DE2633789A1

DE2633789A1 - Verfahren zur herstellung von petrolkokskalzinat

Info

Publication number: DE2633789A1
Application number: DE19762633789
Authority: DE
Inventors: Max Dr Dudek; Otto Dipl Ing Tieke
Original assignee: Wintershall AG
Current assignee: Wintershall AG
Priority date: 1976-07-28
Filing date: 1976-07-28
Publication date: 1978-02-09
Also published as: DE2633789C3; US4176010A; DE2633789B2

Description

<0

ffINTERSHALL AKTIENGESELLSCHAFT 2633789

Celle ; Kassel
Friedrich-Ebert-Straße 160

3500 Kassel, 26.6.1976 P2 - JH/st

"Verfahren zur Herstellung von Petrolkokskalzinat'

Bei der thermischen Krackung von Destillationsrückständen oder schweren Gasölfraktionen, die bei der Rohölverarbeitung anfallen, entsteht Petrolkoks, der in Kokskammern abgeschieden und mit Druckwasserstrahlen herausgeschnitten wird.

Der Rohpetrolkoks, auch Grünkoks genannt, enthält noch 6 - 15 % schwere asphaltartige Kohlenwasserstoffe und je nach Dauer der Lagerung 12 - 2o % Wasser.

Der Koks v/ird vor allem für die Herstellung von Elektroden verwendet. Dazu ist es aber erforderlich, das Wasser und die Kohlenwasserstoffe aus dem Grünkoks zu entfernen. Zu diesem Zweck wird der Grünkoks auf Temperaturen von 12oo - 14oo ⁰C erhitzt. Der spezifische elektrische Widerstand des Petrolkokses fällt dadurch von 3,7 χ ΙοΛ/cm auf o,ol4 bis ο,οΙβΛ/οηι. Der Koks wird von einem Isolator zu einem elektrischen Leiter umgewandelt.

Diesen Vorgang nennt man Kalzinieren von Petrolkoks, das Fertigprodukt Petrolkokskalzinat.

Das Kalzinieren wird nach dem Stand der Technik in

. rotierenden Herdofen oder in Drehrohrofen durchgeführt. Es sind auch diskoninuierlich betriebene Schachtofen in Betrieb. Es überv/iegt jedoch die Anzahl der Drehrohrofenanlagen über die der Drehtelleranlagen erheblich.

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Für Durchsatzkapazitäten von über 500 tato sind ausschließlich Drehrohrofen im Einsatz. Insgesamt hat der Drehrohrofen gegenüber dem Drehtellerofen den Vorteil, daß dessen Prozeßführung variabler ist, um den vielfachen und ständig wachsenden Qualitätsansprüchen an das Kalzinat gerecht werden zu können.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich deshalb auf den Einsatz eines Drehrohrofens nach dem Stand der Technik.

Der nasse Grünkoks wird in den Drehrohrofen eingesetzt, der schwach geneigt ist. Das Gut wird durch die Ofendrehung langsam durch den Ofen gefördert. An der Produktaustrageseite wird der Ofen von einem Brennerkopf aus mit einem Gas- oder Ölbrenner beheizt. Die heißen Gase strömen dem Koks entgegen. Die aus dem Koks entweichenden Kohlenwasserstoffe werden teilweise im Ofen verbrannt und liefern dadurch einen großen Teil der für den Prozeß erforderlichen Energie. Das Kalzinat fällt mit Temperaturen von 1150 - 1350 ⁰C in eine Kühldrehtromrael und wird dort mit Wasser abgelöscht. Das auf der Produkteintrittsseite des Ofens entweichende Abgas enthält noch brennbare Anteile (CO, H₂, Kohlenwasserstoffe) und große Mengen Koksstaub. Je nach Fahrweise und Wassergehalt des Einsatz-.materials hat das Gas eine Temperatur von 500 - 800 °C. Es wird als Schwachgas bezeichnet.

Die Behandlung dieses Schwachgases ist ein wesentlicher Teil des gesamten Prozesses. Durch die ständig strenger werdenden ümweltschutzbedingungen ist für die Zukunft eine befriedigende und wirtschaftlich tragbare Lösung dieses Problems entscheidend dafür, ob kontinuierliche Petrolskoks-Kalzinierverfahren zukünftig noch durchführbar sind.

Es sind verschiedene Verfahren im Gebrauch, (siehe Aufbereitungstechnik Nr. 10/1972, "Die Entwicklung von großen Drehrohrofen mit Kachbrennern zum Kalzinieren

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von Koks")bei denen Schwachgas in dem Drehrohrofen nachgeschalteten Brennkammern durch Luft und Brennstoffzufuhr behandelt wii'd, wodurch die brennbaren Gase und ein großer Teil des Staubes verbrannt werden. Der Reststaubgehalt des Abgases ist aber auch dann noch so hoch, daß eine intensive Staubabscheidung durch Filter erforderlich ist. Dieser Forderung steht die hohe Abgastemperatur von über 600 C entgegen. Auch beim Einsatz des Schwachgases in den Feuerraum eines Kessels, in dem in Verbindung mit Gas- oder Ölbrennern die Energie des Schwachgases zur Dampferzeugung verwendet wird, ist die Feinentstaubung des, den Feuerraum mit 400 - 500 C verlassenden Abgases immer noch problematisch. Das Gasvolumen ist temperaturbedingt noch sehr groß und die Anforderungen an das Material des großvoluiüigen Filters sehr hoch, wodurch eine solche Anlage sehr aufwendig und kostspielig ist. Die Kühlung der heißen Abgase auf eine Temperatur, die es gestattet, das Abgas in Textilschlauchfiltern zu reinigen, ist aufwendig und unrentabel. Es wurden deshalb auch Anlagen gebaut, bei denen ein Teil der Abgaswärme zum Trocknen des nassen Grünkokses verwendet wurde. Dabei werden 2o - 4o% des heißen Kesselabgases mit einem Gebläse abgezogen und in einer Drehtrommel in direkte intensive Berührung mit dem nassen Grünkoks gebracht. Das bei der direkten Trocknung hinter der Trommel abgehende Gas enthält die Brüden und hat eine Temperatur von 14o - I7o C. Durch diese Maßnahme kann das Volumen des heißen Kesselabgases verringert werden, wenn beide Gasströrae getrennt entstaubt werden, oder die Temperatur des Gesamtabgases

reduziert sich auf 280 - 350 °C, wenn das Trocknerabgas dem Kesselgas wieder zugemischt wird.

Der große Nachteil der direkten Trocknung von Grünkoks liegt darin, daß das für die Trocknung verwendete Kesselabgas hinter dem Trockner große Mengen an Grünkoksstaub enthält. Dieser Staub hat die gefährliche Eigenschaft,

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unter bestimmten Bedingungen schon bei Temperaturen von unter 100 C zu zünden. Die Abscheidung dieses Staubes ist deshalb sehr geiahrlich, weil bei Störungen in der Gesamtanlage ein Lufteinbruch in das großvolumige Abgassystem nicht zu vermeiden ist und dadurch in den Abgasleitungen und dem Staubfilter Brände und Explosionen entstehen können.

Obwohl" bei dem Einsatz von direkten Grünkokstrocknern das Staubprpblem ungelöst blieb, zeigte es sich, daß der Einsatz von getrocknetem Grünkoks in den Kalzinierofen Vorteile für die gesamte Prozeßführung im Öfen hat. Der Drehrohrofen kann kürzer werden, denn ca. 40% seiner Länge werden beim Einsatz von nassem Grünkoks für die Trocknung benötigt.

Die Temperaturverteilung im Ofen läßt sich leichter beeinflussen and konstant halten, was für die Ralzinatqualität wichtig ist. Weiterhin wird durch den Einsatz von getrocknetem Grünkoks weitgehend vermieden, daß der Koks im "Einlaufbereich." des Drehrohrofens an. de*· Ofenausmauerung anbackt. Die Anbackungen brechen von Zeit zu Zeit ab, wodurch Materialschübe im Ofen entstehen, die den Kalzinatprozeß erheblich stören und zu Schwankungen in der Kalzinatqualität führen.
Ein weiteres Problem bei dem bisher verwendeten Kalznierverfahren ist die Kühlung des heißen Kalzinats. Bei der direkten Kühlung in einer Drehtrommel durch Ablöschen mit Wasser entstehen große Mengen an Wasserdampf - bei 10 t Kalzinat ca. 10.000 Nm3-,. der sehr viel Staub enthält (ca, 800-1000 mg/Nm3). Die Abscheideleistung der bisher verwendeten Zyklon-Staubabscheider reicht für neuere ümweltschutzbestimmungen nicht mehr aus. Bei einer Naßentstaubung wäi-e die Wiederverwendung des abgeschiedenen, Kalzinatstaub enthaltenen Wassers problematisch«, Es wurden deshalb Anlagen gebaut, bei denen die Brüden mit den Kesselabgasen zusammen in einer zentralen EntsAau-

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bungsanlage enstäubt werden. Der Nachteil dieser Maßnahme liegt darin, daß die Brüdenmenge stark schwankt, wodurch sich Druckschwankungen im gesamten Gasweg nicht vermeiden lassen. Druckschwankungen im Drehrohrofen bewirken aber eine ständige Veränderung· der Temperatui^vex·- teilung im Ofen, was sich negativ auf die Qualität des Kalzinates auswirkt. Außerdem gelangen durch diese Druckschwankungen auch Brüden in die Übergangsschurre zwischen Ofen und Kühler, die dort mit dem glühenden Koks zu Wassergas reagieren, vor allem dann, wenn das Produkt mit Temperaturen von über 1250 C aus dem Ofen fällt. Die nachfolgende 'Verbrennung des Wassergases führt im Bereich des Produktaustrittes des Ofens, der Schurre und im Einlaufbereich des Kühlers durch überhitzung des Materials zu schweren Schaden.

"weiterhin erwios sich das System an Wasser spinndüsen in der Kühltrommel als sehr störanfällig und v/artungsaufwendig.
Bei den steigenden Anforderungen an die Qualität des Kalzinates ist außerdem von Kachteil, daß der Aschegehalt im Kalzinat ansteigt, je nach dem Salzgehalt des verwendete Kühlwassers. Die Abbrandgeschwindigkeit von aus dem Kalzinat hergestellten Schmelzelektroden wird von dem Aschegehalt und dabei besonders von dem Calziunigehalt negativ beeinflußt.

Aus diesen Gründen wurden auch schon Anlagen gebaut, bei denen das Kalzinat indirekt gekühlt wurde. Dabei fällt das Produkt in eine Drehtrommel, die in einem offenen Wasserbad rotiert. Das Kühlwasser wird durch geregelten Zu- und Abfluß auf konstanter Temperatur gehalten.

Diese Art der indirekten Kühlung bietet gegenüber der direkten Kühlung Vorteile. Die Nachteile liegen auf dem Gebiet der Werkstoffe, der Korrosion und der geringen ■ War meta u s ch er f 1 äc he.

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Es wurde nun ein Verfahren gefunden, das die bekannten Nachteile der bisher verwendeten Kalzinierverfahren hinsichtlich Grünkokstrocknung, Kalzinatkühlung und Abgasbehandlung vermeidet, den steigenden Qualitätsanforderungen an das Kalzinat gex-echt wird, bei dem vor allem aber die ständig strenge*· werdenden Umweltschutzbestimmungen hinsichtlich der Staubeinission erfüllt werden können, wodurch der Betrieb einer kontinuierlichen Pretolkokskalzinieranlage überhaupt erst möglich wird.

1) Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von Petrolkokskalzinat aus nassem Grünkoks im Drehrohrofen mit einem Gasweg zur Einstellung gleichmäßiger Prozeßbedingungen für Druck und Temperatur gefunden, welche durch folgende Verfahrensstufen gekennzeichnet ist: , .

1. Kasser Grünkoks wird in einem Drehtrockner mit indirekter Beheizung durch Kesselrauchgas auf eine Restfeuchte von etwa o,5 - 7,ο Gew. % getrocknet und der Brüdendampf mit Gehalt an Grün-

koksstaub einem Dampfkessel zugeführt»

2. danach dem Falzinierofen zugeführt und am Ofenausgang mit einem Restgehalt Kohlenwasserstoffen von max. o,l Gew. % und einer Temperatur bis max.

1.400°C ausgeführt wird,

3. das im Gegenstrom zugeführte Heizgas mit der am Brenner zugeführten Primärluft verbrannt, dadurch der Koks aufgeheizt, eine Teilmenge der im Grünkoks enthaltenen Kohlenwasserstoffe ausgetrieben und durch die gleichzeitig am oberen Teil des

Brennerkopfes zugeführte Sekundärluft entzündet und verbrannt und durch diese Verbrennungsener-

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<gie die andere Teilmenge an Kohlenwasserstoffen aus dem Grünkoks ausgetrieben und verbrannt, derart, daß durch, das Volumenverhältnis von Primärluft zu Sekundärluft von etwa 1 zu 1-2 und mit ^X5 Heizgas eine konstante Temperaturverteilung über die Länge des Kalzinierofens eingestellt wird, wobei das Temperaturmaximum im Bereich der Auslaufhälfte liegt,

4-. das heiße Kalzinat aus Stufe 2 mit einer Temperatur von etwa I.3OO - 1.400⁰C über eine stationäre, teils gemauerte wassergekühlte Schurre einer indirekten Kühlung zugeführt und aus dieser mit einer Temperatur von 100 - 200 C ausgeführt wird, wobei zwischen dem Austritt des Drehrohrofens und dem Kühler ein Differenzdruck von etwa 1 - o,4 mbar eingestellt und dadurch das lindringen von Fremdluft im Gegenstrom zum Kalzinat an der Schurre verhindert wird, um Temperaturerhöhungen an der Schurre und im Auslauf des Kalzinierofens zu verhindern und um Kalzinatverluste gering zu halten und das durch den Differenzdruck zum Kalzinierofen angesaugte Rauchgas zusammen mit der an den Abdichtungen des Kühlers eindringenden Fremdluft, der Primärluft und/oder der Sekundärluft in Stufe 3 zugeführt wird,

5' das Abgas aus Stufe 3 mit Restgehalten an unverbrannten Kohlenwasserstoffen, CO, Hp (Schwachgas) und Kbksstaub aus Grünkoks und Kalzinat über eine Staubabsetzkammer im Dampfkessel zur Verwertung der thermischen und chemischen Energie zur Dampf-erzeugung verbrannt und die Restmenge an Grünkoksstaub mittels zusätzlichem Stützfeuer teilweise kalziniert, teilweise verbrannt, das Rauchgas mit etwa 4oo-450°C austritt und der indirekten Trocknung in Stufe 1 zur Beheizung zugeführt wird, 709888/0019

6. das vom Trockner austretende Rauchgas mit einer Temperatur von etwa 28o-32o°C einem Elektrofilter zugeführt, der Koksstaub abgeschieden und das Abgas über ein Saugzuggebläse mit dem Reststaub-

^ gehalt unter loo mg/Nm3 (trocken) ausgeführt wird,

7. der in den Stufen 1,5,6 anfallende Koksstaub einem Sammelbehälter zugeführt und aus diesem dosiert dem Einsatzgut nach dem Trockner zugemischt wird zur Einstellung eines gleichmäßigen Fließverhaltens des Kokses im Kalzinierofen,

2) Welter wurde ein Verfahren nach Anspruch 1 gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Temperatur des KaIzinats am Austritt des Drehrohrofens mit der . zugeführten Heizgasmenge gesteuert wird.

3) Ferner wurde ein Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2 gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gastemperatur am Eintritt des Drehrohrofens durch die Sekundärluft und/oder durch Unterdruck im Kalzinierofen gesteuert wird.

4) Außerdem wurde ein Verfahren nach Anspruch 1-3 gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verweilzeit des Kokses im Drehrohrofen durch die Einstellung einer Drehzahl zwischen o,5-2,5 U/Min, bei einer Ofenneigung von etwa 3,5% geregelt wird.

5) Weiter würde ein Verfahren nach Anspruch 1-4 gefunden, weiches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einstellung des Temperaturmaximums der Kalzinierzone durch die Verweilzeit in Verbindung mit der Primärluft eingestellt wird. .

6) Weiterhin wurde ein Verfahren nach Anspruch 1-5 gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der indirekte Kühler in einem geschlossenen Kühlwassersystem betrieben wird, wobei die Rückkühlung durch Luftkühler erfolgt.

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7) Ferner wurde eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-6 gefunden, welche dadurch gekennzeichnet ist,daß diese aus dem indirekt beheizten Grünkokstrockner (1) dem Kalzinierofen (2) mit Einlaufschurre (3) und Gasabsperrorgan zum Trockner (4) für den trockenen Grünkoks und der teilweise wassergekühlten Auslaufschurre (5) zum Transport in den indirekten Kühler (6), mit Anschlüssen für die Zuleitung von Heizgas, Primärluft "und Sekundärluft (7, S, 9) und mit Rauchgasabgang

(10) zum Dampfkessel (11) besteht und weiter aus dem indirekten Kühler (6) mit Absaugung für Rauchgas und Falschluft (12) durch den luftbetriebenen Injektor (13) besteht und weiter aus der Staubabsetzlamraer (14) mit Staubtransporteinrichtungen am unteren konischen Teil der Kammer (15) mit Sugregulierschieber (ie) für die Druckregelung im Drehofen besteht und weiter aus dem Dampfkessel (11) mit Heizgasbrenner für Stützfeuer (17) und Leistungsbrennern (18) in mehreren Ebenen und mit Luftgebläsen (19) für Verbrennungsluft und Gebläse (20) zur Absaugung der Brüden aus dem indirekten Trockner (1) über die Brüdenleitung (21) besteht und weiter aus dem Elektrofilter (22) für die Abscheidung des Staubes aus dem Rauchgas mit Abzugschnecke (23) für Staub am unteren konischen Teil des Elektrofilter und weiter aus dem Saugzuggebläse (24) und dem Abgaskamin (25) besteht und aus dem Staubsammelbehälter (26) zur Aufnahme von Staub aus der Staubabsetzkaramer (14), dem indirekten Trockner (1) und dem Elektrofilter (22) mit Dosierschnecke (27) und Transporteinrichtungen (28) zur Weit er leitung des Staubes in die Einlaufschurre (3) des Kalzinierofens (2) besteht.

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8) Weiter wurde eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens-nach den Ansprüchen 1-7 gefunden, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Auslaufschurre (5) im oberen gemauerten Teil eine Treppenstufe aufweist, so daß Kalzinat aufeinanderfällt und dadurch Materialverschleiß an der Schurre vermieden wird und dieses über den wassergekühlten Teil der Schurre, dem indirekten Kühler (6) zugeführt wird.

9) Außerdem wurde eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-8 gefunden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausmauerung des Kalzinierofens in der Einlaufzone ' und in der Kalzinierzone auf eine Länge von etwa 1/3 bis 2/3 der Ofenlänge als Kammfutter ausgebildet ist.

Das Verfahren der Erfindung arbeitet mit einer indirekten Trocknung, indirekter Kühlung, zentraler Staubdosierung und Staubabscheidung durch E-Filter und wird beispielsweise wie folgt beschrieben:

Der nasse Grünkoks wird in einem indirekten

Trockner (1) getrocknet, der mit dem Abgas eines Kessels (11) beheizt wird. In dem Kessel wird die Energie des Kalzinierschwachgases zur Dampferzeugung ausgenutzt. Bei dem Trockner handelt es sich um einen, während des Betriebes in der Dreh

zahl verstellbaren Röhrentrockners, in dem der Koks durch die Drehbewegung gefördert wird. Der Trockner dreht sich in einer Kammer, durch die das Kesselabgas strömt. (Herstellung Firma Büttner-Schilde-Haas) Die mit dem leicht entzünd-

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lichen Grünkoksstaub beladenen Brüden werden mit einem Gebläse (2o) am Trocknerausgang abgezogen und in den Feuerraum des Kessels geführt in dem der Staub verbrennt. Dem auf einen Wassergehalt von max. 5% getrockneten Grünkoks wird hinter dem Trockner gleichmäßig Staub zudosiert, der aus der Staubabsetzkammer (14) hinter den Drehrohrofen (2), dem Elektrofilter (22) und "der Gasseite des Grünkokstrockners abgezogen und in einem Behälter (26) gesammelt wird, von dem aus die Zudosierung erfolgt. Die Staubzudosierung ist von besonderer Bedeutung für die gleichmäßige Ausbildung des Koksbettes im Kalzinierofen. Das Gemisch aus trockenem Grünkoks und Staub gelangt in den Drehrohrofen (2), in dem das Gut einem heißen Gasstrom entgegengeführt wird. Die Beheizung des Ofens erfolgt auf der Produktaustrittsseite mit einem Gas- oder Ölbrenner. Brennluft wird über ein Gebläse an zwei Stellen ara Brennerkopf als Primärluft direkt am Brenner und als Sekundärluft oberhalb des Brenners zugeführt. Ein Teil der aus dem Koks entweichenden Kohlenwasserstoffe wird im Drehrohrofen mit Hilfe der Sekundärluft verbrannt, wodurch der größte Teil der für den Prozeß erforderlichen Energie gewonnen wird.

Durch das Verhältnis von Primär- und Sekundärluft und die Saugung im Ofen wird die Temperaturverteilung über die gesamte Ofenlänge eingestellt.

. Das fertige Produkt fällt mit einer Temperatur von 125o - 135o ⁰C über eine teilweise gemauerte,

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teilweise wassergekühlte Schurre (5) in einen indirekten Drehkühler (6), in dem das Produkt durch wasserumflossene Kühlsektion geführt wird. (Herstellung.der Firma Büttner-Schilde-Haas) Das erwärmte Kühlwasser fließt im Kreislauf von einem Sammelbehälter (31) über einen Luftkühler (33) in den Kalzinatkühler zurück. Die Wärme des Kalsinates wird also an die Luft abgeführt. Die Kühlung der Schurre ist an diesen Kreislauf angeschlossen. Das Kalzinat verläßt den Kühler mit 100-150 C. Das Schwachgas aus dem Drehrohrofen wird über eine Staubabsetzkammer (14) gefahren _s in der sich die groben Staubpartikel absetzen und gelangt dann in den Feuerraum des Kessels, der auf verschiedenen Ebenen mit gas- oder ölbetriebe-. ilen Stütz- und Leistungshrennern (17, 18) ausgerüstet ist unldem Brennluft über Gebläse (19) zugeführt wird. Dort werden die brennbaren Gase (CO, Ho, Kohlenwasserstoffe) verbrannt. Von dem Staub v/erden die besonders leicht entzündlichen Restkohleriwasserstoffe enthaltenden Anteile teils verbrannt, teils auskalziniert. Die gewönne Energie wird zur Dampferzeugung verwendet. Schwankungen im Energiegehalt des Schwachgases werden durch die entsprechend geregelten Leistungsbrenner ausgeglichen, so daß eine gleichmäßige Kessellast gefahren werden kann. Pro Tonne eingesetzten trockenen Grünkokes werden einschließlich der Leistung der Stütz- und Leistungsbrenner - 2,6 - 2,9 t Dampf mit einer Erzeugungswärme von 297o J/kg Dampf erzeugt. Das 4oo - 5oo °c heiße Abgas geht hinter dem Kessel in den indirekten Trockner (1) und gelangt von dort mit einer Temperatur von 28o - 32o°C in einen Slektrofilter (22). Da der gesamte im Abgas enthaltene

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Staub durch den Feuerraum des Kessels gefahren wird, enthält dieser nur Spuren von Kohlenwasserstoffen, ist schwer entzündlich und läßt sich elektrostatisch seht gut abscheiden.

Zusammen mit der relativ niedrigen Abgastemperatur sind damit die Bedingungen gegeben, daß das Filter relativ klein und damit preiswert gebaut werden kann. Der Reststaubgehalt des Abgases hinter dem Filter liegt unter loo mg/Nm^ tr und genügt den Umweltschutzbestimraungen. Hinter dem Filter wird das saubere Abgas mit einer Temperatur von unter 3oo C über
Schornstein gefahren.

von unter 3oo C über ein Saugzuggebläse in den

Das Verfahren der Erfindung bietet gegenüber der Arbeitsweise nach dem Stand der Technik folgende Vorteile:

Es wird praktisch nur ein Gasweg benötigt, der vom Drehrohrofen über den Kessel, den Trockner und das Elektrofilter zu dem Saugzuggebläse führt und hinsichtlieh Druck- und Temperatur entsprechend sicher geregelt werden kann. Es ist damit eine Vorbedingung für eine gleichmäßig gute Kalzinatqualität gegeben.

Bei der Schwachgasbehandlung wird die Energie des Gases optimal für die Dampferzeugung und für die Trocknung des Grünkokses genutzt. Der im Gas enthaltene Staub wird schwer entzündlich und elektrostatisch leicht abscheidefähig. Zusammen mit der relativ niedrigen Abgastemperatur hinter dem Trockner sind damit die

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■r ;-■

Bedingungen für eine gefahrlose, intensive, den ümweltschutzbestimmungen genügende Abgasreinigung gegeben.

Durch den Einsatz von getrocknetem Grünkoks in dem Drehrohrofen kann dieser Anlagenteil kleiner gebaut werden, wodurch die Prozeßregelung erleichtet wird. Anbackungen im Einlaufbereich des Drehrohrofens werden weitgehend vermieden.

Der abgeschiedene Staub wird in gleichmäßiger Menge dem Einsatz des Drehrohrofens zudosiert. Es ist damit eine wesentliehe Vorbedingung für einen gleichmäßigen Ealzinierprozeß gegeben, da der Feinkornanteil im Einsatzmaterial dessen Fließverhalten im Drehrohrofen stark beeinflußt.

Diiz'ch die indirekte Kühlung ist, wegen fehlender Brüden, das Volumen des zu entstaubenden Abgases um 15 - 2o % kleiner als bei der direkten Kühlung. Der Aschegehalt des Kalzinats ist geringer, seine Qualität dadurch besser. Durch das abgeschlossene Kühlsystem ist die Verwendung von vollentsalztem Wasser als Kühlwasser möglich, wodurch Vorteile hinsichtlich der Korrosion und der Verschmutzung des Kühlsystems entstehen.

Das Verfahren der Erfindung gliedert sich in folgende Verfahrenswege, die nachstehend beispielsweise beschrieben werden:

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1. Koksweg:

Der Grünkoks wird über Fördereinrichtungen dem indirekten Grünkokstrockner (1) zugeführt. Diese Einrichtungen sind so geschaltet, daß im Störungsfall der
Grünkokstrockner beigepaßt werden kann. Vom Trockner gelangt der Grünkoks in den Kalzinierofen (2). Der

KaIzinierofen kann mit verschiedenen Geschwindigkeiten gedreht v/erden mittels hydrostatischem Antrieb.
Damit kann die Verweilzeit des Kokses im Kalzinierofen beeinflußt werden. Die Neigung des Drehofens ist auf den Drehzahlgeschwindigkeitsbereich abgestimmt. Die

Ausmauerung des KaIzinierofens ist im Kalzinierbereich und im Bereich der Einlaufzone als Kainmfutter ausgeführt, wodurch eine optimale Umwälzung des Koksbettes erreicht wird. Die Schurre (5) am Auslauf des Kalzinierofens hat im oberen gemauerten Teil eine Treppenstufe, so daß Kalzinat auf Kalzinat fällt, wodurch der Verschleiß am Material auf ein Minimum reduziert wird. Der Übergang zum indirekten Kühler (6) ist wassergekühlt. Der indirekte Kühler (6) ist ein Sektional-

kühler, der von einem Iiühlwasserstrom beaufschlagt

wird und stets bis zur Hälfte (Achsmitte) mit Wasser im Kühlraum gefüllt ist. Das Kalzinat gelangt in den Kühler mit ca. 125o - 135o°C, verläßt den Kühler mit ca. loo-15o°C und wird dann mittels FÖrdereinrich-

tungen in die Kalzinatbunkerstation gefahren.

2. Gasweg;

Der Gasweg beginnt bei dem Brenner und Luftzugabe an der Produkt-Austrittsseite des Drehrohrofens. Dieser

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führt über den Ofen (2), den Kessel (11), den indirekten Trockner (1) und das Elektro-Staubfilter (22) zu dem Saugzuggebläse (24). Durch dieses Gebläse wird auf dem gesamten Gasweg ein Unterdruck erzeugt, der durch entsprechende Regelklappen im Drehofen und im Kesselfeuerraum jeweils auf einer kostanten, prozeßbedingten Höhe gehalten wird. Hinter dem Saugauggebläse wird das Abgas zu dem Schornstein (25) geführt. Die Beheizung des Drehrohrofens erfolgt vorzugsweise mit Gas sowie Erdgas, Raffineriegas etc. Dies ist auch mit Heizöl möglich. Die Brennluft wird über ein Gebläse zugeführt. Die Temperatur des Kalzinates am Austritt des Drehröhrofens wird über die Brennstoffmenge geregelt (ca. 125o - 135o ⁰C). Die Brennluft wird aufgeteilt in Primärluft, die direkt dem Brenner zugeführt - und Sekundärluft, die im oberen Teil des Ofenbrennerkopfes eingeblasen wird. Die Sekundärluft dient der teilweisen Verbrennung der aus dem Grünkoks ausgetriebenen Kohlenwasserstoffe im Drehrohrofen.

Es ist dadurch möglich, in einem praktisch ausreichenden Bereich die Abgastemperatur an der Produkt-Eintrittsseite des Drehrohrofens zu regeln, über einen Zugregulierschieber (16) wird im Drehrohrofen ein bestimmter Unterdruck gehalten. Durch die Höhe des Unterdruckes und die Verteilung von Primär- und Sekundärluft ist es möglich, die Temperaturverteilung im Drehrohrofen so zu beeinflussen, daß für die Qualität des Kalzinates ein Optimum erreicht werden kann. Ein Teil der Brennluft wird auf der Druckseite des Brennluftgebläses durch einen Injektor (13) geführt. Dieser Injektor saugt Luft aus dem indirekten Kühler an dessen Produktaustrittsseite ab, die durch

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verschiedene Undichtigkeiten eindringt. Diese Falschluft würde, bedingt durch den Unterdruck im Drehrohrofen gemäß dem Druckgefälle, durch die Übergangsschurre vom Kühler zum Drehrohrofen fließen, im Gegenstrom zu dem glühenden Kalzinat, was zu sehr hohen Temperaturen und Zerstörungen an der Schurre führen würde. Die Saugleistung wird so eingestellt, daß ein schwaches Druckgefälle vom Drehrohrofen zum Kühler entsteht. Das abgesaugte Luft-Rauchgasgemisch wird dem Drehrohrofen über die Primärluft zugeführt. Das Abgas aus dem Drehrohrofen enthält brennbare Gase (CO, H-, Kohlenwasserstoffe) und sehr viel Staub. Dieses auch als Schwachgas bezeichnete Gas passiert erst die Staubabsetzkammer (14), in der sich die schweren Staubpartikel absetzen und wird s.it einer Temperatur von 6oo - 8oo°C dann über ein Umstellventil (29) in den Kessel (11) geleitet. Bei außergewöhnlichen Betriebszüständen (An- und Abfahropei'ationen, Kesselstillstand etc.) kann das Schwachgas auch mit Hilfe des Umstellventils direkt in den Schornstein gefahren werden, in dem Stützbrenner dafür sorgen, daß in diesem Fall ein großer Teil des Staubes und die brennbaren Gase verbrannt werden. In dem Kessel sind auf verschiedenen Ebenen Stütz- und Leistungsbrenner angeordnet, die mit Gas oder Öl betrieben werden können. Die Brennluft wird über Gebläse zugeführt. Die Luft- und Brennstoffzufuhr zu den Stütz- und Leistungsbrennern wird so geregelt, daß die brennbaren Gasanteile des Schwachgases und. die leichtentzündlichen Sraubpartikel verbrennen, das Abgas kein CO und nur ca. 2-4 Vol. % Sauerstoff enthält und der Kessel mit gleichmäßiger Dampflast gefahren wird. Die ca. 4oo - 5oo°C heißen Kesselabgase

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werden über die Leitung (30) in den indirekten Grünkokstrockner geleitet. Bei Störungen und Reparaturen am Trockner kann das Gas auch über eine Bypaßleitung am Trockner vorbeigefahren werden. Beim Passieren des Trockners kühlt das Kesselgas auf 28o - 32o C ab. Durch die abgegebene Wärme wird der nasse Grünkoks getrocknet. Der Viassergehalt sinkt dabei von etwa 12-2o% auf o,5 - 5%. Die Brüden werden an der Produktaustrittsseite mit einem Gebläse (2o) abgesaugt. Diese enthalten eine große Menge sehr leicht entzündlichen Grünkoksstaubes und werden deshalb hinter dem Gebläse in den Feuerraum des Kessels eingesetzt, in dem der Staub verbrennt. Das gekühlte Abgas passiert hinter dem Trockner das Elektrofilter. Der gesamte in dem Abgas enthaltene Staub wird durch den Feuerraum des Kessels geführt, es ist dadurch der Gehalt an Rest-Kohlenwasserstoffen im · Koksstaub sehr gering und der Staub schwer entzündlich. Da außerdem das Abgas einen relativ hohen Gehalt an Wasserdampf hat, sind die Bedingungen für eine gefahrlose elektrostatische Abscheidung des Staubes geschaffen. Der Reststaubgehalt des Abgases hinter dem Filter entspricht den Umweltschutzbestimmungen. Hinter dem Filter wird das Abgas über das Saugzugge-

blase (24) mit Temperaturen von unter 3oo°C in den Kamin abgeführt.

3. Staubweg: ·

Die größte Menge des bei dem Prozeß entstehenden Staubes fällt in der Staubabsetzkammer (14) hinter der Produkteintrittsseite des Drehrohrofens und in dem Elektro-Staubfilter (22) an. Die auf der Gasseite des indirekten Trockners abgeschiedene Staubmenge

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ist sehr gering. Entsprechend der räumlichen Anordnung der einzelnen Anlageteile zueinander, in denen Staubabscheidung erfolgt, wird der Staub über mechanische oder pneumatische Fördereinrichtungen zu einem Staubsammelbehälter (26) gefahren. Aus diesem Behälter wird der Staub über eine Dosierschnecke (27) und eine mechanische Fördereinrichtung dem getrockneten Grünkoks zwischen indirektem Trockner und Drehrohrofen-Eintritt zudosiert.

Die gleichmäßige Zudosierung des Staubes zum Drehrohrofeneinsatz ist für das Verfahren der Erfindung vorzugsweise wesentlich. Der Feinkornanteil des Einsatzmaterials beeinflußt das Fließverfahren des Kokses im Drehrohrofen,

Es ist auch möglich, den in dem Staubsammelbehälter (26) gesammelten Staub ganz oder teilweise über eine pneumatische Fördereinrichtung der Brennluft des Drehrehrofens zuzudosieren. Die Temperaturregelung im Ofen wird jedoch dadurch erschwert. Außerdem wird eine höhere Menge an Staub verbrannt, wodurch die Kalziuatausbeute herabgesetzt wird.

4. Indirektes Kühlsystem:

Das Kühlsystem besteht aus einer Kühlwasservorlage (31), der Kühlwasserpumpe (32) und dem Luftkühler (33).

Als Kühlwasser wird vollentsalztes Kesselspeisewasser verwendet. Es werden dadurch Korrosionen und Verschmutzungen im Kühlsystem praktisch vermieden. Durch das geschlossene Kühlsystem ist auch die Verwendung von anderen Kühlflüssigkeiten möglich. Das System ist durch einen Syphon (34) gegen Luftsauerstoffzutritt abgetaucht. Bei Ausfall der Kreislaufpumpen (32) wird automatisch auf die Zuspeisung von Hydranten-

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wasser umgeschaltet. Dieses Wasser .steht ständig mit einem ausreichenden Druck zur -Verfügung. Der Kühler v/irdvon der Firma Büttner-Schilde-Haas hergestellt. '

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Claims

Patentansprüche . /ι - ■-■■...- - : .■■■... /I)- Verfahren zur Herstellung von Petrolkökskalzinat ^-^ aus nassem Grünkoks im Drehrohrofen mit einem Gasweg. zur Einstellung gleichmäßiger Prozeßbedingungen für Druck and Temperatur gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen:

1. Nasser Grünkoks wird in einem Drehtroekner mit indirekter Beheizung durch Kesselrauchgas auf eine \ Restfeuehte von etwa o, 5 - 7,ο Gew. % getrocknet und der Brüdendampf mit Gehalt an Grünkoksstaub einem Dampf kesse]

2, danach dem Kalzinierofen zugeführt und am Ofenausgang mit einem Restgehalt Kohlenwasserstoffen von max. o,l Gew. % und einer Temperatur bis max. 1..400°C ausgeführt, .

3, das im Gegeftstrosii zugeführte Heisgas mit der am Brenner zugeführten Primärluft verbrannt, dadurch der Koks aufgeheizt, eine Teilmenge der im Grünkoks enthaltenen Kohlenwasserstoffe ausgetrieben und durch die gleichzeitig am oberen Teil des Brennerkopfes zügeführte Sekundärluft entzündet und verbrannt und durch diese Verbrennungs energie die andere Teilmenge an Kohlenwasserstoffen aus dem Grünkoks" ausgetrieben und verbrannt, derart, daß durch das Volumenverhältnis von Primärluft zu Sekundärluft von etwa 1 zu 1-2 und mit Heizgas eine konstante Temperäturverteilung über die Länge des Kalzinierofens eingestellt wird,

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-μ.

wobei das Temperaturmaximum im Bereich der Auslaufhalfte liegt,

4. das heiße Kalzinat aus Stufe 2 mit einer Temperatur von etwa 1.3oo-1.4oo°C über eine stationäre, teilweise gemauerte, wassergekühlte Schurre einer indirekten Kühlung zugeführt und aus dieser mit einer Temperatur von loo-2oo°C ausgeführt wird, wobei zwischen dein Austritt des Drehrohrofens und dem Kühler ein Differenzdruck von etwa l-o,4 mbar eingestellt und dadurch das Eindringen von Fremdluft im . Gegenstrom zum Kalzinat an der Schurre verhindert wird, um Temperaturerhöhungen an der Schurre und im Auslauf des Kalzinierofens zu verhindex-n und um Kalzinatverluste gering zu halten und das durch den Differenzdruck zum Ralzinierofen angesaugte Rauchgas zusammen rait der an den Abdichtungen des Kühlers eindringenden Fremdluft, der Primärluft und/oder der Sekundärluft in Stufe 3 zugeführt wird,

5. das Abgas aus Stufe 3 mit Restgehalten an unverbrannten Kohlenwasserstoffen, CO₅ H« (Schwachgas) und Koksstaub aus Grünkoks und Ealzinat über eine Staubabsetzkammer· im Dampfkessel zur Verwertung der thermischen und chemischen Energie zur Dampferzeugung verbrannt und die Restmenge an Grünkokssraub mittels zusätzlichem Stützfeuer teilweise kalziniert, teilweise verbrannt, das Rauchgas mit etwa 4oo-45o C austritt und der indirekten Trocknung in Stufe 1 zur Beheizung zugeführt wird,

6. das vom Trockner austretende Rauchgas mit einer Temperatur von etwa 28o-32o°C einem Elektrofilter zugeführt, der Koksstaub abgeschieden und das

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Abgas über ein Saugzuggebläse mit dem Reststaubgehalt unter loo mg/Km3 (trocken) ausgeführt wird,

7. der in den Stufen 1,5,6 anfallende Koksstaub einem Sammelbehälter zugeführt und aus diesem dosiert dein Einsatzgut- nach dem Trockner zugemischt wird zur Einstellung eines gleichmäßigen Fließverhaltens des Kokses ja ILa Ik in i er of en.

2) Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Kalzinates am Austritt des Drehrohrofens "mit der zugeführten Heizgasmenge gesteuei-t wird,

3) Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichne·; daß die Gastemperatur am Eintritt des Drehrohrofens durch die Sekundärluft und/oder durch Unterdruck im Kalzinierofen gesteuert wird.

4) Vex'faiiren nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß die■ Ysrweiljselt d.es Kokses im Drehrohrofen durch die Einstellung einer Drehzahl zwischen o,5-2,5 U/Min, bei einer Ofenneigung von etwa 3,5% geregelt wird.

5) Vei'fahren an Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Temperaturmaximums der Kalzinierzone durch die Verweilzeit in Verbindung mit der Primärluft eingestellt wird.

6) Verfahren nach Ansprüchen 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß der indirekte Kühler in einem geschlossenen Kühl« wassersystem betrieben wird, wobei die Rückkühlung durch Luftkühler erfolgt.

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ORiGlNALfNSPECTED-

7) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß diese aus dem

indirekt bebeizten Grünkokstrockner (1) dem Kalzinierofen (2) mit Einlaufschurre (3) und Gasabsperrorgan zum Trockner (4) für den trockenen Grünkoks und der teilweise wassergekühlten Auslaufschurre (5) zum Transport in den indirekten Kühler (6), mit Anschlüssen für die Zuleitung von Heizgas, Primärluft und Sekundärluft (7, 8, 9) und mit Rauchgasabgang

(10) zum Dampfkessel (11) besteht und weiter aus dem indirekten Kühler (6) mit Absaugung für Rauchgas und Falschluft (12) durch den luftbetriebenen Injektor (13) besteht und weiter aus der Staubabsetζlammer (14) mit Staubtransporteinrichtungen am unteren konischen Teil der Kammer (15) mit Zugregulierschieber (IG) für die Druckregelung im Drehofen besteht und weiter aus dem Dampfkessel (11) mit Heizgasbreraier für Stützfeuer (17) und Leistungsbrennern (18) in mehreren Ebenen und mit Luftgeblasen (19) für Verbrennungsluft und Gebläse (20) zur Absaugung der Brüden aus dem indirekten Trockner (1) über die Brüdenleitung (21) besteht und weiter aus deia Elektrofilter (22) für die Abscheidung des Staubes aus dem Rauchgas mit Abzugschnecke (23) für Staub am unteren konischen Teil des Elektrofilter und weiter aus dem Saugzuggebläse (24) und dem Abgaskamin (25) besteht und aus dem Staubsammelbehälter (26) zur Aufnahme von Staub aus der Staubabsetzkammer (14), dem indirekten Trockner (1) und dem Elektrofilter (22) mit Dosierschnecke (27) und Transporteinrichttingen (28) zur Weiterleitung des Staubes in die Einlaufschurre (3) des Kalzinierofens (2) besteht.

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8) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufschurre (5) im oberen gemauerten Teil eine Treppenstufe aufweist, so daß Kalzinat adfeinanderfällt und dadurch Materialverschleiß an der Schurxe vermieden wird und dieses über den Wassergekühlten Teil der Schurre dem indirekten Kühler (6) zugeführt wird. '

9) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 - 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Ausmauerung des Kalzinierofens in der Einlaufzone und in der Kalzinierzone auf eine Länge von etwa 1/3 bis 2/3-der Ofenlänge -als Eajmaf utter ausgebildet ist.

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