DE2654187C3

DE2654187C3 - Verfahren zur Kühlung und Entstaubung von aus Kohleentgasungskammern austretenden Entgasungsgasen

Info

Publication number: DE2654187C3
Application number: DE2654187A
Authority: DE
Inventors: Franz Dr. 5110 Alsdorf Beckmann; Horst 4690 Herne Dungs; Karl Heinz Dipl.-Ing. 6626 Bous Flasche; Hugo Dr. 6689 Merchweiler Schmauch; Heinrich Dr. 4350 Recklinghausen Weber
Original assignee: Fa Carl Still & Co Kg 4350 Recklinghausen GmbH
Current assignee: Fa Carl Still & Co Kg 4350 Recklinghausen GmbH
Priority date: 1976-11-30
Filing date: 1976-11-30
Publication date: 1979-11-22
Also published as: US4274924A; DE2654187B2; JPS53104604A; JPS551318B2; DE2654187A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfah^n zur Kühlung und Entstaubung von aus Kohleentgasungskammern austretenden Entgasungsgasen, insbesondere voq rohen Entgaisungsgasen, die bei der Verkokung und Schwelung von Steinkohle oder Braunkohle erhalten werden und die aus den Entgasungskammern durch' die ίο Steigrohre und Krümmer in die Destillationsvorlagen übertreten und auf ihrem Wege in die Vorlagen in den Krümmern und bzw. oder in den Vorlagen selbst in direkte Berührung mit einem flüssigen Spül- und Kühlmittel gebracht werden sowie zur Spülung der Krümmer und Vorlagen.

Es ist bekannt und vielfach üblich, die heiißen Entgaisungsgase in den Krümmern mit im Kreislauf geführtem Kühl- und Spülwasser von Temperaturen unter 100⁰C in Berührung zu bringen. Dabei kühlen sich die Gase unter Sättigung mit Wasserdampf von etwa 800°C auf etwa 80-55⁰C ab und scheiden dabei in der Vorlage Rohteer und Wasser ab.

Pro Tonne trockener Einsatzkohle in die Ofenkammern werden dabei 33 bis 7,0 m³ Wasser in den Krümmern oder Vorlagen versprüht. Die Menge des Sprühwassers hängt u.a. davon ab, wieviel Wasser benötigt wird, um den Kohlestab, der namentlich zu Beginn der Verkokung in die Krümmer übergerhisen wird, aus dem Gas niederzuschlagen, damit er von dem Gasstrom nicht in die Gasaufarbeitungsapparate hin ein= getragen wird und um die Krümmer und Vorlagen frei von Ansätzen zu halten. Wasser ist jedoch bekanntlich ein schlechtes Netzmittel für Kohlestaub.

Diese Art der Kühlung bringt es mit sich, daß in den <"> Vorlagen ein zur Emulsionsbildung neigendes Teer-Wasser-Gemisch mit hohem Wasseranteil anfällt und sowohl die teerige wie auch die wäßrige Komponente mit Kohlenstaub verunreinigt sind, und es sind große Apparate erforderlich, um die Trennung des Teer-Wasser-Gemisches und eine solche Reinheit des Wassers zu erreichen, daß es, ohne Betriebsstörungen zu verursachen, auf die Vorlage zurückgepumpt werden kann. Aber auch der Teer darf hinsichtlich seines Feststoffgehaltes und Wassergehaltes festgesetzte Grenzen nicht überschreiten weil er anders nicht problemlos aufgearbeitet und verkauft werden kann.

Es wäre eine große Erleichterung für den Betrieb einer Kokerei, wenn die Vorlagenspülung und die Gaskühlung in der Weise erfolgen könnten, daß in der Vorlage ein Teer-Wasser-Gemisch überhaupt nicht anfällt, sondern ein im wesentlichen aus nur einer flüssigen Phase bestehender Rohteer.

Der Erfindung liegt diese Aufgabe zugrunde. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Kühlung und Entstaubung von aus Kohleentgasungskammern austretenden Entgasungsgasen, die aus den Entgasungskanimern durch Steigrohre und Krümmer in die Destillationsvorlagen übertreten und auf ihrem Wege in die Vorlagen in den Krümmern und/oder den Vorlagen selbst in direkte Berührung mit einem flüssigen Spül- und Kühlmittel gebracht werden unter gleichzeitiger Spülung der Krümmer und Vorlagen, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühl- und Spülmittel in die Krümmer und Vorlagen Rohteer mit einer Temperatur von über 50⁰C und unter 170⁰C allein oder zusätzlich Wasser von einer Temperatur und in einer Menge, die in der Vorlage restlos verdampft, eingespritzt wird

Das Rohgas wird dabei entsprechend der Menge und Temperatur des Kühl- und Spülteeres auf eine Temperatur von 100⁰C bis 170⁰C abgekühlt Das entspricht einer Temperatur des anfallenden wasserfreien Teeres von etwa 90 bis 160⁰C Im allgemeinen wird der zur Kühlung verwendete Teer mit einer Temperatur eingesprüht, die in der Nähe der Wassertaupunktstemperatur des aus den Ofenkaminern austretenden Rohgases liegt Dieser hängt von dem Wassergehalt der Einsatzkohle ab und er liegt im altgemeinen bei 50 bis 75°C

Bevorzugt wird eine Fahrweise, bei der das gekühlte Rohgas am Ende der Vorlage eine Temperatur zwischen 120 und 15O⁰C und der Teer etwa zwischen 110 und 140⁰C aufweist

Dabei läuft der eingedüste Kühl- und Spülteer gemeinsam mit aus dem Gas auskondensiertem Teer frei von Wasser aus der Vorlage ab. Eine Kondensation von Wasser findet jedenfalls hierbei noch nicht statt

Die Menge des einzusprühenden Teeres beträgt 0^—8 m³/t trockener Einsatzkohle. Bei bekannten Kühl- und Spülverfahren mit Wasser allein ergibt sich ein Wasserbedarf, der innerhalb solcher Größenordnungen liegt Die Eindüsung von Teer anstelle von Wasser ist deshalb vorteilhaft, weil der im Rohgas enthaltene Kohlenstaub von Teer und Teerölen besser benetzbar ist als von Wasser und daher die Krümmer und Vorlagen leicht freizuspülen sind und nicht verstopfen. Die einzudosende Teermenge hängt jedoch in den angegebenen weiten Grenzen von der Benetzbarkeit des Staubes und seiner Menge ab. Beides sind Größen, die sich kaum vorher bestimmen lassen. Seine besondere Bedeutung hat die Teereindüsung bei Einsatz von vorgetrockneter bzw. vorerhitzter Kohle in die Entgasungskammern, da hierbei der Anteil des vom Rohgas in die Vorlage mitgerissenen Kohlenstaubes, insbesondere beim Füllvorgang sehr hoch ist

Vorteilhaft ist auch, daß die Hauptmenge des Teeres, nämlich 90—95% wasserfrei gewonnen wird.

Im öbrigen muß nach dem Verfahren der Erfindung nur noch der bei der Schlußkühlung anfallende Leichtteer von dem wäßrigen Kondensat getrennt werden, das ganz oder zum Teil von der Feuchte der Einsatzkohle und der Verkokung selbst (Bildungswasser) herrührt Wenn zusätzlich zu dem Rohteer auch noch Kühlwasser eingesprüht worden ist, ergeben sich natürlich etwas größere Wassermengen, von denen der Leichtteer zu trennen ist Im ganzen ergibt sich eine wesentliche Verkleinerung der Scheideapparate.

Einen ausschlaggebenden Einfluß auf den Wärmeübergang vom heißen Gas auf den Kühlungsteer hat die Berührungszeit der beiden Medien, was bei der Ausgestaltung der Bedüsung berücksichtigt wird, indem z.B. an Stelle von nur einer Einsprühdüse, etwa im Scheitel des Krümmers, noch mehrere insbesondere noch 2 bis 6 weitere Düsen auf dem Wege in die Vorlagen bzw. in der Vorlage selbst angeordnet werden. Von Bedeutung ist hierbei natürlich auch die Größe der Vorlage, d. h, die Gasgeschwindigkeit bzw. dir Verweilzeit

Aus der Vorlage geht der Kühl- und Spülteer zusammen mit dem kondensierten Teer aus dem Rohgas in einen Dickteerkasten zur Abscheidung verdickter Anteile und anschließend in einen Vorratsbehälter, aus dem der größte Teil gekühlt und wieder als Kühl- und Spülteer auf die Vorlage gepumpt wird. Um einen bestimmten Staubgehalt des Teeres nicht zu überschreiten und Betriebsstörungen zu vermeiden, wird der Umlaufteer in bekannter Weise durch Filtration oder Zentrifugieren von Feststoffen befreit und die abgetrennten Feststoffe werden der Einsatzkohle wieder zugegeben. Der Überschußteer wird als wasserfreier Teer aus einem Vorratsbehälter abgezogen. Das in der Vorlage gekühlte Rohgas wird wie bei bekannten Verfahren, z. B. in indirekten Querrohrkühlern, auf ca. 20—40⁰C abgekühlt, wobei das Kondensat welches aus Leichtteer und Wasser besteht, einem kleinen Teerscheider zugeführt wird, in dem das Gemisch leicht und glatt in eine teerige und wässrige Phase geschieden wird. Der abgeschiedene Leichtteer mit einem Wassergehalt von 1 —2% wird als Verkaufsprodukt abgezogen oder auch als Kühl- und Spülmittel wieder auf die Vorlage gepumpt

Als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich in jedem Falle, daß die Wasserteerscheidung in verhältnismäßig kleinen Apparaten durchgeführt wird und wie vorstehend bereits erwähnt, die Hauptmenge des Teeres überhaupt wasserfrei erhalten wird.

Wenn erfindungsgemäß zusätzlich zum Teer in das heiße Rohgas Wasser eingedüst wird, so ist seine Menge so zu bemessen, daß ihre vollständige Verdampfung erfolgt und der zugegebene Teer dient lediglich als Spülmittel. Die Menge des Einspritzwassers kann nach einer besonderen Variante des Verfahrens, in Abhängigkeit von der Gastemperatur, mit der es die Vorlage verläßt, geregelt werden. Die Einhaltung einer Rohgastemperatur oberhalb der Wasserdampftaupunkuemperatur ist auf diese Weise besonders einfach.

Dabei werden die Mengen vorzugsweise so eingestellt, daß die Temperatur des gekühlten Rohgases in der Vorlage 120°-150°C beträgt Auch bei dieser (,5 Verfahrensvariante läuft der Spül- und Kondensatteer wasserfrei über den Dickteerkasten in den Vorratsbehälter, aus dem der Überschußteer wasserfrei abgezogen wird. Das Gas wird nur noch der Schlußkühlung unterworfen und nimmt dabei, wie vorstehend ausgeführt, eine Temperatur von 20" -40^qC an. Dabei ist cer anfallende Leichtteer, wie ebenfalls vorstehend ausgeführt, natürlich von etwas größeren Wassermengen zu trennen. Im übrigen wird verfahren wie bei .bekannten Kühlungsprozessen. Auch hierbei ergibt sich gegenüber der herkömmlichen Gaskühlung eine wesentliche Verkleinerung der Scheideapparate.

Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn Kohlebriketts oder andere Formlinge, die mit Rohteer hergestellt sind, z. B. aus Kohlen mit minderen Verkokungseigenschaften verkokt werden. Der hierbei den Kohlemischungen zugesetzte Teer wird zwar zum Teil zersetzt und verkrackt jedoch wird die anfallende Teermenge dadurch deutlich erhöht und bei der Auslegung von bekannten Teerscheidungen müßte dieser erhöhte Teeranfall berücksichtigt und die Scheideapparate müßten entsprechend größer ausgelegt werden. Da der Rohteer bei den erfindungsgemäßen Verfahren wasserfrei anfällt '■tfird kein größeres Wasser-Teer-Scheidevolumen benötigt

Für die Reinhaltung des Berieselungswassers für die Steigerohre ist bereits vorgeschlagen worden, während der Einfüllzeit der Kohle in die Ofenkammern sowie während der Anfangszeit der Verkokung von Feststoffen befreiten Teer, während der übrigen Zeit jedoch weiterhin Wasser einzudüsen. Mit diesem Vorschlag können die Vorteile der vorliegenden Erfindung jedoch nicht erreicht werden, weil u. a. keine apparativen Vereinfachungen möglich sind und auch kein wasserfreier Teer gewonnen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die schematischen F i g. 1 bis 3 und die dazugehörigen Beispiele erläutert

Fig. 1

Aus 244 t Kohle mit einem Wassergehalt von 9,84% werden pro Stunde 75 000 Nm³ Koksofengas und 32 800 kg Wasserdampf erhalten. Das Gasgemisch hat einen Wasserdampftaupunkt von 73° C und es tritt durch nicht dargestellte Steigerohrkrümmer mit einer Temperatur von 800⁰C in die Vorlage 1 ein. Durch die Sprühdüsen 2 an den Enden der Rohrleitungen 3 werden pro Tonne trockener Einsatzkohle 4,5 m³ Rohteer von 70° C mit einem Wassergehalt von weniger als 1 % in der Vorlage 1 versprüht, wodurch sich das Destillationsgas auf 150° C abkühlt und der eingesprühte Rohteer sich auf 140° C erwärmt Gas und Flüssigkeit werden aus der Vorlage 1 durch Leitung 4 abgezogen. Bei 5 trennen sich Gas und Flüssigkeit Das Gas geht immer noch mit einer Temperatur von ca. 150° C durch die Leitung 16 in den Querrohrkühler 17, der 23,2 χ 10⁶ kcal/h aufnimmt und ?.us lien- das auf 30° C gekühlte Gas durch Leitung 18 zur Weiterverarbeitung austritt Die flüssigen Kondensate aus dem Querrohrkühler 17, 400 kg Leichtteer und 30 160 kg Wasser/h, werden mit 30°C durch Leitung 19 abgezogen und in dem Scheider 20 in Teeröle und Wasser geschieden. Das Wasser wird durch Leitung 21 abgezogen, während die auf dem Wasser aufschwimmenden Teeröle durch Leitung 22 abgenommen und in dem Behälter 23 gesammelt und durch Leitung 24 und Pumpe 25 daraus abgezogen werden. 400 kg überschüssige Teeröle mit 2% Wasser gehen stündlich durch Leitung 27 zur wei'eren Aufarbeitung aus der Anlage heraus. Der Rohteer aus der Vorlage 1 hat etwa 14O⁰C und er geht durch Leitung 6 in den Dickteerscheider 7 mit der Auslasseinrichtung Ta und dem DickteerabzuK

7b. Durch Leitung 8 wird der Rohteer in den Vorratsbehälter 9 überführt. Teer für den Kreislauf über die Vorlage I wird durch Leitung IO abgezogen und von der Pumpe !1 aufgenommen. Durch Leitung 12 werden pro Stunde ca. 1000 m* Umlaufteer, der immer noch eine Temperatur von HO⁰C besitzt, durch Leitung 13 der Zentrifuge 26 zugeführt, in der die Feststoffe aus dem Teer abgeschieden werden. Die Feststoffe werden durch den Abgang 28 abgezogen und der Einsatzkohle zugeschlagen. Von Feststoffen befreiter Teer geht weiter durch Leitung 29 in den Wasserkühler 15, der pro Stunde 30 χ 10* kcal aufnirt.ini. Auf 70°C abgekühlter Rohteer wird anschließend durch Leitung 3 wieder auf die Vorlage 1 aufgegeben. Damit ist der Teerkreislauf geschlossen. Die Teerproduktion von 7520 kg wird i"> durch Leitung 14 abgestoßen.

Fig.2

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läuft mit 150°C in der Anlage um. Er dient somit nur als Spülteer. Die Ableitung 21 führt das vom Teeröl geschiedene Wasser einer Pumpe 30 zu, die es in die Leitung 31 drückt. 30 160 kg Wasser werden stündlich durch Leitung 32 aus der Anlage ausgeschleust und 47 370 kg/h durch Leitung 33 in die Vorlage 1 und durch r> die Sprühdüsen 34 verteilt.

Gas und Flüssigkeiten gehen hierbei mit einer Temperatur von 150° C aus der Vorlage ab und der Querrohrkühler 17 nimmt 54,6 χ 10* kcal/h auf. Die Wassermenge ist so dosiert, daß ein wäßriges w Kondensat in der Anlage nicht in der Vorlage, sondern erst in dem Querrohrkühler anfällt. Deshalb ist die Ausbildung des Behälters 9 als großer Scheidebehälter nicht notwendig und die Teeröl-Wasser-Scheidung im Unterteil des Querrohrkühlers 17 gestaltet sich wegen der geringen Löslichkeit der Teeröle in Wasser und umgekehrt des Wassers in den Teerölen sowie der niedrigen Viskositäten beider Flüssigkeiten sowie ihres relativ geringen Staubgehaltes einfach und glatt. Die Teile 35 bis 40 bezeichnen eine Temperatur-Mengen-Regelung.

Fig. 3

Es kommen stündlich 2321 Briketts aus 2201 vorgetrockneter, vorerhitzter Steinkohle mit mittleren Verkokungseigenschaften und 12 t Rohteer zum Einsatz. Der Kühler 15 kommt auch hierbei in Fortfall und der Teer läuft in der Anlage mit 150°C um. Durch die Leitung 33 und die Düsen 34 werden stündlich 40 351 kg

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75 000Nm³ Koksgas von 150⁰C verlassen stündlich 49 151 kg Wasserdampf die Vorlage 1 und das Gas-Dampf-Gemisch hat einen Wasserdampftaupunkt von 78,9°C. Der Querrohrkühler 17 nimmt 34 χ 10* kcal auf und durch Leitung 32 werden 6160 kg Wasser/h aus der Anlage ausgeschleust. Durch Leitung 27 werden 720 kg Leichtteer und durch Leitung 14 12 000 kg Teer/h abgenommen. Die von der Zentrifuge 26 abgei^mmenen Feststoffe werden der Brikettieranlage durch Leitung 28 zugeführt und dort als Zuschlagstoffe für die Brikettherstellung verwendet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kühlung und Entstaubung von aus Kohleentgasungskammern austretenden Eintgasungsgasen, die aus den Entgasungskammern durch Steigrohre und Krümmer in die Destillationsvorlagen übertreten und auf ihrem Wege in die Vorlagen

in den Krummem und oder den Vorlagen selbst in direkte Berührung mit einem flüssigen Spül und Kühlmittel gebracht werden unter gleichzeitiger Spülung der Krümmer und Vorlagen, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühl- und Spülmittel in die Krümmer und Vorlagen Rohteer mit einer Temperatur von über 50⁰C und unter 170⁰C iillein is oder zusätzlich Wasser von einer Temperatur und in einer Menge, die in der Vorlage restlos verdampft, eingespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgas am Ende der Vorlage eine Temperaterzwischen 100° und 170⁰C und der Teer eine Temperatur zwischen 90° und 160⁰C aufweist

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 umd 2, dadurch gekennzeichnet, daß Spül- oder Kühlteer in einer Menge von 03—8 m³/t Einsatzkohle auf die Vorlage aufgegeben wird

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Temperatur-Mengen-Regelung (35—40) im Zuge der Gasleitung (16) zum Kühler (17) und der Wasserleitung (33) zur Vorlage (1).