DE2633789C3

DE2633789C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Petrolkokskalzinat

Info

Publication number: DE2633789C3
Application number: DE2633789A
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: 1980-08-14
Also published as: DE2633789A1; DE2633789B2; US4176010A

Description

Bei der thermischen Krackung von Destillationsrückständen oder schweren Gasölfraktionen, die bei

4^r> der Rohölverarbeitung anfallen, entsteht Petrolkoks, der in Kokskammern abgeschieden und mit Druckwasserstrahlen herausgeschnitten wird. Dieser Rohpetrolkoks, auch Grünkoks genannt, enthält noch 6 bis 15% schwere asphaltartige Kohlenwasserstoffe

^r>o und je nach Dauer der Lagerung 12 bis 20% Wasser.

Der Koks wird 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 1200 bis 1400° C erhitzt. Der spezifische elektrische Widerstand des Petrolkokses fällt dadurch von 3,7 x 10" Ω/cm auf 0,014 bis 0,016 Ω/cm. Der Koks wird von einem Isolator zu einem elektrischen Leiter umgewandelt. Die-

bo ser Vorgang wird als Kalzinieren von Petrolkoks bezeichnet, das Fertigprodukt Petrolkokskalzinat genannt.

Das Kalzinieren wird in rotierenden Herdöfen oder in Drehrohrofen durchgeführt. Auch diskontinuier-

h^r> lieh betriebene Schachtofen können für diesen Zweck eingesetzt werden. Es überwiegt jedoch die Anzahl der Drehrohrofenanlagen erheblich. Für Durchsatzkapazitäten von über 500 tato sind ausschießlich

Drehrohröfen im Einsatz. Insgesamt hat der Drehrohrofen den Vorteil, daß dessen Prozeßführung variabler ist, um den vielfachen und ständig wachsenden Qualitätsansprüchen an das Kalzinat gerecht werden zu können.

Zur Durchführung der vorbekannten Verfahren wird der nasse Grünkoks in den Drehrohrofen eingesetzt, der schwach geneigt ist. Das Gut wird durch die Ofendrehung langsam durch den Ofen gefordert. An der Produktaustragsseite wird der Ofen von einem ι ο Brennerkopf aus mit einem Gas- oder ölbrenner beheizt. Die heißen Gase strömen dem Koks entgegen. Die aus dem Koks entweichenden Kohlenwasserstoffe werden teilweis« im Ofen verbrannt und liefern dadurch einen großen Teil der für den Prozeß erforderlichen Energie. Das Kalzinat fällt mit Temperaturen von 1150 bis 1350° C in eine Kühldrehtrommel und wird dort mit Wasser abgelöscht. Das auf der Produkteintrittsseite des Ofens entweichende Abgas enthält noch brennbare Anteile, wie beispielsweise Kohlenstoffmonoxid, Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe sowie große Mengen Koksstaub. Je nach Fahrweise und Wassergehalt des Einsatzmaterials hat das Gas eine Temperatur von 500 bis 800° C. Es wird als Schwachgas bezeichnet. Die weitere Behandlung dieses Schwachgases ist ein wesentlicher Teil des gesamten Verfahrens. Durch die ständig strenger werdenden Umweltschutzbedingungen ist für die Zukunft eine befriedigende und wirtschaftlich tragbare Lösung dieses Problems entscheidend dafür, ob kontinuierliche so Petrolkoks-KalzinierVerfahren zukünftig noch durchführbar sind.

Es sind verschiedene Verfahren im Gebrauch, wie aus der Veröffentlichung in »Aufbereitungsteohnik« Nr. 10/1972, »Die Entwicklung von großen Dreh- r> rohröfen mit Nachbrennern zum Kalzinieren von Koks« hervorgeht, bei denen Schwachgas in Brennkammern, die dem Drehrohrofen nachgeschaltet sind, durch Luft- und Brennstoffzufuhr behandelt wird, 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 Stauabbscheidung durch Filter erforderlich ist. Dieser Forderung steht die hohe Abgastemperatur von über 600° C entgegen. Auch beim Einsatz des v> 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 bis 500° C verlassenen Abgases immer noch pro- w blematisch. Das Gasvolumen ist temperaturbedingt noch sehr groß und die Anforderungen an das Material des großvolumigen Filters sehr hoch, so daß dieses Verfahren und die dazu notwendigen Anlagen sehr aufwendig sind. Dieser Aufwand wird noch vergrö- ^r>> ßert, wenn die heißen Abgase auf eine Temperatur, die es gestattet, das Abgas in Textilfiltern zu reinigen, gekühlt werden. Es sind deshalb auch Anlagen gebaut worden, bei denen ein Teil der Abgaswärme zum Trocknen des nassen Grünkokses verwendet worden wi ist. Dabei werden 20 bis '0% des heißen Kesselabgases in 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 ent- _h--> hält die Brüden und hat eine Temperatur von 140 bis 170° C. Hierbei können beide Gasströme getrennt entstaubt werden oder die Temperatur des Gesamtabgases auf 280 bis 350° C reduziert werden, wenn das Trocknerabgas dem Kesselgas wieder zugemischt wird.

Der große Nachteil der direkten Trocknung von Günkoks liegt darin, daß das für die Trocknung veiwendete Kesselabgas hinter dem Trockner große Mengen an Grünkoksstaub enthält. Dieser Staub hat die gefährliche Eigenschaft, mit Luft explosible Gemische zu bilden und schon bei Temperaturen von unter 100° C zu zünden. Die Abscheidung dieses Staubes ist deshalb sehr gefährlich, weil bei Störungen in der Gesamtanlage ein Lufteinbruch in das großvolumige Abgassystem nicht zu vermeiden ist und dadurch in den Abgasleitungen und Staubfiltern Brände und Explosionen entstehen können.

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

Die Temperaturverteilung im Ofen läßt sich außerdem leichter beeinflussen und konstant halten, was für die Kalzinatqualität wichtig ist. Weiterhin wird durch den Einsatz von getrocknetem Grünkoks weitgehend vermieden, daß der Koks im Einlaufbereich des Drehrohrofens an der Ofenausmauerung anbackt und durch Abbrechen dieser Anbackungen Materialschübe im Ofen hervorgerufen werden, die den Kalziniervorgang erheblich stören und zu Schwankungen in der Kalizinatqualität führen.

Ein weiteres Problem bei dem bisher verwendeten Kalzinierverfahren 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. 10000 Nm³-. der sehr viel Staub enthält (ca. 800 bis 1000 mg/Nm¹). Die Abscheide leistung der bisher verwendeten Zyklon-Staubabscheider reicht für die erforderliche Reinhaltung der Luft nicht mehr aus. Bei einer Naßentstaubung wäre die Wiederverwendung der abgeschiedenen, Kalzinatstaub enthaltenden Wassers technisch schwierig. Es sind deshalb Anlagen gebaut worden, bei denen die Brüden den Kesselabgasen zusammen in einer zentralen Entstaubungsanlage entstaubt 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 Temperaturverteilung im Ofen, die 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 Schäden. Weiterhin erwies sich das System an Wassersprühdüsen in der Kühltrommel als sehr störanfällig und wartungsaufwendig.

Bei den steigenden Anforderungen an die Qualität des Kalzinates ist außerdem von Nachteil, daß der

Aschegehalt im Kalzinat, je nach dem Salzgehalt des verwendeten Kühlwassers, ansteigt. Die Abbrandgeschwindigkeit von aus dem Kalzinat hergestellten Schmelzelektroden wird von dem Aschegehalt, und dabei besonders von dem Calciumgehalt, negativ beeinflußt.

Aus dieser. Gründen sind auch schon Anlagen gebaut worden, bei denen das Kalzinat indirekt gekühlt wird. 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 ergeben sich auf dem Gebiet der Werkstoffe, der Korrosion und der geringen Wärmetauscherfläche.

In der US-PS 3 759795 wird im wesentlichen ein Verfahren zur Verarbeitung von Grünkoks zu Petrolkokskalzinat beschrieben, nach dem der Grünkoks zunächst einem Vorerhitzer zugeführt und dort bereits durch den direkten Kontakt mit heißen Gasen auf Temperaturen von 450 bis 540° C erhitzt wird. Auf diese Weise wird eine schnelle Trocknung des Grünkokses bewirkt, die unter anderem auch zum Dekreptieren der Koksteilchen führt und außerdem bereits eine erhebliche Menge an Kohlenwasserstoff aus dem Grünkoks freisetzt. Durch den direkten Kontakt der Heizgase mit dem Grünkoks wird darüber hinaus die Staubbeladung dieser Gase, die auch durch das Dekreptieren von Koksteilchen noch gefördert wird, sehr vergrößert. Die technischen Nachteile derartiger Staubgemische sind bereits aufgezeigt und außerdem bekannt.

Für das vorbekannte Verfahren ist es demzufolge unerläßlich, den Grünkoks bereits in dem Vorerhitzer auf eine Temperatur zu erhitzen, die über der Temperatur liegt, welche zur reinen Trocknung des Grünkokses notwendig ist und bei welcher noch keine wesentliche Menge an Kohlenwasserstoffen aus dem Grünkoks ausgetrieben werden. Die obere Grenze der Temperatur, auf die der Grünkoks in dem Vorerhitzer nach dem vorbekannten Verfahren erhitzt werden soll, entspricht mit 540° C bereits der unteren Grenze der Kalziniertemperatur. Somit wird der Grünkoks nach dem vorbekannten Verfahren nicht nur getrocknet, sondern es werden bereits Kohlenwasserstoffe daraus abgetrieben. Durch den direkten Kontakt der heißen Gase mit dem Grünkoks werden daraus außerdem erhebliche Staubmengen mitgerissen, die später aus dem Gasstrom wieder abzutrennen sind. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Arbeitsweise ist die Entstaubung der aus dem Nachbrenner des Vorerhitzers abgezogenen Gase, die aufgrund ihrer hohen Temperaturen von wenigstens 460° C in einem besonders ausgestatteten Zyclon erfolgen muß. Die daraus abfließenden Gase müssen dann noch gekühlt werden, bevor sie über ein Gebläse wieder in das Verfahren zurückgeführt werden. Die Kühlung ist offenbar notwendig, um das Gebläse zu schonen. Die heißen Abgase des Kalzinierofens, die noch brennbare Anteile enthalten, werden davon in einem gesonderten Nachbrenner befreit und dann in einem Staubabscheider, der aus hochtemperaturbeständigem Material bestehen muß, vom Staub getrennt und mit Luft vermischt dem Abgaskamin zugeführt Bei dem vorbekannten Verfahren werden die Abgase demzufolge mit erheblichen Staubmengen beladen, die von diesen Abgasen bei sehr hoher Temperatur wieder abgetrennt werden müssen.

Elektrofilter können jedoch zur Staubabtrennun§ aus Gasen mit Temperaturen von über 400° C bekanntlich insbesondere dann nicht eingesetzt werden j wenn es sich um explosible Staub-Gas-Gemische handelt, wie bei den Abgasen der Petrolkokskalzinierung Aus diesem Grund werden die Abgase aus dem KaIizinierofen bei dem vorbekannten Verfahren einer pyrolltisch wirkenden Reinigungseinrichtung zugeführt

κι während die Abgase des Vorwärmers in einem zweiten Nachbrenner von den brennbaren Bestandteiler befreit werden. Auch diese Abgase werden dann noch in die pyrolitische Gasreinigung eingespeist und dor mit dem Abgas des Kalzinierofens vermischt. Das aus

is dieser Abgasreinigung abziehende Gas hat eine so hohe Temperatur, daß ihm sehr große Luftmcngcr zugemischt werden müssen, bevor es in den Abgaska min eingeleitet werden kann. Dieses Verfahren erfordert einen erheblichen apparativen Aufwand für die Abgasreinigung. Außerdem wird in der US-PS 3 759 795 zwar die Kühlung des Kalzinats als notwendig bezeichnet, jedoch kein Hinweis gegeben, wie diese Kühlung durchzuführen ist.

Aus der DE-OS 2 520 132 ist ein Verfahren zum

2> Rösten von Koks mit wesentlichem Anteil an flüchtigen Bestandteilen vorbekannt. Wesentlich ist für diese Verfahren offenbar, daß in dem als Drehofen ausge bildeten Kalzinierofen durch Einblasen von Luft ein« Auflockerung des Koksbettes hervorgerufen wird, dk

jo als »ausgebreitetes Bett in der gestörten Zone« be zeichnet wird und etwa bei einem Drittel der Läng« des Drehofens, vom Austoßende her gemessen, an geordnet ist. An dieser Stelle soll auch das Temperaturmaximum des Koksbettes liegen. Wenn weitei

j5 festgestellt wird, daß die im Drehofen erzeugt« Wärme wesentlich von der zugeführten Luftmeng« abhängt, so gilt das allein für einen Drehrohrofen mi seitlicher Luftzufuhr. Bei dieser Art Drehrohrofei muß auch noch die Lage der Röstzone und ihre Lag« relativ zum Lufteintritt der seitlichen Luftzufuhr gere gelt werden. Die hierzu notwendigen Kontroll- unc Regeleinrichtungen stellen einen zusätzlichen technischen Aufwand dar.

In der US-PS 1993199 ist eine Carbonisiervorrich

Γ) tung beschrieben, in der Kohle behandelt wird, die verdampfbare Bestandteile enthält. Insbesonder« wird in dieser Entgegenhaltung eine indirekte Kühl einrichtung beschrieben, der ein Transportsieb vorgeschaltet ist, um die Feinstbestandteile des Carbonisie-

so rungsproduktes von den gröberen Stücken abzutrennen. Diese indirekte Kühlvorrichtung ist als von außer mit Wasser berieseltes Röhrenbündel ausgebildet, di« keinen geschlossenen Kühlwasserkreislauf aufweist. Nach dem in der AT-PS 217 003 beschriebener Verfahren wird lediglich das Schwachgas der Abhitzeanlage zugeführt, wobei für die dort entstehender Rauchgase keine weitere. Verwendung aufgezeigi wird.

Bei den aus der US-PS 3 759 795, der AT-PS 217 003 und aus der Veröffentlichung von Vaillani u. a. in »Aufbereitungstechnik« (1972), Seiten 63 Iff., bekannten Abgasreinigungen für die Er zeugung von Petrolkokskalzinat können die dort beschriebenen Staubabscheider nicht durch Elektrofiltei ersetzt werden, weil die Abgase der Petrolkokskalzi nierung mit hohen Temperaturen anfallen und bereit aus diesem Grund einem Elektrofilter nicht zugeführ werden können. Ein Ablöschen der Gase mit Wassei

oder eine Zumischung von Luft vor dem Elektrofilter würde jedoch zu leicht explosiblen Gemischen führen, die im Fall eines Überschlags in dem Elektrofilter gezündet wurden.

In dem Verfahren nach der AT-PS 217 003 wird der aus dem Schwachgas abgeschiedene Staub der Aulgabeleitung tür Grünkoks, also dem Einsatzmalo rial, zugeführt, das nicht vorgetrocknet ist. Nach den Angaben der US-PS 1993199 wird das aus dem Kokskalzinat abgesiebte Unterkorn ebenfalls dem als Ausgangsmaterial einzusetzenden Grünkoks zugemischt. Über die Behandlung des in den Abgasen enthaltenden Staubes wird in dieser Veröffentlichung nichts ausgesagt.

Die aus der US-PS 1993199 bekannte Vorrichtung besteht aus einem Vorerhitzer, einem Kaizinierofen, einer Auslaufschurre und einem indirekten Kühler. Die Vorrichtungsteile des Vorerhitzers und des Kalzinierofens sind nach der US-PS 1993 199 so miteinander verbunden, daß die heißen Abgase des Kalzinierofens in dem Vorwärmer in direkten Kontakt mit dem Kalziniergut gebracht werden. Damit wird aber erreicht, daß dieses Material bereits im Vorerhitzer auf eine Temperatur erwärmt wird, die weit über der Temperatur liegt, die zum bloßen Trocknen des nassen Grünkokses erforderlich ist. Damit ist auch dieses Verfahren mit allen Nachteilen behaftet, die vorstehend im Zusammenhang mit der US-PS 3 7597^5 erwähnt worden sind.

Wenn auch aus der AT-PS 217 003 eine Absetzkammer für den in den Schwachgasen enthaltenen Staub bes-chiieben ist, so ist dazu festzustellen, daß derartige Absetzkammern zur restlosen Entfernung des Staubes aus dem Schwachgas nicht geeignet sind.

Es ergab sich aus diesem Stand der Technik die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, das die bekannten Nachteile der bisher bekannten Kalzinierverfahren, insbesondere im Zusammenhang mit der Grünkokstrocknung, der Kalzinatkühlung und der Abgasbehandlung, vermeidet, den steigenden Qualitätsanforderungen an das Kalzinat gerecht wird, bei dem vor allem aber die ständig strenger werdenden Umweltschutzbestimmungen hinsichtlich der Staubemission erfüllt werden können, wodurch der Betrieb einer kontinuierlichen Petrolkokskalzinieranlage überhaupt erst möglich wird.

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von Petrolkokskalzinat aus einem Kohlenwasserstoff-Restgehalt von höchstens 0,1 Gew.-% aus nassem Grünkoks durch Vorerhitzen, Kalzinieren und anschließendem Kühlen des Kalzinats, wobei das im Gegenstrom der Kalzinierstufe zugeführte Heizgas mit Primärluft und die aus dem Grünkoks freigesetzten Kohlenwasserstoffe mit Sekundärluft verbrannt werden, die brennbare Bestandteile enthaltenden Abgase zur Beheizung der Vorerhitzerstufe eingesetzt und die aus den Abgasen abgeschiedenen Stäube in den Verfahrensablauf zurückgeführt werden, gefunden.

Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der nasse Grünkoks in einem mit Rauchgas von einer Eintrittstemperatur von 400 bis 450⁰C indirekt unter Umwälzung auf eine Restfeuchte von 0,5 bis 7,0 Gew.-% getrocknet, das Trockenprodukt direkt beheizt und unter Umwälzung kalziniert und das Kalzinat indirekt unter Umwälzung auf eine Temperatur von 100 bis 200° C gekühlt wird, während die staubhaltigen Brüden aus der indirekten Trockner- und der Kalzinierstufe abgezogen und mit Schwachgas vermischt und in der Feuerung (11) eines Dampferzeugers unter Luftzugabe zu einem Rauchgas mit einer Temperatur von 400 bis 450° C verbrannt werden, ϊ das der indirekten Trocknerstufe zugeführt, aus dieser mit einer Temperatur von 280 bis 320° C abgezogen und bis zu einem Reststaubgehalt von unter 100 mg/ Nm³ (trocken gemessen) entstaubt in die Atmosphäre entlassen wird, wobei der in den Staubabscheidungen

ίο der indirekten Trockner- und Kalzinierstufe sowie in der Nachentstaubung anfallende Koksstaub dem getrockneten Grünkoks der Kalzinierstufe zugeführt wird.

Vorteilhaft wird dabei in der gesamten Kalzinieranlage ein Unterdruck und zwischen dem Austrag des Drehofens 2 und dem Eintrag der Kühltrommel 6 in Druckdifferenz von 1,0 bis 0,5 mbar aufrechterhalten.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Verweilzeit

des Kokses im Drehrohrofen bei einer Ofenneigung von etwa 3,5% durch die Einstellung einer Drehzahl auf 0,5 bis 2,5 U/min geregelt wird.

Bei dem Verfahren der Erfindung kann das Temperaturmaximum der Kalzinierzone durch die Verweilzeit in Verbindung mit der Primärluft eingestellt werden.

Ebenso ist es möglich, den indirekten Kühler in einem geschlossenen Kühlwassersystem zu betreiben, wobei die Rückkühlung durch Luftkühler erfolgt.
Ferner wurde eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung, bestehend aus einem Vorwärmer, dessen Produktaustrag zu der Einlaufschurre eines an diesem Ende mit einer Staubabscheidung und einer Schwachgasableitung verbundenen Drehofens führt, an dessen Austragsseite ein Brenner, Zuleitungen für Primär- und Sekundärluft sowie eine Produktableitung vorgesehen sind, die über eine Schurre zu einem Kühler führt, sowie aus einer mit dem Vorwärmer durch Leitung verbundenen Abhitzevorrichtung, einer Abgasreinigung und einem

4(i Staubsammelgefäß mit einer Leitung zur Rückführung des Staubes in den Verfahrenslauf gefunden, kennzeichnend ist für diese Vorrichtung, daß der Vorwärmer als indirekt beheizter Drehtrockner 1 ausgebildet ist, dessen Heizeinrichtung eine mit dem Staubsammelgefäß 26 verbundene Staubsammeleinrichtung aufweist, während der Trockenraum des Drehtrockners 1 über eine Zuleitung 21 und ein Gebläse 20 mit einer Dampfkesselfeuerung 11 verbunden ist, die aus der Staubabscheidung des Drehofens 2 austretende Schwachgasleitung 10 über einen Regulator in die von dem Drehtrockner 1 zur Dampfkesselfeuerung 11 führende Brüdenabzugsleitung 21 einmündet und der Staubabzug 14 mit dem Staubsammelgefäß 26 verbunden ist, wohingegen die Zuleitung 9 für die Sekundärluft an der Produktaustrittsseite des Drehofens 2 oberhalb des Brenners mündet und den Produktaustrag des Drehofens 2 zu einer teilweise gemauerten und teilweise wassergekühlten Schurre 5 führt, die in den als indirekt gekühlte Dreh-

bo trommel 6 ausgebildeten Kühler mündet, der an seiner Produktaustrittsseite eine Abgasleitung aufweist, welche über einen Injektor 13 mit der Zuführungsleitung für Primärluft 8 zum Drehofen 2 verbunden ist, und dessen Kühleinrichtung Teil eines in sich ge-

_b5 schlossenen Kühlsystems ist, wobei der Gasraum der Dampf kesselfeuerung 11 über eine Leitung 30 mit den Heizeinrichtungen des Drehtrockners 1 und über eine weitere Leitung mit einem Elektrofilter 22 verbunden

ist, von dem eine Abgasleitung über ein Saugzuggebläse 24 zum Kamin 25 führt.

Die Auslaufschurre 5 des Drehrohrofens 2 weist vorteilhaft im oberen gemauerten Teil eine Treppenstufe auf, so daß das Kalzinat aufeinanderfällt und da- > durch Materialverschleiß an der Schurre vermieden wird und worauf das Kalzinat über den wassergekühlten Teil der Schurre im indirekten Kühler 6 zugeführt wird.

Weiter hat es sich bewährt, die Ausmauerung des i<> Kalzinierofens in der Einlaufzone und in der Kalzinierzone auf eine Länge von etwa V₃ bis ²/₃ der Ofenlänge als Kammfutter auszubilden.

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

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 1 handelt es sich um einen während des Betriebes in der Drehzahl verstellbaren Röhrentrockner, in dem der Koks durch die Drehbewegung gefördert wird. Der Trockner dreht sich in 2> einer Kammer, durch die das Kesselabgas strömt. Die mit dem leicht entzündlichen Grünkoksstaub beladenen Brüden werden mit einem Gebläse 20 am Ausgang des Trockners 1 abgezogen und in den Feuerraum des Kessels geführt, in dem der Staub verbrennt, jo Dem auf einen Wassergehalt von max. 5% getrockneten Grünkoks wird hinter dem Trockner 1 gleichmäßig Staub zudosiert, der aus der Staubabsetzkammer 14 hinter dem Drehrohrofen 2, dem Elektrofilter 22 und der Gasseite des Grünkokstrockners abgezogen j"> 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 w den Drehrohrofen 2, in dem das Gut einem heißen Gasstrom entgegengeführt wird. Die Beheizung des Drehrohrofens 2 erfolgt auf der Produktaustrittsseite mit einem Gas- oder Ölbrenner. Brennluft wird über ein Gebläse an zwei Stellen am Brennerkopf als Pri- 4 j märluft 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 erforderli- 5« chen Energie gewonnen wird.

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

Das fertige Produkt fällt mit einer Temperatur von 1250 bis 1350° C über eine teilweise gemauerte, teilweise wassergekühlte Schurre 5 in einen indirekten Drehkühler 6, in dem das Produkt durch wasserumflossene Kühlsektionen geführt wird. Das erwärmte Kühlwasser fließt im Kreislauf von einem Sammelbe- to halter 31 über einen Luftkühler 33 in den Kalzinatkühler zurück. Die Wärme des Kalzinates wird so an die Luft abgeführt. Die Kühlung der Schurre ist an diesen Kreislauf angeschlossen. Das Kalzinat verläßt den Kühler mit einer Temperatur von 100 bis 150 ° C. Das Schwachgas aus dem Drehrohrofen wird über eine Staubabsetzkammer 14 gefahren, in der sich die groben Staubpartikel absetzen und gelangt dann in den Feuerraum des Kessels, der auf verschiedenen Ebenen mit gas- oder ölbetriebenen Stütz- und Leistungsbrennern 17 bzw. 18 ausgerüstet ist und dem Brennluft über Gebläse 19 zugeführt wird. Dort werden die brennbaren Gase, wie beispielsweise Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe, verbrannt. Von dem Staub werden die besonders leicht entzündlichen Restkohlenwasserstoffe enthaltenden Anteile teils verbrannt, teils auskalziniert. Die gewonnene 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 Grünkokses werden einschließlich der Leistung der Stütz- und Leistungsbrenner 2,6 bis 2,9 t Dampf mit einer Erzeugungswärme von 2970 J/kg Dampf erzeugt. Das 400 bis 500° C heiße Abgas geht hinter dem Kessel in den indirekten Trockner 1 und gelangt von dort mit einer Temperatur von 280 bis 320° C in einen Elektrofilter 22. Da der gesamte im Abgas enthaltene Staub durch den Feuerraum des Kessels gefahren wird, enthält dieser nur Spuren von Kohlenwasserstoffen, ist schwer entzündlich und läßt sich elektrostatisch sehr gut abscheiden.

Zusammen mit der relativ niedrigen Abgastemperatur sind damit die Bedingungen gegeben, daß das Filter relativ klein und damit wenig aufwendig gebaut werden kann. Der Reststaubgehalt des Abgases hinter dem Filter liegt unter 100 mg/Nm³ tr und genügt den Umweltschutzbestimmungen. Hinter dem Filter wird das saubere Abgas mit einer Temperatur von unter 300° C über ein Saugzuggebläse in den Schornstein gefahren.

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 hinsichtlich 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 Bedingungen für eine gefahrlose intensive, den Umweltschutzbestimmungen genügende Abgasreinigung gegeben.

Durch den Einsatz von getrocknetem Grünkoks in dem Drehrohrofen kann dieser Aniagenteü kleiner gebaut werden, wodurch die Prozeßregelung erleichtert 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 wesentliche Vorbedingung für einen gleichmäßigen Ablauf des Kalizinierens gegeben, da der Feinkornanteil im Einsatzmaterial dessen Fließverhalten im Drehrohrofen stark beeinflußt.

Durch die indirekte Kühlung ist das Volumen des zu entstaubenden Abgases um 15 bis 20% kleiner als bei der direkten Kühlung. Der Aschegehalt des Kalzinats ist gering und seine Qualität dadurch besser. Durch das abgeschlossene Kühlsystem ist die Verwendung von vollentsalztem Wasser als Kühlwasser

möglich, wodurch hinsichtlich der Korrosion und der Verschmutzung des Kühlsystems erhebliche Vorteile gegeben sind.

Das Verfahren der Erfindung gliedert sich in folgende Verfahrenswege, die nachstehend beispiels- ι weise angegeben werden:

1. Koksweg

Der Grünkoks wird über Fördereinrichtungen dem indirekten Grünkokstrockner 1 zugeführt. Diese Einrichtungen sind vorteilhaft so geschaltet, daß im Stö- i<> rungsfall der Grünkokstrockner beigepaßt werden kann. Vom Trockner 1 gelangt der als Grünkoks in den als Drehrohrofen 2 ausgebildeten Kalzinierofen. Der Drehrohrofen 2 kann mittels hydrostatischem Antrieb mit verschiedenen Geschwindigkeiten ge- \^r> dreht und so die Verweilzeit des Kokses im Drehrohrofen 2 beeinflußt werden. Die Neigung des Drehrohrofens 2 ist auf den Drehzahlgeschwindigkeitsbereich abgestimmt. Die Ausmauerung des Drehrohrofens 2 ist im Kalzinierbereich und im Bereich der Einlaufzone als Kammfutter ausgeführt, wodurch eine optimale Umwälzung des Koksbettes erreicht wird. Die Schurre 5 am Auslauf des Drehrohrofens 2 hat im oberen gemauerten Teil eine Treppenstufe, so daß Kalzinat auf Kalzinat fällt, wodurch der Verschleiß 2ϊ am Mauermaterial auf ein Minimum reduziert wird. Der Übergang zum indirekten Kühler 6 ist wassergekühlt. Der indirekte Kühler 6 ist ein Sektionalkühler, der von einem Kühlwasserstrom beaufschlagt wird und im Kühlraum stets bis zur Hälfte (Achsmitte) mit i<> Wasser gefüllt ist. Das Kalzinat gelangt in den Kühler mit ca. 1250 bis 1350° C, verläßt den Kühler mit ca. 100 bis 150° C und wird dann mittels Fördereinrichtungen in die Kalzinatbunkerstation gefahren.

2. Gasweg » Der Gasweg beginnt bei dem Brenner und Luftzugabe an der Produkt-Austrittsseite des Drehrohrofens 2 und führt dann über den Drehrohrofen 2, den Kessel 11, den indirekten Trockner 1 und das Elektrostaubfilter 22 zu dem Saugzuggebläse 24. Durch diese Gebläse 24 wird auf dem gesamten Gasweg ein Unterdruck erzeugt, der durch entsprechende Regelklappen im Drehofen 2 und im Feuerraum des Kessels 11 jeweils auf einer konstanten, prozeßbedingten Höhe gehalten wird. Hinter dem Saugzuggebläse 24 wird das Abgas zu dem Schornstein 25 geführt. Die Beheizung des Drehrohrofens 2 erfolgt vorzugsweise mit Gas sowie Erdgas, Raffineriegas etc. und kann auch mit Heizöl bewirkt werden. Die Brennluft wird über ein Gebläse zugeführt. Die Temperatur des Kaizinates am Austritt des Drehrohrofens 2 wird über die Brennstoffmenge auf ca. 1250 bis 1350° C geregelt. Die Brenniuft wird aufgeteilt in Frimäriuft, die direki dem Brenner zugeführt - und Sekundärluft, die im oberen Teil des Ofenbrennerkopfes eingeblasen wird. Die Sekundärluft dient der teilweisen Verbrennung der aus dem Griinkoks ausgetriebenen Kohlenwasserstoffe im Drehrohrofen 2. Es ist dadurch möglich, in einem praktisch ausreichenden Bereich die Abgastemperatur an der Produkt-Eintrittsseite des Drehrohrofens 2 zu regeln. Über einen Zugregulierschieber 16 wird im Drehrohrofen 2 ein bestimmter Unterdruck gehalten. Durch die Höhe des Unterdrukkes und die Verteilung von Primär- und Sekundärluft ist es möglich, die Temperaturverteüung im Drehrohrofen 2 so zu beeinflussen, daß für die Qualität des Kalzinats ein Optimum erreicht werden kann. Ein Teil der Brennluft wird auf der Druckseite des Brennluftgebläses durch einen Injektor 13 geführt. Dieser Injektor 13 saugt Luft aus dem indirekten Kühler 6 an dessen Produktaustrittsseite ab, die durch verschiedene Undichtigkeiten eindringt. Diese Falschluft würde, bedingt durch den Unterdruck im Drehrohrofen 2 gemäß dem Druckgefälle, durch die Übergangsschurre vom Kühler 6 zuiu Drehrohrofen 2 fließen, im Gegenstrom zu dem glühenden Kalzinat, was zu sehr hohen Temperaturen und Zerstörungen an der Schurre 5 führen würde. Die Saugleistung wird so eingestellt, daß ein schwaches Druckgefälle vom Drehrohrofen 2 zum Kühler 6 entsteht. Das abgesaugte Luft-Rauchgasgemisch wird dem Drehrohrofen 2 über die Primärluft zugeführt. Das Abgas aus dem Drehrohrofen enthält brennbare Gase, wie Kohlenmonoxid, Wasserstoff und 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 mit einer Temperatur von 600 bis 800° C über ein Umstellventil 29 in den Kessel 11 geleitet.

Bei außergewöhnlichen Betriebszuständen wie beispielsweise An- und Abfahrmaßnahmen, Kesselstillstand usw. kann das Schwachgas auch mit Hilfe des Umstellventils 29 direkt in den Schornstein 25 gefahren werden, in dem Stützbrenner dafür sorgen, daß in diesem Fall ein großer Teil des Staubes und die brennbaren Gase verbrannt werden. In der Dampfkesselfeuerung 11 sind auf verschiedenen Ebenen Stütz- und Leistungsbrenner angeordnet, die mit Gas oder Öl betrieben werden können, wobei die Brennluft über Gebläse zugeführt wird. Die Luft- und Brennstoffzufuhr zu den Stütz- und Leistungsbrennern wird so geregelt, daß die brennbaren Gasanteile des Schwachgases und die leichtentzündlichen Staubpartikel verbrennen, das Abgas kein Kohlenmonoxid und nur etwa 2 bis 4 Vol.% Sauerstoff enthält und der Dampfkessel mit gleichmäßiger Dampflast gefahren wird. Die etwa 400 bis 500° C heißen Abgase der Dampfkesselfeuerung 11 werden über die Leitung 30 in den indirekten Trockner 1 geleitet. Bei Störungen und Reparaturen am Trockner 1 kann das Gas auch über eine Beipaßleitung am Trockner 1 vorbeigefahren werden. Beim Passieren des Trockners 1 kühlt das Kesselgas auf eine Temperatur von 280 bis 320° C ab. Durch die abgegebene Wärme wird der nasse Grünkoks getrocknet. Der Wassergehalt sinkt dabei von etwa 12 bis 20% auf 0,5 bis 5 %. Die Brüden werden an der Produktaustrittsseite mit einem Gebläse 20 abgesaugt. Diese enthalten eine große Menge sehr entzündlichen Grünkoksstaubes und werden deshalb in der Dampfkesselfeuerung 11 direkt hinter dem Gebläse eingesetzt. Das gekühlte Abgas passiert hinter dem Trockner 1 das Elektrofilter 22. Der gesamte in dem Abgas enthaltene Staub wird durch die Dampfkesselfeuerung 11 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 Vorbedingungen für eine gefahrlose elektrostatische Abscheidung des Staubes geschaffen. Der Reststaubgehalt des Abgases hinter dem Elektrofilter 11 entspricht den Umweltschutzbestimmungen. Hinter dem Elektrofilter 11 wird das Abgas über das Saugzuggebläse 24 mit Temperaturen von unter 300° C in den Kamin abgeführt.

3. Staubweg

Die größe Menge des bei dem Prozeß entstehendem

Staubes fällt in der Staubabsetzkammer 14 hinter der Produkteintrittsseite des Drehrohrofens 2 und in dem Elektro-Staubfilter 12 an. Die auf der Gasseite des indirekten Trockners 6 abgeschiedene Staubmenge 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 Staubsammel-Behälter 26 wird der Staub über eine ι ο Dosierschnecke 27 und eine mechanische Fördereinrichtung dem getrockneten Grünkoks zwischen indirektem Trockner 1 und Eintritt des Drehrohrofens 2 zudosiert.

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

Es ist auch möglich, den in dem Staubsammelbe-

hälter 26 gesammelten Staub ganz oder teilweise übe: eine pneumatische Fördereinrichtung der Brennluf des Drehrohrofens 2zuzudosieren. Die Temperature gelung im Ofen wird jedoch dadurch erschwert. Außer dem wird eine höhere Menge an Staub verbrannt, wo durch die Kalzinatausbeute herabgesetzt wird.

4. Indirektes Kühlsystem

Das Kühlsystem besteht aus einer Kühlwasservor lage 31, der Kühlwasserpumpe 32 und dem Luftkühle 33. Als Kühlwasser wird vollentsalztes Kesselspeise wasser verwendet. Es werden dadurch Korrosionei und Verschmutzungen im Kühlsystem praktisch ver mieden. Durch das geschlossene Kühlsystem ist auci die Verwendung von anderen Kühlflüssigkeiten mög Hch. Das System ist durch einen Syphon 34 gegei Luftsauerstoffzutritt abgetaucht. Bei Ausfall de Kreislaufpumpe 32 wird automatisch auf die Zuspei sung von Hydrantenwasser umgeschaltet. Diese Wasser steht ständig mit einem ausreichenden Drucl zur Verfügung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Petrolkokskalzinat mit einem Kohlenwasserstoff-Restgehalt von höchstens 0,1 Gew.-% aus nassem Grünkoks durch Vorerhitzen, Kalzinieren und anschließendem Kühlen des Kalzinats, wobei das im Gegenstrom der Kalzinierstufe zugeführte Heizgas mit Primärluft und die aus dem Grünkoks freigesetzten Kohlenwasserstoffe mit Sekundärluft verbrannt werden, die brennbare Bestandteile enthaltenden Abgase zur Beheizung der Vorerhitzerstufe eingesetzt und die aus den Abgasen abgeschiedenen Stäube in den Verfahrenslauf zurückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der nasse Griinkoks in einem mit Rauchgas von einer Eintrittstemperatur von 400 bis 450° C indirekt unter Umwälzung auf eine Restfeuchte von 0,5 bis 7,0 Gew.-% getrocknet, das Trockenprodukt direkt beheizt und unter Umwälzung kalziniert und das Kalzinat indirekt unter Umwälzung auf eine Temperatur von 100 bis 200° C gekühlt wird, während die staubhaltigen Brüden aus der indirekten Trockner- und der Kalzinierstufe abgezogen und mit Schwachgas vermischt und in der Feuerung (11) eines Dampferzeugers unter Luftzugabe zu einem Rauchgas mit einer Temperatur von 400 bis 450° C verbrannt werden, das der indirekten Trocknerstufe zugeführt, aus dieser mit einer Temperatur von 280 bis 320° C abgezogen und bis zu einem Reststaubgehalt von unter 100 mg/Nrn³ (trocken gemessen) entstaubt in die Atmosphäre entlassen wird, wobei der in den Staubabscheidungen der indirekten Trockner- und Kalzinierstufe sowie in der Nachentstaubung anfallende Koksstaub dem getrockneten Grünkoks der Kalzinierstufe zugeführte wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der gesamten Kalzinieranlage ein Unterdruck und zwischen dem Austrag des Drehofens (Z) und dem Eintrag der Kühltrommel (6) eine Druckdifferenz von 1,0 bis

9.4 mbar aufrechterhalten werden.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Drehofens (2) bei eine Ofenneigung von 3,5% auf 0,5 bis

2.5 U/min eingestellt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3, beistehend aus einem Vorwärmer, dessen Produktaustrag zu der Einlaufschurre eines an diesem Einde mit einer Staubabscheidung und einer Schwachgasableitung verbundenen Drehofens führt, an dessen Austragsseite ein Brenner, Zuleitungen für Primär- und Sekundärluft sowie eine Produktableitung vorgesehen sind, die über eine Schurre zu einem Kühler führt, sowie aus einer mit dem Vorwärmer durch Leitungen verbundenen Abhitzevorrichtung, einer Abgasreinigung und einem Staubsammelgefäß mit einer Leitung zur Rückführung des Staubes in den Verfahrenslauf, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer als indirekt beheizter Drehtrockner (1) ausgebildet ist, dessen Heizeinrichtung eine mit dem Staubsammelgefäß (26) verbundene Staubsammeleinrichtung aufweist, während der Trockenraum des Drehtrockners (1)

über eine Zuleitung (21) und ein Gebläse (20) mit einer Dampfkesselfeuerung (11) verbunden ist. die aus der Staubabscheidung des Drehofens (2) austretende Schwachgasleitung (10) über einen Regulator in die von dem Drehtrockner (1) zur Dampfkesselfeuerung (U) führende Brüdenabzugsleitung (21) einmündet und der Staubabzug (14) mit dem Staubsammelgefäß (26) verbunden ist, wo hingegen die Zuleitung (9) für die Sekundärluft an der Produktausirittsseite des Drehofens (2) oberhalb des Brenners mündet und der Produktaustrag des Drehofens (2) zu einer teilweise gemauerten und teilweise wassergekühlten Schurre (5) führt, die in den als indirekt gekühlte Drehtrommel (6) ausgebildeten Kühler mündet, der an seiner Produktaustrittsseite eine Abgasleitung aufweist, weiche über einen Injektor (13) mit der Zuführungsleitung für Primärluft (8) zum Drehofen (2) verbunden ist, und dessen Kühleinrichtung TeU eines sich geschlossenen Kühlsystems ist, wobei der Gasraum der Dampfkesselfeuerung (11) über eine Leitung (30) mit den Heizeinrichtungen des Drehtrockners (1) und über eine weitere Leitung mit einem Elektrofilter (22) verbunden ist, von dem eine Abgasleitung über ein Saugzuggebläse (24) zum Kamin (25) führt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufschurre (S) des Drehofens (2) im oberen gemauerten Teil eine Treppenstufe aufweist.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausmauerung des Drehrohrofens (2) in der Einlaufzone auf eine Länge von etwa ¹A, bis ²I₃ der Ofenlänge als Kammfutter ausgebildet ist.