DE2410411C2 - Process for the elimination of ammonia, in particular coking ammonia - Google Patents
Process for the elimination of ammonia, in particular coking ammoniaInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, zur Beseitigung von Ammoniak, insbesondere von Kokereiammoniak, durch Verbrennung der mit Wasserdampf abgetriebenen Ammoniakbrüden in Gegenwart von Luft.The invention relates to a method for removing ammonia, in particular coking ammonia, by burning the ammonia vapors expelled with water vapor in the presence of air.
Es ist bekannt, daß aus dem Koksofengas das in ihm enthaltene Ammoniak entfernt werden muß, da dasselbe im Zusammenwirken mit den übrigen Begleitstoffen des Koksofengases Korrosionen in den Rohrleitungen und apparativen Einrichtungen hervorruft.It is known that the ammonia contained in it must be removed from the coke oven gas, since the same in interaction with the other accompanying substances of the coke oven gas causes corrosion in the pipelines and equipment.
Zur Entfernung des Ammoniaks aus dem Koksofengas sind deshalb bereits verschiedene Verfahren angewandt worden. So kann man beispielsweise das Koksofengas durch einen Sättiger leiten, in dem das Ammoniak des Gases mittels Schwefelsäure zu Ammoniumsulfat umgesetzt und dieses anschließend aus der Lösung auskristallisiert wird.Various methods are therefore already available for removing the ammonia from the coke oven gas been applied. For example, the coke oven gas can be passed through a saturator in which the Ammonia in the gas is converted into ammonium sulfate by means of sulfuric acid and then this is crystallized from the solution.
Bei einem anderen Verfahren wird das Koksofengas in einem Absorptionsturm (Wascher) mit einer geeigneten Waschflüssigkeit gewaschen, die das Ammoniak löst und aus dem Gas entfernt. Als geeignete Waschflüssigkeit wird bei diesem Verfahren insbesondere Wasser eingesetzt, wobei aus dem mit Ammoniak beladenen Wasser das Ammoniak durch einfache Destillation mit Wasserdampf abgetrieben werden kann. Die dabei anfallenden Ammoniakbrüden können entweder zu Ammoniumsulfat umgesetzt werden, sie können aber auch zu Ammoniakstarkwasser oder zu verdichtetem Ammoniak aufgearbeitet werden.In another method, the coke oven gas is washed in an absorption tower (scrubber) with a suitable scrubbing liquid that dissolves the ammonia and removed from the gas. A particularly suitable washing liquid in this process is water used, the ammonia from the laden with ammonia water by simple distillation with Water vapor can be driven off. The resulting ammonia vapors can either Ammonium sulphate are converted, but they can also be converted to strong ammonia water or to compressed water Ammonia are worked up.
Für die soeben genannten Produkte haben sich jedoch die Absatzmöglichkeiten in den letzten jähren sehr verschlechtert, und es ist heute kaum noch möglich, diese Produkte zu einem Preis abzusetzen, der dieFor the products just mentioned, however, the sales opportunities have increased in recent years has deteriorated very much, and it is hardly possible today to sell these products at a price which Herstellungskosten deckt Man hat deshalb in neuerer Zeit in zunehmendem Maße von dem bereits seit mehreren Jahrzehnten bekannten Verfahren Gebrauch gemacht, die Ammoniakbrüden in Gegenwart von Luft zu verbrennen. Hierbei entstehen neben Stickstoff und Wasser auch Stickoxyde, die zusammen mit den übrigen Bestandteilen als Rauchgase in die Atmosphäre gelangen. Die ständig schärfer werdenden Umweltschutzbestimmungen machen es jedoch erforderlich,Manufacturing costs have therefore been increasing in recent times Use has been made of the method known for several decades, the ammonia vapor in the presence of air to burn. In addition to nitrogen and water, nitrogen oxides are also formed, which together with the rest Components get into the atmosphere as smoke gases. The ever stricter environmental protection regulations make it necessary, however,
ίο den Stickoxydgehalt der bei der Ammoniakverbrennung anfallenden Rauchgase möglichst drastisch herabzusetzen.ίο to reduce the nitrogen oxide content of the flue gases resulting from ammonia combustion as drastically as possible.
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beseitigung von Ammoniak, insbesondeThe invention was therefore based on the object Process for the elimination of ammonia, in particular r* von Kokereiammoniak, durch Verbrennung in Gegenwart von Luft zu entwickeln, bei dem die bei der Ammoniakverbrennung anfallenden Rauchgase möglichst wenig Stickoxyde enthalten.r * of coking ammonia, by burning in To develop the presence of air in which the flue gases resulting from the ammonia combustion contain as little nitrogen oxides as possible.
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ammoniakbrüden zunächst mit Sauerstoffunterschuß bei einer Temperatur von 9500C bis 11500C teilverbrannt und danach mit Sauerstoffüberschuß bei einer Temperatur von 9500C bis 10500C vollständigdescribed type achieved according to the invention in that the ammonia vapors are initially partially burned with an oxygen deficit at a temperature of 950 0 C to 1150 0 C and then completely with an oxygen surplus at a temperature of 950 0 C to 1050 0 C verbrannt werden, wobei die optimale Verbrennungstemperatur in der zweiten Stufe durch eine entsprechende Zugabe von lvckgeführtem Rauchgas eingestellt wird und wobei die fühlbare Wärme der bei der Verbrennung anfallenden Rauchgase zur Dampferzeuare burned, the optimum combustion temperature being set in the second stage by adding recirculated flue gas accordingly and where the sensible heat of the flue gases produced during combustion is used to generate steam gung genutzt wird.is used.
Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen nachfolgend an Hand des in der Abbildung wiedergegebenen Fließschemas erläutert werden. Das Fließschema zeigt dabei nur die zur Erläuterung desFurther details of the method according to the invention are given below with reference to the in the figure reproduced flow charts are explained. The flow diagram only shows the explanations for the Verfahrens notwendigen Anlageteile, während Nebeneinrichtungen sowie die dazugehörigen Maß- und Regelanlagen nicht dargestellt sind.Process necessary plant parts, during ancillary facilities as well as the associated dimensional and Control systems are not shown.
Die zur Verbrennung vorgesehenen Ammoniakbrüden werden durch die Leitung 1 dem Brenner 2The ammonia vapors intended for combustion are passed through line 1 to burner 2 zugeführt. Um die für die erste Verbrennungsstufe in diesem Falle vorgesehene Temperatur von 950°C bis 1150°C einhalten und eine stabile Flammenbildung erzielen zu können, kann durch die Leitung 3 zusätzlich ein Heizmedium, wie beispielsweise Koksofengas, infed. In order to achieve the temperature of 950 ° C to Maintain 1150 ° C and ensure stable flame formation to be able to achieve, a heating medium, such as coke oven gas, in addition, through the line 3 den Brenner 2 eingeleitet werden. Es kann aber auch ein anderes Heizmedium, wie Erdgas, öl oder dergleichen eingesetzt werden. Die notwendige Verbrennungsluft wird über die Leitung 4 und das Gebläse 5 zugeführt. Von der Leitung 4 zweigen dabei die Leitungen 6,7 undburner 2 are initiated. However, another heating medium such as natural gas, oil or the like can also be used can be used. The necessary combustion air is supplied via line 4 and fan 5. Lines 6, 7 and 6 branch off from line 4 8 ab.8 from.
In der ersten Verbrennungsstufe wird mit Sauerstoffunterschuß gearbeitet. Das heißt durch die Leitungen 6 und 7 wird in den Brenner 2 soviel Luft eingeleitet, daß die teilweise Verbrennung des Ammoniakbrüdens undIn the first combustion stage, an excess of oxygen is used. That is, through the lines 6 and 7 so much air is introduced into the burner 2 that the partial combustion of the ammonia vapor and des Heizmediums in der ersten Stufe bei einerof the heating medium in the first stage at one
vollständige Verbrennung des Ammoniaks zu Stickstoffcomplete combustion of ammonia to nitrogen und Wasser benötigten theoretischen Wertes beträgt.and water required theoretical value.
ω der Brennkammer 9 wird durch die Leitung 8 noch weitere Luft in den mittleren bis hinteren Teil der Brennkammer 9 eingeleitet. Gleichzeitig erfolgt durch die Leitungen 15 und 16 noch die Zugabe von rückgeführtem Rauchgas. Diese wird dabei so bemesω of the combustion chamber 9 is still through the line 8 further air is introduced into the middle to rear part of the combustion chamber 9. Simultaneously takes place through the lines 15 and 16 nor the addition of recirculated flue gas. This is measured in this way sen, daß in der zweiten Verbrennungsstufe, die bei einer Temperatur zwischen 950°C und 1050°C ablaufen soll, die optimale Verbrennungstemperatur eingehalten wird. Da die zweite Verbrennungsstufe unter Sauer-sen that in the second combustion stage, which is at a Temperature should run between 950 ° C and 1050 ° C, the optimal combustion temperature is maintained will. Since the second combustion stage under acid
Stoffüberschuß durchgeführt werden soll, muß die Zugabe von Luft durch die Leitung 8 und von rückgeführtem Rauchgas durch die Leitungen 15 und 16 ferner so eingestellt werden, daß dem mittleren und hinteren Teil der Brennkammer 9 eine Sauerstoffmenge zugeführt wird, die zwischen 100,1 bis 110% des für die vollständige Verbrennung des Ammoniaks zu Stickstoff und Wasser benötigten Weites liegtSubstance surplus is to be carried out, the addition of air through line 8 and from recirculated flue gas through lines 15 and 16 can also be adjusted so that the middle and rear part of the combustion chamber 9, an amount of oxygen is supplied that is between 100.1 to 110% of that for the complete combustion of ammonia to nitrogen and water is required
Unmittelbar an die Brennkammer 9 schließt sich der Abhitzekessel lO an, in den die bei der Verbrennung anfallenden Rauchgase gelangen. Diese werden im Abhitzekessel 10 gekühlt, wobei ihre fühlbare Wärme zur Dampferzeugung ausgenutzt wird. Die erforderliche Speisewasserzufuhr zum Abhitzekessel 10 erfolgt durch die Leitung 17, während der erzeugte Dampf durch die Leitung 18 abgezogen wird. Zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Kesselwasserqualität wird der Abhitzekessel 10 abgeschlämmt und das anfallende Abwasser durch die Leitung 19 abgezogen.Directly on the combustion chamber 9 is the waste heat boiler 10, in which the during the combustion accruing smoke. These are cooled in the waste heat boiler 10, with their sensible heat is used to generate steam. The required feed water supply to the waste heat boiler 10 takes place through line 17, while the generated steam is withdrawn through line 18. To maintain a constant boiler water quality, the waste heat boiler 10 is drained and the resulting Waste water withdrawn through line 19.
Die abgekühlten Rauchgase verlassen den Abhitzekessel 10 durch die Leitung 12, in der iie zum Kamin 20 gelangen. Über diesen treten die Rauchgare in die Atmosphäre aus. Vor dem Kamin 20 zweigt von der Leitung 12 jedoch die Leitung 13 ab, durch die ein Teil der Rauchgase vermittels des Gebläses 14 und über die Leitungen 15 und 16 wieder in die Brennkammer 9 zurückgeführt wird. Hierauf ist jedoch bereits weiter oben eingegangen worden.The cooled flue gases leave the waste heat boiler 10 through the line 12, in the direction of the chimney 20 reach. The smoky cookware is then released into the atmosphere. In front of the fireplace 20 branches off the Line 12, however, from line 13 through which some of the flue gases by means of the fan 14 and via the Lines 15 and 16 are fed back into the combustion chamber 9. But we have already moved on to this has been received above.
Das nachfolgende Verfahrensbeispiel, das die Ammoniakverbrennungsanlage einer Koksofengasbehandlung mit einer Leistung von 135 00ONmVh Koksofengas betrifft, soll die praktische Brauchbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens demonstrieren. Dabei werden für die einzelnen Anlageteile folgende Daten ermittelt:The following process example, the ammonia incineration plant a coke oven gas treatment with an output of 135 00ONmVh coke oven gas concerns, is intended to demonstrate the practical usefulness of the method according to the invention. Be there the following data is determined for the individual parts of the system:
a) Ammoniakbrüden durch Leitung 1:
2677 NmVh; t = 7O0C
enthaltend: NH3 ca. 53,8 Vol.-%a) Ammonia vapor through line 1:
2677 NmVh; t = 7O 0 C
containing: NH 3 approx. 53.8% by volume
H2S ca. 0,8Vol.-%
CO2 ca. 18,4Vol.-%
HCN ca. 0,2Vol.-%
H2O ca. 26,8 Vol.-%H 2 S approx. 0.8% by volume
CO 2 approx. 18.4% by volume
HCN approx. 0.2% by volume
H 2 O approx. 26.8% by volume
b) Heizmedium durch Leitung 3:
400 N mJ Koksofengas/h; t = 25° C
enthaltend: CO2 ca. 1,5 Vol.-%b) heating medium through line 3:
400 N mJ coke oven gas / h; t = 25 ° C
containing: CO 2 approx. 1.5% by volume
CnHm ca. 2,7 Vol.-%
O2 ca. 0,5Vol.-%
CO ca. 6,3Vol.-%
H2 ca. 57,5Vol.-%
CH4 ca. 25,5 Vol.-%
N2 ca. 6,0VOI.-%CnHm approx. 2.7% by volume
O 2 approx. 0.5% by volume
CO approx. 6.3% by volume
H 2 approx. 57.5% by volume
CH 4 approx. 25.5% by volume
N 2 approx. 6.0 VOI .-%
c) Luft durch Leitung 6:
1801 NmVh;t = 25°Cc) Air through line 6:
1801 NmVh; t = 25 ° C
d) Luft durch Leitung 7:
4336 NmVh; t = 250Cd) Air through line 7:
4336 NmVh; t = 25 0 C
e) Verbrennungstempsratur in der ersten Verbrennungsstufe: e) Combustion temperature in the first combustion stage:
tO5O°CtO5O ° C
f) Sauerstoffmenge in der ersten Verbrennungsstufe: 95% des theoretischen Wertesf) Amount of oxygen in the first combustion stage: 95% of the theoretical value
g) Luft durch Leitung 8:
1700 NmVh; t=25°Cg) Air through line 8:
1700 NmVh; t = 25 ° C
h) Rauchgas durch Leitung 15:h) flue gas through line 15:
9944 NmVh; t=350°C
ίο i) Rauchgas durch Leitung 16:9944 NmVh; t = 350 ° C
ίο i) Flue gas through line 16:
736 NmVh; t=350°C736 NmVh; t = 350 ° C
j) Verbrennungstemperatur in der zweiten Verbrennungsstufe: j) Combustion temperature in the second combustion stage:
I020°C
k) Sauerstoffmenge in der zweiten Verbrennungsstufe:1020 ° C
k) Amount of oxygen in the second combustion stage:
110% des theoretischen Wertes
1) Rauchgastemperatur:110% of the theoretical value
1) Flue gas temperature:
vor dem Abhitzekessel 10: 1020° Cin front of the waste heat boiler 10: 1020 ° C
nach dem Abhitzekessel 10: 3500C
m) Rauchgasmenge insgesamt:after the waste heat boiler 10: 350 0 C
m) Total amount of flue gas:
21 828 NmVh
n) Rauchgas zum Kamin 20:21 828 NmVh
n) Flue gas to the chimney 20:
11 148 NmVh-t=350°C11 148 NmVh-t = 350 ° C
Die vorstehenden Daten zeigen, daß es das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, die Verbrennung des bei der Koksofengasbehandlung anfallenden Ammoniaks so durchzuführen, daß in den entstehenden und in die Atmosphäre abgelassenen Rauchgasen nur noch sehr v/enig Stickoxyde enthalten sind. Das erfindungsge.mäße Verfahren benötigt dabei wegen der Rauchgasrückführung nur geringfügig höhere Investitionskosten, als dies bei anderen zum Stande der Technik gehörenden Verfahren der Fall ist. Gegenüber diesen bekannten Verfahren, die entweder mit großem Luftüberschuß oder bei erhöhten Verbrennungstemperaturen arbeiten, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß der ΝΟ,-Ausstoß auf etwa ein Drittel reduziert wird.The above data show that the method according to the invention enables combustion of the ammonia resulting from the coke oven gas treatment to be carried out in such a way that the resulting and the flue gases released into the atmosphere contain very little nitrogen oxides. That Process according to the invention requires only slightly higher investment costs because of the flue gas recirculation, than is the case with other prior art methods. Opposite to these known processes, either with a large excess of air or at elevated combustion temperatures work, the method according to the invention is characterized in that the ΝΟ, output to about a third is reduced.
Selbstverständlich ist die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur auf die imOf course, the applicability of the method according to the invention is not only applicable to the im
so vorstehenden Verfahrensbeispiel angewandten, praktisch H2S-freien Ammoniakbrüden beschränkt. Es können vielmehr auch solche Ammoniakbrüden eingesetzt werden, die einen beträchtlich höheren H2S-Gehalt aufweisen und die gegebenenfalls auch aus einer anderen Quelle stammen können als dem K.oksofengas. practically H 2 S-free ammonia vapors applied in the above process example are limited. Rather, ammonia vapors can also be used which have a considerably higher H 2 S content and which may also come from a source other than the coke oven gas.
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