DE2255265B2 - Verfahren zur Reinigung von Koksofengas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Koksofengas, bei dem der Schwefelwasserstoff durch Behandlung mit einer alkalischen Waschlösung und das Leichtöl (BenzolVorprodukt) durch Behandlung mit sogenanntem Waschöl aus dem Gas entfernt werden. ^w

Es ist bekannt, das Koksofengas durch geeignete Behandlungsverfahren von seinen unerwünschten Verunreinigungen zu befreien und dabei gleichzeitig verschiedenartige Nebenprodukte zu gewinnen, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Koksofenprozesses verbessert wird. Der Koksofenprozeß schließt dabei im allgemeinen die Möglichkeit ein, den Schwefelwasserstoff durch geeignete Maßnahmen aus dem Gas zu entfernen. Weiterhin ist normalerweise vorgesehen, das sogenannte Leichtöl aus dem Koksofengas abzutrennen b° und Benzol daraus zu gewinnen.

Ein bekanntes Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Koksofengas ist die Behandlung des Gases im Gegenstrom mit einer alkalischen Waschlösung. Die alkalische Waschlösung absorbiert ^b5 dabei den Schwefelwasserstoff sowie geringe Mengen anderer saurer Bestandteile des Gases und bildet eine sogenannte beladene Waschlösung. Aus der beladenen Waschlösung können die absorbierten Bestandteile durch Abtrieb mit Dampf unter vermindertem Druck wieder entfernt werden.

Das Leichtöl, das ein Gemisch der kondensierbaren Produkte des Koksofengases mit einem Siedepunkt bis etwa 200⁰C darstellt und insgesamt über 100 Verbindungen enthalten kann, wird aus dem Koksofengas durch eine Wäsche mit dem sogenannten Waschöl entfernt Anschließend wird das Leichtöl aus dem Waschöl durch Wasserdampfdestillation abgetrieben.

Bisher war es normalerweise üblich, den Schwefelwasserstoff nur aus einer Teilmenge des erzeugten Koksofengases zu entfernen. Diese Teilmenge betrug dabei im allgemeinen etwa 60% des insgesamt erzeugten Gases, während bei den restlichen 40% des Gases, die im Erzeugungsbetrieb selbst beispielsweise als Unterfeuerungsgaf für die Koksöfen oder als Heizgas für die verschiedenen Anlagen des Stahlwerkes benutzt wurden, keine Entfernung von Schwefelwasserstoff stattfand. Die Wärme, die unter diesen Bedingungen zur Erzeugung des für die Regenerierung der beladenen alkalischen Waschlösung notwendigen Abtriebdampfes erforderlich ist, kann auf verschiedene Art und Weise gewonnen werden. So beschreibt beispielsweise die USA-Patentschrift 24 64 805 ein Verfahren zur Wärmegewinnung durch indirekten Wärmeaustausch zwischen der umlaufenden regenerierten alkalischen Wsjchlösung und der heißen, von der Vorlage kommenden Kühlflüssigkeit, während beim Verfahren nach der USA-Patentschrift 28 42 423 ein Wärmeaustausch zwischen der umlaufenden regenerierten alkalischen Waschlösung und dem Dampf stattfindet, der von Dampfstrahlpumpen stammt, mit denen der für den Schwefelwasserstoffabtrieb erforderliche Unterdruck erzeugt wird.

Auf Grund der verschärften Anforderungen, die heute zur Reinhaltung der Luft an die Industrie gestellt werden, ist es jedoch jetzt erforderlich, die Gesamtmenge des erzeugten Koksofengases einer Reinigung und Entschwefelung zu unterwerfen. Erschwerend kommt noch hinzu, daß zusätzlich der Schwefelwasserstoffendgehalt, der im gereinigten Koksofengas verbleiben darf, beträchtlich gesenkt werden muß. Um diese Anforderungen erfüllen zu können, muß natürlich, entsprechend der stark vergrößerten Menge an zu entfernendem Schwefelwasserstoff, die Menge der eingesetzten alkalischen Waschlösung beträchtlich ernöht werden. Damit erhöht sich natürlich auch der Bedarf an Abtreiberdampf zur Regenerierung der beladenen Waschlösung entsprechend, so daß für dessen Erzeugung mehr Wärme benötigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von Koksofengas zu schaffen, bei dem dieser zusätzliche Wärmebedarf in sinnvoller und wirtschaftlicher Weise gedeckt werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Reinigung von Koksofengas, bei dem der Schwefelwasserstoff durch Behandlung mit einer alkalischen Waschlösung sowie das Leichtöl (Benzolvorprodukt) durch Behandlung mit Waschöl aus dem Gas entfernt und anschließend die in beiden Verfahrensstufen von den Waschmedien aufgenommenen Bestandteile durch Abtrieb mit Dampf wieder in Freiheit gesetzt werden, worauf die regenerierten Waschmedien wiederverwendet werden und wobei der Abtrieb des in der alkalischen Waschlösung aufgenommenen Schwefelwasserstoffes unter Vakuumanwendung erfolgt. Das

erfindungsgemäße Verfahren ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der für den Schwefelwasserstoffabtrieb benötigten Wärme aus dem heißen entbenzolierten Waschöl durch Wärmeaustausch gewonnen wird.

Nachfolgend soll dieses Verfahren an Hand des in der Abbildung wiedergegebenen Fließschemas näher erläutert werden. Das Fließschema stellt nur eine vereinfachte Wiedergabe des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, wobei Nebeneinrichtungen, wie Pumpen, Wärmeaustauscher ü-dgL, die zum Verständnis des Verfahrens nicht notwendig sind, weggelassen wurden. Ebenso wurden die Einrichtungen für die Verkokung der Kohle, sowie die anderen Einrichtungen, wie Teerabscheider, Naphthalinwascher, Ammoniakwascher und Ammoniakabtreiber, die zwar für die Behandlung des Koksofengases benötigt werden, aber für die Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht von Interesse sind, nicht im Fließschema dargestellt.

Das bei der Verkokung der Kohle entstehende Gas fließt durch die Leitung 1 zur Vorlage 3, in der es mit Kühlflüssigkeit in Berührung gebracht wird, die von der Leitung 12 aus in die Vorlage 3 gespritzt wird. Die Kühlflüssigkeit kühlt das Gas und kondensiert einen Teil des darin enthaltenen Teeres. Kühlflüssigkeit und Teer werden vom Gas getrennt und fließen durch die Leitung 7 zum Absetztank 9, wo sich der Teer aus der Flüssigkeit absetzen kann und durch die Leitung 14 angezogen wird. Die überstehende heiße Kühlflüssigkeit fließt währenddessen durch die Leitung 11 zum Wärmeaustauscher 61, wo sie im Wärmeaustausch mil der alkalischen Waschlösung gekühlt wird, worauf noch weiter unten eingegangen wird. Danach gelangt die Kühlflüssigkeit durch die Leitung 12 wieder zur Vorlage 3 zurück.

Von der Vorlage 3 gelangt das Koksofengas durch die Leitung 5 zu den anderen Gasbehandlungsstufen, wie Eingangskühler, Naphthalin- und Ammoniakwascher usw. Diese Behandlungsstufen sind — worauf bereits weiter oben hingewiesen wurde — im vorliegenden Fließschema nicht dargestellt. Nach dem Passieren dieser Behandlungsstufen strömt das Koksofengas durch die Leitung 13 in den Sumpf des Benzolwaschers 71. Flier wird das aufsteigende Gas im Gegenstrom mit dem von oben herabfließenden versprühten Waschöl behandelt, welches in den Benzolwascher 71 durch die Leitung 86 eintritt. Das Waschöl absorbiert dabei die das Leichtöl bildenden Bestandteile aus dem Koksofengas und wird aus dem Sumpf des Benzoiwaschers 71 durch die Leitung 75 als sogenanntes benzolhaltiges Waschöl abgezogen. Dieses fließt durch die Leitung 75 zum Kopf der Abtreiberkolonne 77, in der das Leichtöl aus dem benzolhaltigen Waschöl abgetrieben wird. Das Leichtöl wird zusammen mit dem Abtreibet dampf durch die Leitung 81 aus der Abtreiberkolonne 77 abgezogen und anschließend in üblicher Weise vom Dampf getrennt.

Das entbenzolierte Waschöl wird währenddessen durch die Leitung 79 aus der Abtreiberkolonne 77 abgezogen und gelangt in den Wärmeaustauscher 65, wo es im Wärmeaustausch mit der alkalischen Wachlösung abgekühlt wird. Danach gelangt das entbenzolierte Waschöl über die Leitung 83 in den Hilfskühler 84, in den es weiter auf die erforderliche Absorptionstemperatur heruntergekühlt wird, mit der es durch die Leitung 86 wieder auf den Benzolwascher 71 aufgegeben wird. Obwohl in dem Fließschema nur ein Benzolwascher dargestellt ist, können natürlich stattdessen mehrere Benzolwascher vorgesehen sein, wenn die speziellen Erfordernisse der Nebenproduktgewinnung dies erforderlich machen. Die Konstruktion des Benzolwaschers und der Abtreiberkolonne sind dabei nicht kritisch für das erfmdungsgemäße Verfahren.

Das Koksofengas, das vom Leichtöl befreit wurde, strömt vom Benzolwascher 71 durch die Leitung 69 in den Sumpf des Schwefelwasserstoffwaschers 15, in dem

ίο es im Gegenstrom mit der von oben herabfließenden alkalischen Waschlösung in Kontakt gebracht wird, die durch die Leitung 19 auf den Schwefelwasserstoff aufgegeben wird.

Die Verwendung von alkalischen Waschlösungen zur Entfernung von Schwefelwasserstoff und anderen Satiren Bestandteilen aus Gasen ist an sich bekannt. Die vorliegende Erfindung isi deshalb insbesondere auch dort anwendbar, wo bereits bestehende Anlagen zur Entfernung von Schwefelwasserstoff mit alkalischen Waschlösungen betrieben werden. Dies ist beispielsweise der Fall bei Anlagen, die nach dem sogenannten »Vacuum Carbonat Prozeß« betrieben werden, der in der USA-Patentschrift 15 33 773 beschrieben wird. Das dort beschriebene Verfahren arbeitet mit Alkalikarbonatlösungen, wobei der Abtreiberdampf zur Regenerierung der beladenen Waschlösung aus einem Teil der regenerierten Waschlösung erzeugt wird.

Im Schwefelwasserstoffwascher 15 wird der im Koksofengas enthaltene Schwefelwasserstoff durch Umsetzung mit der alkalischen Waschlösung entfernt, wobei sich das entsprechende Alkalisulfid bildet. Das Koksofengas, das danach nur noch geringe Restmengen an Schwefelwasserstoff und anderer. Verunreinigungen enthält, gelangt durch die Leitung 17 in das nicht

J) dargestellte Gasverteilungssystem. Es kann anschließend seiner weiteren Verwendung, beispielsweise als Unterfeuerungsgas für Koksöfen oder als Heizgas zugeführt werden.
Die beladene alkalische Waschlösung, die den

4(i aufgenommenen Schwefelwasserstoff in Form von Alkalisulfid enthält, wird durch die Leitung 23 aus dem Sumpf des Schwefelwasserstoffwaschers 15 abgezogen und wird auf den Kopf des Abtreibers 21 aufgegeben. Im Abtreiber 21 wird die beladene alkalische Waschlösung unter Vacuum durch Dampf erhitzt, wodurch der Schwefelwasserstoff aus dem Alkalisulfid in Freiheit gesetzt wird und abgetrieben werden kann.

Der freigesetzte Schwefelwasserstoff wird dabei zusammen mit den Abtreiberdämpfen init Hilfe der Dampfstrahlpumpen 33 und 35 durch die Leitung 25 in den Kondensator 27 gesaugt, wo ein großer Teil des Abtreiberdampfes kondensiert wird. Dieser kondensierte Dampf wird durch die Leitung 43 in den Abtreiber 21 zurückgeführt.

Die Dampfstrahlpumpen 33 und 35 arbeiten in Verbindung mit den Kondensatoren 29 und 31 und dienen dazu, im Abtreiber 21 das erforderliche Vakuum aufrechtzuerhalten. Der Schwefelwasserstoff gelangt aus dem Kondensator 27 über die Dampfstrahlpumpe 29 und 31 in die Leitung 41, von wo er seiner weiteren Verwendung bzw. Aufarbeitung zugeführt wird.

Die Kondensate aus den Kondensatoren 29 und 31 fließen durch die Leitungen 48 und 46 in die Leitung 50, von wo sie in den Sumpf des Schwefelwasserstoffwa-

h5 schers 15 gepumpt werden, sofern das Ventil 56 geöffnet und das Ventil 58 geschlossen ist. Im umgekehrten Falle, wenn das Ventil 56 geschlossen und das Ventil 58 geöffnet ist, gelangen die Kondensate durch die Leitung

52 in den Sumpf des Abtreibers 21. Vorzugsweise werden sie jedoch in den Schwefelwasserstoffwascher 15 geschickt.

Wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, wird beim sogenannten »Vakuum Carbonat Prozeß« die beladene alkalische Waschlösung durch Dampf gestrippt, der aus einem Teil der unbeladenen bzw. regenerierten alkalischen Waschlösung erzeugt wird. Dabei wird dieser Dampf dadurch erzeugt, daß ein Teil der regenerierten und somit unbeladenen heißen Waschlö- ι ο sung aus dem Sumpf des Abtreibers abgezogen und durch Kontakt mit einem Heizmedium auf eine solche Temperatur aufgeheizt wird, daß die Waschlösung beim Wiedereintritt in das Vakuum des Abtreibers verdampft.

Bisher dienten die heiße Kühlflüssigkeit von der Vorlage und Niederdruckdampf von den Dampfstrahlpumpen als Heizmedium zur Aufheizung der Waschlösung. Die Wärmemenge, die auf diese Weise erhältlich ist, reicht jedoch nur dann zur Regenerierung der beladenen alkalischen Waschlösung aus, wenn nur etwa 60% des im Koksofengas enthaltenen Schwefelwasserstoffes entfernt werden sollen, bzw. wenn nur 60% der pro Zeiteinheit erzeugten Gesamtmenge des Koksofengases möglichst weitgehend von Schwefelwasserstoff 2i befreit werden sollen. Für eine vollständige Gasentschwefelung bis auf einen Schwefelwasserstoffrestgehalt, der den verschärften Anforderungen, die heute vielfach gestellt werden, entspricht, ist jedoch zusätzlicher Abtreiberdampf zur Regenerierung der beladenen jo Waschlösung erforderlich, worauf bereits weiter oben eingegangen wurde. Andererseits ist es aus Kostengründen natürlich unerwünscht, diesen zusätzlich benötigten Dampf in einem besonderen Dampferzeuger zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird nun diese zusätzliche ü Wärmemenge, die zur Erzeugung des erforderlichen Abtreiberdampfes benötigt wird, als Abwärme aus dem Leichtölgewinnungsprozeß gewonnen, der bisher noch nicht als Wärmequelle für diesen Zweck genutzt wurde.

Ein Teil der regenerierten alkalischen Waschlösung, die sich im Sumpf des Abtreibers 21 ansammelt, wird dabei durch die Leitung 45 abgezogen.

Ein anderer, grundsätzlich kleinerer Teil wird durch die Leitung 19 auf den Kopf des Schwefelwasserstoffwaschers 15 aufgegeben, nachdem er auf die Absorptionstemperatur gekühlt worden ist. Aus der Leitung 45 fließt währenddessen ein Teil der regenerierten alkalischen Waschlösung durch die Leitung 57 in den Wärmeaustauscher 61, wo die Waschlösung Wärme von der heißen Kühlflüssigkeit aufnimmt, die durch die w Leitung 11 in den Wärmeaustauscher 61 eintritt Die abgekühlte Kühlflüssigkeit verläßt den Wärmeaustauscher durch die Leitung 12 und wird zur Vorlage 3 zurückgeführt.

Ein weiterer Teil der regenerierten alkalischen Waschlösung gelangt durch die Leitungen 47 und 49 in die Kondensatoren 29 und 31 und wird durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Dampf-Schwefelwasserstoff-Gemisch aus den Dampfstrahlpumpen 33 und 35 erwärmt Zusätzlich fließt erfindungsgemäß ein weiterer to Teil der regenerierten alkalischen Waschlösung aus der Leitung 45 über die Leitung 63 in den Wärmeaustauscher 65, wo ein indirekter Kontakt und Wärmeaus tausch mit dem heißen entbenzolierten Waschö stattfindet, das durch die Leitung 79 von dei Abtreiberkolonne 77 kommt. Die weitere Behandlung des gekühlten, entbenzolierten Waschöls ist bereit: weiter oben geschildert worden.

Die aufgeheizte alkalische Waschlösung wird von der Wärmeaustauschern 61 und 65 sowie den Kondensato ren 29 und 31 durch die dazugehörigen Leitungen 59,51 53 und 67, die alle in die Sammelleitung 55 münden, it den Abtreiber 21 zurückgeführt. Damit in der genannten Leitungen keine Flashverdampfung dei aufgeheizten Waschlösung stattfindet, müssen irr Abtreiber 21 geeignete Vorkehrungen getroffen wer den, um die Waschlösung in den Leitungen unter einen solchen Druck zu halten, bei dem ein Verdampfer ausgeschlossen ist. Beispielsweise kann im Abtreiber 21 ein als Druckverschluß wirkender Flüssigkeitstrog vorgesehen sein. Selbstverständlich können die Teil mengen der regenerierten alkalischen Waschlösung, die zu den verschiedenen Wärmeaustauschvorrichtunger geschickt werden, nach Belieben variiert werden, damii das Verfahren den Bedürfnissen der Praxis angepaßt werden kann. Die Wärmemengen, die dabei aus der verschiedenen Quellen jeweils erhältlich sind, hänger natürlich weitgehend von den Verfahrensbedingunger ab, die in den einzelnen Stufen des Gasbehandlungsprozesses angewandt werden. Bei einem typischer Leichtölgewinnungsprozeß werden beispielsweise etwa 200 Liter Waschöl pro 100Nm³ Koksofengas irr Kreislauf zwischen dem Benzolwascher 71 und dei Abtreiberkolonne 77 geführt. Das entbenzolierte Waschöl verläßt die Abtreiberkolonne mit einei Temperatur von etwa 120°C. Die den Abtreiber 21 verlassende alkalische Waschlösung hat eine Temperatur von etwa 55° C und soll auf eine Temperatur im Bereich von 60°C gebracht werden. Die Minimaltemperatur, auf die das entbenzolierte Waschöl gekühh werden kann, beträgt etwa 65⁰C, was einer Temperaturerniedrigung von etwa 55° C entspricht. Das bedeutet, daß pro 100 Nm³ Koksofengas etwa 4800 kcal durch die Abwärme des entbenzolierten Waschöls zur Verfügung gestellt werden können. Demgegenüber werden insgesamt etwa 16 000 kcal benötigt, um die für die vollständige Entschwefelung von 100Nm³ Koksofengas erforderliche alkalische Waschlösung zu regenerieren. Das heißt also, daß etwa 30% der insgesamt erforderlichen Wärmemenge in Form von Abwärme aus dem entbenzolierten Waschöl zur Verfügung gestellt werden kann.

Obwohl die Erfindung vorstehend im wesentlichen unter Bezugnahme auf den »Vakuum Carbonat Prozeß« beschrieben worden ist, kann die Erfindung natürlich auch bei anderen Verfahren eingesetzt werden, wobei die beladene Waschlösung unter Vakuumanwendung regeneriert wird und wo gleichzeitig ein Leichtölgewinnungssystem vorhanden ist Die Erfindung ist natürlich auch nicht an das in der Abbildung wiedergegebene Fließschema gebunden. Es können selbstverständlich auch hier Abänderungen und Modifizierungen vorgenommer werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung von Koksofengas, bei dem der Schwefelwasserstoff durch Behandlung mit einer alkalischen Waschlösung sowie das Leichtöl (Benzolvorprodukt) durch Behandlung mit Waschöl aus dem Gas entfernt und anschließend die in beiden Verfahrensstufen von den Waschmedien aufgenommenen Bestandteile durch Abtrieb mit Dampf wieder in Freiheit gesetzt werden, worauf die ι ο regenerierten Waschmedien wiederverwendet werden und wobei der Abtrieb des in der alkalischen Waschlösung aufgenommenen Schwefelwasserstoffs unter Vakuumanwendung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der für den '5 Schwefelwasserstoffabtrieb benötigten Wärme aus dem heißen entbenzolierten Waschöl durch Wärmeaustausch gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilmenge der regenerierten alkalischen Waschlösung in indirekten Kontakt mit dem heißen entbenzolierten Waschöl gebracht und nach der dabei erfolgenden Aufheizung in den Abtreiber (21) zurückgeleitet und dort unter Vakuum verdampft wird. - >

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Teilmengen der regenerierten alkalischen Waschlösung durch indirekten Wärmeaustausch mit dem aus dem Abtreiber (21) austretenden Dampf-Schwefelwas- n> serstoff-Gemisch sowie mit der von der Vorlage (3) kommenden heißen Kühlflüssigkeit aufheizt und anschließend in den Abtreiber (21) zurückleitet und dort verdampft werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmengen der regenerierten alkalischen Waschlösung, die zu den einzelnen Wärmeaustauschvorrichtungen geschickt werden, beliebig variiert und so den Betriebsbedingungen angepaßt werden können. ·»»