DE3520166C2

DE3520166C2 -

Info

Publication number: DE3520166C2
Application number: DE19853520166
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Schlipper; Martin Dipl.-Ing. 5100 Aachen De Benzel; Franc Dr.-Ing. 5102 Wuerselen De Sodec; Roland Dr.-Ing. 5120 Herzogenrath De Schmidt-Elste
Original assignee: H Krantz GmbH and Co
Current assignee: H Krantz TKT GmbH
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1985-06-05
Publication date: 1993-04-22
Also published as: DE3520166A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivkoksregenerierung und Schwefelerzeugung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und erstreckt sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei bekannten Verfahren wird zur Aktivkoksregenerierung der beispielsweise mit SO₂ beladene Koks kontinuierlich mit einem Desorptionsgas beaufschlagt und der regenerierte Koks kontinuierlich abgeführt. Aus dem im wesentlichen im Kreislauf geführten aufgeheizten Desorptionsgas wird zur Schwefelerzeugung eine dem desorbierten SO₂ entsprechende Gasmenge abgezweigt, diese einer SO₂-Reduktion ausgesetzt, beispielsweise in einer Claus-Anlage, die als mehrstufige Katalyse mit einem Wirkungsgrad von ca. 96% bis 98% ausgeführt ist. Zur Steigerung des Reinigungsgrades erfolgt eine Restgasreinigung, vorzugsweise mittels einer Gaswäsche, und schließlich zur Umsetzung aller S-Verbindungen zu SO₂ eine thermische Nachverbrennung, bevor das auf diese Weise bis zu 99,5% gereinigte Gas über einen Schornstein in die Atmosphäre abgegeben wird.

Die bekannten SO₂-Reichgasverarbeitungen sind bei dem geforderten hohen Wirkungsgrad anlagen- sowie betriebstechnisch sehr aufwendig. So erfordern herkömmliche Claus-Anlagen zwei bis drei Katalysatorstufen und eine Restgasbehandlung, zum Beispiel eine Polyäthylen-Glykol-Wäsche, vor der thermischen Nachverbrennung, um auf Wirkungsgrade von mehr als 98% zu kommen, wie sie von der TA-Luft vorgegeben sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aktivkoksregenerierung und Schwefelerzeugung mit einem Verfahren zu bewerkstelligen, für dessen Durchführung einfache und besonders wirtschaftliche Mittel ausreichen, die insbesondere auch eine kompakte Bauweise der Anlage an zentraler Stelle zur Entsorgung mehrerer Kraft- bzw. Heizwerke erlauben und die Herstellung eines verwertbaren Endproduktes, namentlich Schwefel, beispielsweise aber auch H₂SO₄ oder Flüssig-SO₂, ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen und erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 verfahren.

Durch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nachgeschaltete SO₂-Restentfernung, bei der wiederum ein kleiner Aktivkoks-Teilstrom genutzt wird, braucht die SO₂-Reichgasverarbeitung nicht für hohe Wirkungsgrade ausgelegt zu werden, sondern kann sehr einfach und damit auch betriebssicher und kostengünstig gebaut werden. Für die Schwefelerzeugung werden beispielsweise nur eine bis zwei Claus-Katalysatorstufen benötigt. Durch die nachgeschaltete SO₂-Restentfernung, die eine Rückführung des nicht umgesetzten Schwefels bewirkt, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren noch höhere Gesamtwirkungsgrade bei wesentlich geringerem Aufwand erzielen als mit konventionellen Verfahren.

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens unter besonders wirtschaftlichen Gesichtspunkten bei einem hohen Gesamtwirkungsgrad ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 4.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Kombination der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 5 angegebenen Einrichtungen und durch ihre sich gleichfalls daraus ergebende Zuordnung zueinander gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung als Blockschema dargestellt und im folgenden näher beschrieben:

Über eine Leitung 1 wird ein Silo 2 mit zu regenerierendem Aktivkoks beladen. Vom Boden des Behälters 2 führt eine Zuführleitung 3 zu einem Wärmetauscher 4, in dem der Aktivkoks auf eine Temperatur von ca. 200°C aufgeheizt wird. Mit dieser Temperatur wird der Aktivkoks weiter über eine Zuführleitung 5 in ein Filter 6 zur Bildung eines von oben nach unten wandernden, nicht dargestellten Filterbetts gegeben, das beispielsweise gemäß dem Ausführungsbeispiel der DE-AS 25 40 141 ausgebildet sein kann, und in der Fachwelt als MWS-Filter bekannt ist.

Über eine Abführleitung 7 gelangt der regenerierte Aktivkoks kontinuierlich mit einer Temperatur von ca. 400°C in den Wärmetauscher 4 und über eine Abführleitung 8 in ein Silo 9 und kann daraus diskontinuierlich je nach Bedarf über eine am Boden des Silos 9 angeschlossene Leitung 10 abgezogen werden.

Das Filter 6 wirkt als Desorptionsreaktor für den Aktivkoks, wobei dieser von einem ca. 500°C heißen Desorptionsgas, das vorzugsweise SO₂-Reichgas darstellt, durchströmt wird, so daß in Poren des Aktivkokses gespeichertes SO₂ frei wird und das Desorptionsgas sich damit anreichert. Das Desorptionsgas wird mit Hilfe eines Gebläses 11 über eine Kreislaufleitung 12 umgewälzt und mittels eines darin angeordneten Wärmetauschers 13 auf eine Temperatur von ca. 600°C gebracht.

Über eine an der Kreislaufleitung 12 angeschlossene Abzweigleitung 14 wird eine dem im Filter 6 entzogenen SO₂ entsprechende Menge Desorptionsgas aus dem Kreislauf abgezweigt und zur SO₂-Reduktion einer Brennkammer 15, beispielsweise einer Claus-Brennkammer, zugeführt. Die Brennkammer 15 ist zu ihrer Versorgung an eine Gaszuführleitung 16 und an eine Luftzuführleitung 17 angeschlossen. In der Brennkammer 15 wird in reduzierender Atmosphäre ca. 2/3 des SO₂ zu H₂S umgesetzt, damit anschließend die Claus-Reaktion zur Erzeugung von Schwefel durchgeführt werden kann:

2 H₂S + SO₂ = 3 S + 2 H₂O.

Mit einer Temperatur von ca. 1000°C verläßt das Gas, in dem sich ein Teil der Schwefelverbindungen bereits zu dampfförmigem Schwefel umgesetzt hat, über eine Heißgasableitung 18 die Brennkammer 15 und durchströmt den Wärmetauscher 13 in der Kreislaufleitung 14, womit das Desorptionsgas auf der erforderlichen Temperatur gehalten wird.

Nach Nutzung eines Teils der Wärme des Gases im Wärmetauscher 13 gelangt das Gas über eine Heißgaszuleitung 19 zu einer Katalysatorstufe 20. Hier erfolgt zuerst eine weitere Abkühlung des Gases, wodurch eine Kondensation des Schwefeldampfes eintritt. Daraufhin wird das Gas auf eine Temperatur über den Schwefeltaupunkt erwärmt, worauf eine weitere Umsetzung von H₂S und SO₂ an einem Katalysator stattfindet, der in bevorzugter Weise einstufig ausgeführt ist. Es folgt eine weitere Abkühlung auf ca. 130°C und dadurch eine weitere Kondensation von Schwefeldampf. Über eine am Katalysator angeschlossene Schwefelabführleitung 21 wird Flüssigschwefel abgezogen.

Von der Katalysatorstufe 20 führt eine Leitung 22 das Gas zu einer thermischen Nachverbrennungsstufe 23, worin es zuerst vorgewärmt und dann in oxydierender Atmosphäre auf ca. 800°C gebracht wird, wobei alle im Gas verbliebenen Schwefelverbindungen zu SO₂ umgesetzt werden.

Über eine Leitung 24 wird das mit einer Temperatur von ca. 800°C die Nachverbrennungsstufe 23 verlassende Gas nach Abkühlung einem SO₂-Restentfernungsfilter 25 zugeleitet, das vorzugsweise den gleichen Aufbau hat wie das Filter 6 und mit einem von oben nach unten wandernden Filterbett ausgestattet ist. Das SO₂-Restentfernungsfilter 25 steht dazu über eine das Filterbett beaufschlagende Abzweigleitung 26 mit der Abführleitung 8 des regenerierten Aktivkokses und mit einer vom Filterbett abgehenden, an die Zuführleitung 3 des zu regenerierenden Aktivkokses angeschlossenen Zweigleitung 27 in Verbindung.

Das den SO₂-Restentfernungsfilter 25 über eine Leitung 28 verlassende Reingas gelangt über einen Schornstein 29 mit einem SO₂-Gehalt deutlich unter dem zulässigen Wert in die Atmosphäre.

Claims

1. Verfahren zur Aktivkoksregenerierung und Schwefelerzeugung, bei dem der zu regenerierende, mit SO₂ beladene Koks kontinuierlich mit einem Desorptionsgas beaufschlagt und der regenerierte Koks kontinuierlich abgeführt wird, während aus dem im Kreislauf geführten, aufgeheizten Desorptionsgas eine dem desorbierten SO₂ entsprechende Gasmenge abgezweigt, einer SO₂-Reduktion, einer Katalyse und einer thermischen Nachverbrennung unterworfen wird, bevor das gereinigte Gas an die Atmosphäre abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die SO₂-Reduktion in dem aus dem Desorptionskreislauf abgezweigten Gas auf weniger als 95% begrenzt wird und auf die thermische Nachverbrennung eine Filterung des Gases über einen kontinuierlich aus dem regenerierten Koks abgezweigten und dem zu regenerierenden Koks zugeführten Koksteilstrom erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu regenerierende Koks auf ca. 200°C im Wärmeaustausch mit dem regenerierten auf ca. 400°C aufgeheizten Koks vorgewärmt wird und der Koks als Filterbett für das im Kreislauf geführte auf ca. 500°C erhitzte Desorptionsgas dient.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im Kreislauf geführte auf ca. 500°C erhitzte Desorptionsgas im Wärmeaustausch mit dem bei der SO₂-Reduktion auf ca. 1000°C erhitzten Gas gebracht wird, bevor dieses Gas der Katalyse unterworfen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das der Katalyse unterworfene Gas zur Schwefeldampfkondensation auf ca. 130°C abgekühlt wird, anschließend einer Nachverbrennung unterworfen wird, die bei ca. 800°C stattfindet, nach Verlassen der Brennkammer im Wärmeaustausch mit dem nachzuverbrennenden Gas auf ca. 350°C abgekühlt und nach einer weiteren Abkühlung auf ca. 150°C dem Koks-Filterbett zugeführt wird, bevor es an die Atmosphäre abgegeben wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Einrichtungen:

- ein Silo (2) zur Speicherung des zu regenerierenden Kokses;
- ein Filter (6) mit einem von dem aus dem Silo (2) abgezogenen Koks gebildeten, von oben nach unten wandernden Filterbett;
- ein Silo (9) zur Speicherung des aus dem Filterbett abgezogenen regenerierten Kokses;
- einen über eine Zuführleitung (3) mit dem zu regenerierenden und über eine Abführleitung (7) mit dem regenerierten Koks beaufschlagten Wärmetauscher (4);
- eine über das Filterbett geleitete Desorptionskreislaufleitung (12);
- ein in der Kreislaufleitung (12) angeordnetes Gebläse (11;
- einen von der Kreislaufleitung (12) beaufschlagten Wärmetauscher;
- eine an der Kreislaufleitung (12) angeschlossene Abzweigleitung (14);
- eine über die Abzweigleitung (14) beaufschlagte Reduktionsverbrennungskammer (15);
- eine von der Reduktionsverbrennungskammer (15) zum Wärmetauscher (13) in der Kreislaufleitung führende Leitung (18);
- eine an eine vom Wärmetauscher (13) abgehende Leitung (19) angeschlossene Katalysatorstufe (20);
- eine über eine Leitung (22) an der Katalysatorstufe (20) angeschlossene Nachverbrennungsstufe (23);
- ein über eine Leitung (24) an die Nachverbrennungsstufe (23) angeschlossenes SO₂-Restentfernungsfilter (25) mit einem von oben nach unten wandernden Filterbett;
- eine an die Abführleitung (8) des regenerierten Kokses angeschlossene, das Filterbett beaufschlagende Abzweigleitung (26);
- eine vom Filterbett abgehende, an die Zuführleitung (3) des zu regenerierenden Kokses angeschlossene Zweigleitung (27);
- ein mit dem SO₂-Restentfernungsfilter (25) über eine Leitung (28) verbundener Schornstein (29); sowie
- an die Reduktionsbrennkammer (15) und an die Nachverbrennungsstufe (23) angeschlossene Gas- und Luftversorgungsleitungen (16, 17); und
- eine an den Katalysator (20) angeschlossene Abführleitung (21) für den erzeugten Schwefel.