DE4012146A1 - Precooling of coke-oven gas - with electrostatic filtration and naphthalene scrubbing - Google Patents
Precooling of coke-oven gas - with electrostatic filtration and naphthalene scrubbingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur indirekten und/oder direkten Vorkühlung von zuvor in der Vorlage direkt gekühltem Kokerei-Rohgas.The invention relates to a method for indirect and / or direct pre-cooling of previously cooled in the template Coking plant raw gas.
Bei der Verkokung von Steinkohle fallen je nach Art der Ein satzkohle und Ofendimensionen sowie Heizzugtemperatur pro Ton ne Einsatzkohle zwischen 300 und über 400 m3 Gas an.When coking hard coal, depending on the type of coal used and the dimensions of the furnace and the temperature of the heating train, each coal contains between 300 and over 400 m 3 of gas.
Dieses Gas ist mit einer Reihe von Inhaltsstoffen beladen. Im wesentlichen sind das: Teer, Benzol, Naphthalin, Phenole, Py ridinbasen, Wasserdampf, Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Cyan wasserstoff und Kohlendioxid.This gas is loaded with a number of ingredients. in the the essential ones are: tar, benzene, naphthalene, phenols, py ridine bases, water vapor, ammonia, hydrogen sulfide, cyan hydrogen and carbon dioxide.
Das Gas gelangt mit einer Temperatur von über 800°C in die Vorlage, in der es von im Kreis geführtem Vorlagenkreislauf wasser aus dem Teerscheider direkt bis etwa zur Wasserdampf sättigung von 80°C gekühlt wird.The gas enters the at a temperature of over 800 ° C Template in which it is from a circulating template cycle water from the tar separator directly to about water vapor saturation of 80 ° C is cooled.
Anschließend wird es in Vorkühlern bis auf Umgebungstemperatur weitergekühlt. Üblicherweise geschieht das heute in indirekt arbeitenden, parallel geschalteten Querrohrkühlern, bei denen das Gas in den einzelnen Kühlern vollständig gekühlt wird (vgl. DE-OS 26 52 499). Sehr oft werden diese Kühler zusätz lich noch mit einem Teer-Wasser-Gemisch aus dem Teerscheider kontinuierlich berieselt, um Naphthalinablagerungen vorzubeu gen. Weniger verbreitet ist die direkte Vorkühlung, bei der das Kokerei-Rohgas durch Berieseln mit im Umlauf geführtem Kühlwasser direkt gekühlt wird.Then it is in pre-coolers to ambient temperature cooled further. Usually this happens indirectly today working, parallel connected cross tube coolers, where the gas in the individual coolers is completely cooled (see DE-OS 26 52 499). Very often these coolers become additional Lich with a tar-water mixture from the tar separator continuously sprinkled to prevent naphthalene deposits Direct pre-cooling, in which the raw coke oven gas by sprinkling with circulated Cooling water is cooled directly.
Auf einigen Kokereien wird das Rohgas auch fraktionierend ge kühlt, d. h. in mehreren hintereinandergeschalteten Kühlern stufenweise bis zur Endtemperatur heruntergekühlt. Dabei ist aber in allen Fällen die Gasführung so, daß das Gas von oben in die einzelnen Kühler eintritt und unten austritt.The raw gas is also fractionated in some coking plants cools, d. H. in several coolers connected in series gradually cooled down to the final temperature. It is but in all cases the gas flow so that the gas from above enters the individual coolers and exits at the bottom.
Bei der verfahrenstechnischen Auslegung von indirekt arbeiten den Vorkühlern muß man hohe Verschmutzungsfaktoren ansetzen, um eine ausreichende Kühlfläche zu garantieren. Das ergibt sich aus dem mit dem Gas in die Vorkühlung eingebrachten und dem oft zusätzlich zur Spülung aufgegebenen Teer, der sich auf den Kühlrohren niederschlägt und dadurch den Wärmeübergang be hindert. Um einen störungsfreien Betrieb der Gaswäsche zu ga rantieren, versucht man, in der Vorkühlung möglichst niedrige Austrittstemperaturen zu erreichen, die auch einen entspre chend niedrigen Naphthalintaupunkt im gekühlten Gas mit sich bringen. Durch die niedrigen Temperaturen des abfließenden Teer-Kondensat-Gemisches erhöht sich die Viskosität erheblich und führt zu einer weiteren Verschlechterung der Wärmeübertra gungsbedingungen.Work indirectly in the process engineering design the precoolers have to have high pollution factors, to guarantee a sufficient cooling surface. That makes brought into the precooling with the gas and the tar that is often added to the rinse, precipitates the cooling pipes and thereby the heat transfer prevents. To ensure trouble-free operation of the gas scrubber rant, attempts are made to keep the pre-cooling as low as possible To reach outlet temperatures that correspond to one low naphthalene dew point in the cooled gas bring. Due to the low temperatures of the draining Tar-condensate mixture increases the viscosity considerably and leads to a further deterioration in heat transfer conditions.
Bei dem Betrieb von direkten Vorkühlern wird durch den sich abscheidenden Teer das Kühlwasser verunreinigt, so daß man zur Kühlung teure Spiralwärmetauscher einsetzt, die zusätzlich noch häufig gereinigt werden müssen. Hinzu kommt, daß im nach folgenden Gasweg große Schwierigkeiten mit Naphthalinausfäl lungen auftreten.When operating direct pre-coolers, the separating tar contaminates the cooling water, so that one for Cooling uses expensive spiral heat exchangers that additionally still need to be cleaned frequently. In addition, in the after following gas path great difficulty with naphthalene precipitation lungs occur.
Bei beiden Kühlarten fällt außerdem ein Kondensat an, das mit dem sich gleichzeitig abscheidenden Teer verunreinigt ist und sich zur direkten Weiterverwendung nicht eignet. With both types of cooling, there is also condensate the tar that separates at the same time is contaminated and is not suitable for direct use.
Hier nun setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein gattungsgemäßes Verfahren vorzuschlagen, mit dem die Kühlung des Rohgases ohne Störungen durch Teer und sich als Feststoff abscheidendes Naphthalin durchgeführt werden kann und ein Kondensat gewonnen wird, das vor seiner Weiter verarbeitung nicht mehr einer Teerscheidung unterzogen werden muß.This is where the invention begins, which is based on the task is to propose a generic method with which the cooling of the raw gas without interference from tar and itself naphthalene separating out as a solid can and a condensate is obtained that before its further processing are no longer subjected to tar separation got to.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen des An spruches 1 aufgeführten Merkmale vorgeschlagen. Dabei wird der Teer durch ein Elektrofilter vor der Vorkühlung aus dem Gas entfernt und durch eine zwischen zwei Kühlstufen geschaltete Naphthalinwäsche der Gehalt des Gases an Naphthalin unter den Sättigungsgehalt bei der Kühlendtemperatur abgesenkt. Entspre chend den bei neueren Anlagen auftretenden Naphthalingehalten sollte das Rohgas in der ersten Stufe der Vorkühlung vorzugs weise bis auf eine Temperatur von 30 bis 50°C abgekühlt wer den.To solve this task, those in the license plate of the To Proposition 1 proposed features. The Tar through an electrostatic filter before pre-cooling from the gas removed and switched between two cooling levels Naphthalene scrubbing the naphthalene content of the gas among the Saturation content lowered at the final cooling temperature. Correspond according to the naphthalene content that occurs in newer plants the raw gas should be preferred in the first stage of pre-cooling who cooled down to a temperature of 30 to 50 ° C the.
Neben den bereits oben genanten Vorteilen führt diese Vorge hensweise zu einer Reduzierung der notwendigen Kühlflächen in der Vorkühlung um weit mehr als die Hälfte. Wenn in der Naph thalinwäsche die Sättigungstemperatur des Naphthalins weit ge nug gesenkt wird, kann auch die Temperatur in einer nachfol genden Wasserwäsche des Gases unter die Vorkühleraustrittstem peratur gesenkt werden, ohne Probleme in der Wäsche durch Naphthalinabscheidungen befürchten zu müssen.In addition to the advantages mentioned above, this leads to reduce the necessary cooling surfaces in pre-cooling by far more than half. If in the Naph thalin scrub the saturation temperature of the naphthalene far not enough, the temperature can also water washing the gas below the pre-cooler outlet temperature can be lowered without any problems in the wash To fear naphthalene deposits.
Wie in den Ansprüchen 2 bis 6 näher beschrieben, kann die Naphthalinwäsche mit verschiedenen speziellen Waschölen be trieben werden. Dabei kann es sich um ein Benzolwaschöl han deln, das vor Einsatz in der Naphthalinwäsche in einer dem eigentlichen Benzolabtreiber der Benzolwaschölregenerierung vorgeschalteten Anlage bis auf einen Restgehalt von unter 10%, vorzugsweise unter 1%, Naphthalin abgetrieben wird. Das hat den Vorteil, daß man mit relativ geringen Benzolwaschöl mengen den Naphthalintaupunkt bis auf sehr geringe Tempera turwerte herabdrücken kann. Die Naphthalinwäsche kann aber auch mit relativ geringen Mengen an Kokereiteer durchgeführt werden. Hierbei kann auf eine Regenerierung des Waschmediums verzichtet werden. Der zur Naphthalinwäsche kommende Teer wird zweckmäßig zuvor in einer Zentrifuge zur Feststoffabtrennung behandelt, wodurch die Möglichkeit einer feinen Verteilung des Teeres über den Waschquerschnitt gegeben ist. Erfindungsgemäß kann auch ein spezielles Naphthalinwaschöl, z. B. Anthracen waschöl, verwendet werden. Das hat den Vorteil, daß mit rela tiv geringen Umlaufmengen gearbeitet und das Naphthalin als Reinsubstanz gewonnen werden kann.As described in more detail in claims 2 to 6, the Naphthalene washing with various special washing oils be driven. It can be a benzene wash oil deln that before use in the naphthalene washing in a Actual benzene driver of the regeneration of benzene wash oil upstream system to a residual content of less than 10%, preferably less than 1%, naphthalene is driven off. The has the advantage that with relatively low benzene wash oil amount the naphthalene dew point to a very low tempera pressure values. But the naphthalene wash can also carried out with relatively small amounts of coke tar will. This can be a regeneration of the washing medium to be dispensed with. The tar coming for naphthalene washing becomes It is advisable to use a centrifuge to separate solids beforehand treated, giving the possibility of a fine distribution of the Tar is given over the wash cross section. According to the invention can also use a special naphthalene washing oil, e.g. B. Anthracene washing oil. This has the advantage that with rela tiv low circulation quantities worked and the naphthalene as Pure substance can be obtained.
Bei einer Vorgehensweise gemäß Anspruch 7 sowie 8 wird das sich abscheidende Kondensat durch das ihm von unten entgegen strömende heiße Rohgas wieder aufgeheizt und gibt entsprechend den Gleichgewichtsverhältnissen seine bei den niedrigeren Tem peraturen im oberen Bereich aufgenommenen flüchtigen Inhalts stoffe zu einem großen Teil wieder an das Gas ab. Dadurch kann ein mit flüchtigen Inhaltsstoffen sehr gering belastetes Kon densat gewonnen werden, das darüber hinaus auch nur einen ex trem niedrigen Gehalt an Feststoffpartikeln besitzt und sich daher ausgezeichnet zu einer Weiterverwendung, z. B. in der Gaswäsche oder als Überschußwasser zur Aufbereitung in einer Umkehr-Osmose-Anlage, eignet.In a procedure according to claim 7 and 8, that the condensate separating out towards it from below flowing hot raw gas is heated again and gives accordingly the equilibrium ratios at the lower tem temperatures in the upper area of volatile content substances to a large extent from the gas. This can a con with very little contamination with volatile ingredients densat be won, which also only an ex has extremely low content of solid particles and therefore excellent for further use, e.g. B. in the Gas scrubbing or as excess water for treatment in a Reverse osmosis system, is suitable.
Die Ansprüche 9 und 10 zeigen besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die sich vor allem für den nach träglichen Einbau bei vorhandenen Anlagen eignen.Claims 9 and 10 show special configurations of the inventive method, which is mainly for the after suitable installation in existing systems.
Das Verfahren nach Anspruch 11 mit indirekter Kühlung und Ge genstromführung des Kühlwassers von oben nach unten hat neben den bekannten Vorteilen auch den Vorzug, daß die Gleichge wichtseinstellung des Kondensates mit dem Gas optimiert wird.The method of claim 11 with indirect cooling and Ge The counter current flow of the cooling water from top to bottom has the known advantages also the advantage that the equal weight setting of the condensate is optimized with the gas.
Das Vorgehen gemäß Anspruch 12 hat den Vorteil, daß ein ver gleichsweise sauberes Überschußwasser auf der einen Seite in der Gaswäsche den Einsatz von Frischwasser vermindern kann und auf der anderen Seite die Reinigung in einer Umkehr-Osmose-An lage aufgrund der nicht vorhandenen Notwendigkeit der Reini gung in einem Stripper wirtschaftlich stark begünstigt.The procedure according to claim 12 has the advantage that a ver equally clean excess water on one side in gas scrubbing can reduce the use of fresh water and on the other hand, cleaning in a reverse osmosis mode location due to the lack of the need for Reini economically favored in a stripper.
Wenn man gemäß Anspruch 13 die fixen Salze im Vorlagenkreis lauf, z. B. gemäß DE 34 23 798 C2 anreichert, kann man das ge samte Überschußwasser der Kokerei als extrem schadstoffarmes Kondensat der Vorkühlung gewinnen.If, according to claim 13, the fixed salts in the template circle run, e.g. B. according to DE 34 23 798 C2, you can ge entire excess water from the coking plant as extremely low in pollutants Obtain condensate from the pre-cooling.
Bei einer Vorgehensweise gemäß den Ansprüchen 14 und 15 wird erreicht, daß das von der Vorlage kommende Rohgas eine ge ringstmögliche Beladung an im Kondensat löslichen Gasen wie Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Cyanwasserstoff und Kohlendio xid aufweist und dementsprechend das mit diesem heißen Rohgas ins Gleichgewicht gebrachte Kondensat eine minimale Konzentra tion an diesen Stoffen aufweist. Damit wird eine Optimierung der Nutzung und/oder der Entsorgung des Kokereiüberschußwas sers z. B. gemäß Anspruch 12 ermöglicht.In a procedure according to claims 14 and 15 achieved that the raw gas coming from the template a ge lowest possible loading of gases soluble in the condensate such as Ammonia, hydrogen sulfide, hydrogen cyanide and carbon dioxide has xid and accordingly with this hot raw gas balanced condensate a minimal concentration tion on these substances. This is an optimization the use and / or disposal of excess coking plant sers z. B. according to claim 12.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur beispielsweise näher erläutert.The invention is illustrated by the attached figure, for example explained in more detail.
Aus den Öfen (1) einer Kokerei strömen stündlich 70 000 m3 Rohgas in die Vorlage (2), in der das Gas mit Kreislaufwasser aus dem Teerscheider (3) über Leitung (4) auf ca. 80°C abge kühlt wird. Von hier aus gelangt das Gas mit einem Wasserge halt von 712,5 g/m3 i. N., einem Naphthalingehalt von 3,5 g/m3 i. N. sowie einem Ammoniak- und Schwefelwasserstoffgehalt von je 7 g/m3 i. N. über die Leitungen (5) und (6) in den Elektro filter (7), während das nicht verdampfte Kreislaufwasser und der auskondensierte Teer über die Leitungen (5) und (8) in den Teerscheider (3) ablaufen. Im Elektrofilter (7) werden die nicht gasförmigen Bestandteile wie Teer- und Wassertropfen ab geschieden. Das vom Elektrofilter (7) ablaufende Teer-Wasser- Gemisch gelangt über Leitung (9) in den Teerscheider (3).From the ovens ( 1 ) of a coking plant, 70,000 m 3 of raw gas flow hourly into the receiver ( 2 ), in which the gas is cooled to approx. 80 ° C with circulating water from the tar separator ( 3 ) via line ( 4 ). From here the gas reaches a water content of 712.5 g / m 3 i. N., a naphthalene content of 3.5 g / m 3 i. N. and an ammonia and hydrogen sulfide content of 7 g / m 3 i. N. over the lines ( 5 ) and ( 6 ) in the electric filter ( 7 ), while the non-evaporated circuit water and the condensed tar run off via lines ( 5 ) and ( 8 ) in the tar separator ( 3 ). In the electrostatic filter ( 7 ) the non-gaseous components such as tar and water drops are separated. The tar-water mixture flowing from the electrostatic filter ( 7 ) reaches the tar separator ( 3 ) via line ( 9 ).
Das Gas wird nun über Leitung (10) in den Stoffaustauscher (11) und anschließend über die Leitung (12) von unten in den Kühler (13) geleitet, in dem es indirekt durch Kühlwasser im Gegenstrom auf 50°C gekühlt wird. Über Leitung (14) gelangt es in den Naphthalinwascher (15) und von dort aus über Leitung (16) von unten in den Kühler (17), in dem es durch Kühlwasser im Gegenstrom indirekt auf 23°C gekühlt wird und diesen über Leitung (18) mit 6,6 g Ammoniak und 6,9 g Schwefelwasserstoff pro m3 i. N. verläßt.The gas is now passed via line ( 10 ) into the mass exchanger ( 11 ) and then via line ( 12 ) from below into the cooler ( 13 ), in which it is indirectly cooled to 50 ° C. by countercurrent cooling water. Via line ( 14 ) it arrives in the naphthalene washer ( 15 ) and from there via line ( 16 ) from below into the cooler ( 17 ), in which it is indirectly cooled to 23 ° C by countercurrent cooling water and this via line ( 18 ) with 6.6 g of ammonia and 6.9 g of hydrogen sulfide per m 3 i. N. leaves.
Durch die Abkühlung von 50 auf 23°C werden im Kühler (17) stündlich 6,2 m3 Kondensat mit einem Gehalt von 6 g Ammoniak und 2 g Schwefelwasserstoff pro l abgeschieden. Dieses Konden sat wird über Leitung (19) auf den Kopf des Kühlers (13) gege ben.By cooling from 50 to 23 ° C, 6.2 m 3 of condensate with a content of 6 g of ammonia and 2 g of hydrogen sulfide per liter are separated in the cooler ( 17 ). This condensate sat ben over line ( 19 ) on the head of the cooler ( 13 ).
Durch die Abkühlung von 80 auf 50°C werden vom Kühler (13) 42 m3 Kondensat abgeschieden. Dadurch laufen insgesamt stündlich 48,2 m3 Kondensat aus dem Kühler (13) ab. Dieses Kondensat hat einen Gehalt an Ammoniak von 2,0 g/l und an Schwefelwasser stoff von 0,4 g/l und wird über Leitung (20) auf den Kopf des Stoffaustauschers (11) gegeben. Hier wird der Ammoniakgehalt bis auf einen Wert von 1,2 g/l und der Schwefelwasserstoffge halt auf 0,3 g/l gesenkt.By cooling from 80 to 50 ° C, 42 m 3 of condensate are separated from the cooler ( 13 ). As a result, a total of 48.2 m 3 of condensate run out of the cooler ( 13 ) every hour. This condensate has an ammonia content of 2.0 g / l and hydrogen sulfide of 0.4 g / l and is added via line ( 20 ) to the top of the mass exchanger ( 11 ). Here the ammonia content is reduced to a value of 1.2 g / l and the hydrogen sulfide content to 0.3 g / l.
Das Kondensat läuft über die Leitung (21) aus dem Stoffaustau scher (11) ab und wird in zwei Teilströme aufgeteilt. 23,2 m3/h werden über Leitung (22) in den Teerscheider zurückgeführt, um die Verdampfungsverluste des Vorlagenkreislaufwassers zu ergänzen. Über Leitung (23) werden 25 m3/h als schwach bela stetes Überschußwasser dem System entnommen. Zur Entfernung der fixen Salze werden stündlich 2 m3 Vorlagenkreislauflösung über Leitung (24) aus dem System entfernt.The condensate runs off via the line ( 21 ) from the material exchange shear ( 11 ) and is divided into two partial flows. 23.2 m 3 / h are returned to the tar separator via line ( 22 ) in order to supplement the evaporation losses of the original circuit water. 25 m 3 / h are taken from the system as weakly polluted excess water via line ( 23 ). To remove the fixed salts, 2 m 3 of template circulation solution are removed from the system per line ( 24 ).
Über die Leitungen (25), (26) und (27) werden stündlich 150 m3 Benzolwaschöl mit < 50°C im Kreis über den Naphthalinwascher (15) gepumpt. Dabei wird der Naphthalingehalt des Gases von 3,5 g/m3 i. N. auf 0,25 g/m3 i. N. gesenkt. Über Leitung (28) werden stündlich 5 m3 Benzolwaschöl zugeführt, das zuvor in einer Zusatzkolonne der Benzolwaschölregenerierungsanlage auf einen Naphthalingehalt von ca. 1% gestrippt worden ist. Über Leitung (29) wird dem Wascherkreislauf eine entsprechende Men ge Waschöl entzogen und der Benzolwäsche zugeführt.Via lines ( 25 ), ( 26 ) and ( 27 ), 150 m 3 of benzene washing oil at <50 ° C per hour are pumped in a circle over the naphthalene washer ( 15 ). The naphthalene content of the gas is 3.5 g / m 3 i. N. to 0.25 g / m 3 i. N. lowered. 5 m 3 of benzene wash oil are fed via line ( 28 ) per hour, which was previously stripped to a naphthalene content of approximately 1% in an additional column of the benzene wash oil regeneration system. A corresponding amount of washing oil is withdrawn from the washer circuit via line ( 29 ) and fed to the benzene wash.
BezugszeichenlisteReference symbol list
1 Koksöfen
2 Vorlage
3 Teerscheider
4 Kreislaufwasser
5, 6 Rohgas
7 Elektrofilter
8 Kondensat und Kreislaufwasser
9 Teer-Wasser-Gemisch
10, 12, 14, 16, 18 Gas
11 Stoffaustauscher
13, 17 Kühler
15 Naphthalinwascher
19, 20, 21, 22 Kondensat
23 schwach belastetes Überschußwasser
24 Vorlagenkreislauflösung
25, 26, 27, 28, 29 Benzolwaschöl 1 coke oven
2 template
3 tar separators
4 circulating water
5 , 6 raw gas
7 electrostatic precipitators
8 condensate and circulating water
9 tar-water mixture
10 , 12 , 14 , 16 , 18 gas
11 mass exchangers
13 , 17 cooler
15 naphthalene washers
19 , 20 , 21 , 22 condensate
23 slightly contaminated excess water
24 template circuit solution
25 , 26 , 27 , 28 , 29 benzene wash oil
Claims (15)
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DE19904012146 DE4012146A1 (en) | 1990-04-14 | 1990-04-14 | Precooling of coke-oven gas - with electrostatic filtration and naphthalene scrubbing |
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DE19904012146 DE4012146A1 (en) | 1990-04-14 | 1990-04-14 | Precooling of coke-oven gas - with electrostatic filtration and naphthalene scrubbing |
Publications (1)
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Owner name: THYSSEN STILL OTTO ANLAGENTECHNIK GMBH, 44789 BOCH |
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Owner name: POLLERT, GEORG, DR., 56170 BENDORF, DE |
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