlich 10 m³ Kohlewasser von 20° C eingeführt werden. Die vereinigten, aus Frisch- und Kohlewasser bestehenden, mit Ammoniak angereicherten Waschwässer werden auf den H₂S-Wascher 2 gepumpt. Durch die Leitung 45 werden 25 m³ Waschflüssigkeit unterhalb des untersten Füllkörperpaketes 3 abgezogen und über die Pumpe 46, die Leitung 47, den Kühler 48 — hier erfolgt eine Kühlung von 25 auf 22° C — und die Leitungen 49 und 50 oberhalb des untersten Füllkörperpaketes 3 über dem zugehörigen Verteilerboden 4 eingegeben. Auf diese Weise wird die Abfuhr der Reaktionswärme erreicht. Aus der Abtreibekolonne 42 werden stündlich über die Leitungen 61 und 63 bis 68 sowie über den Kondensator 62 416 Nm³ Schwaden von 45° C in den H₂S-Wascher2 eingeführt; in den Schwaden sind 272 kg NH₃ enthalten. Das zum eigentlichen Kreislauf gehörende Ammoniak erhält der H₂S-Wascher 2 vom Fuß der Entsäurerkolonne 28 über die Leitung 33, die Pumpe 34, die Leitung 35, den Wärmetauscher 24, die Leitungen 36, 37 und 38, den Kühler 39 und über die Leitungen 40 und 44, und zwar in Form eines 2,3°/oigen Ammoniakwassers mit einer Temperatur von 22° C und in einer Menge von 12,5 m³ je Stunde. Ein Teilstrom des Ammoniakwassers wird in einer Menge von 6,3 m³ stündlich durch die Leitung 41 auf den Kopf der Abtreibekolonne 42 oberhalb des Füllkörperabschnittes 43 gegeben, wobei die Abtreibekolonne 42 mit 4,2 t Dampf von 2,5 at je Stunde direkt beheizt wird.

Die Abtreibekolonne 28 verlassen durch die Leitung 70 stündlich 22,5 m³ Wasser, das nach dem Wärmeaustausch eine Temperatur von 70° C hat und praktisch ammoniakfrei ist. Vom Kopf der Entsäurerkolonne 28 werden stündlich 571 kg trockene Schwaden abgenommen, die 180 kg H₂S und 189 NH₃ enthalten.

Das gewaschene Koksofengas, das die Anlage durch die Leitung 11 verläßt, hat einen H₂S-Gehalt von 100 mg/Nm³.

Beispiel 2

Es wurde dieselbe Anlage verwendet mit der einzigen Abänderung, daß der H₂S-Wascher 2 jetzt höher ist. In seinem Oberteil sind sieben Füllkörperpakete 3 mit zugehörigen Verteilerböden 4 vorgesehen.

Die Anlage wird stündlich mit 25 000 Nm³ rohem Kokereigas beschickt. Dem NH₃-Wascher 9 wird je Stunde 10 m³ enthärtetes Frischwasser und 10 m³ Kohlewasser zugeführt. Beide Wässer haben eine Temperatur von 20° C. Die Reaktionswärme wird aus dem H₂S-Wascher 2 abgeführt, indem 25 m³ Waschflüssigkeit unter dem untersten Füllkörperpaket 3 abgezogen, von 25 auf 22° C gekühlt und oberhalb des untersten Verteilerbodens 4 wieder eingeführt werden. Vom Kopf der Abtreibekolonne 42, die mit 4,95 t/h Dampf von 2,5 ata beheizt wird, werden 360 Nm³/h Schwaden von 40° C, die 272 kg NH₃ enthalten, in den H₂S-Wascher 2 dicht oberhalb der sieben Füllkörperpakete des Oberteils eingeführt. Der Unterteil des H₂S-Waschers erhält 12,5 m³ 2,3%iges Ammoniakwasser von 22° C je Stunde. 100 m³/h des gleichen Ammoniakwassers werden auf den Kopf der Abtreibekolonne 42 gegeben.

Am Fuß der Abtreibekolonne 42 werden stündlich 22,5 m³ praktisch ammoniakfreies Wasser abgenommen, das nach dem Wärmeaustausch eine Temperatur von 70° C hat.

Vom Kopf der Entsäurerkolonne 28 werden stündlich 581,5 kg Schwaden abgezogen, die 182,5 kg H₂S und 189 NH₃ enthalten. Das gewaschene Gas verläßt die Anlage mit einem H₂S-Gehalt von 20 mg je Nm³.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entfernen von Schwefelwasserstoff aus Kokereigasen nach dem Ammoniak-Schwefelwasserstoff-Kreislaufverfahren, bei dem man zusätzlich zu dem im Kolonnen-Unterteil zugegebenen, im Kreislauf geführten Ammoniakwasser noch gasförmiges Ammoniak, das der Ammoniak-Abtreiberkolonne entnommen wird, in die Schwefelwasserstoff-Waschkolonne einleitet, dadurch gekennzeichnet, daß weitgehend entsäuerte Ammoniak-Abtreiberschwaden in die Schwefelwasserstoff-Waschkolonne an mehreren Stellen im Kolonnen-Oberteil oberhalb der Zugabe des im Kreislauf geführten Ammoniak-Waschwassers eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ammoniakschwaden bei einer Temperatur von etwa 40 bis 45° C dicht über den Füllkörperabschnitten des Oberteils der Schwefelwasserstoff-Waschkolonne eingeführt werden.