DE2238805C3 - Verfahren zur Entfernung von Ammoniak aus Koksofengas - Google Patents

Description

Fließschema zeigt dabei nur die zur Durchführung des Verfahrens wesentlichen Anlagenteilc, während weniger wichtige Anlagenteile, wie beispielsweise Wärmeaustauscher, Pumpen usw., nicht dargestellt worden sind.

Das aus der Koksofenbatterie abgezogene rohe Koksofengas fließt durch die Leitung 1 in die Vorlage 3, in der es mil der Berieselungsflüssigkeit besprüht wird. Die Berieselungsflüssigkeit kühlt das heiße Gas und kondensiert einen Teil des Teeres aus. Das Gemisch aus Berieselungsflüssigkeil, Gas und Teer fließt dann durch die Leitung 5 in den Teerabscheider 2, in dem die Trennung des Gases vom Teer und der Flüssigkeit erfolgt. Das vom Teerabscheider 2 kommende Gas fließt durch die Leitung 9 in den unteren Teil des ersten Kühlers 4. Das Gas steigt im Gegenstrom zu der herabfließenden Berieselungsflüssigkeit im Kühler 4 nach oben. Die Berieselungsflüssigkeit wird aus dem unteren Teil des Kühlers 4 abgezogen und mit Hilfe der Leitung 11 zur Wiederaufgabe auf den Kopf des Kühlers 4 zurückgepumpt. Der Wärmeaustauscher 8 dient dabei der Kühlung der umlaufenden Berieselungsflüssigkeit.

Die Berieselungsflüssigkeit vom Teerabscheider 2 und überschüssige Berieslungsflüssigkeit vom Kühler 4 fließen über die Leitungen 62 und 64 in den Absetztank 18. Die überschüssige Berieselungsflüssigkeit aus dem Kühler 4 entsteht durch Kondensation von Berieselungsflüssigkeit, die in der Vorlage 3 verdampft und zusammen mit dem Gas aus dieser ausgetragen wird sowie durch Kondensation von Feuchtigkeit, die im rohes! Koksofengas selbst enthalten ist.

Der sich absetzende Teer wird aus dem Absetztank 18 durch die Leitung 114 abgezogen und einem nicht dargestellten Lagerbehälter zugeführt. Die Berieselungsflüssigkeit aus dem Absetztank 18 wird durch die Leitungen 66 und 68 wieder auf die Vorlage 3 gepumpt. Überschüssige Berieselungsflüssigkeit, oft auch als rohe Ammoniaklösung oder Gaskondensat bezeichnet, wird durch die Leitung 70 in den Tank 20 gefördert. Dieser Flüssigkeitsüberschuß entsteht durch die Kondensation der im Koksofengas enthaltenen Feuchtigkeit.

Währenddessen gelangt das aus dem Kühler 4 austretende Koksofengas durch die Leitung 42 in den hier nicht interessierenden und deshalb nicht dargestellten Teerabscheider sowie in den ebenfalls nicht dargestellten Naphthalinwascher. Teerabscheidung und Naphlhalinwäsche erfolgen dabei in bekannter Art und Weise. Das vom Teer und Naphthalin befreite Gas tritt sodann durch die Leitung 44 in den Unterteil des ersten Ammoniakwaschers 10 ein. Das Gas tritt am Kopf des Waschers wieder aus und strömt durch die Leitung 48 in den Unterteil des zweiten Ammoniakwaschers 12, den es am Kopf durch die Leitung 50 als im wesentlichen ammoniakfreies Gas verläßt.

Die Ammoniakwascher 10 und 12 sind vorzugsweise als Gegenstromwascher mit übereinander angeordneten Böden ausgebildet. Sie gestattet es. 98% oder mehr des Ammoniaks aus dem Gas mit Hilfe einer Waschflüssigkeit zu entfernen.

Die Waschflüssigkeit tritt durch die Leitung 90 in den Mi Ammoniakwascher 12 ein und fließt im Gegenstrom zum aufsteigenden Koksofengas im Wascher herab. Danach enthält sie einen Teil des gelösten Ammoniaks und wird aus dem Sumpf des Ammoniakwaschers 12 durch die Leitung 92 auf den Kopf des Ammoniakwaschers 10 b5 gepumpt. Hier kommt sie in Kontakt mit weiterem Koksofengas und absorbiert mehr freies Ammoniak.

Die Waschflüssigkeit aus dem Sumpf des Ammoniakwaschers 10, die auch als schwache Ammoniaklösung bezeichnet wird, fließt durch die Leitungen 82 und 80 auf den Kopf des zweiten Ammoniakabtreibers 26. In diesem wird das gelöste und/oder freie Ammoniak aus der Lösung mit Hilfe von Dampf, der durch die Leitung 106 in den Abtreiber hingeleitet wird, abgetrieben. Das abgetriebene Ammoniak wird durch die Leitung 85 aus dem Ammoniakabtreiber 26 abgezogen und kann in bekannter Art und Weise weiterbehandelt werden.

Die schwache Ammoniaklösung, die durch die Leitung 80 in den Ammoniakabtreiber 26 eintritt fließt zunächst durch die Leitung 83 in den Wärmeaustauscher 28, wo sie vorerhitzt wird und von wo sie durch die Leitung 84 auf den Kopf des Ammoniakabtreibers 26 zurückgelangt. Diese Vorerhitzung erfolgt dabei im Wärmeaustausch mit gestrippter Lösung, die aus dem Ammoniakabtreiber 26 durch die Leitung 100 und das Ventil 110 abgezogen und durch die Leitung 86 in den Wärmeaustauscher 28 geleitet wird. Durch diesen Wärmeaustausch wird der Dampfbedarf des Ammoniakabtreibers 26 wesentlich verringert.

Überschüssige Lösung, die durch die Kondensation von Abtreibedampf im Ammoniakabtreiber 26 entsteht, wird ebenfalls durch die Leitung 100 und das Ventil 110 abgezogen und wird anschließend durch die Leitung 111 aus dem Verfahren entfernt. Die gestrippte schwache Ammoniaklösung fließt vom Wärmeaustauscher 28 durch die Leitung 88 in den Kühlturm 30, wo sie weiter gekühlt wird. Die gekühlte Lösung gelangt dann durch die Leitung 90 auf den Kopf des Ammoniakwaschers 12, wo sie als Waschflüssigkeit wiederverwendet wird und in der bereits beschriebenen Art und Weise erneut im Kreislauf durch die beiden Ammoniakwascher 10 und 12 sowie den zweiten Ammoniakabtreiber 26 geführt wird.

Die sogenannte schwache Ammoniaklösung enthält fast ausschließlich freies und/oder gelöstes Ammoniak. Die sogenannte rohe Ammoniaklösung oder Gaskondensat enthält dagegen neben etwas gelöstem Ammoniak im wesentlichen gebundenes Ammoniak in Form von Ammoniumsalzen, wie z. B. Ammoniumchlorid. Diese Ammoniumsalze werden gebildet durch die Reaktion des Ammoniaks mit anderen gasförmigen Komponenten, die im Koksofengas sowie in der als Berieselungsflüssigkeit verwendeten wäßrigen Lösung vorhanden sind.

Wegen ihres Gehaltes an gebundenem Ammoniak kann die sogenannte rohe Ammoniaklösung nicht durch einfachen Abrieb von ihrem Ammoniakgehalt befreit werden. Die rohe Ammoniaklösung muß vielmehr zunächst einer hierfür geeigneten chemischen Behandlung unterworfen werden, durch die das gebundene Ammoniak in freies Ammoniak umgewandelt wird, welches dann in bekannter Art und Weise mit Dampf abgetrieben werden kann. Diese chemische Behandlung erfolgt im allgemeinen mit Kalkmilch, die als starke Base das gebundene Ammoniak freisetzt.

Die hierbei anfallende gestrippte Lösung enthält jedoch noch solche Mengen an Ammoniak und anderen Verunreinigungen, daß sie bei den immer schärfer werdenden Reinhaltungsanforderungen nicht mehr ohne weiteres als Abwasser abgestoßen werden kann.

Es ist auch nicht möglich, diese Lösung im Kreislauf zu führen und wiederzuverwenden, weil dadurch zusätzliches Wasser in das Kreislaufsystem eingeführt würde, welches durch die Kondensation der im Koksofengas enthaltenden Feuchtigkeit entsteht. Außerdem enthält diese Lösung Chemikalien, wie beispielsweise

Kalk, was zu Verkrustungen und Korrosion in den Anlageteilen, insbesondere in den Pumpen und den Wärmeaustauschern, führen kann. Es ist deshalb unbedingt notwendig, diese Lösung auf andere Art und Weise zu beseitigen.

Jedoch auch Versuche, den Ammoniakgehalt der gestrippten Lösung durch Anwendung verbesserter Ammoniakabtreiber weiter herabzusetzen, haben bisher nicht den gewünschten Erfolg gehabt. Auf die Schwierigkeiten, die bei der Behandlung der Lösung in hierfür geeigneten Abwasserbehandlungssystemen, beispielsweise in nach dem sogenannten Belebtschlammverfahren arbeitenden Anlagen entstehen, wurde bereits weiter oben eingegangen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nun überraschenderweise gelungen, die geschilderten Schwierigkeiten zu überwinden. Hierbei ist vorgesehen, daß die sogenannte rohe Ammoniaklösung aus dem Tank 20 durch die Leitung 72 abgezogen wird und durch die Leitung 78, das Ventil 79 und die Leitung 81 in die Leitung 82 gelangt, wo sie mit der vom Ammoniakwascher 10 kommenden schwachen Ammoniaklösung vereinigt wird. Das Ventil 74 ist dabei geschlossen, um zu verhindern, daß rohe Ammoniaklösung direkt in den ersten Ammoniakabtreiber 22 gepumpt wird. Alternativ kann auch das Ventil 79 geschlossen werden. Die rohe Ammoniaklösung wird in diesem Falle durch die Leitungen 72, 89 und 91 (als strichpunktierte Linien dargestellt) sowie das geöffnete Ventil 87 in den Ammoniakwascher 10 gepumpt, wo sie auf einen der unteren Böden aufgegeben wird. Im Ammoniakwascher 10 vermischt sich die rohe Ammoniaklösung mit der schwachen Ammoniaklösung, und beide Lösungen verlassen durch die Leitung 82 gemeinsam den Wascher, um über die Leitung 80 auf den zweiten Ammoniakabtreiber 26 aufgegeben zu werden. Das Gemisch fließt dann durch den Wärmeaustauscher 28, in dem es im Wärmetausch mit der gestrippten Lösung, die vom Sumpf des Ammoniakabtreibers 26 durch die Leitung 100, das Ventil 110 und die Leitung 86 zum Wärmeaustauscher 28 gepumpt wird, vorerhitzt wird. Das vorerhitzte Gemisch gelangt durch die Leitung 84 in den Oberteil des Ammoniakabtreibers 26 zurück, in dem freies Ammoniak aus dem Gemisch abgetrieben wird. Das gestrippte Gemisch, welches noch das gebundene Ammoniak enthält, verläßt den Ammoniakabtreiber 26 durch die Leitung 100.

Ein Teil dieses Gemisches wird, wie bereits beschrieben wurde, durch den Wärmeaustauscher 28 geschickt und gelangt von dort durch die Leitung 88 in den Kühlturm 30. Nach erfolgter Kühlung wird dieser Teil des Gemisches durch die Leitung 90 auf den Ammoniakwascher 12 gepumpt, wo er als Waschlösung verwendet wird.

Der Teil des Gemisches, der nicht als Waschlösung verwendet wird, gelangt währenddessen aus der Leitung 100, durch die Leitung 102, das Ventil 112 sowie die Leitungen 104 und 76 auf den Kopf des ersten Ammoniakabtreibers 22. Die in diesem Falle in den Ammoniakabtreiber eintretende Lösung enthält nur noch gebundenes Ammonaik, das in der Kalkpfanne 24 in Freiheit gesetzt werden kann. Die Lösung wird dabei durch die Leitung 98 in die Kalkpfanne 24 eingeleitet, wo sie mit Kalkmilch gemischt und dadurch gebundenes Ammoniak in freies Ammoniak umgewandelt wird. Die so behandelte Lösung wird durch die Leitung 99 in den Ammoniakabtreiber 22 zurückgeführt, wo der Abtrieb des freigesetzten Ammoniaks durch den über die Leitung 108 eingeleiteten Dampf erfolgt. Das abgetriebene Ammoniak wird durch die Leitung 77 aus dem Ammoniakabtreiber 22 abgezogen und kann mit dem vom zweiten Ammoniakabtreiber 26 kommenden Ammoniak vereinigt und danach einer gemeinsamen weiteren Verarbei-

^r> tung zugeführt werden. Beispielsweise kann es durch Verbrennung vernichtet werden. Die gestrippte Lösung, die nur noch geringe Reste an Ammoniak und anderen Verunreinigungen enthält, wird durch die Leitung 96 abgezogen und kann einer geeigneten Abwasserbehandlung zugeführt werden.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens findet kein Abzug von überschüssiger Lösung durch die Leitung 111 statt, und es wird eine Reduktion der anfallenden Abwassermenge um etwa 50% erreicht.

&pgr; Obgleich bisher immer nur von der Entfernung von Ammoniak aus dem Koksofengas gesprochen worden ist, so liegt es für den Fachmann doch auf der Hand, daß gleichzeitig auch geringe Mengen anderer Verunreinigungen mit entfernt werden. Die Hauptmenge dieser anderen Verunreinigungen wird in den Ammoniakabtreibern abgetrieben, so daß nur ein kleiner Teil davon das anfallende Abwasser verunreinigen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Verfahren zur Entfernung von Ammoniak aus Koksofengas, wobei das rohe, von der Koksofenbatterie kommende Koksofengas zunächst mit Hilfe einer Berieselungsflüssigkeit gekühlt und dabei ein Teil des im Gas enthaltenen Ammoniaks in Form von gelöstem und gebundenem Ammoniak entfernt wird, worauf das Gas in Ammoniakwaschern mit einer Waschlösung weiterbehandelt wird und die für die in beiden Stufen anfallenden ammoniakhaltigen Lösungen erforderliche Ammoniakabtreibung in zwei von einander getrennten Ammoniakalbtreibern durchgeführt wird, d a durch gekennzeichnet, daß die in der Kühlstufe anfallende Ammoniaklösung gemeinsam mit der in der Waschstufe anfallenden Ammoniaklösung auf den zweiten Ammoniakabtreiber (26) aufgegeben und die dort anfallende gestrippte Lösung in zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei der eine Teilstrom als Waschflüssigkeit für die Ammoniakwascher (10 und 12) wiederverwendet und im Kreislauf geführt wird, und der andere Teilstrom auf den ersten mit einer Kalkpfanne versehenen Ammoniakabtreiber (22) aufgegeben wird, dessen ablaufende gestrippte Lösung aus dem Verfahren ausgeführt wird.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Ammoniak aus Koksofengas, wobei das rohe, von der Koksofenbatterie kommende Koksofengas zunächst mit Hilfe einer Berieselungsflüssigkeit gekühlt und dabei ein Teil des im Gas enthaltenen Ammoniaks in Form von gelöstem und gebundenem Ammoniak entfernt wird, worauf das Gas in Ammoniakwaschern mit einer Waschlösung weiterbehandelt wird und die für die in beiden Stufen anfallenden ammoniakhaltigen Lösungen erforderliche Ammoniakabtreibung in zwei von einander getrennten Ammoniakabtreibern durchgeführt wird.

   Verfahren zur Entfernung von Ammoniak aus Koksofengas, bei denen das rohe, von der Koksofenbatterie kommende Koksofengas insbesondere unter Verwendung von Wasser als Berieselungsflüssigkeit gekühlt und dann in Ammoniakwaschern mit einer Waschlösung weiterbehandelt wird, sind bekannt und in der Praxis weit verbreitet. So beschreibt beispielsweise die US-Patentschrift 30 00 693 ein Verfahren zur Entfernung von Ammoniak aus Koksofengas, bei dem das von der Koksofenbatterie kommende Rohgas zunächst durch Behandlung mit einer Berieselungsflüssigkeit gekühlt und dabei ein Teil des im Gas enthaltenen Ammoniaks entfernt wird. Anschließend wird das Gas in Ammoniakwascher geleitet, in denen es mit einer Waschflüssigkeit weiterbehandelt wird, die das restliche Ammoniak aus dem Gas entfernt, wobei sich eine sogenannte schwache Ammoniaklösung bildet, die freies, und/oder gelöstes Ammoniak enthält. Die schwache Ammoniaklösung wird sodann mit der überschüssigen Berieselungsflüssigkeit aus der vorhergehenden Kühlstufe vereinigt, die durch Kondensation von Feuchtigkeit aus dem Rohgas entsteht und die oft auch als rohe Ammoniaklösung oder Gaskondensat bezeichnet wird. Das durch die Vereinigung beider Lösungen resultierende Gemisch wird in einen Ammoniakabtreiber eingeleitet, der eine sogenannte Kalkpfanne besitzt, um gebundenes Ammoniak durch Kalkmilchzugabe in freies Ammoniak umzuwandeln. Anschließend kann das abgetriebene Ammoniak durch Verbrennung in einem hierfür geeigneten Ofen vernichtet werden. Die Waschflüssigkeit, die dabei in der US-Patentschrift 30 00 693 beschrieben wird, stammt dabei aus einer Quelle außerhalb des Verfahrens.
   Aus der US-Patentschrift 29 61 065 ist ferner eine

   &iacgr;&ogr; Verfahrensweise bekannt, bei der das Gaskondensat und die freies und/oder gelöstes Ammoniak enthaltende Waschlösung voneinander getrennt gehalten und in zwei getrennten Ammoniakabtreibern behandelt werden.

   Aus der DE-OS 20 55 563 ist ferner ein nicht zum Stande der Technik gehörendes Verfahren zur gemeinsamen Aufarbeitung der in der Kühlstufe anfallenden Ammoniaklösung (sogen. Kohlewasser) mit der in der Waschstufe anfallenden Ammoniaklösung bekannt, bei dem die Ammoniaklösung aus der Kühlstufe in einem separaten ersten Ammoniakabtreiber mit Kalkmilch behandelt wird, wobei die dort anfallenden Abtreibedämpfe in einen zweiten Ammoniakabtreiber eingeleitet werden, in dem die in der Waschstufe anfallende Ammoniaklösung behandelt wird. Das in diesem Abtreiber anfallende Abwasser wird als Ammoniakwaschwasser in der Waschstufe wiederverwendet, während das kalkhaltige Abwasser des ersten Ammoniakabtreibers als Abwasser abgestoßen wird.

   Bei den zum Stande der Technik gehörenden Verfahren war es bisher in der Praxis üblich, die aus den Ammoniakabtreibern ablaufende Flüssigkeit, die noch geringe Mengen an Ammoniak und anderen Verunreinigungen enthält, mehr oder weniger vollständig als Abwasser in einen Fluß oder einen anderen Vorfluter abzulassen. Durch die in neuerer Zeit immer schärfer werdenden Auflagen zur Reinhaltung der Flüsse und anderer Gewässer wird diese Praxis jedoch immer problematischer. Die Behandlung der aus dem Ammoniakabtreiber ablaufenden Flüssigkeit in einem hierfür geeigneten Abwasserbehandlungssystem ist jedoch wegen der anfallenden großen Flüssigkeitsmengen außerordentlich aufwendig und kostspielig. So fallen bei der Verkokung von einer Tonne Kohle etwa 400 Liter ablaufende Flüssigkeit auf dem Ammoniakabtreiber an.

   Der vorliegenden Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ammoniakentfernung aus Koksofengas zu entwickeln, bei dem die Menge der aus dem Ammoniakabtreiber ablaufenden Flüssigkeit we·

   so sentlich geringer als bisher ist, so daß deren weitere Aufarbeitung in einem hierfür geeigneten Abwasserbehandlungssystem ohne zu große Kosten möglich ist.

   Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die in der Kühlstufe anfallende Ammoniaklösung gemeinsam mit der in der Waschstufe anfallenden Ammoniaklösung auf den zweiten Ammoniakabtreiber aufgegeben und die dort anfallende gestripple Lösung in zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei der eine Tciistrom aib Wa> >unnü:>>>igkcii für die Ammoniakwascher wiederverwendet und im Kreislauf geführt wird, und der andere Teilslrom auf den ersten mit einer Kalkpfanne versehenen Ammoniakabtreiber aufgegeben wird, dessen ablaufende gestrippte Lösung aus dem Verfahren ausgeführt wird.

   Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nachfolgend an Hand des in der Abbildung wiedergegebenen Fließschemas erläutert werden. Das