DE2837416C3

DE2837416C3 - Vorrichtung zur Weiterverarbeitung von Kohleentgasungsrohgas

Info

Publication number: DE2837416C3
Application number: DE2837416A
Authority: DE
Inventors: Otto Prof. Dr.-Ing. 3392 Clausthal-Zellerfeld Abel; Horst Fach
Original assignee: Didier Engineering GmbH
Current assignee: Didier Engineering GmbH
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1978-08-28
Publication date: 1981-11-05
Also published as: BR7905463A; DE2837416A1; US4407701A; BE878448A; JPS5531879A; FR2434860A1; GB2028865B; ZA794535B; CA1153891A; IT1120517B; NL7906399A; ES483580A1; IT7950052A0; FR2434860B1; DE2837416B2; GB2028865A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

In der DE-PS 4 31 269 ist ein Gaserzeuger zum Beheizen von Generatoröfen beschrieben. Bei diesem werden die Entgasungserzeugnisse bituminöser Brennstoffe durch eine glühende Koksschicht geführt Durch eine Trennwand sind in dem Gaserzeuger zwei unten ineinander übergehende Kammern gebildet. Die eine Kammer ist mit Brennstoff und die andere Kammer ist mit heißem Koks gefüllt. Von der Brennstoffkammer her wird Verbrennungsluft zugeführt. Die Entgasungserzeugnisse werden aus der Kokskammer abgeführt. Es ergeben sich dabei Undefinierte Strömungsverhältnisse, die den Reinigungseffekt der Koksschüttung beeinträchtigen.

In einer Koksofenbatterie anfallende Koksofenrohgase enthalten außer den Hauptbestandteilen H2, CH4, CO und CO2 noch Begleitstoffe wie ungesättigte Kohlenwasserstoffe, NH3, HCN, Benzol und andere aromatische Kohlenwasserstoffe, sowie Teer, H₂S und organische Schwefelverbindungen. Aus vielen Gründen ist nur ein weitgehend von diesen Begleitstoffen gereinigtes Gas weiterverwendbar. Die heißen Koksofenrohgase hat man zu diesem Zweck bisher in einer nachgeschalteten Kondensationsstufe gekühlt. In einer Nebengewinnungsanlage wurden z. B. Naphthalin, NH3, Benzol, Teer und Schwefel abgetrennt. Die auf dem Markt erzielbaren Erlöse für die bei der Nebengewinnung erzeugten Produkte werden jedoch immer niedriger und damit ist die Wirtschaftlichkeit der Nebengewinnung überhaupt in Frage gestellt. Gleichwohl müssen aber die störenden Begleitstoffe aus dem Kohleentgasungsrohgas zum Zwecke der Gasreinigung entfernt werden. Häufig fallen bei der Aufarbeitung umweltbelastende Abwässer und Abgase an, die kostenaufwendig beseitigt werden müssen.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, das noch heiße Koksofenrohgas ω direkt, d. h. ohne Kühlung und Reinigung, einer partiellen Oxydation mit Hilfe von Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder anderen Sauerstoff enthaltenden Gasgemischen zu unterwerfen und zu spalten und damit in ein kohlenmonoxid- und wasserstoffreiches Spaltgas umzuwandeln. Hierfür benötigt man allerdings erhebliche Mengen an Sauerstoff. Der Sauerstoffbedarf kann durch eine besondere Sauerstoffanlage gedeckt werden, was die Investitionskosten erhöbt, oder er kann einer Sauerstoffanlage eines benachbarten Stahlwerkes entnommen werden, was jedoch ebenfalls erhebliche Kosten mit sich bringt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, mit welcher auf einfache, zuverlässige und wirtschaftliche Weise die störenden Begleitstoffe des heißen Kohleentgasungsrohgases entfernt werden können, ohne daß es einer üblichen Nebengewinnungs- oder Sauerstoffanlage bedarf und ohne daß eine räumliche zusätzliche Reaktorkammer vorgesehen sein muß.

Diese Aufgabe ist mit den Maßnahmen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst Der die unerwünschten Begleitstoffe zersetzende Reaktor ist dabei in der bzw. anstelle der ohnehin bei dem Kammerofen vorgesehenen Gassteigleitung vorgesehen. Die Koksschüttung wird durch die hohen Temperaturen in der Kammerwand und im Kammerinnenraum miterhitzt. Durch die regelbare Luftzuführung kann die gewünschte Temperatur in der Koksschüttung aufrechterhalten bzw. in der gewünschten Weise verändert werden.

Es ist damit erreicht, daß abhängig von der Wahl der Betriebsbedingungen die genannten Begleitstoffe vollständig oder wenigstens teilweise zu Koks und Gas zersetzt werden. Es ist allenfalls noch die Beseitigung von H2S erforderlich, was in bekannten Waschverfahren der Kokerei- oder Raffinerietechnik erfolgen kann. Dadurch, daß das Kohleentgasungsrohgas in noch heißem Zustand durch das heiße Koksbett geleitet wird, wird nicht nur die eigene Wärmeenergie des Kohleentgasungsrohgases bei der Weiterverarbeitung mitbenutzt, sondern auch eine Kondensation der Begleitstoffe vermieden. Die Begleitstoffe werden in der heißen Koksschüttung zersetzt. Umweltschädliche Emissionen sind damit vermieden.

Die Verweilzeit des Kohleentgasungsrohgases kann in Abhängigkeit von der gewünschten Zusammensetzung des behandelten Gases und der Temperatur der heißen Koksschüttung in weiten Grenzen variiert werden. Vorzugsweise wird etwa 50 bis 300 Nm³ Kohleentgasungsrohgas pro m³ Koksschüttung durch die Koksschüttung hindurchgeführt.

Durch die Anordnung der Koksschüttung in der Gassteigleitung sind unerwünschte Teerkondensationen sicher vermieden.

Der das Koksbett enthaltende Reaktor enthält zweckmäßigerweise Vorrichtungen zum Befüllen mit Koks und zum Entleeren der Asche bzw. des Kokses. Die Befüllung des Reaktors kann mit heißem oder auch mit kaltem Koks erfolgen. Eine etwa erforderliche Aufheizung der Koksschüttung in dem Reaktor kann direkt und/oder indirekt erfolgen, wozu eine entsprechende Ausbildung der Heizwände und die geregelte Luftzuführung zu der Koksschüttung dient.

Die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung auf überraschend einfache und sichere Weise mögliche Herstellung verwertbarer Gase aus Kohleentgasungsrohgas wurde anhand folgender Untersuchungen bestätigt:

Kohleentgasungsrohgas wurde durch Entgasung von Kokskohle in einem elektrisch beheizten Ofen hergestellt und anschließend durch eine aus Koks bestehende, ebenfalls in einem elektrischen Ofen befindliche Reaktionszone geleitet. Die Temperatur der Reaktionszone und die Verweilzeit des Kohleentgasungsrohgases in der Reaktionszone wurde variiert. Das Kohleentga-

sungsrohgas wurde vor und nach der erfindungsgemäßen Behandlung analysiert

Das eingesetzte Rohgas hat folgende Zusammensetzung (luftfrei):

55,1 Vol% 63 Vol%

35,6 Vol% 1,7 Vol%

4,64 g/Nm³

3,23 g/Nm³

44,00 g/Nm³

0,8 g/Nm³

C₂+: 0,2Vol⁰/o C₂-: l

Kl

Kondensat: Wasser und Teer (schwarzbraun) ca. π

90 g/Nm³:

Beispiel

Das Kohleentgasungsrohgas wurde bei 1250K und 2» einer Raumgeschwindigkeit von 65 NraVm³ über eine Koksschüttung geleitet Das aus dem Reaktor mit dem Koksbett austretende Gas hatte folgende Zusammensetzung:

C₂ ⁺: 0,0Vol% C₂-: 0,0Vol%

H₂:	63,8 Vol°/o
CO:	17,2 Vol%
CH₄:	16,9 Vol%
CO₂:	2,1 Vol%

HCN:

3,44 g/Nm³
0,02 g/Nm³
8,6 g/Nm³
0,05 g/Nm³

Kondensat: Wasser, Teer nicht nachweisbar.

Beispiel 2

Das Kohleentgasungsrohgas wurde bei HOOK und einer Raumgeschwindigkeit von 40 NmVm³ über die Koksschüttung geleitet Das aus dem Reaktor mit der Koksschüttung austretende Gas hatte folgende Zusammensetzung:

57,5 Vol%
7,4 Vol%

30,9 Vol%
2,9 Voio/o

C₂ ⁺: 0,3Vol% C₂-: l,0Vol%

H₂S: 4,44 g/Nm³

NH₃: 1,30 g/Nm³

C₆H₆: 36,0 g/Nm³

Kondensat: Wasser und gelbes Teerprodukt (Naphthalin) ca. 30 g/Nm³.

Diese Versuchsergebnisse zeigen eindeutig die vorteilhafte Reduzierung störender Begleitstoffe in dem Kohleentgasungsrohgas und die dadurch bedingte erhebliche Verbesserung der Gasqualität für die Weiterverwendung.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Weiterverarbeitung von Kohleentgasungsrohgas, bei welcher das noch heiße Kohlenentgasungsrohgas über eine glühende Koksschüttung von z. B. über 1100 K, vorzugsweise über 1250 K, geleitet wird, welche in dem Entgaser angeordnet ist, der eine Verbrennungsluft-Zuleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Koksschüttung in einem anstelle der Gassteigleitung oder in der Gassteigleitung eines Kammerofens angeordneten Reaktor vorgesehen und mit einer regelbaren Luftzuführung ausgestattet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit etwa 50 bis 300Nm³ Kohleentgasungsrohgas pro m³ Koksschüttung beaufschlagt ist.