DE29924561U1

DE29924561U1 - Vorrichtung zur Trocknung von Koksofengas bei gleichzeitiger Entfernung von Benzol und Naphthalin

Info

Publication number: DE29924561U1
Application number: DE29924561U
Authority: DE
Original assignee: RAG AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2009-08-12

Description

Vorrichtung zur Trocknung von Koksofengas bei gleichzeitiger Entfernung

von Benzol und Naphthalin

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei der Verkokung von Steinkohle werden die flüchtigen Bestandteile der Einsatzkohle in einem Verkokungsreaktor, beispielsweise einem Koksofen

&iacgr;&ogr; unter Luftabschluß abdestilliert. Dabei werden erhebliche Mengen Kokereigas freigesetzt. In einer ersten Stufe werden diese Gase beispielsweise im Niederdruck gereinigt. Die dabei erreichte Gasqualität ist ausreichend für einen Teil der nachgeschalteten Gasverbraucher, z. B. für den Eigenverbrauch in der Beheizung der Koksöfen. Das dann noch verbleibende Überschußgas, oft mehr als 50% der Erzeugung, muß in einer zweiten Reinigungsstufe auf beispielsweise Stadtgasqualität gereinigt werden. Hierbei wird das Gas auf ein höheres Druckniveau verdichtet und gekühlt. In mehreren hintereinander geschalteten Reinigungsanlagen werden Schwefelwasserstoff, Benzol und Naphthalin ausgewaschen und auf die erforderlichen Grenzwerte eingestellt. Anschließend muß das Gas vor Abgabe ins Gasnetz noch getrocknet werden. Die Gastrocknung kann beispielsweise in einer Triethylenglycol (TEG)-Anlage erfolgen. Die TEG-Anlage ist eine Absorptionsanlage zur Trocknung von stabilen Gasen. Nachfolgend werden alle weiteren Angaben am Beispiel einer Hochdruckanlage zur Trocknung von Kokereigas beschrieben. Allerdings kann die Trocknung in speziellen Fällen auch im Niederdruck erfolgen.

TEG ist eine hygroskopische organische Flüssigkeit, die den Wasserdampf aus dem Koksofengas absorbiert und dadurch das Gas trocknet. Eine solche Gastrocknungsanlage besteht aus den Baugruppen Absorptionsapparat mit Einbauten und Demistern, einer Regenerationseinheit mit Reboiler, Destillationskolonne mit Dephlegmator und Wärmetauschern, einem Brüdenkondensator, einem Gasabscheider

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und einem Separator sowie Lagerbehältern für TEG und Produkte. Die Absorptionskolonne stellt den zentralen verfahrenstechnischen Teil einer TEG-Anlage dar. Das zu trocknende Gas tritt von unten in den Absorptionsteil der Kolonne ein und wird im Gegenstrom zum Absorptionsmittel getrocknet. Es durchströmt einen Demister, um mitgerissene TEG-Tröpfchen abzuscheiden und verläßt dann die Kolonne am Kopf und wird zu den Verbrauchern weitergeleitet.

Das mit Wasser sowie geringen Mengen Benzol und Naphthalin, quasi als

&iacgr;&ogr; Verunreinigung und gelöstem Gas angereicherte Absorptionsmittel wird im Sumpf der Kolonne gesammelt und gesteuert ausgeschleust und der Regenerationseinheit zugeführt. Darin wird das beladene Absorptionsmittel im Dephlegmator gekühlt und in Gegenstrom-Wärmeübertragern vorgewärmt und der Destillationskolonne aufgegeben.

Diese besteht aus Verstärkungs- und Abtriebsteil. Im Reboiler, der gas-, elektrisch- oder dampfbeheizt sein kann, wird die notwendige Regenerationstemperatur eingestellt. Die in der Regeneration aufsteigenden Dämpfe werden in dem am Kopf der Destillationskolonne befindlichen gekühlten Dephlegmator partiell kondensiert. Der dadurch erzeugte Rücklauf ermöglicht die rektifizierende Wirkung der Destillationskolonne. Das regenerierte Absorbens wird wieder dem Absorber zugeführt. Die Kondensation der den Dephlegmator verlassenden Dämpfe erfolgt in einem Kondensator. In einem Separator werden die ausgefallenen Kondensate und das Lösungsgas getrennt.

Außerdem werden das Wasser und die organischen Bestandteile getrennt und gesonderten Behältern zugeführt. Das Lösungsgas wird aus dem Separator in ein Gaspendelsystem geleitet.

In bekannten TEG-Anlagen werden neben Wasser auch, quasi als Verunreinigung geringe Teile Benzol und Naphthalin ausgewaschen. Dabei ist es erforderlich, das getrocknete Kokereigas in weiteren Anlagen bzw. Verfahrensstufen zu reinigen.

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Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem ist die Weiterentwicklung der eingangs beschriebenen Vorrichtung, um gezielt höhere Anteile an Benzol und Naphthalin in einer Verfahrensstufe ausscheiden zu können.

Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Als Absorbens wird Triethylenglycol (TEG) am Kopf einer Absorberkolonne eingesetzt und über Düsen mehrfach, zumindest teilweise nach Zwischenkühlung, dem aufsteigenden Gasstrom derart

&iacgr;&ogr; entgegengesprüht, daß ein möglichst großer Teil des Kolonnenquerschnitts überstrichen wird, wobei das ausgewaschene Gas einen Tropfenabscheider durchströmt und das Absorbens aufgefangen und mit Auswaschstoffen angereichert im Kolonnensumpf gesammelt, mittels Destillation regeneriert und danach im Kreislauf wieder im Absorber eingesetzt wird, sowie anlagentechnisch durch die Abwandlung einer bekannten TEG-Trocknungsvorrichtung dahingehend, daß die Absorberkolonne im Kopf einen Flüssigkeitsverteiler und darunter mehrere hintereinander geschaltete Düsenebenen und zwischen den Düsenebenen Absorbens-Abzugsböden und einen Kolonnensumpf zur Zwischenaufnahme des angereicherten Absorbens aufweist, wobei die Abzugsböden mit einem außerhalb der Kolonne und vor Anschluß an die nächste Düsenebene angeordneten Zwischenkühler verbunden sind.

Der Vorteil der vorgeschlagenen Vorrichtung ist unter anderem auch darin zu sehen, daß Trocknung und Gasreinigung jetzt in einer einzigen Verfahrensstufe bzw. in einer Anlage durchgeführt werden können. Die höheren Wirkungsgrade der Verunreinigungsabsorption am Absorbens wird im wesentlichen durch zwei Einflüsse bewirkt. Einmal ist durch die Art der Einsprühung des TEG gegen den aufsteigenden Gasstrom gewährleistet, daß der volle Kolonnenquerschnitt abgedeckt ist und so die Stoff-Austauschflächen vergrößert werden. Ein weiterer Grund liegt darin, daß bei dieser Verfahrensweise konsequent dafür gesorgt wird, daß die Temperaturen im Stoff-Austauschbereich so niedrig wie möglich gehalten

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werden, da dies den Wirkungsgrad steigert. Durch die Anordnung der Zwischenkühler außerhalb der Kolonne wird vorteilhaft gewährleistet, daß die Absorptionswärme, die zu einer Temperaturerhöhung des TEG führen würde, aus der Kolonne abgeführt wird, damit sie nicht zu einer Erhöhung der Temperatur in der Kolonne führen kann.

In der Variante, in der das Verfahren unter Hochdruck durchgeführt wird, bewirkt auch der höhere Druck einen besseren Absorptions-Wirkungsgrad. Die Variante im Niederdruck hat den Vorteil, daß die &iacgr;&ogr; Betriebskosten bei dem Niederdruckverfahren wesentlich niedriger sind.

In einer Variante, bei der die Regenerationstemperatur so eingestellt wird, daß sie oberhalb des Naphthalin-Siedepunktes liegt, wird vorteilhaft erreicht, daß bei der Destillation nicht nur gegebenenfalls noch enthaltenes Wasser und Benzol, sondern auch das Naphthalin quantitativ mit abgeschieden wird, so daß der Regenerationsgrad des im Kreislauf zurückgeführten TEG besonders hoch ist.

Die vorgeschlagene Vorrichtung hat den Vorteil, daß mit relativ geringfügigen Zusatzinvestitionen gegenüber dem herkömmlichen TEG-Trockner gleichzeitig mit der Trocknung eine sehr günstige Benzol- und Naphthalin-Abtrennung möglich wird. Auf diese Weise ist mit einem sehr klaren und übersichtlichen Anlagenkonzept der Betrieb weiterer Reinigungsanlagen zu erübrigen. Eine Ausführungsform als Sprühwascher oder auch eine Kombination von Sprühwascher und Packungskolonne ermöglicht eine flexible und vorteilhafte Gastrocknung und -reinigung. Bei der Ausführungsform, bei der die Düsen zum Einsprühen des TEG in den aufsteigenden Gasstrom als Vollkegeldüsen ausgebildet sind, werden die Absorptions-Wirkungsgrade in besonderer Weise begünstigt.

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In der beigefügten Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiei für eine Absorptions-Kolonne dargestellt, bei deren Beschreibung die vorerwähnten, jedoch auch weitere Vorteile anschaulich erläutert werden.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Absorptionskolonne dargestellt, bei der im unteren Bereich das zu reinigende Gas, also beispielsweise Kokereigas eintritt und über entsprechende Einbauten möglichst gleichmäßig über den gesamten Kolonnenquerschnitt umgelenkt wird und aufsteigt. Im Kopf der Kolonne ist ein Demister 5 angeordnet, um das

&iacgr;&ogr; aufsteigende Gas vor Austritt aus der Kolonne von gegebenenfalls anhaftenden TEG-Tröpfchen zu befreien. Die TEG-Aufgabe ist im oberen Kolonnenbereich angeordnet und läuft über eine Düsenebene 2. Beim weiteren möglichst flächendeckenden Abtropfen bzw. Sprühen des TEG kommt es zu einer sehr intensiven Berührung des aufsteigenden Gases und der absteigenden TEG-Tröpfchen oder -Nebel. Beim Absinken werden die TEG-Tröpfchen auf einem Abzugsboden 3 aufgefangen und aus der Kolonne herausgeführt und einem Zwischenkühler 4 zugeleitet. Das aufgefangene TEG hat sich durch die Absorptionswärme erwärmt und wird nach der Zwischenkühlung wieder auf die nächste Düsenebene geführt und dann wieder versprüht und dem aufsteigenden Gas entgegengeleitet. Dieses Aufsprühen und Zwischenkühlen kann beliebig häufig wiederholt werden. Um die Stoff-Austauschfläche zu maximieren, wird die unterste Düsenebene bis kurz über den Gaseintritt heruntergeführt, um das gesamte Kolonnenvolumen so weitgehend wie möglich zu nutzen. Das abtropfende und mit ausgewaschenen Verunreinigungen beladene TEG wird im Kolonnensumpf am Boden der Kolonne zwischengesammelt, bevor es, beispielsweise über eine geeignete Füllstandsregelung, wieder ausgeschleust und der Regeneration zugeführt wird, um danach im Kreislauf wieder im Kopf der Kolonne aufgegeben zu werden.

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Bezugszeichenliste

1 2 3

Absorberkolonne

Düsenebene

Abzugsboden

Zwischenkühler

Demister

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Claims

1. Vorrichtung zur Trocknung von Koksofengas bei gleichzeitiger Entfernung von Benzol und Naphthalin, aufweisend einen Absorptionsapparat, beispielsweise eine Absorptionskolonne (1) mit Einbauten und Demister (5); und eine Regenerationseinheit, aufweisend eine Destillationskolonne mit Dephlegmator sowie Reboiler und Wärmetauscher, einen Brüdenkondensator, einen Gasabscheider, einen Separator und Lagerbehälter für TEG und Produkte, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberkolonne (1) im Kopf einen Flüssigkeitsverteiler und darunter mehrere hintereinander geschaltete Düsenebenen (2) und zwischen den Düsenebenen (2) Absorbens-Abzugsböden (3) und einen Kolonnensumpf zur Zwischenaufnahme des angereicherten Absorbens aufweist, wobei die Abzugsböden (3) mit einem außerhalb der Kolonne und vor Anschluß an die nächste Düsenebene (2) angeordneten Zwischenkühler (4) verbunden sind.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorberkolonne als Sprühwascher oder als Packungskolonne oder als Füllkörperkolonne oder als Bodenkolonne ausgebildet ist.

3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüsen als Vollkegeldüsen ausgebildet sind.