DE2744259A1

DE2744259A1 - Verfahren zur emissionsfreien wiederverwendung von prozesskondensat in dampf-reformierprozessen

Info

Publication number: DE2744259A1
Application number: DE19772744259
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Dr Schunck
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1977-10-01
Filing date: 1977-10-01
Publication date: 1979-04-05
Also published as: BE870845A; GB2006814A; NL7809877A; FR2404598A1

Description

ο.ζ. 32

27U259

Verfahren zur enissionsfreien Wiederverwendung von Prozeßkondensat in Dampf-ReiOrnierprozessen

Bei der Herstellung von Synthesegas für die Ammoniak- oder Metha nolsynthese durch Dampfreformierung werden gasförmige und/oder flüssige Kohlenv/asserstoffe mit Wasserdampf im Überschuß umgesetzt. Dieser überschüssige Dampf wird im weiteren Verlauf des Prozesses aus dem Prozeßgas auskondensiert. Das so erhaltene Prozeßkondensat enthält geringe Mengen an Ammoniak, Kohlendioxid, Methanol und andere organische Nebenprodukte. Diese Nebenprodukte sind unerwünscht, wenn das Prozeßkondensat als Kesselspeisewasser in das Dampfsystem zurückgeführt werden soll, oder auch, wenn es als Abwasser abgegeben werden soll. Die übliche Methode, das Prozeßkondensat mit Dampf zu strippen, führt zu keiner Verbesserung, da die genannten Nebenprodukte dann als Luftverunreinigung auftreten.

Es ist auch bekannt, die Verunreinigungen aus dem Abdampf des Strippers auszuwaschen und das dadurch erhaltene Konzentrat in den Prozeß zurückzuführen. Der Nachteil einer solchen Anordnung ist jedoch, daß ein erheblicher Wärmeverbrauch auftritt. Zudem kann durch Strippen aufgearbeitetes Prozeßkondensat nur dann als Speisewasser verwendet werden, wenn das Strippen sehr sorgfältig überwacht wird.

Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile vermeidet und beim Dampf-Reformierungsprozeß bei vollständiger Durchführung des Prozeßkondensates auch emissionsfreie Wiederverwendung von Prozeßkondensat erzielt, wenn man das Prozeßkondensat im Wärmeaustausch mit kondensierendem Dampf erhitzt und zur Sättigung des zu reformierenden Eingangsgases mit Dampf einsetzt.

Besondere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß man das Prozeßkondensat in einem Kreislauf führt, in dem es nacheinander einen dampfbeheizten Wärmeaustauscher und eine von Prozeßgas durchflossene Gegenstroiakolonne

9098U/0A58

-X- ■ ο.ζ. 32

s 27AA259

durchläuft, oder das Prozeßkondensat in Mantelraun eines danpfbeheizten Wärmeaustauschers auf der erforderlichen Temperatur hält und in direkten Kontakt von Prozeßgas durchströmt. Eine v/eitere Ausführungsform besteht aarin, daß uan einen Schlaufenreaktor einsetzt. Es kann zv/eckmäßig sein, einen kleinen Teil des Prozeiikondensates zur Abfuhr von Verunreinigungen aus den Prozeß auszuschleusen. Das auszuschleusende Prozelikondensat kann aus den Sumpf der Kolonne entnommen werden und frisches Prozeßkondensat dem Kreislauf erst nach dieser Entnahnestelle zugeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil, daß das Prozeßkondensat mit allen flüchtigen Verunreinigungen in den Prozeß zurückgeführt wird und dabei nur geringe Wärmeverluste auftreten.

Es ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß es in bestehenden Anlagen verhältnismäßig einfach eingeführt vierden kann, da der Dampf, der bisher direkt dem Prozeß zugeführt wurde, zu einem Teil zur Aufheizzung und Verdampfung des Prozeßkondensates verwendet werden kann.

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise und der Stand der Technik (von dem sie ausgeht) wird anhand der Figuren 1 bis 3 verdeutlicht:

Figur 1 zeigt vereinfacht die bekannte Arbeitsweise. Der Rohstoff, z.B. methanreiches Erdgas oder Naphtha, tritt durch die Leitung 1 ein. Durch Leitung 2 wird der benötigte Wasserdampf zugeführt, der im Dampferzeuger *l mit Abwärme aus dem Prozeß erzeugt wird. Erdgas und Dampf werden in der Reaktionseinheit 3 umgesetzt und dann im Dampferzeuger 4 und in Kühler abgekühlt. Dabei kondensiert der noch im Gas verbliebene überschüssige Dampf. Das dabei entstandene Prozeßkondensat wird in Abscheider 6 aufgefangen und entweder dem Abwasser oder einer Aufbereitungseinheit zugeführt. Frisches Kesselspeisewasser zur

9098U/0A58

- ί> - O.Z. 32

Erzeugung der gesamten Dampfmenge wird über den Entgaser 7 und die Kesselspeisepumpe 8 zugeführt. Das V/asser wird im Dampferzeuger k verdampft und mit Abwärme aus der Reaktionseinheit 3 überhitzt. Es ist üblich, den Dampf mit höherem Druck zu erzeugen und ihn dann unter Ausnutzung seiner Arbeitsfähigkeit auf den für den im Prozeß benötigten Druck zu entspannen. Diese Einzelheit wurde in der Abbildung übergangen.

Figur 2 zeigt vereinfacht ein Schema einer Anlage, die nach der erfindungsgemäßen Arbeitsweise arbeitet. Der durch Leitung eintretende Rohstoff, z.B. Erdgas oder Naphtha, wird im Befeuchter 9 durch Berieseln mit einer großen Menge im Kreislauf geführten heißen Prozeßkondensates so weit mit Wasserdampf gesättigt, daß er im wesentlichen die gesamte im Abscheider 6 anfallende Prozeßkondensatmenge aufnimmt. Durch die Leitung 2 wird nur die stöchiometrisch für die Umsetzung benötigte Dampfmenge zugesetzt, d.h. die Dampfmenge, die zusätzlich notwendig ist, damit das Gas-Dampfgemisch insgesamt bei seinem Eintritt in die Reaktionseinheit 3 den notwendigen Gehalt an Wasserdampf aufweist. Umsetzung in der Reaktionseinheit 3, Erzeugung von Dampf im Dampferzeuger 4, Abkühlung im Kühler 5 und Abscheiden des Prozeßkondensates im Abscheider 6 ändern sich gegenüber der in Pig. I gezeigten bekannten Arbeitsweise nicht. Das im Abscheider 6 anfallende Prozeßkondensat wird durch die Pumpe 10 dem Befeuchterkreislauf zugeführt. Dieser besteht aus dem Befeuchter 9, dem dampfbeheizten Kreislaufaufheizer 11 und der Kreislaufpumpe 12. Die Pumpe fördert einen Kreislauf aus Prozeßkondensat, der ein Mehrfaches der zu verdampfenden Menge beträgt, durch den Befeuchter 9 und den Kreislaufaufheizer 11. Im Kreislaufaufheizer wird das im Befeuchterkreislauf umlaufende Prozeßkondensat durch indirekte Beheizung mit Dampf um den gleichen Betrag aufgeheizt, um den es sich beim Befeuchten des Rohstoffes im Befeuchter 9 abgekühlt hat. Der dazu benötigte Dampf wird durch die Leitung 13 aus dem gleichen System zugeführt, das auch die Leitung 2 mit Dampf versorgt. Im Bedarfsfall kann über den Kühler 14 eine geringe

- 5 9098U/0458

- t - O.Z. 32

5". 27U259

Menge Prozeiäkondensat aus dem Befeuchterkreislauf ausgeschleust werden um die Anreicherung gelöster Feststoffe zu vermeiden. Diese · Ausschleusung wird zweckmäßigerweise unterhalb des Befeuchters entnommen, v/o der Gehalt an flüchtigen Fremdstoffen am niedrigsten ist.

Figur 3 zeigt weitere mögliche Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Arbeitsweise durch an sich bekannte Maßnahmen zur Einsparung von Exergie. Im Wärmeaustauscher 15 wird das in Befeuchterkreislauf umlaufende Prozeßkondensat durch die Warne des heiß aus einer Vorbehandlungsstufe kommenden Rohstoffes weiter aufgeheizt. Im Wärmeaustauscher 16 wird das zum Befeuchterkreislauf strömende Prozeßkondensat im Wärmeaustausch zum Dampfkondensat aus dem Kreislaufaufheizer 11 aufgeheizt, wobei die Wärme aus dem Dampfkondensat weitgehend genutzt werden kann. Im Wärmeaustauscher 17 wird die Überhitzungswärme des zum Kreislaufaufheizer strömenden Dampfes ausgenutzt um den befeuchteten Rohstoff weiter aufzuheizen.

Beispiel

In einer Ammoniakanlage beträgt der bei 1 in Fig. 2 mit einer Temperatur von 300° C eintretende Rohgasstrom (Methan) 1000 kmol/h. Die hierzu benötigte Dampfmenge beträgt iJOüO kmol/h. Im Reformer und der anschließenden CO-Konvetierung werden von der gesamten Dampfmenge etwa 2000 kmol/h umgesetzt. Als Prozeßkondensat fallen etwa 2000 kmol/h Wasser an. Wat das Rohgas bei 1 einen absoluten Druck von 33 bar, so muß es den Befeuchter mit einer Temperatur von 218° C, entsprechend einem Wasserdampf-Partialdruck von 22 bar verlassen. Dazu ist im Befeuchter ein Wasserkreislauf von 13 500 kmol/h, das sind 240 t/h, eingestellt. Die Wasserzulauftemperatur zum Befeuchter beträgt 235° C, die Ablauftemperatur 170⁰C. Der Dampf für die Direktzugabe aus Leitung 2 hat einen Druck von mindestens 33 bar. Die zugehörige Sattdampftemperatur von 239°C reicht aus, um im Kreislaufaufheizer 11 eine Temperatur von 235°C im umlaufenden Prozeßkondensat zu erreichen.

9098U/0A58 _ ₆ .

-/ί- ο.ζ. 32

Ein Vorteil der beschriebenen Arbeitsweise besteht darin, daß diese Anordnung auch in vorhandenen Anlagen, z.B. Ammoniakanlagen nachträglich installiert werden kann ohne den Darapfhaushalt negativ zu verändern.

BASF Aktiengesellschaft..>

Zeichn.

9098U/0A58

Leerseite

Claims

1. Verfahren zur emissionsfreien VJiederverviendung von Prozeßkondensat in Dampf-Reformierprozessen, mit vollständiger Rückführung des Prozeßkondensats, dadurch gekennzeichnet, daß man das Prozeßkondensat im Wärmeaustausch mit kondensierendem Dampf erhitzt und zur Sättigung der zu reformierenden Ausgangsstoffe mit Dampf einsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Prozeßkondensat in einem Kreislauf führt, in dem es nacheinander einen dampfbeheizten 'wärmeaustauscher und eine von Prozeßgas durchflossene Gegenstromkolonne durchläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßkondensat im Mantelraum eines dampfbeheizten Wärmeaustauschers auf der erforderlichen Temperatur gehalten und im direkten Kontakt vom Prozeßgas durchströmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlaufenreaktor eingesetzt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleiner Teil des Prozeßkondensates zur Abführung von Verunreinigungen aus dem Prozeß ausgeschleust wird.

b. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das auszuschleusende Prozeßkondensat aus dem Sumpf der Kolonne entnommen wird und frisches Prozeßkondensat den Kreislauf erst nach dieser Entnahmestelle zugeführt wird.

430/77 9098U/0458