DE3820216A1 - Verfahren zur entfernung von mono- und multicyclischen kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von mono- und multicyclischen Kohlenwasserstoffen aus Gasen der Kohlepy­ rolyse gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches sowie die Gewin­ nung dieser Produkte.

Unter mono- und multicyclischen Kohlenwasserstoffen sind im wesentlichen die sogenannten BTX (Benzol, Toluol, Xylol) und das Naphthalin zu verstehen. Diese Stoffe sind in dem bei der Kohlepyrolyse bzw. -Verkokung anfallenden Rohgas enthalten. Sie werden üblicherweise in der sogenannten BTX- oder Benzol­ wäsche ausgewaschen.

Diese Absorption kann mit einem aromatischen Lösungsmittel, deren wesentliche Bestandteile multicyclische Kohlenwasser­ stoffe mit zwei bis drei Ringen sind, oder mit einem paraffi­ nisch-naphthenischen Lösungsmittel erfolgen. Die Gewinnung der Absorbate erfolgt durch Desorption aus dem Lösungsmittel.

Aus der Zeitschrift Bergbau 8/85, Seiten 379 bis 385, ist ein derartiges Verfahren unter Verwendung von aromatischen und pa­ raffinischen Absorptionsmitteln, insbesondere in Hinblick auf einen niedrigen Naphthalinendgehalt von ca. 0,05 g/Nm³ bei Temperaturen von über 20°C, bekannt. Dabei wird das angerei­ cherte Lösungsmittel von der Absorption im Wärmeaustausch (Öl/ Öl) und indirekt extern von dem Desorber durch Dampf oder Rauchgas auf die notwendige Desorptionstemperatur vorgewärmt. Mittels Strippdampf wird das Lösungsmittel in einem Boden- oder Füllkörper-Desorber vom Desorbat (BTX und Naphthalin) be­ freit.

Das Desorbat muß anschließend noch auf eine für die Weiterver­ wendung zweckmäßige Konzentration rektifiziert werden, welches in der Regel in einem direkt nachgeschalteten Boden- oder Füllkörper-Rektifikator bei Verwendung einer bestimmten Rück­ flußmenge (v = 2 bis 3) erfolgt. Die notwendige Wärmeenergie für die Rektifikationssäule wird durch eine Temperaturerhöhung des Absorptionsmittels von 10 bis 15°C gegenüber der für die Desorption notwendige Temperatur in das System eingebracht. In der Regel ist die absorbierte Naphthalinmenge im Verhältnis zum BTX-Produkt zu hoch, so daß das überschüssige Naphthalin durch andere Maßnahmen aus dem Lösungsmittelkreislauf entfernt werden muß. Die teilweise angewendete Maßnahme, das überschüs­ sige Naphthalin als eine Seitenfraktion der Rektifikationsäule aus dem Kreislauf zu entfernen, ist aus betrieblichen Gründen (nicht regelbar) und ökonomischen Aspekten (Ölverlust) nicht sinnvoll.

Eine deutliche Verbesserung ist bereits die Verwendung eines im Seitenstrom zum Abtriebsteil betriebenen Naphthalindesor­ bers, mit dem ein Naphthalingehalt im Öl - regelbar bei gerin­ geren Ölverlusten - eingestellt werden kann und für die jewei­ lige Naphthalinreinheit des Gases dann ausreichend ist. Die bei dieser Desorption frei werdenden Kopfdämpfe (Produkt und Strippdampf) werden kondensiert und als Flüssigphase über das Teer-Kondensationssystem wieder in den Wasser-Teer-Kreislauf des Kokereigases zurückgegeben (vgl. Bild 11, Seite 384 der oben angegebenen Literaturstelle).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsgemä­ ßen Art vorzuschlagen, bei dem die beschriebenen Nachteile in betrieblicher und ökonomischer Hinsicht eliminiert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Hauptanspru­ ches wiedergegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren unterschei­ det sich von dem angegebenen Stand der Technik in folgender Weise:

• 1. Die für die Rektifikation notwendige Wärmeenergie muß nicht mehr durch eine Überhitzung des Absorptionsöles in das Sy­ stem eingebracht werden, sondern kann indirekt über die Wände des Röhren-Fallfilmapparates übertragen werden, der als Desorptionselement einen Teil der notwendigen Desorp­ tionsaustauscheinheiten ersetzt. Der für die Siedepunkter­ niedrigung notwendige Strippdampf wird in den Rohren des Fallfilmapparates im Gegenstrom zum fallenden Rieselfilm des Absorptionsmittels geführt.
• Die Vorteile dieser Maßnahme sind:
  • - Durch das Gegenstromprinzip erfolgt zwischen der Flüssig- und Dampfphase ein Stoff- und Wärmeaustausch durch diese äquivalenten Austauscheinheiten, so daß ein Teil der Aus­ tauschböden eingespart werden und der restliche Boden-De­ sorptionsteil deutlich kleiner sein kann.
  • - Die notwendige Verdampfungswärme des Desorptions- und Rektifikationssystems muß nicht mehr über eine erhöhte Temperatur des beladenen Absorptionsöles eingebracht wer­ den. Die Folge ist eine größere Temperaturdifferenz zwi­ schen Öl und Heizmittel und somit eine kleinere Aus­ tauschfläche und weiterhin eine Reduzierung der Ölalte­ rung durch erhöhte Temperaturen (Ölverlust).
  • - Da das Öl nicht mehr überhitzt in das System eingebracht werden muß, entfallen die bekannten Nachteile einer Flash-Verdampfung im Zulaufbereich, die eine erhöhte An­ zahl von Austauschböden erforderlich machen würde.
• 2. Die Rektifikation des Desorbates erfolgt nicht mehr, wie bisher, in einer Bodenkolonne mit einem extern kondensier­ ten Rücklauf, sondern in einer Rektifikationssäule, die eine Kombination aus einer Bodenkolonne und einem im oberen Abschnitt installierten Gegenstrom-Partialkondensator dar­ stellt. Die Kondensationswärme des Kondensators wird indi­ rekt auf das beladene Absorptionsmittel übertragen (Ener­ giegewinn), während die Anzahl der notwendigen Boden-Aus­ tauscheinheiten um die im Gegenstrom-Partialkondensator ge­ wonnenen Austauscheinheiten reduziert werden kann.
• 3. Die Einstellung des Naphthalingehaltes im regenerierten Ab­ sorptionsmittel wird ebenfalls in einem Gegenstrom-Fall­ film-Desorber durchgeführt und zwar durch Desorption einer Naphthalinmenge aus einem Bypass-Strom, der dem Hauptdesor­ ber aus dem Sumpf entnommen wird. Das desorbierte Naphtha­ lin wird durch Partialkondensation aus den Kopfdämpfen des Desorbers entfernt, während der nicht kondensierte Stripp­ dampf im Hauptdesorber noch genutzt werden kann (Energie­ einsparung). Zusätzlich kann der Naphthalin-Desorber mit einer Seitenfraktion des Rektifikationsteiles, welche un­ terhalb des Gegenstrom-Partialkondensators entnommen wird, betrieben werden. Das ist eine weitere Maßnahme zur Redu­ zierung des Ölverlustes des Systemes.

Die Erfindung wird anhand der Figur unter Zuhilfe­ nahme der nachfolgenden Bezugszeichenliste beispielsweise nä­ her erläutert.

Nach der Figur wird das beladene Absorptionsöl über die Leitung (1) ganz oder teilweise auf den Gegenstrom- Partialkondensator (20) gegeben, wobei die aus dem darunter angeordneten Gegenstrom-Fallfilm-Desorber (21) aufströmenden Dämpfe zur Vorwärmung dienen. Im oberen Kondensationsteil (37) des Naphthalin-Fallfilm-Desorbers (38) findet auf indirektem Wege im Gegenstrom eine weitere Erwärmung des Öles statt.

Schließlich wird das Öl, bevor es über die Leitung (36) auf einen Verteilerboden oberhalb des Gegenstrom-Fallfilm-Desor­ bers (21) gegeben wird, in dem Waschöl-Wärmetauscher (46) mit Hilfe des regenerierten Absorptionsöles auf die erforderliche Endtemperatur von ca. 165°C gebracht. Zur indirekten Behei­ zung der senkrechten Rohre der Fallfilm-Desorber (21) und (38) wird über die Anschlüsse (5) und (6) Heizdampf zugeführt. Das über die Leitungen (15) und (16) ablaufende Kondensat läuft in den Sammler (50). In den Rohren der Fallfilm-Desorber strömt der unten über die Leitungen (12) und (13) zugegebene Stripp- Dampf im Gegenstrom zu dem abwärts rieselnden Waschöl. Ein Teil des am Sumpf (23) abgezogenen regenerierten Waschöles wird über die Leitungen (45) und (48) im Kreislauf geführt und in der Rückstandskolonne (47) zusätzlich erhitzt. Ein anderer Teil des am Fuß (23) ablaufenden regenerierten Öles wird über die Leitung (44) auf einen Verteilerboden des Naphthalin-Fall­ film-Desorbers (38) gegeben. Das oberhalb der Fallfilmrohre abgezogene mit Naphthalin angereicherte Öl wird über die Lei­ tung (39) zum Sammelbehälter (40) gegeben, während die am Kopf des Kondensationsteiles (37) und am Fuß des Fallfilm-Desorbers (38) abgezogenen Fraktionen über die Leitungen (41) und (42) ebenfalls unten in den Fallfilm-Desorber (21) zurückgeführt werden. Am Kopf (22) des Gegenstrom-Partialkondensators (20) werden die mit BTX-Produkten angereicherten Dämpfe über die Leitung (26) abgezogen, in dem Luftkondensator (27) gekühlt, und anschließend werden im Schieber (29) Abwasser und BTX-Pro­ dukte getrennt. Ein Teil der BTX-Produkte kann über die Lei­ tung (32) zum Kopf des Gegenstrom-Partialkondensators (20) im Kreislauf zurückgeführt werden. Besonderes Merkmal der Erfin­ dung ist, daß die Behälter (20) und (21) zu einem zusammenge­ faßt sind und übereinander angeordnet sind, so daß die senk­ recht auf- und abströmenden Medien im direkten Gegenstrom in­ tensiv durchmischt werden. Dasselbe gilt auch für die in einem Behälter zusammengefaßten Teile (37) und (38).

• Bezugszeichenliste ( 1) beladenes Absorptionsöl von der Benzolwäsche
  ( 2) regeneriertes Absorptionsöl zur Benzolwäsche
  ( 3) Abwasser
  ( 4) BTX-Produkt
  ( 5)-( 7) Heizdampf
  ( 8) Mitteldruckdampf
  ( 9) Dampfkondensat
  (10)-(13) Strippdampf
  (14)-(16) Dampfkondensat
  (17) Pumpe
  (18) Rohteer
  (19) Rohteerbehälter
  (20) Gegenstrom-Partialkondensator
  (21) Gegenstrom-Fallfilm-Desorber
  (22) Kopf von (20)
  (23) Sumpf von (22)
  (24), (25) Ventilböden
  (26), (28) BTX-Produkt und Abwasser
  (27) Luftkondensator
  (29) Scheider
  (30) Sammler
  (31) Pumpe für BTX-Produkt
  (32) BTX-Produkt-Rückführung
  (33)-(36) vorgewärmtes beladenes Absorptionsöl
  (37) oberer Kondensationsteil von (38)
  (38) Naphthalin-Fallfilm-Desorber
  (39) Naphthalin-beladenes Öl
  (40) Sammelbehälter
  (41) Rücklauf vom Sumpf von (38) nach (23)
  (42) Rücklauf vom Kopf von (37) nach (23)
  (43)-(45) regeneriertes Absorptionsöl
  (46) Waschölwärmetauscher
  (47) Rückstandskolonne
  (48) Absorptionsöl
  (49) Ölablauf
  (50) Dampfkondensat Sammler

Claims (9)

1. Verfahren zur Entfernung von mono- und multicyclischen Koh­ lenwasserstoffen aus Gasen der Kohlepyrolyse mit Absorption der Gase mit einem aromatischen bzw. paraffinisch-naphthe­ nischen Absorptionsöl als Lösungsmittel und anschließender Entfernung der mono- und multicyclischen Kohlenwasserstoffe aus dem Absorptionsöl durch Desorption, dadurch gekennzeichnet, daß das mit den mono- und multicyclischen Kohlenwasserstoffen beladene Absorptionsöl in einem indirekt beheizten Röhren-Fallfilmapparat, der in Kombination mit einem Boden und/oder Füllkörper unter Ver­ wendung von Strippdampf im Gegenstrom betrieben wird, vor­ gewärmt und desorbiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Desorbat der Desorption in einer Kombination aus Boden- und/oder Füllkörperkolonne mit oben aufgesetztem Gegenstrom-Partialkondensator rektifi­ ziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kühlung des Kondensa­ tors zur partiellen Rückflußbildung mit dem beladenen Ab­ sorptionsöl bis zum Wasserdampf-Taupunkt des Desorbates er­ folgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des Rück­ flusses aus dem Gegenstrom-Partialkondensator zur Naphtha­ linabtrennung in einen Seitenstrom-Naphthalin-Desorber ge­ führt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstrom-Partial­ kondensator mit einem Teilstrom des extern kondensierten Produktes betrieben wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Naphthalinent­ fernung aus dem Ölumlauf ein Teilstrom aus dem Sumpf des Hauptdesorbers über einen indirekt beheizten Seitenstrom- Naphthalin-Fallfilm-Desorber geführt wird und dabei das Ab­ sorptionsöl unter Verwendung von Strippdampf weiter ent­ naphthalisiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Naphthalin als eine Naphthalin­ ölfraktion durch partielle Kondensation aus den Kopfdämpfen des Desorbers abgetrennt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärme der partiellen Kondensa­ tion indirekt an das beladene Absorptionsöl übertragen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der nicht kondensierte Strippdampf als zusätzlicher Dampf im Hauptdesorber genutzt wird.