DE3028448C2 - Verfahren zum Kühlen von heißem Koks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von

heißem Koks durch Einspritzen von Wasser unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Kokses zur Erzeugung von Wassergas, bei dem der ca. i000°C heiße Koks in einer Kühleinrichtung von oben nach unten geleitet und etwa in einem mittleren Bereich der Kühlbzw. Reaktionskammer mit Wasser besprüht wird, wobei der dabei entstehende Wasserdampf durch den im oberen Bereich der Reaktionskammer befindlichen heißen Koks geleitet und der abgekühlte Koks am unteren

ίο Ende der Kühleinrichtung ausgetragen wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 19 59 182 bekannt Bei diesem Verfahren wird der 1000⁰C heiße Koks in einer Kühleinrichtung von oben nach unten geleitet und in einem mittleren Bereich, in dem die Tem peratur des Kokses 550⁰C betragen soll, mit Wasser gelöscht Der dabei entstehende, nach oben durch den heißen Koks geführte Wasserdampf wird bei dem bekannten Verfahren nicht zur Erzeugung eines Wassergas-Dampfgemisches, sondern zur Bildung eines Gemi- sches aus Stickstoff und Wasserstoff benutzt, das dadurch erzeugt wird, daß in den oberen Teil des Reaktors zusätzlich Luft eingeführt wird.

Zum Stande der Technik gehören ferner Verfahren, bei denen Gaskühlerkondensat und Gaswaschwasser zum Löschen des heißen Kokses eingesetzt werden, um gleichzeitig die in diesem Wasser gelöster; Schadstoffe weitgehend zu vernichten. Die bekannten Verfahren sind mit dem Nachteil behaftet, daß ein großer Teil der Schadstoffe unzersetzt mit dem Dampf des Einsatzwas sers in die Atmosphäre emittiert wird, während ein klei ner 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 Ver- fahren keinen nennenswerten Eingang in die Praxis gefunden. Dies gilt auch für das aus der DD-PS 94 345 bekannte Verfahren zur Verwertung des bei der thermischen Kohleveredelung anfallenden Prozeßwassers, das zur Verdünnung einer Tauchflfcsigkeu, ^. B.Sulfitablau ge verwendet wird, in die der aus den Koksöfen ausge tragene Koks getaucht wird.

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 der eingangs be schriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß das in den mittleren Bereich der Kühl- bzw. Reaktionskammer eingesprühte Wasser aus Kühlerkondensat (Gaswasser) besteht, das in den Rohgaskühlern einer Kokerei anfällt, und daß der von oben nach unten absinkende Koks im unteren Drittel der Kammer mit schadstoffarmem Werkswasser bedüst und mit einer Temperatur von etwa 100⁰C ausgetragen wird, während das in dem Reaktor gebildete Wassergas-Dampfgemisch am oberen Ende des Reaktors abgezogen wird.

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 Verweilzei- ten 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 1000⁰C heiße Koks mittels Transportkübel über Weg 2 aufgegeben und am unteren Ende mit einer Temperatur von ca. 80 bis 100° C 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 200° C 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 1000° 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-Dampf gemisch in einen Abhitzekessel 9, in dem die fühlbare Wärme zur Erzeugung von Dampf genutzt wird. In einem indirekten Schlußkühler 10 wird das Gas-Dampf gemisch 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 Füllgasabsaugung 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 besteh: die Möglichkeit, das Wassergas in die Starkgasleitung 17 zur Unter-Feuerung des Koksofens einzuführen.

Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß bei der Reaktion im Reaktor 1 zwischen 5,5 und 7% der durchgesetzten Koksmenge vergast und pro Tonne Koks ca. 360 m³ _n Wassergas mit H₁₁ = 1800 kcal/m³,, 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 h etwa 80% der notwendigen Unterfeuerungswärme 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 1000⁰C auf ca. 8O⁰C 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 .m³ _D Wassergas mit einem unteren Heizwert von 1800 kcal/m³n erzeugt Der in Forst von Wassergas pro Tonne Koks gewonnene Wärmewerf 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 gewinn baren 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 rna.i 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 Energieübecschüsse 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 Kühlerkondensats nahezu vollständig vernichtet werden.

Hierzu 1 Bleu Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kühlen von heißem Koks durch Einspritzen von Wasser unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Kokses zur Erzeugung von Wassergas, bei dem der ca. 1000⁰C heiße Koks in einer Kühleinrichtung von oben nach unten geleitet und etwa in einem mittleren Bereich der Kühl- bzw. Reaktionskammer mit Wasser besprüht wird, wobei der dabei entstehende Wasserdampf durch den im oberen Bereich der Reaktionskammer befindlichen heißen Koks geleitet und der abgekühlte Koks am unteren Ende der Kühleinrichtung ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in den mittleren Bereich der Kühl- bzw. Reaktionskammer eingesprühte Wasser aus Kühlerkondensat (Gaswasser) besteht, das in den Rohgaskühlern einer Kokerei anfällt, und daß der von oben nach unten absinkende JCoks im unteren Drittel der Kammer mit schadstoffarmem Werkswasser bedüst und mit einer Temperatur von etwa 100⁰C 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, während das schadstoffarme Werkswasser an einer Stelle in den Reaktor eingeüüst wird, an der die Temperatur des Kokses etwa 200 bis 300° C betrat

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur F-höhung der Strömungsgeschwindigkeit und zur Verbesserung des Wärmeübergangs gleichzeitig mit dem Gaswasser und dem schadstoffarmen Werkswasser rückgeführtes Wassergas in den Reaktor eingeblasen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das am oberen Ende des Reaktors abgezogene heiße Wassergas-Dampfgemisch durch partielle Verbrennung unter Luftzufuhr auf eine Temperatur von etwa 1000⁰C aufgeheizt und anschließend durch einen zweiten Reaktor geleitet wird, in dem die restlichen Anteile an NH* 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.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Reaktor austretende heiße Wassergas-Dampfgemisch direkt einem nachgeschalteten Abhitzekessel zugeführt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Abhitzekessel austretende feuchte Wassergas in einem indirekten Kühler auf etwa 20 bis 30° C gekühlt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet» daß das in dem indirekten Kühler anfallende Kondensat zur Kühlung des Kokses in den unteren Teil des Reaktors eingespritzt wird.