DE2908247A1 - Verfahren zur reinigung des prozesskondensates in wasserstoff- und synthesegas-herstellungsanlagen - Google Patents
Verfahren zur reinigung des prozesskondensates in wasserstoff- und synthesegas-herstellungsanlagenInfo
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Description
Patentanwälte:
Z E L. L E N T « 5sä
ZWEIBRÜCKENSTR. 15
8ΟΟΟ MÜNCHEN Q
8ΟΟΟ MÜNCHEN Q
Instytut Nawozow Sztucznych CW 205
Pulawy, Polen AS/B
2. 3. 1979
Verfahren zur Reinigung des Prozeßkondensates in Wasserstoff- und Synthesegas-Herstellungsanlagen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung des Prozeßkondensates,
das bei der Herstellung von Wasserstoff oder von anderen wasserstoffreichen Gasen für verschiedene chemische
Syntheseprozesse, wie die Ammoniak-, Methanol- und Oxo-Synthese anfällt.
Zur chemischen Verarbeitung von als Hauptrohstoffe verwendeten
fossilen Brennstoffen wie Erdgas, Petroleum, Kohle usw. wird in den Synthesegas-Herstellungsanlagen Wasserdampf verwendet.
Meistens ist dabei ein im Vergleich zu den stöchiometrischen Anforderungen großer WasserdampfÜberschuß notwendig, um einen
hohen Umwandlungsgrad des Hauptrohstoffes zu erreichen. Das
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auf diese Weise hergestellte Synthesegas enthält aroße Mengen
an Überschußdampf, der aus dem Gas entfernt werden muß.
Diese Entfernung des Überschußdampfes wird durch Gasabkühluncr bis
unter den Taupunkt erreicht. Der im Gas enthaltene Überschußdampf wird dabei als sogenanntes Prozeßkondensat abcreschieden.
Das auf diese Weise erhaltene Prozeßkondensat enthält zahlreiche im Wasser gelöste Komponenten des Synthesegases, wie Kohlendioxid,
Wasserstoff, Kohlenoxid, Stickstoff, Methan und Argon. Ferner kann das Prozeßkondensat Substanzen wie Ammoniak, Methanol,
Formaldehyd und andere einfache organische Verbindungen enthalten,
da diese Substanzen als Nebenprodukte bei der Herstellung und Reinigung des Synthesegases anfallen. Alle oben aufgeführten
im Prozeßkondensat enthaltenen Substanzen gehören zu den flüchtiqcn
Verbindungen. Darüber hinaus können im Prozeßkondensat aber auch andere nicht flüchtige Substanzen, wie in Spurenmengen Fe, Ni,
Cu enthalten sein. In dem Falle, wenn das Synthesegas aus Kohle oder aus schweren Petrolprodukten hergestellt wird, enthält
es zusätzlich verschiedene weniger flüchtige, schwere oraanische
und anorganische Verbindungen (Schwefel-, Stickstoff-, Natriumverbindungen u. ä.) .
Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, das Prozeßkondensat auszunutzen. Am günstigsten ist es jedoch, das Kondensat dem
Speisewasser für die Dampfkessel zur Wärmerückgewinnung in den Synthesegas-Anlagen zuzuführen. Da an die Sauberkeit des Speisewassers
für Dampfkessel sehr hohe Anforderungen gestellt werden,
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kann das Prozeßkondensat zu diesem Zweck nicht ohne spezielle Vorreinigung verwendet werden.
Je nach Verwendungszweck des Prozeßkondensates, sind verschiedene Reinigungsverfahren bekannt. Den geforderten Reinheitsgrad
des Prozeßkondensates, das zum Speisen von Tief- und Mitteldruckkesseln verwendet wird, erreicht man, indem das
Kondensat vorentspannt und dann mittels Tiefdruck-Wasserdampf, Luft oder Stickstoff (in einer Waschkolonne) entcrast wird.
Die Verunreinigungen werden dabei zusammen mit dem Reiniqungsmedium ins Freie abgeführt. Wird das Prozeßkondenat zum Speisen
von Hochdruckkesseln verwendet, so ist eine solche Entgasung nicht ausreichend. Es wird in diesem Falle eine zusätzliche
Reinigung durch Ionenaustausch in entsprechenden Reaktoren mit Ionenaustauschern vorgenommen.
Die oben erwähnten bekannten Verfahren weisen einen wesentlichen Nachteil auf, indem nämlich sämtliche im Prozeßkondensat gelösten
Beimischungen ohne die Möglichkeit ihrer Nutzung ins Freie in die Abwasser abgeführt werden, wodurch auch noch die
Umwelt belastet wird. Darüber hinaus machen NH3, CO2 und andere
im Kondensat enthaltene flüchtige Substanzen die Betriebsführung der Endreinigungsanlage {mit Ionenaustauschern) aufwendiger.
Mit Rücksicht auf die streng zu beachtenden Umweltschutzgesetze wurden Reinigungsverfahren entwickelt, die eine Abscheidung der
Beimischungen vom Prozeßkondensat und ihre Rückführuncr zur
Synthesegasherstellung ermöglichen.
Es ist ein Verfahren bekannt, das auf der Destillation des Prozeßkondensates in einer Kolonne oder in einem Skrubber
beruht. Das den größeren Teil von flüchtigen Komponenten (mit wesentlich höherer Konzentration) enthaltende Destillat
wird zur Synthesegasherstellung zurückgeführt, und die Flüssigkeit
in der Ionenaustauschanlage zusätzlich gereiniat und zum Speisen der Dampfkessel geleitet. Ein Nachteil dieses Verfahrens
besteht in den hohen Destillationskosten der verdünnten Lösungen. Außerdem wird das Prozeßkondensat vor der Destillation
üblicherweise entspannt, wobei ein Teil der Beimischungen ins Freie entweicht.
Ferner ist ein Verfahren zur Vorreinigung des Prozeßkondensates bekannt, das die Rückgewinnung der im Kondensat enthaltenen Beimischungen
und deren Rückführung in die Synthesegasherstellung ermöglicht. Dieses Verfahren beruht auf der Abtrennung der
flüchtigen Komponenten durch Stripping in einem Gegenstromapparat mit großer Austauschfläche unter Verwendung von Erdgas
oder Luft. Dieses Verfahren wird auch Saturationsverfahren genannt, da das zum Durchblasen (=zum Stripping) angewandte Medium
in dem Prozeß mit Wasserdampf gesättigt wird. Die im oben genannten Verfahren verwendeten Medien zum Durchblasen sind
mit bestimmten technologisch begründeten Nachteilen behaftet. Erstens enthalten sie Komponenten, die auch im Prozeßkondensat
auftreten, was eine vollständige Abtrennung dieser Komponenten unmöglich macht. Zweitens sind diese Medien oft selbst verunreinigt
und diese Verunreinigungen gehen, wenn sie nicht flüchtig sind, völlig in das vorgereinigte Kondensat über.
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Drittens erfordern sie eine komplizierte Saturationsanlage und sind außerdem teuer, besonders, wenn es sich um die Reinigung
von Prozeßkondensaten handelt, die in Anlagen zur Synthesegasherstellung
aus Kohle oder schweren Petrolprodukten entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich
vorteilhaftes Verfahren anzugeben, das es unter Vermeidung der oben genannten Nachteile ermöglicht, einen hohen Reinheitsgrad
des Prozeßkondensates zu erreichen, wobei die rückgewonnenen Beimischungen wieder in die Herstellung des Synthesegases
zurückgeleitet werden können und bei dem auch die Umwelt völliq gegen Verunreinigungen geschützt wird.
Erfindungsgemäß wird der Entgasungsprozeß bei entsprechend hohen Temperaturen unter Anwendung eines Mediums, das keine
im Prozeßkondensat löslichen zusätzlichen Komponenten enthält, durchgeführt.
Erfindungsgemäß wird das die verschiedenen gelösten Beinischungen
enthaltende Prozeßkondensat, das aus einer Wasserstoff- oder Synthesegas-Herstellungsanlage anfällt, nach seiner Vorwärmung
einem Entgasungsprozeß unterzogen, in dem zur Entgasung ein Teil oder die gesamte Menge des für die chemische Verarbeitung
des Hauptrohstoffes zu Wasserstoff bzw. zu Syntheseoas verwendeten
Wasserdampfes (vor dessen Einführung in den Umwandlungsreaktor) eingesetzt wird. Nach dem Entfernen von flüchtigen
Verunreinigungen und dem Abkühlen wird das Prozeßkondensat eventuell zur weiteren Reinigung in die Wasserenthärtunasanlage
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geleitet. Die gesamte Menge des Wasserdampfes, der nach dem
Stripping die flüchtigen Produkte der Prozeßkondensat-Entgasunq enthält, wird dagegen in den Verarbeitungsprozeß des Rohstoffes
zu Wasserstoff bzw. Synthesegas zurückgeführt. Die Entgasung des Prozeßkondensates wird unter dem gleichen oder einem höheren
Druck durchgeführt, als er bei der Verarbeitung des Rohstoffes in Wasserstoff bzw. Synthesegas angewandt wird, wobei der
Druck nicht unter 5 ata liegen darf. Dies setzt eine entsprechend hohe Temperatur bei der Entgasung des Prozeßkondensates voraus
und sichert eine gute Abtrennung der Beimischunaen, die nach ihrer Rückführung mit Wasserdampf (unter den Bedingungen der
Umwandlung des Hauptrohstoffes) einer Zersetzung unterlieaen
und in nutzbare Komponenten des Synthesegases überführt werden.
Bei einem Prozeßkondensat aus der Kohlevergasung oder aus der Vergasung von schweren Petrolprodukten ermöcrlicht die Erfindung
eine wesentliche Kostensenkung der Kondensatreinigung und die nochmalige Verwendung eines Teiles der im Kondensat enthaltenen
Substanzen als Ergänzung des Hauptrohstoffes. Wird die Reinigung des Prozeßkondensates stets nach dem erfindungscremäßen
Verfahren durchgeführt, so wird die Umwelt gegen Verunreinigungen geschützt.
Nachfolgend wird das er finrkin^s gemäße Verfahren anhand eines
Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung des
Reinigungsprozesses des Kondensates aus einer Ammoniaksyntheseanlage
von 15 00 t /Tag mit Erdgas als Fauptrohstoff.
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Das Prozeßkondensat in einer Menge von 100000 kg/h wird mit einer Pumpe 3 durch eine Rohrleitung 5 in einen Wärmeaustauscher
2 befördert und weiter durch eine Rohrleitung 6 in das Oberteil
einer Entgasungskolonne 1 eingeleitet. In dem Wärmeaustauscher
2 wird das Kondensat bis auf eine Temperatur vorgewärmt, die nahe der Siedetemperatur des Wassers unter dem in der
Kolonne 1 herrschenden Druck liegt. Der bis auf 3850C überhitzte
Prozeß-Wasserdampf wird mit einer Rohrleituna 10 zugeführt. Ein Teil dieses Wasserdampfes wird mit einer Rohrleituna
12 direkt dem Reaktor zur umwandlung des Erdgases in das
Ämmoniak-Synthesegas zugeführt und ein anderer Teil in einer Menge von 20000 kg/h wird mit einer Rohrleitung 11 in das
Unterteil der Entgasungskolonne 1 eingeleitet. In der unter einem Druck von 35 ata arbeitenden Kolonne 1 strömt der Wasserdampf
im Gegenstrom zu dem von oben fließenden Prozeßkondensat.
Unter diesen Bedingungen werden aus dem Prozeßkondensat die flüchtigen Komponenten abgeschieden, die zusammen mit dem
Wasserdampf über die Leitung 9 aus der Kolonne entweichen. Der aus der Kolonne 1 entweichende Wasserdampf wird nach seinem
Vermischen mit dem übrigen Wasserdampf durch die Rohrleituna zur Herstellung des Ammoniak-Synthesegases geleitet.
Das gereinigte Prozeßkondensat wird aus dem Unterteil der Kolonne 1 mit einer Rohrleitung 7 abgeführt. Das reine Kondensat
wird im Wärmeaustauscher 2 abgekühlt, wobei die abaegebene Wärme zur Vorwärmung des ungereinigten Prozeßkondensates
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verwendet wird. Das gereinigte Kondensat wird aus der Anlage über eine Turbine 4 mit einer Rohrleitung 8 eventuell zur
weiteren Reinigung in eine Wasserenthärtungsanlage geleitet. Um ihre Betriebsenergie ganz oder teilweise einzusparen, ist die Turbine 4 mit der Pumpe 3 gekoppelt.
weiteren Reinigung in eine Wasserenthärtungsanlage geleitet. Um ihre Betriebsenergie ganz oder teilweise einzusparen, ist die Turbine 4 mit der Pumpe 3 gekoppelt.
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boa tu Γ-_ -ij- · \ % t -Λ*Instytut Nawozow Sztucznych CW 205Pulawy, Polen AS/B - 2. 3. 1979Patentansprüche1. Verfahren zur Reinigung des Prozeßkondensates aus Anlagen zur Herstellung von Wasserstoff und Synthesegase unter Anwendung des Strippings (Durchblasens) mit Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß der Strippingprozeß unter Druck und unter Verwendung eines Teiles oder der gesamten Menge des bei der chemischen Verarbeitunq des Hauptrohstoffes zu Wasserstoff bzw. Synthesegas eingesetzten Prozeß-Wasserdampfes durchgeführt wird und die Gesamtmenge des Wasserdampfes mit den flüchtigen Produkten der Prozeßkondensat-Entgasung nach dem Stripping zur Anlage zur Herstellung von Wasserstoff bzw. Synthesegas zurückgeführt wird.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßder Strippingprozeß des Prozeßkondensates im Falle von Mittel- und Hochdruckanlagen für die Synthesegasherstellunq unter einem Druck durchgeführt wird, der gleich oder höher als der Druck909843/0630beim Verarbeitungsprozeß des Hauptrohstoffes zu Wasserstoff
bzw. Synthesegas ist. - 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strippingprozeß des Prozeßkondensates im Falle von Tiefdruckanlagen für die Synthesegasherstellung unter einen Druck durchgeführt wird, der höher als der Druck bei der Gasherstellung, insbesondere höher als 5 ata ist.909843/0830
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