DE939828C

DE939828C - Process for purifying gases containing tar

Info

Publication number: DE939828C
Application number: DEO3224A
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Phil Fuchs; Werner Dr-Ing Wenze
Original assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Priority date: 1953-10-17
Filing date: 1953-10-17
Publication date: 1956-03-01

Description

Verfahren zur Reinigung teerhaltiger Gase Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung teerhaltiger Gase, die beispielsweise bei der Ent- oder Vergasung bituminöser Kohle entstehen und deren Teerbestandteile nur einen geringen Bruchteil der Gesamtgasmenge ausmachen. Üblicherweise entfernt man die Teerbestandteile durch Kühlung und/oder Waschung des Gases. Um eine Verstopfung der betreffenden Apparate durch Teeransätze zu -vermeiden, die aus hochsiedenden Teerbestandteilen und niedergeschlagenen festen Verunreinigungen des Gases bestehen, arbeitet man in der Regel mit besonderen Teerlösungsmitteln, die anschließend von - dem abgeschiedenen Teer wieder getrennt werden müssen. Diese verhältnismäßig umständliche Verfahrensweise ist im allgemeinen nur bei der Reinigung großer Gasmengen wirtschaftlich.Process for the purification of gases containing tar The subject of the invention is a process for the purification of gases containing tar, which is used, for example, in the or gasification of bituminous coal and its tar components only one make up a small fraction of the total amount of gas. Usually you remove the Tar constituents by cooling and / or washing the gas. About constipation of the apparatus concerned by tar approaches to avoid the high-boiling points Tar constituents and precipitated solid impurities in the gas, you usually work with special tar solvents, which are then released by - the separated tar must be separated again. This relatively cumbersome The procedure is generally only economical when cleaning large amounts of gas.

Zur Teerreinigung der bei der Vergasung bituminöser Kohle entstehenden verhältnismäßig kleineren Mengen teerhaltiger Gase leitet man in der Regel das Entgasungsgas über glühenden Brennstoff zwecks Krack_ung der Teerbestandteile zu permanenten Gasen. Außer teerhaltigen Vergasungsgasen, die eine für die Teerkrackung erforderliche Temperatur von mindestens 8oo° besitzen, gibt es zahlreiche andere teerhaltige Gase, die mit wesentlich geringeren Temperaturen anfallen. Dazu gehören beispielsweise Schwelgase sowie Gichtgase von Verhüttungsschachtöfen, die mit bituminöser Kohle als Brennstoff betrieben werden. Die letztgenannten Gase bilden, wenn man sie kühlt oder wäscht, schwer entfernbare Krusten aus Teer und Gichtstaub, so daß eine Kühlung auf diese Weise nicht möglich ist. Andererseits würden bei allen diesen Gasen die bekannte Teerkrackung unter Verwendung glühenden Brennstoffes als Reaktionsmittel und die dazu erforderliche Erhitzung des Gases auf mindestens 8oo° einen derart hohen Wärmeaufwand erfordern, daß die Teerreinigung durch Kühlung und/oder Waschung des Gases immer noch weniger verlustbringend ist.For cleaning tar from the gasification of bituminous coal Relatively smaller amounts of tar-containing gases are usually passed through the degassing gas Via glowing fuel for the purpose of cracking the tar constituents into permanent gases. Except tar-containing gasification gases, which are necessary for tar cracking Have a temperature of at least 8oo °, there are numerous other tar-containing gases, which occur at significantly lower temperatures. These include, for example Smoldering gases as well as furnace gases from smelting shaft furnaces with bituminous Coal can be operated as fuel. The latter gases form when one it cools or washes, crusts of tar and gout dust that are difficult to remove, so that cooling in this way is not possible. On the other hand, with all of these Gases the well-known tar cracking using glowing fuel as a reactant and the necessary heating of the gas to at least 8oo ° such a way high expenditure of heat require that the tar cleaning by cooling and / or washing of the gas is still less loss-making.

Die Erfindung zeigt einen gangbaren Weg, wie man auch kleinere Mengen teerhaltiger Gase durch Krackung ihrer Teerbestandteile in wirtschaftlicher Weise reinigen kann. Sie besteht im wesentlichen darin, daß das den Teer in Dampf- bzw. Nebelform enthaltende Gas mit nichtmetallischen Mehrstoffkatalysatoren, die wie beispielsweise eine Mischung aus Koks und Montmorillonit eine Aufspaltung des Teers in permanente Gase schon bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen begünstigen, in innige Berührung gebracht wird und anschließend die nicht gasförmigen Teerreste durch Kühlung und/oder Waschung aus dem Gase entfernt werden. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß bei Verwendung geeigneter nichtmetallischer Mehrstoffkatalysatoren die im Gas enthaltenen Teerdämpfe bzw. -nebel schon bei Kracktemperaturen von etwa 6oo bis 700° weitgehend zu permanenten Gasen umgewandelt werden. Schwelgase, die in der Regel mit einer Temperatur von etwa 6oo° die Schwelanlage verlassen, können unmittelbar nach dem erfindungsgemäßen Verfahren von Teer gereinigt werden. Bei Gichtgasen ist gegebenenfalls eine gewisse vorhergehende Rufheizung erforderlich, die man aber durch mittelbaren Wärmeaustausch mit den Abgasen der Winderhitzer des Verhüttungsofens bzw. durch Teilverbrennung des Gases meist ohne besonderen Wärmeaufwand durchführen kann.The invention shows a feasible way how you can also use smaller amounts tar-containing gases by cracking their tar components in an economical manner can clean. It consists essentially in the fact that the tar in steam or Gas containing mist form with non-metallic multicomponent catalysts, such as For example, a mixture of coke and montmorillonite causes the tar to break down favor in permanent gases even at relatively low temperatures, is brought into intimate contact and then the non-gaseous tar residues can be removed from the gases by cooling and / or washing. Surprisingly it has been shown that when using suitable non-metallic multicomponent catalysts the tar vapors or mist contained in the gas at cracking temperatures of around 600 to 700 ° can be largely converted into permanent gases. Smoldering gases that can usually leave the smoldering system at a temperature of around 600 ° be cleaned of tar immediately by the method according to the invention. at Blast furnace gas a certain previous call heating may be necessary, but which can be achieved by indirect heat exchange with the exhaust gases of the wind heater of the Smelting furnace or through partial combustion of the gas mostly without any special heat input can perform.

Es hat sich ferner herausgestellt, daß die aus einer Mischung von kohlenstoff- und tonhaltigen Substanzen bestehenden nichtmetallischen Katalysatoren, insbesondere bei Verwendung von Montmorillonit als Tonsubstanz, neben der Teerkrackung zu permanenten Gasen in gewissem Umfang auch eine Umwandlung der höhersiedenden asphaltartigen Teerbestandteile zu wertvollen niederigersiedenden und ' praktisch asphaltfreien Teerölen herbeiführen. Das nach dem - erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Gas enthält praktisch nur noch asphaltfreie kondensierbare Teerbestandteile. Diese lassen sich durch die anschließende Kühlung und/öder Waschung des .Gases leicht entfernen, ohne daß es zu den eingangs erwähnten, gefÜrchteten Verstopfungen der Apparate kommt. Die Verwendung besonderer Teerlösungsmittel in diesen Apparaten ist also nicht mehr erforderlich.It has also been found that the mixture of carbon- and clay-containing substances existing non-metallic catalysts, especially when using montmorillonite as a clay substance, in addition to tar cracking to a certain extent a conversion of the higher-boiling ones to permanent gases asphalt-like tar components to valuable low-boiling and 'practical Bring asphalt-free tar oils. According to the method according to the invention The treated gas contains practically only asphalt-free condensable tar components. These can easily be achieved by subsequent cooling and / or washing of the gas remove without causing the dreaded blockages mentioned at the beginning Apparatus comes. The use of special tar solvents in these apparatus is therefore no longer necessary.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die als Mehrstoffkatalysator werwendete nichtmetallische Mischung aus kohlenstoff- und tonhaltigen Substanzen praktisch überall in ausreichender Menge und zu billigem Beschaffungspreis zur Verfügung steht. Bei der Teerkrackung verkrusten bekanntlich die Katalysatoren schon nach verhältnismäßig kurzer Zeit durch den beim. Kracken anfallenden Ruß und den vom Gas mitgeführten Staub. Während bei der bekannten Verwendung kostspieliger metallischer Katalysatoren deren Regenerierung durch Ausbrennung der Krusten erforderlich ist, können bei dem Verfahren nach der Erfindung die durch Verkrustung unbrauchbar gewordenen nichtmetallischen' Mehrstoffkatalysatoren ohne weiteres der Gaserzeugungsanlage zugeführt werden. Die praktische Erfahrung hat gezeigt, daß die tonhaltige Substanz nur in recht geringer Menge im Katalysator vorhanden zu sein braucht, beispielsweise genügt schon eine schwache Aufschlämmung von Montmorillonit auf Koks. Der Zusatz einer ganz geringen Menge an Tonsubstanz beeinträchtigt den Ent- oder Vergasungsprozeß des zur Gaserzeugung dienenden bituminösen Brennstoffes praktisch nicht, und der Zusatz der größeren Koksmenge stört diesen Prozeß überhaupt nicht, sondern ist bekanntlich in vielen Fällen sogar günstig.Another advantage of the invention is that the multi-component catalyst we used a non-metallic mixture of carbon and clay-containing substances available practically everywhere in sufficient quantities and at a cheap purchase price stands. It is well known that the catalysts already encrust during tar cracking relatively short time by the. Cracking soot and the from Gas entrained dust. While in the known use of expensive metallic Catalysts whose regeneration is necessary by burning out the crusts, In the method according to the invention, those which have become unusable due to encrustation can be used non-metallic 'multicomponent catalysts readily the gas generation plant are fed. Practical experience has shown that the clay-containing substance only needs to be present in the catalyst in a very small amount, for example A weak suspension of montmorillonite on coke is sufficient. The addition A very small amount of clay affects the degassing or gasification process of the bituminous fuel used for gas generation practically not, and the Addition of the larger amount of coke does not interfere with this process at all, but is known in many cases even cheap.

Enthält im Einzelfall der aus dem Gas zu entfernende Teer besonders viel hochsiedende, asphalt-oder pechartige Bestandteile, so können sich im thermisch behandelten Gas noch nennenswerte Reste solcher Bestandteile vorfinden. Diese unzersetzten Bestandteile kann man nach einer Weiterbildung der Erfindung in bekannter Weise in Gegenwart hochaktiver metallischer Katalysatoren zu niedriger siedenden leichtflüssigen Kohlenwasserstoffen umwandeln und "in dieser Form leicht aus dem Endgas abscheiden. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in der Weise durchführen, daß man das zu reinigende Gas über den nichtmetallischen Mehrstoffkatalysator und gegebenenfalls anschließend über den metallischen Katalysator in Form eines festen oder eines Wirbelbettes leitet. Man kann aber auch dem zu reinigenden Gas den betreffenden Katalysator in feinverteilter Form zusetzen und nach der thermischen Behandlung des Gases auf mechanischem Wege wieder aus diesem abscheiden. Die kostspieligen hochaktiven metallischen Katalysatoren werden zweckmäßig in der üblichen Weise in gewissen Zeitabständen regeneriert und von neuem benutzt.In individual cases contains the tar to be removed from the gas in particular a lot of high-boiling, asphalt-like or pitch-like constituents, so can be thermally treated gas still find significant residues of such constituents. These undecomposed According to a further development of the invention, components can be used in a known manner in the presence of highly active metallic catalysts to lower-boiling, low-viscosity Convert hydrocarbons and "easily separate them in this form from the end gas. The inventive method can be carried out in such a way that you can cleaning gas over the non-metallic multicomponent catalyst and optionally then over the metallic catalyst in the form of a fixed or a fluidized bed directs. But you can also put the catalyst in question in the gas to be purified add finely divided form and after the thermal treatment of the gas on mechanical Separate ways out of this again. The expensive, highly active metallic catalysts are expediently regenerated and in the usual way at certain time intervals used again.

Bei Verwendung eines Katalysators in Form eines Wirbelbettes dient zweckmäßig das zu reinigende Gas selbst als Trägergas zur Erzeugung des Wirbelbettes. Wenn im Einzelfall das Gas vor der Berührung mit dem nichtmetallischen Mehrstoffkatalysator etwas aufgeheizt werden muß, kann man diese Rufheizung durch teilweise Eigenverbrennung des Gases durchführen, wenn nicht andere kostenlose Wärmequellen wie beispielsweise heiße Abgase zur Verfügung stehen.When using a catalyst in the form of a fluidized bed is used expediently the gas to be cleaned itself as a carrier gas for generating the fluidized bed. If in individual cases the gas comes into contact with the non-metallic multicomponent catalyst If something has to be heated up, this call heating can be partially self-burning of the gas, if not other free heat sources such as hot exhaust gases are available.

Das Verfahren nach der Erfindung betrifft ausschließlich die Reinigung. teerhaltiger Gase, deren Teerbestandteile mengenmäßig nur einen geringen Bruchteil der gesamten Gasmenge ausmachen. Es unterscheidet sich dadurch grundsätzlich von den bekannten Verfahren zux Wärmeaufspaltung von Teerölen u. dgl. Bei diesen Verfahren werden die zu spaltenden Öle mit einer verhältnismäßig geringen Menge eines Trägergases fein zerstäubt in den Behandlungsraum eingeblasen. Die mengenmäßig den Hauptteil des eingeblasenen Gemisches ausmachenden Öle befinden sich dabei überwiegend in Nebelform, während bei dem Verfahren nach der Erfindung das zu reinigende Gas nur geringe Mengen dampfförmiger Teerbestandteile enthält.The method according to the invention relates exclusively to cleaning. Tar-containing gases, the tar components of which are only a small fraction in terms of quantity the total amount of gas. It is fundamentally different of the known processes for heat splitting of tar oils and the like Process are the oils to be split with a relatively small amount a finely atomized carrier gas is blown into the treatment room. In terms of quantity The majority of the oils making up the main part of the injected mixture are found here in the form of a mist, while in the method according to the invention the gas to be purified contains only small amounts of vaporous tar components.

Claims

PATENT CLAIMS: x. Process for the purification of gases containing tar, their Tar constituents only make up a small fraction of the total amount of gas, as a result characterized in that the gas containing the tar in vapor or mist form with non-metallic Multi-component catalysts, such as a mixture of coke and montmorillonite, a breakdown of the tar into permanent gases at temperatures of around 600 Favor up to 700 °, brought into intimate contact and then the non-gaseous Tar residues can be removed from the gas by cooling and / or washing. a. procedure according to claim r, characterized in that the multi-component catalyst is a slurry used by montmorillonite on coke. 3. The method according to claim r and a, characterized characterized in that the undecomposed ones still present in the thermally treated gas high-boiling tar constituents in a manner known per se by passing the gas over via highly active metallic catalysts into low-boiling, low-viscosity hydrocarbons being transformed. q .. The method according to claim z to 3, characterized in that that the non-metallic multicomponent catalyst and / or the highly active metallic Catalyst added to the gas to be cleaned in finely divided form and after thermal treatment of the gas mechanically separated from this again will. 5. The method according to claim r to 3, characterized in that the to be cleaned Gas through a fixed bed or through a swirling layer of the non-metallic Multi-fuel catalyst and / or the highly active metallic catalyst passed will.