DE3036259C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung teersäurehaltiger Prozeßabwässer aus der Hydrierung von Kohle.The invention relates to a method for elimination Process wastewater containing tar acid from the hydrogenation of coal.
Unter der Kohle-Hydrierung wird üblicherweise die Anlagerung von molekularem Wasserstoff an Kohle unter Druck und unter spaltenden Bedingungen verstanden, wobei im allgemeinen Katalysatoren anwesend sind.Coal hydrogenation is usually the addition of molecular hydrogen to coal under Pressure and understood under divisive conditions, with catalysts generally present.
Bei der Hydrierung der Kohle wird ein Teil des in der Kohle enthaltenden Sauerstoffs zu Teersäuren, d. h. zu Phenolen, Cresolen und Xylenolen umgesetzt. In den Hydrierreaktionen nachgespaltenen Abscheidern fallen Prozeßabwässer an. Die sehr gut wasserlöslichen Phenole, Cresole und Xylenole gehen in diese aus Quench- und Reaktionswasser bestehende wäßrige Phase über.When the coal is hydrogenated, part of the coal in the Oxygen containing coal to tar acids, i. H. to Phenols, cresols and xylenols implemented. In the Separators split off hydrogenation reactions process wastewater is generated. The very water soluble Phenols, cresols and xylenols go out in these Quench and reaction water existing aqueous phase about.
Eine weitere Menge teersäurehaltigen Abwassers fällt in der unter Zugabe von Wasserdampf (Strippdampf) durchgeführten atmosphärischen Destillation des in der Hydrierung gewonnenen Kohleöls an.Another amount of wastewater containing tar acid falls in the addition of water vapor (stripping steam) carried out atmospheric distillation of the in the Hydrogenated coal oil.
Die Prozeßabwässer können wegen des Teersäuregehaltes und auch infolge eines schädlichen Schwefelwasserstoff- und Ammoniak-Gehaltes aus Umweltschutzgründen nicht ohne weiteres in öffentliche Gewässer abgegeben werden. The process waste water can because of the tar acid content and also due to a harmful hydrogen sulfide and ammonia content for environmental reasons are readily released into public waters.
Deshalb war es bisher erforderlich, die Prozeßabwässer nach Abtrennung von Schwefelwasserstoff und Ammoniak einer Phenolgewinnungsanlage mit nachgeschalteter Abwasserbehandlung zuzuführen. Erst das so gereinigte Abwasser kann mit einem geringen Restgehalt an Phenolen abgeleitet werden. Diese Art der Aufbereitung der Prozeßabwässer erfordert einen erheblichen apparativen und energetischen Aufwand, der um so größer wird, je größer die zu reinigende Wassermenge ist.Therefore, it was previously necessary to process waste water after separation of hydrogen sulfide and Ammonia of a phenol recovery plant with a downstream To supply wastewater treatment. First that wastewater purified in this way can have a low residual content derived from phenols. That kind of Treatment of the process waste water requires a considerable amount apparatus and energy expenditure, the the bigger the bigger the one to be cleaned Amount of water.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Aufbereitung der Prozeßabwässer zu verbessern. Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.The invention is therefore based on the object To improve the treatment of process wastewater. The task is solved by a procedure with the characteristic Features of claim 1.
Die Prozeßabwässer werden einem Kohlenstoffvergasungsprozeß zugeführt. Bei der Kohlenstoffvergasung ist Wasser oder Dampf Prozeßmittel. Nach der Erfindung werden also die Abwässer dem Prozeßmittel Wasser oder Dampf beigemengt und/oder als Substitut für Frischwasser und Frischdampf eingesetzt. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Kohlenstoff in Form einer Kohleflüssigkeits-Suspension (Kohle/ Wasser-Slurry) bzw. Hydrierrückständen in den Vergasungsreaktor gepumpt wird.The process wastewater becomes a carbon gasification process fed. When carbon gasification is Water or steam processing agent. According to the invention So the waste water becomes the processing medium water or steam and / or as a substitute for Fresh water and live steam are used. This is particularly advantageous if the carbon in the form of a coal liquid suspension (coal / Water slurry) or hydrogenation residues in the gasification reactor is pumped.
Die Kohlenstoffvergasungsanlage, der die Prozeßabwässer aus der Hydrierung zugeführt werden, steht vorzugsweise im Verbund mit der Hydrieranlage in der die Prozeßabwässer angefallen sind. In diesem Verbund liefert die Vergasungsanlage den für die Hydrierung erforderlichen Wasserstoff. Nachfolgend ist ein Beispiel der Erfindung anhand eines Verfahrensschemas nach Fig. 1 erläutert.The carbon gasification plant, to which the process waste water from the hydrogenation is fed, is preferably connected to the hydrogenation plant in which the process waste water was obtained. In this network, the gasification plant supplies the hydrogen required for the hydrogenation. An example of the invention is explained below using a method scheme according to FIG. 1.
Im Ausführungsbeispiel ist eine Gasflammkohle aus dem Ruhrgebiet Einsatzgut für eine Kohleverflüssigungs- Anlage mit einem Durchsatz von 5000 t (waf) Kohle/Tag.In the exemplary embodiment, gas flame coal is made of the Ruhr area feedstock for a coal liquefaction plant Plant with a throughput of 5000 t (waf) coal / day.
In einem ersten Verfahrensschritt wird die Kohle aufbereitet, d. h. sie wird getrocknet und gemahlen.In a first process step, the coal processed, d. H. it is dried and ground.
Die so vorbehandelte Kohle wird in einem zweiten Verfahrensschritt 1 angemaischt. Zur Anmaischung 1 der Kohle wird Öl aus dem Hydriervorgang rückgeführt, d. h. es wird mit im Kreislauf geführtem Öl angemaischt. Das bei der Anmaischung 1 beigemengte Öl wird als Anreibeöl bezeichnet. Das Anreibeöl dient als Lösungsmittel, in dem es in der Lage ist, eingebundenen Wasserstoff an die Kohle abzugeben. Das führt zu beginnender Verflüssigung, die auch als Anhydrieren oder Quellen bezeichnet werden kann. Das Lösungsmittel erleichtert auch die eigentliche Hydrierung 2 der Kohle, die unter Zugabe von freiem Wasserstoff erfolgt. Dieser Wasserstoff stammt aus einer Vergasungsanlage, die nachfolgend noch erläutert wird. Der Hydrierstufe 2 sind verschiedene Abscheider nachgeordnet. In den Abscheidern werden die gasförmigen, flüssigen und feststoffhaltigen Phasen voneinander getrennt.The coal pretreated in this way is mashed in a second process step 1 . For mashing 1 of the coal, oil from the hydrogenation process is returned, ie it is mashed with circulated oil. The oil added during mashing 1 is referred to as grinding oil. The rubbing oil serves as a solvent in which it is able to release bound hydrogen to the coal. This leads to the beginning of liquefaction, which can also be referred to as hydration or swelling. The solvent also facilitates the actual hydrogenation 2 of the coal, which takes place with the addition of free hydrogen. This hydrogen comes from a gasification plant, which will be explained below. The hydrogenation stage 2 is followed by various separators. The gaseous, liquid and solid phases are separated from each other in the separators.
Ein erster Abscheidungsvorgang 3 findet durch Abkühlen und Quenschen mit Frischwasser statt. Dabei trennt sich die gasförmige Phase ab und es scheiden sich flüssige Produkte aus dem Gas aus. Ferner gehen die bei der Hydrierung 2 aus dem in der Kohle enthaltenen Sauerstoff entstandenen Teersäuren z. T. hier in die aus Quensch- und Reaktionswasser bestehende wäßrige Phase über. A first separation process 3 takes place by cooling and quenching with fresh water. The gaseous phase separates and liquid products separate from the gas. Furthermore, the tar acids formed in the hydrogenation 2 from the oxygen contained in the coal go z. T. here in the aqueous phase consisting of quench and reaction water.
Neben der wäßrigen Phase fallen bei der Abscheidung 3 Flüssigprodukte, Gas und feststoffhaltiger Rückstand an. Das anfallende Gas wird teilweise als Kreislaufgas in die Hydrierung 2 zurückgeführt. Der übrige Teil des anfallenden Gases wird einer Gaswäsche 4 zugeführt, aus der es in eine Tieftemperatur-Zerlegung 5 eintritt. In dieser Verfahrensstufe entstehen Heizgas, SNG, LPG und H₂. Der Wasserstoff wird gleichfalls der Hydrierung 2 zugeführt.In addition to the aqueous phase, 3 liquid products, gas and solid-containing residue are obtained during the deposition. The resulting gas is partly recycled into the hydrogenation 2 . The remaining part of the resulting gas is fed to a gas scrubber 4 , from which it enters a low-temperature decomposition 5 . In this process stage, heating gas, SNG, LPG and H₂ are produced. The hydrogen is also fed to the hydrogenation 2 .
Die bei der Abscheidung 3 anfallenden Flüssigprodukte werden atmosphärisch unter Zugabe von Strippdampf destilliert. In der atmosphärischen Destillation 6 entsteht bei der Abkühlung wiederum eine Wasserphase, die Teersäuren enthält. Hauptprodukt der atmosphärischen Destillation 6 sind jedoch Leichtöl und Mittelöl, die in einem Verfahrensschritt 7 einer hydrierenden Stabilisierung unterworfen werden. Neben diesen Produkten fällt Gas an, das über die Gaswäsche 4 in die Tieftemperatur- Zerlegung 5 gelangt. Das aus der Destillation 6 stammende Gas wird dabei in gleicher Weise wie das aus der Abscheidung 3 stammende Gas aufgearbeitet.The liquid products obtained in the separation 3 are distilled atmospherically with the addition of stripping steam. In the atmospheric distillation 6 , a water phase, which contains tar acids, is again formed during cooling. The main product of atmospheric distillation 6 , however, are light oil and medium oil, which are subjected to a hydrogenating stabilization in a process step 7 . In addition to these products, gas is obtained, which reaches the low-temperature decomposition 5 via the gas scrubber 4 . The gas originating from the distillation 6 is worked up in the same way as the gas originating from the deposition 3 .
Schließlich fällt noch Lösungsmittel für die Anmaischung 1 in der atmosphärischen Destillation 6 an.Finally, solvent is obtained for the mashing 1 in the atmospheric distillation 6 .
Der in der Quenschung 3 anfallende feststoffhaltige Rückstand wird in einer Vakuumdestillation 8 getoppt. Dabei entsteht einerseits Lösungsmittel für die Anmaischung 1 und andererseits ein Vakuumrückstand. The solid-containing residue obtained in quench 3 is topped in a vacuum distillation 8 . This creates on the one hand solvent for mashing 1 and on the other hand a vacuum residue.
Der Vakuumrückstand aus der Destillation 8 wird in einer Rückstandsvergasung 9 nach dem Texaco-Vergasungsverfahren vergast. Der hochschmelzende Rückstand kann bis zu 50% Feststoff enthalten. Mit der Rückstandsvergasung 9 ist nach der Erfindung im Unterschied zu einer sonst in Betracht kommenden Abwasseraufbereitung durch Ammoniakgewinnung 10 mit nachgeschalteter Phenolgewinnung 11, biologischer Aufbereitung und Einleitung in öffentliche Gewässer zugleich eine besondere gestrichelt dargestellte Abwasserverwendung verbunden. Die Abwasserverwendung in der Vergasung dient der Teersäurebeseitigung, ohne den sonst nach nötigem erheblichem apparativem und energetischem Aufwand der Reinigungsstufe.The vacuum residue from distillation 8 is gasified in a residue gasification 9 according to the Texaco gasification process. The high-melting residue can contain up to 50% solids. With the residue gasification 9 , according to the invention, in contrast to an otherwise possible waste water treatment by ammonia extraction 10 with subsequent phenol extraction 11 , biological treatment and discharge into public waters, a special use of the waste water shown in dashed lines is also connected. The waste water used in the gasification serves to remove the tar acid, without the otherwise expensive equipment and energy required for the cleaning stage.
Nach der Erfindung werden die in der Abscheidung und Quenschung 3 und in der Destillation 6 anfallenden Prozeßabwässer wahlweise der Rückstandsvergasung 9 und/oder einer Kohlevergasung 12 mit vorgeschalteter Suspensionsherstellung 13 zugeführt. Die Kohlevergasung 12 dient zur Erzeugung des für die Hydrierung 2 und die stabilisierende Hydrierung 7 benötigten Wasserstoffes, der zusätzlich zu dem Wasserstoff aus dem Kreislaufgas der Tieftemperatur-Zerlegung und der Rückstandsvergasung ggfs. erforderlich ist. Die Vergasung 12 ist wie die Rückstandsvergasung 9 eine Vergasung nach dem Texaco-Verfahren. Es handelt sich um eine autotherme Vergasung unter Druck. Bei dieser Vergasung wird vorzerkleinertes Einsatzgut mit einer Körnung unter 0,1 mm mit Wasser zu einem stabilen, pumpfähigen Brei vermischt, der ca. 55-60% Feststoffe enthält. According to the invention, the process wastewater obtained in the separation and quenching 3 and in the distillation 6 are optionally fed to the residue gasification 9 and / or a coal gasification 12 with an upstream suspension production 13 . The coal gasification 12 serves to generate the hydrogen required for the hydrogenation 2 and the stabilizing hydrogenation 7 , which may be necessary in addition to the hydrogen from the cycle gas, the low-temperature decomposition and the residue gasification. The gasification 12 , like the residue gasification 9, is a gasification according to the Texaco process. It is an autothermal gasification under pressure. With this gasification, pre-shredded feed material with a grain size of less than 0.1 mm is mixed with water to form a stable, pumpable paste which contains approx. 55-60% solids.
Diese Suspension wird einem Brenner am Kopf des Reaktors zugeführt und senkrecht im Fallstrom im Reaktor unter erhöhtem Druck unter Anwesenheit von Dampf und Zuführung von Sauerstoff vergast. Die Reaktion mit Sauerstoff ergibt Temperaturen von ca. 1400°C. Die Asche fällt flüssig an. Es entsteht Synthesegas, das bei einem Kohlenstoffumsatz von ca. 95% etwa folgende Gas-Analyse hat:This suspension is a burner at the head of the Reactor supplied and vertically in the downflow in Reactor under increased pressure in the presence gasified by steam and supply of oxygen. The reaction with oxygen gives rise to temperatures of approx. 1400 ° C. The ash is liquid. It Synthesis gas is created that with a carbon turnover of approximately 95% has the following gas analysis:
CO₂15-20% CO45-55% H₂30-40% CH₄ca. 1%CO₂15-20% CO45-55% H₂30-40% CH₄ca. 1%
Das Texaco-Verfahren ist wesentlich durch die Erzeugung der pumpfähigen Slurry gekennzeichnet, die einen Eintrag der Kohle bzw. Hydrierrückstände mit Hilfe einer Pumpe erlaubt.The Texaco process is essential in terms of production of the pumpable slurry, which an entry of the coal or hydrogenation residues with Allowed using a pump.
Für die Herstellung der Slurry wäre an sich Frischwasser erforderlich, das nach der Erfindung durch das Abwasser aus der Abscheidung und der Quenschung 3 und der Destillation 6 ersetzt wird. Die durch das Abwasser zu ersetzende Frischwasser-Zuführung ist bei der Suspensions-Herstellung 13 strichpunktiert dargestellt und entspricht der gleichfalls strichpunktiert dargestellten Wasserdampfzuführung bei der Rückstandsvergasung 9. Die Abwasserzuführung zur Rückstandsvergasung 9 und zur Suspensions-Herstellung 13 ist jeweils gestrichelt dargestellt. Fresh water per se would be required for the production of the slurry, which according to the invention is replaced by the waste water from the separation and quenching 3 and the distillation 6 . The fresh water supply to be replaced by the wastewater is shown in dash-dot lines in the suspension production 13 and corresponds to the water vapor supply in the residue gasification 9 also shown in dash-dot lines. The waste water supply to the residue gasification 9 and to the suspension preparation 13 is shown in broken lines.
Im einzelnen ergeben sich bei einem Durchsatz von 5000 t Gasflammkohle/Tag entsprechend einer Stundenleistung von ca. 208 t/h in der Hydrierung ca. 63 t/h Wasser mit einem Teersäuregehalt von ca. 7,4 g/dm³. In der atmosphärischen Destillation fallen ca. 4,4 t/h Wasser mit einem Teersäuregehalt von ca. 1,58 g/dm³ an.Specifically, a throughput of 5000 t of gas flame coal / day corresponding to an hourly output of approx. 208 t / h in the hydrogenation approx. 63 t / h water with a tar acid content of approx. 7.4 g / dm³. In atmospheric distillation fall about 4.4 t / h of water with a tar acid content from approx. 1.58 g / dm³.
Die in der Vakuum-Destillation sich ergebende Rückstandsmenge beträgt ca. 74,2 t/h mit einem Feststoffgehalt von ca. 40%. Zur Vergasung dieser Rückstandsmenge ist eine Dampfzugabe von ca. 28,9 t/h notwendig. Es besteht ein Wasserstoff-Defizit, das durch die Vergasung von ca. 14,4 t/h Kohle gedeckt wird. Für die Anmaischung dieser Kohlemenge ist der Einsatz von 9,6 t/h Wasser notwendig. Durch die Verwendung der oben aufgeführten Prozeßabwässer für die Vergasung verringert sich die in den Abwasseraufbereitungsstufen durchzusetzende Wassermenge von 67,4 t/h auf 28,9 t/h. Gleichzeitig verringert sich der für die Abwasserbeseitigung sonst erforderliche erhebliche apparative und energetische Aufwand entsprechend.The amount of residue resulting from vacuum distillation is approx. 74.2 t / h with a solids content of about 40%. To gasify this residue steam addition of approx. 28.9 t / h is necessary. There is a hydrogen deficit caused by the Gasification of about 14.4 t / h coal is covered. For the mashing of this amount of coal is the use of 9.6 t / h of water is necessary. By using it of the process waste water for gasification listed above decreases in the wastewater treatment stages amount of water to be enforced 67.4 t / h to 28.9 t / h. At the same time it decreases the one otherwise required for wastewater disposal considerable equipment and energy expenditure accordingly.
Der Wasserstoff wird aus dem Synthesegas jeweils unter nachgeschalteter Konvertierung und Gaswäsche 14 gewonnen und der Hydrierung 2 bzw. der Stabilisierung 7 zugeführt.The hydrogen is obtained from the synthesis gas with subsequent conversion and gas scrubbing 14 and fed to the hydrogenation 2 and the stabilization 7 .
Aus der Vergasung fällt lediglich Abwasser an, das unter geringfügiger Neutralisation in öffentliche Gewässer eingeleitet werden kann.From the gasification only wastewater is produced with slight neutralization in public Waters can be discharged.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8330 | Complete disclaimer |