DE3901600C2

DE3901600C2 - Verfahren zur Behandlung der Vakuumabluft von Teerdestillationsanlagen

Info

Publication number: DE3901600C2
Application number: DE19893901600
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Dr Diemer
Original assignee: Krupp Koppers GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2009-01-21
Also published as: DE3901600A1; BE1003556A3

Description

Bei der Durchführung der kontinuierlichen Teerde stillation ist es bereits seit vielen Jahrzehnten bekannt, daß der Wärmebedarf der Anlage durch Vakuuman wendung gesenkt werden kann. Hierbei wird der vor entwässerte Rohteer in einem Röhrenofen erhitzt und danach in einer Reihe von hintereinander geschalteten Kolonnen in seine Bestandteile zerlegt, wobei diese Ko lonnen oder zumindest ein Teil von ihnen unter Vakuum betrieben werden. Die Vakuumpumpe ist dabei hinter der letzten Kolonne, die in der Regel der Abscheidung des Anthracenöles dient, angeordnet. Die anfallende Abluft der Vakuumpumpe enthält deshalb noch gewisse Mengen an C₁- bis C₅-Kohlenwasserstoffen, Aromaten, Schwefelwasserstoff und Wasserdampf. Bisher war es lediglich üblich, diese Abluft durch eine Wäsche mit Anthracenöl zu behandeln und danach in die Atmosphä re abzulassen. Durch diese Arbeitsweise kann die von der Abluft ausgehende Geruchsbelästigung jedoch nicht ausgeschaltet werden.

Da diese jedoch im Zuge der immer schärferen An forderungen an den Umweltschutz nicht mehr ohne weiteres hingenommen werden kann, liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behand lung dieser Abluft zu schaffen, das einerseits diese Ge ruchsbelästigung beseitigt und andererseits mit niedri gen Betriebsmittelkosten auskommt, die zudem durch anfallende Produkterlöse möglichst ausgeglichen wer den sollen. Außerdem soll das erfindungsgemäße Ver fahren keine Deponieprobleme verursachen.

Das der Lösung dieser Aufgabe dienende Verfahren zur Behandlung der Vakuumabluft von Teerdestilla tionsanlagen ist erfindungsgemäß dadurch gekenn zeichnet, daß dieselbe in Gegenwart eines Reduktions gases in einer Claus-Anlage thermisch und katalytisch behandelt wird, wobei der dabei anfallende Schwefel abgeschieden und das hinter der Claus-Anlage verblei bende Restgas verbrannt wird.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfah rens ergeben sich aus den vorliegenden Unteransprü chen und sollen nachfolgend an Hand des in der Abbil dung dargestellten Fließschemas erläutert werden. Das Fließschema bezieht sich dabei selbstverständlich nur auf den der Behandlung der Vakuumabluft dienenden Teil der Gesamtanlage, während die vorgeschaltete Teerdestillationsanlage nicht dargestellt ist.

Die von der Vakuumpumpe der Teerdestillationsan lage kommende Abluft wird über die Leitung 1 in den Brenner 2 des Verbrennungsofens 3 der Claus-Anlage eingeleitet über die Leitung 4 erfolgt die Zufuhr von Reduktionsgas, so daß die Abluft in den nachfolgenden Verfahrensschritten in einer reduzierenden Atmosphä re thermisch und katalytisch behandelt wird. Als Reduk tionsgas wird hierbei vorzugsweise Koksofengas ver wendet, wobei der Abluft Reduktionsgas in einer Men ge von 0,01 bis 0,25 m³n pro m³n Abluft zugesetzt wird über die Leitung 5 werden im erforderlichen Umfang rückgeführte Abluft und Abhitzedampf in den Brenner 2 eingeleitet. Die Zufuhr der Reaktionsmedien wird hierbei so eingestellt, daß die Abluft im Verbrennungs ofen 3 nur einer Teilverbrennung unter solchen Bedin gungen unterworfen wird, daß ein Drittel des in der Abluft enthaltenen Schwefelwasserstoffes gemäß fol gender Reaktionsgleichung verbrennt:

H₂S+ 1,5 O₂ → SO₂ + H₂O

Gleichzeitig werden im Verbrennungsofen 3 die in der Abluft enthaltenen Kohlenwasserstoffe und gege benenfalls vorhandene Stickstoffverbindungen an der dort installierten Katalysatorschicht 26 gespalten.

Nach Passieren des Verbrennungsofens 3 gelangt die heiße Abluft über die Leitung 6 in den Abhitzekessel 7, in dem sie bis auf eine Temperatur von ca. 270°C abge kühlt wird, um daran anschließend über die Leitung 8 in die erste Stufe des Claus-Reaktors 9 eingeleitet zu wer den. Vor dem Eintritt in den Claus-Reaktor 9 wird ein Teilstrom der gekühlten Abluft aus der Leitung 8 abge zogen und durch das Gebläse 25 über die Leitung 5 in den Brenner 2 eingeleitet. Die rückgeführte Abluft dient dabei der Einstellung der Reaktionstemperatur im Ver brennungsofen 3, wobei die Abluftmenge so bemessen wird, daß diese Temperatur im Bereich zwischen 1000 und 1200°C gehalten wird. Im Claus-Reaktor 9, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel zweistufig ausge führt ist, wird in Gegenwart von hierfür geeigneten Ka talysatoren der noch in der Abluft vorhandene Schwe felwasserstoff mit dem zuvor im Verbrennungsofen 3 gebildeten SO₂ gemäß folgender Reaktionsgleichung umgesetzt:

2 H₂S + SO₂→ 3 S + 2 H₂O

Aus der ersten Stufe des Claus-Reaktors 9 gelangt die Abluft über die Leitung 10 in den Wärmetauscher 11 und von dort über die Leitung 12 in den ersten Zug des Abhitzekessels 13, in dem sie bis auf eine Temperatur von ca. 130°C abgekühlt wird. Danach wird die Abluft über die Leitung 14 in die zweite Stufe des Claus-Reak tors 9 eingeleitet. Hierbei erfährt sie in dem dazwischen geschalteten Wärmetauscher 11 eine gewisse Wieder aufwärmung. Aus der zweiten Stufe des Claus-Reaktors 9 tritt die Abluft über die Leitung 15 aus und wird dem zweiten Zug des Abhitzekessels 13 zugeführt, in dem sie wiederum bis auf eine Temperatur von ca. 130°C abge kühlt wird. Aus der Abluft hinter dem Abhitzekessel 13 ist die Hauptmenge der in ihr vorhandenen Schwefel verbindungen in Form von elementarem Schwefel ab geschieden worden. Das noch verbleibende Restgas wird über die Leitung 16 abgezogen und erfindungsge mäß dadurch beseitigt, daß es in den vorhandenen Feue rungsanlagen der Teerdestillation mit verbrannt wird. Damit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Abluft auf eine Weise beseitigt, die das Auftreten um weltschädigender Emissionen vermeidet.

Der in den Abhitzekesseln 7 und 13 bei der Abküh lung der Abluft in flüssiger Form abgeschiedene Schwe fel wird über die Leitungen 17, 18 und 19 abgezogen, die alle in der Sammelleitung 20 münden, durch die der Schwefel seiner weiteren Verarbeitung bzw. seiner Ver ladung auf Tankwagen zugeführt wird. Die Leitungen 21 und 22 dienen der Speisewasserzufuhr zu den dazu gehörigen Abhitzekesseln 7 und 13. Der dort anfallende Abhitzedampf (Niederdruckdampf) wird über die Lei tungen 23 und 24 abgezogen. Erfindungsgemäß wird der Abhitzedampf aus der Leitung 23 in das Dampfleitungs netz der Teerdestillation eingespeist, während der Ab hitzedampf aus der Leitung 24 über die Leitung 5 in den Verbrennungsofen 3 zurückgeführt wird. Sofern nicht die Rückführung der gesamten Menge des im Abhitze kessel 13 anfallenden Abhitzedampfes in den Verbren ungsofen 3 erforderlich ist, kann dieser überschüssige Abhitzedampf natürlich auch in das Dampfleitungsnetz der Teerdestillation eingespeist werden.

Bei den zur Durchführung des vorstehend beschrie benen Verfahrens verwendeten Anlageteilen handelt es sich um bekannte und der Fachwelt geläufige Anlagetei le. Der Verbrennungsofen und der Claus-Reaktor arbei ten dabei mit den für die Durchführung des Claus-Ver fahrens üblichen Bedingungen und Katalysatoren. Da diese Verfahrensbedingungen ebenso wie die konstruk tive Ausgestaltung der einzelnen Anlagenteile nicht Ge genstand der vorliegenden Erfindung sind, braucht hier auf nicht näher eingegangen zu werden.

Das Ausführungsbeispiel betrifft die Behandlung von 700 m³n/h Vakuumabluft aus einer Teerdestillationsan lage. Diese Abluft, die über die Leitung 1 mit einer Tem peratur von 5°C und einem Druck von 1,3 bar zugeführt wird, hat folgende Zusammensetzung:

O₂	21 Vol.-%
N₂und sonstige Bestandteile	79 Vol.-%
AL=L<Begleitstoffe:
Wasserdampf	50 g/m³n
Schwefelwasserstoff	90 bis 50 g/m³n
Benzol	1 g/m³n
Toluol	4 g/m³n
Xylol	0,5 g/m³n
C₁-KW bis	0 bis 30 g/m³n
C₅-KW	50 bis 0 g/m³n

Gleichzeitig werden 110 m³n/h Koksofengas mit ei ner Temperatur von 25°C und einem Druck von 1,3 bar über die Leitung 4 in den Brenner 2 eingeleitet. Dieses Koksofengas hat folgende Zusammensetzung:

CO₂	2,0 Vol.-%
C₂H₄	1,5 Vol.-%
O₂	0,3 Vol.-%
CO	4,5 Vol.-%
H₂	58,5 Vol.-%
CH₄	21,4 Vol.-%
N₂	11,5 Vol.-%

Die weitere Umsetzung entspricht dem vorstehend beschriebenen Verfahrensgang. Dabei fallen in der Lei tung 16 bei einer Temperatur von ca. 150°C und einem Druck von ca. 1 bar 883 m³n/h feuchtes Restgas mit folgender Zusammensetzung an:

CO₂	7,3 bis 6,3 Vol.-%
CO	2,0 bis 1,7 Vol.-%
H₂	2,5 bis 2,6 Vol.-%
N₂	64,8 bis 64,1 Vol.-%
S_ges	0,5 Vol.-%
H₂O	22,9 bis 24,8 Vol.-%

Dieses Restgas wird erfindungsgemäß in den vorge schalteten Feuerungsanlagen des Werkes, d. h. der Teer destillation, verbrannt. Bei der Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens werden gleichzeitig ca. 900 kg/d Schwefel mit einer Reinheit von 99,9 Gew.-% sowie ca. 1220 kg/h Niederdruckdampf (4 bar, gesättigt) erzeugt. Durch die Verwertung dieser Produkte werden die Betriebskosten der Anlage weitgehend kompensiert. Dies bedeutet, daß mit dem beanspruchten Verfahren die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe auf beson ders wirtschaftliche Weise gelöst worden ist.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung der Vakuumabluft von Teerdestillationsanlagen, dadurch gekenn zeichnet, daß dieselbe in Gegenwart eines Reduk tionsgases in einer Claus-Anlage thermisch und ka talytisch behandelt wird, wobei der anfallende Schwefel abgeschieden und das hinter der Claus- Anlage verbleibende Restgas verbrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß als Reduktionsgas Koksofengas ver wendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluft beim Eintritt in die Claus-Anlage Reduktionsgas in einer Menge von 0,01 bis 0,25 m³n pro m³n Abluft zugesetzt wird. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur im Verbrennungsofen der Claus-Anlage durch Rück führung von gekühlter Abluft im Bereich zwischen 1000 und 1200°C eingestellt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das anfallende Restgas in den vorhandenen Feuerungsanlagen der Teerdestilla tion verbrannt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des in der Claus-Anla ge anfallenden Abhitzedampfes in den Verbren nungsofen eingeleitet und der überschüssige Abhit zedampf in das Dampfleitungsnetz der Teerdestil lation eingespeist wird.