DE3028448A1

DE3028448A1 - Verfahren zum loeschen von heissem koks

Info

Publication number: DE3028448A1
Application number: DE19803028448
Authority: DE
Inventors: Ralf 5800 Hagen Schumacher; Carl-Heinz Dipl.-Chem. Dr. 4630 Bochum Struck
Original assignee: Dr C Otto & Comp 4630 Bochum GmbH; Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Still Otto GmbH
Priority date: 1980-07-26
Filing date: 1980-07-26
Publication date: 1982-03-18
Also published as: JPS5734183A; DE3028448C2; IN155388B

Description

Verfahren zum Löschen von heißem Koks
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löschen von heißem Koks, wobei dessen fühlbare Wärme zur Erzeugung von Wassergas genutzt und gleichzeitig in Kühlerkondensat vorliegende, störende Bestandteile, wie z.B. Ammoniak, Cyanide und Phenole, vernichtet werden sollen.
Es gehören Verfahren zum Stande der Technik, bei denen Gaskühlerkondensat und Gaswaschwasser zum Löschen des heißen Kokses eingesetzt werden, um gleichzeitig die in diesem Wasser gelösten Schadstoffe weitgehend zu vernichten. Die bekannten Verfahren sind mit dem Nachteil behaftet, daß ein großer Teil der Schadstoffe unzersetzt mit dem Dampf des Einsatzwassers in die Atmosphäre emittiert wird, während ein kleiner Teil, insbesondere die im Wasser enthaltenen Phenole als Rückstand auf dem gelöschten Koks verbleiben und zu erheblichen Geruchsbelästigungen führen. Wegen dieser Nebenwirkungen haben die bekannten Verfahren keinen nennenswerten Eingang in die Praxis gefunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einerseits die fühlbare Wärme des Kokses zu nutzen und andererseits im Gaskühlerkondensat enthaltene Schadstoffe zu vernichten, ohne daß, wie es bei bekannten Verfahren der Fall ist, die Atmosphäre verschmutzt wird und Geruchsbelästigungen durch Rückstände auf dem gelöschten Koks auftreten.
Ausgehend von einem Verfahren zum Kühlen von heißem Koks durch Einspritzen von Wasser unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Kokses zur Erzeugung von Wassergas, besteht die Erfindung darin, daß der ca. 1.0000 heiße Koks in einer Kühleinrichtung von oben nach unten geleitet, etwa in der Mitte der Kühl- bzw. Reaktionskammer mit Kühlerkondensat (Gaswasser) und im unteren Drittel der Kammer mit schadstoffarmem Werkswasser bedüst und am unteren Ende der Kühleinrichtung mit einer Temperatur von etwa 1000C ausgetragen wird. Dabei wird die fühlbare Wärme durch Verdampfen des eingespritzten Wassers und Reaktion des gebildeten Wasserdampfes in den oberen heißen Zonen zu Wassergas umgesetzt, wobei gleichzeitig-die frei werdenden Schadstoffe, wie NH31 HCN und die Phenole vernichtet werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Verfahren vermeidet in einfacher Weise nachteilige Nebenwirkungen vor allem dadurch, daß es in einem geschlossenen System abläuft und die Verweilzeiten des die Schadstoffe enthaltenden Dampfes am glühenden Koks viel länger sind als bei den bekannten Verfahren. Der ausgetragene Koks ist weitgehend geruchsneutral, weil das Gaswasser nur in die Zone des Reaktors eingespritzt wird, in der die Kokstemperatur mehr als 4000C beträgt und weil der Koks im unteren kälteren Reaktorteil durch Einspritzen von reinem Werkswasser und nachfolgendes Ausdampfen von gegebenenfalls in dieser Zone noch dem Koks anhaftenden Spuren von Geruchsstoffen von diesen restlos befreit wird. Das Verfahren ist äußerst umweltfreundlich und nutzt die fühlbare Wärme des heißen Kokses optimal aus Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Blockschema dargestellt.
Auf das obere Ende des Reaktors 1 wird der etwa 1.000°C heiße Koks mittels Transportkübel über Weg 2 aufgegeben und am unteren Ende mit einer Temperatur von ca. 80 bis 1000C über den Austrag 3 abgeführt. Etwa in der Mitte des Reaktors, wo die Kokstemperatur zwischen 400 und 6000C liegen soll, wird Kühlerkondensat aus den Gaskühlern der Kokerei über die Leitung 4 und im unteren Drittel des Reaktors 1, wo die Temperatur bei etwa 2000C liegen soll, reines Werkswasser in geringen Mengen über die Leitung 5 eingespritzt. Das eingespritzte Wasser verdampft, der gebildete Dampf wird weitgehend durch Reaktion mit dem in den oberen Schichten des Reaktors befindlichen heißen Koks zu Wassergas umgesetzt und die bei der Verdampfung des Kühlerkondensats frei werdenden Inhaltsstoffe, wie NH3, HCN, Phenole und dergleichen, werden an dem heißen Koks zu mehr als 90 % vernichtet.
Das am oberen Ende des Reaktors 1 austretende Gemisch von Wassergas, Wasserdampf und geringen Anteilen an Ammoniak und Cyanwasserstoff, dessen Temperatur bei etwa 8000C liegt, wird über eine Leitung 6 einem Reaktor 7 zugeführt, nachdem die Temperatur des Gemisches durch partielle Verbrennung auf etwa 1.000°C angehoben wurde. Der Reaktor 7 ist ein bekannter mit Katalysatoreinsätzen versehener Reaktionsbehälter zur Vernichtung von Ammoniak, mit dem der gegebenenfalls nicht erwünschte Anteil an restlichem Ammoniak und Cyanwasserstoff bis zu 99 % beseitigt werden kann. Diese Verfahrensstufe ist dann überflüssig, wenn das Wassergas als Unterfeuerungsgas benutzt wird.
Nach dem Austritt aus dem Reaktor 7 bzw., wenn dieser über die gestrichelt dargestellte Leitung 8 umfahren wird, aus dem Reaktor 1 gelangt das heiße Gas-Dampfgemisch in einen Abhitzekessel 9, in dem die fühlbare Wärme zur Erzeugung von Dampf genutzt wird. In einem indirekten Schlußkühler 10 wird das Gas-Dampfgemisch bis auf eine unterhalb des Taupunktes liegende Temperatur abgekühlt. Das anfallende Kondensat, das über die Leitung 11 abgezogen wird, kann teilweise in den unteren Teil des Reaktors 1 als schadstoffarmes Wasser eingespritzt (Leitung 12) und zum anderen zur Berieselung der Vorlage der Koksofenbatterie (Leitung 13) oder auch zur Füllgasab- saugung mit Druckwasser (Leitung 13) verwendet werden.
Das Wassergas verläßt den Kühler 10 über die Leitung 15 und wird über die Leitung 16 der weiteren Verwendung zugeführt. Im Bedarfsfall besteht die Möglichkeit, das Wassergas in die Starkgasleitung 17 zur Unterfeuerung des Koksofens einzuführen.
Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß bei der Reaktion im Reaktor 1 zwischen 5,5 und 7 % der durchgesetzten Koks 3 menge vergast und pro Tonne Koks ca. 360 m³n Wassergas mit Hu = 1.800 kcal/m³n gewonnen werden. Der größere Anteil des Vergasungsverlustes entfällt dabei auf Unterkorn und schaumige Anteile des durchgesetzten Stückkokses.
Das gewonnene Wassergas würde bei der Verkokung einer Kohle mit 25 % flüchtigen Bestandteilen 10 % Wasser in Koksöfen mit einer mittleren Kammerweite von 450 mm bei einer Garungszeit von ca. 18 hetwa 80 % der notwendigen Unterverfeuerungswärme liefern, was einen erheblichen Gewinn darstellt.
Auf eine Tonne erzeugten Kokses fallen auf der Kokerei ca. 200 kg Kühlerkondensat an. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden zur Abkühlung von einer Tonne Koks von 1.0000C auf ca. 800C ca. 230 kg Wasser notwendig. Daraus ergibt sich, daß in dem unteren Teil des Reaktors pro Tonne Koks etwa 30 kg eines schadstoffarmen Brauchwassers aus dem Kokereibetrieb eingespritzt werden können.
Hinsichtlich der Ernergieumsetzungen des Verfahrens gemäß der Erfindung läßt sich folgender Vergleich mit einem herkömmlichen Kokstrockenkühlverfahren anstellen: Wie bereits erwähnt, werden pro Tonne gelöschten Kokses 360 m Wassergas mit einem unteren Heizwert von 1.800 kcal/m n erzeugt. Der in Form von Wassergas pro Tonne Koks gewonnene Wärmewert beträgt etwa 650 000 kcal/t Koks. Ein weiterer Gewinn gegenüber bekannten Trockenkühlanlagen und normalem Kokerei-Nebengewinnungsbetrieb ist ferner die Einsparung der für das Abtreiben der 200 kg Kühlerkondensat/t Koks notwendigen Wärmemenge von etwa 35 000 kcal/t Koks. Von der Summe der gewinnbaren Energie von 765 000 kcal/t durchgesetzten Koks ist als Verlust die als Unterfeuerungsanteil auf die ca. 6 % vergasten Koks entfallende Wärmemenge abzusetzen. Dies sind etwa 46 000 kcal/t Koksdurchsatz. Ferner ist der Wärmewert der vergasten Koksmenge, im vorliegenden Fall etwa 426 000 kcal/t Koks als Verlust zu rechnen. Dem Energiegewinn von 765 000 kcal/t Koksdurchsatz stehen somit Verluste von 426 000 kcal/t Koks gegenüber. Der Energieüberschuß beträgt 339 000 kcal/t Koksdurchsatz.
Bei der Kokstrockenkühlung, wie sie zur Zeit praktiziert wird, rechnet man mit einem Energieüberschuß von ca.
170 000 kcal/t Koksdurchsatz. In dieser Zahl ist der auch beim herkömmlichen Verfahren auftretende Koksvergasungsverlust in Höhe von 1 bis 2 % nicht berücksichtigt.
Ein Vergleich der zu erzielenden Energieüberschüsse zeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren doppelt soviel Energie nutzbar gemacht werden kann wie bei der herkömmlichen Kokstrockenkühlung und dies überwiegend in Form von Wassergas, einer edleren Energieform als sie Dampf oder heißes Inertgas darstellen. Darüber hinaus können die Schadstoffe des Kühierkondensats nahezu vollständig vernichtet werden.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Kühlen von heißem Koks durch Einspritzen von Wasser unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Kokses zur Erzeugung von Wassergas, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der ca. 1.0000 heiße Koks in einer Kühleinrichtung von oben nach unten geleitet, etwa in der Mitte der Kühl- bzw. Reaktionskammer mit Kühlerkondensat (Gaswasser), das in den Rohgaskühlern einer Kokerei anfällt, und im unteren Drittel der Kammer mit schadstoffarmem Werkswasser bedüst und am unteren Ende der Küblereinrichtung mit einer Temperatur von etwa 100° ausgetragen wird, während das in dem Reaktor gebildete Wassergas-Dampfgemisch am oberen Ende des Reaktors abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaswasser an einer Stelle in den Reaktor eingespritzt wird, an der der Koks eine Temperatur von 400 bis 6000C hat.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schadstoffarme Werkswasser an einer Stelle in den Reaktor eingespritzt wird, an der die Temperatur des Kokses etwa 200 bis 300°C beträgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und zur Verbesserung des Wärmeübergangs gleichzeitig mit dem Gaswasser und dem schadstoffarmen Werkswasser rückgeführtes Wassergas in den Reaktor eingeblasen wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das am oberen Ende des Reaktors abgezogene heiße Wassergas-Dampfgemisch durch partielle Verbrennung unter Luftzufuhr auf eine Temperatur von etwa 1.0000C aufgeheizt und anschließend durch einen zweiten Reaktor geleitet wird, in dem die restlichen Anteile an NH3, HCN und Phenolen katalytisch zersetzt werden, worauf dem Gemisch in einem nachgeschalteten Abhitzekessel der größere Teil seiner fühlbaren Wärme zur Erzeugung von Wasserdampf entzogen wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Reaktor austretende heiße Wassergas-Dampfgemisch direkt einem nachgeschalteten Abhitzekessel zugeführt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Abhitzekessel austretende feuchte Wassergas in einem indirekten Kühler auf etwa 20 bis 300C gekühlt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem indirekten Kühler anfallende Kondensat zur Kühlung des Kokses in den unteren Teil des Reaktors eingespritzt wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem indirekten Kühler anfallende Kühlerkondensat als Spülwasser in einer Koksofenvorlage verwendet wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das anfallende Kühlerkondensat einer Druckwasserpumpe zugeführt und zur Füllgasabsaugung verwendet wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte Wassergas als Unterfeuerungsgas zur Beheizung von Koksöfen verwendet wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte Wassergas dem Koksofengas zur Einstellung des Heizwertes zugemischt wird.