DE600460C - Verfahren zur Gewinnung von Pech und Teeroelfraktionen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von Pech und Teerölfraktionen Gemäß der heute noch üblichen Nebenproduktgewinnung aus Steinkohlendestillationsgasen werden die heißen, von den Koksöfen oder Destillationsretorten kommenden Gase so weit gekühlt, daß sich die Pechbildner und die Hauptmenge der Öle, gegebenenfalls auch der Wasserdampf, gemeinsam niederschlagen. Der Teer wird durch fraktionierte Destillation in Pech und Ölfraktionen zerlegt. Aus dem Gaswasser gewinnt man auf indirektem Wege, durch Destillation mit Kalk, das Ammoniak. Unterbricht man die Teerkondensation bei einer über dem Taupunkt des Wassers liegenden Temperatur und befreit man die Gase bei dieser Temperatur von teerigen Anteilen, so kann man ihnen das Ammoniak unmittelbar .durch Behandlung mit konzentrierter Schwefelsäure entziehen (direkte Ammoniakgewinnung).
• Es sind schon zahlreiche Vorschläge gemacht worden, diese Art der Nebenproduktgewinnung durch eine solche zu ersetzen, bei der die einzelnen Teerbestandteile durch fraktionierte Kühlung und Kondensation der heißen Gase gewonnen werden. Hier bereitet aber die Abscheidung der in den einzelnen Kühlstufen nebelartig sich ausscheidenden Fraktionen erhebliche Schwierigkeiten, und aus diesem Grunde hat man neben Waschvorrichtungen (Walter F e 1 d) auch schon die Anwendung elektrostatischer Abscheider nach C o t t r e 11 in Vorschlag gebracht. Es sollte eine ganze Reihe solcher Abscheider hintereinander geschaltet werden, so daß die Gase, die in den ersten Abscheider mit 300° eintreten, bei Temperaturstufen von 5o° der elektrischen Scheidung unterliegen.
• Dieser letztere Vorschlag ist niemals ausgeführt worden und konnte auch nicht ausgeführt werden, weil ein störungsfreier Betrieb danach aus noch zu erörternden Gründen nicht möglich ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Pech und Teerölfraktionen durch fraktionierte Kühlung heißer Kohlendestillations-, insbesondere Koksofengase ebenfalls unter Benutzung elektrischer Abscheider .gewonnen. Dabei wird aber das Rohgas zunächst so weit abgekühlt, daß sich in einer anschließenden elektrischen Abscheidungsstufe ein Pech mit einem Schmelzpunkt von mindestens 8o° abscheidet, worauf durch anschließende Kühlung eine Teerölfraktion kondensiert wird, deren Menge, was für die Erfindung wesentlich ist, mindestens 2o °/o, vorzugsweise aber 35 °/o und darüber des Teergehalts des Rohgases beträgt. Die Abscheidung dieser großen Teerölfraktion, die als Holzimprägnieröl meist ohne weiteres marktfähig ist und meist wenigen- als o,5, häufig weniger als o,i % freien, in Tetrachlorkohlenstoff unlöslichen Kohlenstoff enthält, kann ebenfalls mit Hilfe eines elektrischen Abscheiders, aber auch mit Hilfe gewöhnlicher Kondensatoren erfolgen.
• Der Schmelzpunkt wird in der '\@'eise bestimmt, daß man die Temperatur feststellt, bei der ein i2,7:mm-Würfel des Pechs, der an einem Drahthaken aufgehängt ist, weich wird und vom Draht herabtropft. Niedrige Pechschmelzpunkte, d. h. solche von 7ü,7° und weniger, werden am besten in .der Weise ermittelt, daß man den Pechwürfel in einem mit Wasser gefüllten Becherglas aufhängt, das entsprechend erwärmt wird. Höhere Schmelzpunkte ermittelt man in ähnlicher Weise, nur wird das Wasserbad durch ein Luftbad ersetzt. Zur Erzielung größerer. Genauigkeit muß man die Abmessungen der Apparatur so wählen und ihre Handhabung in einer Weise vornehmen, wie es ausführlich im »Journal of Industrial and Engineering Chemistry«, Band io (igi8), Seite 82o bis 822 beschrieben ist.
• Arbeitet man in dieser Weise, so lassen sich Betriebsstörungen mit Sicherheit vermeiden. Die praktisch vollständige Niederschlagung der Pechbildner in der elektrischen Scheidestufe läßt sich ohne Verstopfung der Elektrodenröhren durchführen, weil die Menge des gebildeten Pechs stets groß genug ist, um die Röhrenwände dauernd zu bespülen, so daß Verkokungen vermieden werden. Wird auch die anschließende Ölfraktion elektrisch niedergeschlagen, so ist ebenfalls eine für die erforderliche Spülwirkung völlig ausreichende Flüssigkeitsmenge vorhanden, was nicht der Fall wäre, wenn man die Scheidung in Temperaturstufen von nur 5o° vornehmen würde. Wird die genannte Ölfraktion in gewöhnlichen Kondensatoren verdichtet, so erleichtert ihre Menge und der mit ihrer Kondensation verbundene bedeutende Temperaturabfall die Arbeit in bedeutendem Maße.
• Die genannte große Teerölfraktion ist, wie bereits erwähnt, blank oder fast blank und für Imprägnierungszwecke ohne weiteres geeignet. Sie enthält regelmäßig die Kreosotöle, ist aber an die Siedegrenzen des letzteren nicht gebunden und kann auch leichtere Öle (Karbolöle) sowie schwere Öle, selbst bei gewöhnlicher Temperatur salbenartige, gegebenenfalls bis 35o° und darüber siedende Teerbestandteile enthalten. Scheidet man beispielsweise in der elektrischen Abscheidestufe ein verhältnismäßig hoch schmelzendes Pech aus und kondensiert anschließend eine Fraktion, deren untere Siedegrenze bis zu 235° oder gegebenenfalls auch bis 2oo° und darunter reicht, so erhält man sehr hohe Ausbeuten eines Produkts, das trotz seiner weiten Siedegrenzen für Imprägnierungszwecke sehr geeignet ist, denn die besonders hoch siedenden Anteile und die besonders niedrig siedenden Anteile gleichen sich hinsichtlich ihres Einflusses zum Beispiel auf die Viscosität in weitem Ausmaße aus. Ein derartiges Produkt ist für manche Zwecke besser geeignet als die übliche, bei der Destillation von Teer gewonnene Kreosotölfraktion.
• Will man leichtere Öle, insbesondere Karbolöle, gesondert gewinnen, so kann man die. Kondensation der an die Pechscheidung anschließenden Fraktion bei einer entsprechend höheren Temperatur abbrechen und eine zweite Fraktion durch Kühlung etwa bis auf 25 bis 30° C gesondert auffangen, insbesondere durch Einspritzen von Wasser. Die Ammoniakgewinnung erfolgt dann ebenfalls auf indirektem Wege durch Destillation des Gaswassers.
• Wegen der weitgehenden Abwesenheit von Pechbildnern in den die Pechscheidestufe verlassenden Gasen kann man aber die gleichen Produkte auch noch in anderer Weise gewinnen: Man kondensiert zuerst die kreosotölhaltige Fraktion, absorbiert dann das Ammoniakgas bei einer über dem Taupunkt des Wassers liegenden Temperatur mit Hilfe konzentrierter Schwefelsäure und kühlt anschließend zur Gewinnung der leichteren Öle.
• Bemerkenswert ist, daß die Gesamtausbeute an Ölen sich bei dem Verfahren gemäß der Erfindung weit höher stellt als bei der üblichen Art Teergewinnung und Teerdestillation. So wurden beispielsweise in einem bestimmten. Fall gemäß der Erfindung ein Pech mit einem Schmelzpunkt von 95° C und anschließend Teeröle gewonnen, deren Menge etwas mehr als 5511, der gesamten Teerbestandteile betrug. Wurde in dem gleichen Fall der Gesamtteer niedergeschlagen und in üblicher Weise bis zur Bildung eines Pechs mit dem gleichen Schmelzpunkt destilliert, so erhielt man nur 38% Öle. Ein anderer Vergleich ergab bei einem Pechschmelzpunkt von i50° C eine Ölausbeute von 70% und 4.4.0!o. Schließlich konnte -gemäß der Erfindung ein Pech mit einem Schmelzpunkt von 2o5° C noch gewonnen werden, wobei die Ölausbeute etwa 8o0/0 betrug; durch Destillation ließ sich ein Pech von diesem Schmelzpunkt überhaupt nicht mehr gewinnen, weil schon vorher Verkokung eintrat.
• Auch auf die Zusammensetzung des Pechs und der Ölprodukte hat die neue Arbeitsweise günstigen Einfluß, denn die verhältnismäßig kurze Einwirkungsdauer höherer Temperaturen läßt leicht zersetzliche Verbindungen bestehen, die bei der üblichen Teerdestillation nicht oder nur in vermindertem Umfang gewonnen werden können.
• Einrichtungen zur Ausführung der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
• Die Abb. i zeigt einen Grundriß einer Nebenproduktgewinnungsanlage mit elektrischer Teerscheidung, gesonderter Gewinnung von schwereren und leichteren Teerölen mit zwischengeschalteter direkter Ammoniakgewinnung und anschließender Auswaschung der Leichtöle (Benzol).
• Abb. 2 zeigt die Vorlage und den elektrischen Pechschneider gemäß Abb. i im Aufriß, teilweise im Schnitt.
• Abb. 3 ist ein Aufrißschnitt durch den elektrischen Scheider gemäß Abb. 2.
• Abb.4 ist ein Aufrißschnitt durch den Kühler 25 der Abb. i.
• Abb. 5 ist eine Draufsicht auf eine Nebenproduktgewinnungsanlage mit elektrischer Pechscheidung, gemeinsamer Kondensation von Kreosot- und Karbolölen, Ammoniakgewinnung und Benzolwäsche.
• Abb. 6 ist ein Grundriß, Abb. 7 ein Aufriß einer Nebenproduktanlage mit elektrischer Pechscheidung, zweistufiger Ölkondensation und anschließender Ammoniakgewinnung und Benzohväsche.
• Bei der Einrichtung nach den Abb. i bis 4 treten 'die heißen, von den Koksofenkammern 5 kommenden Kohlendestillationsgase durch die Steigrohre 6 in die Sammelrohre 7 ein und ziehen durch die Mittelbüchse 8 über die Leitung 9 nach dem elektrischen Pechscheider io. Sie gelangen dann über die Leitung 24 in .den indirekt wirkenden Kühler 25, von hier über die Leitung 32 nach dem elektrischen Kreosotölscheider 33 und werden dann in der direkt wirkenden Sättigereinrichtung 35, 36, 37, 38 von Ammoniak befreit. Über die Leitung 39 gelangen sie nunmehr nach dem direkt gekühlten Kondensator 4o, wo die kreosotölhaltige Fraktion ausgeschieden wird, und werden dann von dem Exhaustor 47 nach der Benzolwascheinrichtung 41 getrieben.
• Sowohl die Steigrohre 6 als auch die Sammelrohre 7 sind mit Sprühdüsen 13, 14 versehen, durch die Wasser oder Ammoniakwasser in den geregelten Mengen eingesprüht wird, die zur Abkühlung der Gase auf etwa Zoo bis 25o° erforderlich sind. Die Sammelrohre selbst werden über Leitungen 16 und 17 bespült. Der aus den Gasen bis zu einem gewissen Grade entfernte Schwerteer gelangt zusammen mit dem Teil der dem Sammelrohr zugeführten Flüssigkeit, der durch die heißen Gase nicht verdampft worden ist, durch die Mittelbüchse 8 und durch das Rohr 18 in ein Klärgefäß i9, das mit Sammelbehältern 2o und :2 1 für Ammoniakwasser und Teer durch Leitungen verbunden ist. Für Spül- und Sprühzwecke kann Ammoniakwasser aus dem Behälter 2o oder Teer aus dem Behälter 21 verwendet und mit Hilfe der Pumpe 23 den Leitungen 15, 16 und 17 zugeführt werden. Über die Leitung 22 kann man auch sonstige Kühlflüssigkeiten zuleiten. Die dabei ausfallende Teermenge stellt nur einen Bruchteil des Gesamtteers dar, denn der Taupunkt des Pechs wird nur lokal unterschritten.
• In den elektrischen Pechscheider io (Abb. 2 und 3) treten die Gase mit einer Temperatur ein, die je nach dem gewünschten Pechschmelzpunkt geregelt wird. Der Scheider besteht aus einem Mantel io, in dessen unteren Teil der Gaseinführungsstutzen 9 einmündet. Die Gase werden dann von einem Verteiltrichter 53 verteilt und durchströmen die Elektrodenröhren 49, in deren Achsen die Elektrodenstäbe 55 aufgehängt sind. Durch die Öffnung 54 strömen die gereinigten vom Pech befreiten Gase in die Leitung 24 ab. Das Pech rieselt an der Innenfläche der Elektrodenröhren 49 nach abwärts, sammelt sich in der Kammer 52 und kann über die Leitung r i in den Vorratsbehälte- 1:2 abgezogen werden.
• Der Mantel 48 des Scheiders und mit -ihm die Elektrodenröhren 49 sind geerdet; die Elektrodenstäbe 55 sind an eine Sammelschiene 56 angeschlossen, die auf Isolatoren 58 in Seitenkammern 57 aufruht und mit dem negativen Pol der Hochspannungsstromquelle verbunden ist.
• Der Kühler 25 (Abb. 4), in den die vom Pech befreiten Gase nunmehr gelangen, ist als Wärmeaustauscher ausgebildet. Die Gase durchströmen die Rohre 26, die zwischen Rohrböden 28 und 29 eingesetzt sind, von unten nach oben, werden dabei von dem Kühlwasser, das bei 30 einströmt und bei 31 abgeleitet wird, indirekt gekühlt und strömen etwas oberhalb des Wassertaupunktes über den Krümmer 32 ab. Über die Düsen 6o kann in die Gase auch noch Öl eingespritzt werden, das als zusätzliches direktes Kühlmittel wirkt. Das sich in der Leitung 32 ansammelnde Kondensat wird .dem Behälter 34 zugeleitet. Dem gleichen Behälter wird die Kondensatmenge zugeführt, die sich in dem anschließenden elektrischen Scheider 33 aus den Gasen ausscheidet.
• Zur Entfernung von Ammoniak werden die Gase nunmehr bei einer Temperatur, die zwischen 8o und ioo° C liegt, durch den Sättiger 35, 36, 37, 38 geleitet, der in bekannter Weise mit konzentrierter Schwefelsäure beschickt wird. In dem anschließenden Kondensator 4o werden die durch die Leitung 39 eingeleiteten Gase nunmehr mit direkt eingespritztem Wasser gekühlt, so daß sich die leichteren Öle (Karbolöle) ausscheiden. Sie werden in dem Behälter 43 aufgesammelt. Die Restgase werden von dem Exhaustor 47 angesaugt und nach erneuter Kühlung in einem Kühler 61 der Benzolwascheinrichtung 41 zugeleitet, wo mit Hilfe von durch die Rohre 44 und q4.' eintretendem Waschöl Benzoldämpfe herausgewaschen werden.
• Die Einrichtung nach Abb. 5 entspricht im wesentlichen der nach Abb. i, doch werden hier die den Pechscheider io verlassenden heißen gereinigten Gase in einer einzigen Kühlstufe bis auf 25 bis 30° C abgekühlt. Diese Kühlung und Kondensation erfolgt in dem mit direkter Wassereinspritzung arbeitenden Kühler 135. Das Kondensat gelangt in einen Sammelbehälter 126 und kann mit den Kondensatanteilen vereinigt werden, die sich in den Leitungsteilen vor und hinter dem Kondensator 135 bilden und in den Behältern 127 und 128 aufgesammelt werden. Die Ammoniakgewinnung und die Benzolwäsche erfolgen anschließend in bekannter Weise bei niedriger Temperatur.
• Eine ähnlich arbeitende Einrichtung ist in den Abb. 6 und 7 veranschaulicht. Auch hier erfolgt die Absorption des Ammoniaks bei tiefer Temperatur, die Kühlung und Kondensation der von dem elektrischen Pechabscheider io abgegebenen Öldämpfe erfolgt aber in zwei unmittelbar folgenden Stufen, nämlich in dem indirekt, durch Wärmeaustausch mit Kühlwasser wirkenden Kondensator 2o7, der mit dem Vorratsbehälter 222 verbunden ist, und durch den mit direkter Kühlmitteleinspritzung arbeitenden Kondensator Zog. Dieser steht über den Scheidebehälter 224 mit dem Vorratsbehälter 225 für Ammoniakwasser und mit dem Vorratsbehälter 226 für Karbolöl in Verbindung.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von Pech und von Teerölfraktianen durch fraktionierte Kühlung heißer Kohlendestillations-, insbesondere Koksofengase unter Benutzung elektrischer Abscheider, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgas so weit abgekühlt wird, daß sich in einer anschließenden elektrischen Abscheidungsstufe ein Pech mit einem Schmelzpunkt von mindestens 8o° abscheidet, und daß durch anschließende Kühlung eine Teerölfraktion kondensiert -wird, deren Menge mindestens 2o11, des Teergehaltes des Rohgases beträgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe eine Teerölfraktion gewonnen wird, deren Menge mindestens 3511f, des Teerölgehaltes des Rohgases beträgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Pechabscheidung bei einer so hohen Temperatur durchgeführt wird, daß die anschließend kondensierte Teerölfraktion auch erhebliche Mengen salben- oder harzartiger Teerbestandteile mit einem Siedebereich bis 35o° und darüber erhält.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem nach der Kondensation der Teerölfraktion (Kreosotöl) verbleibenden Gas Ammoniak bei einer über dem Taupunkt des Wassers liegenden Temperatur mit Hilfe von Schwefelsäure absorbiert wird und das alsdann verbleibende Gas zur Kondensation einer weiteren Ölfraktion (Karbolöl) weiter abgekühlt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i, 'dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in der Kreosotölkondensationsstufe bis auf eine Temperatur von etwa 25 bis 3o1 abgekühlt wird, und daß darauf das Ammoniak abgeschieden wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas nach der zweiten Kühlstufe in einer dritten weitergekühlt wird, um eine zweite Ölfraktion (Karbolöl) zu gewinnen.
7. 7. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung bei der Kondensation der Kreosotölfraktion so bemessen wird, daß das dabei anfallende Öl eine untere Siedegrenze von etwa 2oo° C hat.