-
Senkrechter, zylindrischer Rieselschlußkühler für Kokereigas mit einem
Unterteil zur Reinigung des ablaufenden Kühlwassers Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen senkrechten, zylindrischen Rieselschlußkühler für Kokereigas, in
welchem das Kokereigas, nachdem es in bekannter Weise vorgekühlt und von Teer und
Ammoniak befreit worden ist, durch direkten Wärmeaustausch mit herabrieselndem Wasser
im Gegenstrom von einer Temperatur von etwa q.o bis 6o° C auf etwa Normaltemperatur
abgekühlt wird und der an seiner Basis einen Absetzsumpf für das bei der Kühlung
anfallende Naphthalin aufweist, wobei gleichzeitig im Bereich des Sumpfes eine Zumischvorrichtung
für Teer oder Teeröl vorgesehen ist sowie Abzugsvorrichtungen für Wasser und Teer.
Die Aufgabe dieser Ausbildung der Basis derartiger Rieselkühler ist es, das beim
Kühlen des Gases auskristallisierte Naphthalin im Teer zu lösen, so daß das ablaufende
Waschwasser naphthalinfrei oder naphthalinarm ist.
-
Die bekannten Vorrichtungen dieser Art befriedigen jedoch nicht vollständig.
Das spezifische Gewicht des festen Naphthalins ist nur wenig verschieden von dem
des Wassers und schwankt außerdem, je nach seinem Gehalt an Verunreinigungen, so
daß das Naphthalin nicht immer im Sumpf an einer Stelle anfällt, wo ein Stoffaustausch
mit dem Teer optimal wäre. Es kommt noch hinzu, daß auch die spezifischen Gewichte
von Wasser und Teer wenig voneinander abweichen, so daß die
Trennung
dieser beiden Flüssigkeiten durch Absetzen im Sumpf häufig unvollkommen ist.
-
So ist beispielsweise aus der österreichischen Patentschrift 7o286
ein Verfahren bekannt, bei dem das aus dem Kühler herabfließende Wasser in einem
Zwischenboden aufgefangen wird und zusammen mit dem ebenfalls auf den Zwischenboden
eingeleiteten Teer durch ein Rohr in den Sumpf der Vorrichtung geleitet wird. Das
Teer-Wasser-Gemisch tritt dann über eine gezackte Verteilerscheibe aus dem Rohr
aus. Dabei bildet sich unterhalb der Austrittsvorrichtung eine Zone aus, in der
Teer und Wasser in starker Durchmischung vorliegen. Dieser Durchmischungseffekt
wird durch ein in dieser Zone zu diesem Zweck angeordnetes Leitblech noch verstärkt.
Da die Öffnung, die für den Teerabzug vorgesehen ist, sich ebenfalls im Bereich
dieser Turbulenzzone befindet und der Teer außerdem nur durch einen weit oberhalb
des Teerspiegels gelegenen Stutzen aus der Vorrichtung abgezogen werden soll, ist
es bei der bekannten Vorrichtung praktisch unmöglich, einen Teer abzuziehen, der
vollständig von Wasser befreit ist. Dabei wird der Wassergehalt des abgezogenen
Teeres um so größer sein, je stärker die Durchmischung von Teer und Wasser in der
turbulenten Zone ist. Dieses Wasser muß dann nachträglich aus dem Teer entfernt
werden. Andererseits ist aber eine intensive Durchmischung des Teeres mit .dem Wasser
unter dem Aspekt der Naphthalinentfernung durchaus wünschenswert, damit das Naphthalin
möglichst vollständig aus der Wasserphase in die Teerphase übergeht.
-
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es nun, die vorstehend geschilderten
Schwierigkeiten zu überwinden und eine kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitende
Vorrichtung zu schaffen, die folgende Bedingungen gleichzeitig erfüllt: i. Gute
Durchmischung des Wassers mit dem Teer, damit das Naphthalin möglichst vollständig
aus der Wasserphase in die Teerphase übergeht.
-
2. Führung des entstandenen Teer-Wasser-Gemisches in einer Art und
Weise, die eine möglichst vollständige Entmischung beider Phasen sowie deren getrennten
Abzug ermöglicht.
-
Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht dabei eine gleichmäßige
Verteilung des Teeres über den ganzen Sumpf und sieht ferner große, freie Räume
vor, in denen sich Teer und Wasser voneinander trennen können, wobei die Strömungsgeschwindigkeiten
so niedrig sind, daß die Mitführung der einen Flüssigkeit durch die andere auf ein
Minimum herabgesetzt wird.
-
Gegenstand der Erfindung ist daher ein senkrechter, zylindrischer
Rieselschlußkühler für Kokereigas mit einem Unterteil zur Reinigung des ablaufenden
Kühlwassers, mit unterem Gasein- und oberem Gasaustritt sowie oberem Wassereintritt
in den Kühlerteil und unterem Wasseraustritt in dem zu einem Absetzsumpf mit Zumischvorrichtung
für Teer oder Teeröl und mit einem Teeraustritt an seiner Basis ausgestalteten Unterteil
des Kühlers, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden des Rieselkühlers i, vorzugsweise
konzentrisch, ein zylindrischer und unterhalb der Höhe des Gaseintritts 2 durch
ein Dach 9 mit der aufgesetzten Teerzumischv orrichtung 6, 7, 13, 14 abgeschlossener
Einsatz 8 kleineren Durchmessers mit dem Flüssigkeitsahzug 22 am oberen Ende und
mit Löchern 16 am unteren Ende befestigt ist, und daß ein zweiter, oben offener
und unten mit Teeraustrittsv orrichtUngen 18, 19, 28 ausgestalteter zylindrischer
Einsatz 17 noch kleineren Durchmessers und geringerer Höhe als der Einsatz 8 den
Boden des Rieselkühlers i durchdringt, wobei dieser Einsatz 17 an seiner Oberkante
mit einem höhenverstellbaren Überlaufwehr 23 und in seinem Innenraum mit Heizvorrichtungen
2q. versehen ist und daß ferner eine automatische Regelvorrichtung 29 bis 32 für
den Wasserspiel innerhalb des Einsatzes 8 und den Teerspiegel innerhalb des Einsatzes
17 vorgesehen ist.
-
Insbesondere durch das Zusammenspiel der drei zuletzt genannten Konstruktionsmerkmale
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich des höhenverstellbaren Wehres des inneren
Einsatzzylinders, der Heizvorrichtung im inneren Einsatzzylinder sowie der Kontrolleinrichtung
zur Regelung des Flüssigkeitsspiegels innerhalb der zylindrischen Einsätze ist es
möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung auch schwankenden Betriebsbedingungen
so anzupassen, daß eine absolut befriedigende Arbeitsweise im Sinne der weiter obengenannten
Bedingungen in jedem Fall gewährleistet ist.
-
Eine bevorzugteAusführungsformder erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
mit einem Überlaufwehr versehen, welches mit dem Zulauf für den Teer zum Ringraum
zwischen den Einsatzzylindern so zusammenwirkt, daß eine gleichmäßige Verteilung
des Teeres auf@den Ringraum erfolgt.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform ist eine Reihe von Strömungswiderständen
im unteren Teil des Mischraumes vorgesehen, so daß die dort einströmenden Flüssigkeiten
innig miteinander vermischt werden.
-
Schließlich kann--bei der erfindungsgemäßen Einrichtung auch eine
Heizvorrichtung der Teerzumischvorrichtung vorgesehen sein, die den Teer auf so
hoher Temperatur hält, daß seine Zähigkeit gering genug ist, um einen wirksamen
Austausch zu ermöglichen.
-
Es versteht sich, daß verschiedene Abänderungen an der oben beschriebenen
Einrichtung möglich sind, ohne daß dadurch das Wesen der Erfindung geändert wird.
So ist es beispielsweise möglich, daß statt des" erwähnten Überlaufwehrs eine Mehrzahl
von Düsen benutzt werden können. Außerdem kann man statt der Strömungshindernisse
in Form von Blechen Platten aus bestimmtem durchlässigem Material verwenden. Außerdem
kann man an den verschiedenen Kammern Überlauföffnungen vorsehen, falls dies notwendig
sein sollte.
-
In der Zeichnung ist eine Einrichtung gemäß der Erfindung in schematischer
Form dargestellt. Der
Rieselkühler i hat die Form eines zylindrischen
Turmes der üblichen Bauart. Der Turm hat einen Gaseintritt 2, der etwa in der Mitte
der Turmhöhe vorgesehen ist, und außerdem einen Gasaustritt 5 am Kopf des Turmes.
Am Kopf des Turmes befinden sich außerdem Verteilerdüsen .4 der üblichen Bauart,
durch welche eine gleichmäßige Verteilung des Kühlwassers auf den Wascherquerschnitt
bewirkt wird. Zwischen dem Gaseintritt :2 und dein Gasaustritt 5 befindet sich unterhalb
der Verteilerdüsen 4 eine Reihe von Einbauten 3, z. B. Holzhorden, die der weiteren
Flüssigkeitsverteilung dienen. Unterhalb des Gaseintritts 2 ist ein zylindrischer
Einsatz 8 vorgesehen, der oben durch ein konisches Dach 9 abgeschlossen ist und
durch ein Entlüftungsrohr i i entlüftet wird. Zwischen der Wandung des Rieselkühlers
i und dem Einsatz 8 liegt die äußere Ringkammer io. Der Einsatz 8 umschließt den
Raum 12, dessen unterer Teil als eigentlicher Flüssigkeitsmischraum 12' dient. In
dem oberen Teil des Raumes 12 hat die Flüssigkeit mit dem geringeren spezifischen
Gewicht (Wasser) eine sehr kleine Strömungsgeschwindigkeit, so daß sich dort die
mitgeführte schwere Flüssigkeit (Teer) abtrennen kann. Das Entlüftungsrohr i i gestattet
den Abzug von irgendwelchen Gasen, die sich im Raum 12 gegebenenfalls ansammeln.
-
Um das Entlüftungsrohr i i ist an der höchsten Stelle des konischen
Daches 9 ein kreisförmiges Überlaufwehr 13 vorgesehen. Dieses steht über die Leitung
7 mit dem Zulauf 6 in Verbindung, durch die Teer zugeführt wird. Dieser Zulauf liegt
unterhalb des Gaseintritts 2 und oberhalb der Ringkammer io. Der obere Rand des
Überlaufwehrs 13 ist, wie bei 14 angedeutet, gezackt, so daß eine gleichmäßige Verteilung
des Teeres über der Ringkammer io erfolgt. Damit die Flüssigkeit im Sumpf nicht
über das Niveau des Gaseintritts 2 ansteigen kann, ist bei 15 eine überlauföffnung
vorgesehen.
-
Am unteren Rand des Einsatzes 8 befindet sich eine Anzahl von Löchern
16. Durch diese Löcher stehen die äußere Ringkammer 1o und der Raum 12 miteinander
in Verbindung, so daß die Flüssigkeiten aus der Ringkammer in die innere Kammer
übertreten können.
-
Innerhalb des Raumes 12 ist an dessen unterem Ende ein weiterer zylindrischer
Einsatz 17 vorgesehen, dessen Boden 18 konisch ausgebildet ist und einen Teerabzug
i9 aufweist. Der Einsatz 17 umschließt eine Absetzkammer 2o, die oben mit dem Raum
12 in freier Verbindung steht. Zwischen den Einsätzen 8 und 17 liegt der ringförmige
Flüssigkeitsmischraum 12', in dem als Strömungswiderstände wirkende Leitbleche 21
so angeordnet sind, daß eine innige Durchmischung der durchfließenden Flüssigkeiten
stattfindet. Die leichtere Flüssigkeit (Wasser) kann die Kammer 12 durch den Flüssigkeitsabzug
22 verlassen.
-
Am oberen Rand der Absetzkammer 20 ist ein höhenverstellbares Überlaufwehr
23 angeordnet, das die Größe des für den Mischvorgang zur Verfügung stehenden Raumes
den jeweiligen Betriebsbedingungen entsprechend einzustellen gestattet. Außerdem
befinden sich in der Ahsetzkammer 2o die Heizrohre 24, die dafür sorgen, daß der
Teer stets ausreichend fließfähig ist. Die Heizrohre werden durch eine Dampfleitung
25 mit Wasserdampf versorgt. Außerdem wird auch das Überlaufwehr 13, wie bei 26
angedeutet, durch Dampf beheizt, um die Bildung irgendwelcher Ansätze an dem Überlaufwehr
zu unterbinden. Der untere Teil der Kammer 2o ist ferner mit einer Wärmeisolierung
27 ausgerüstet, durch die eine gleichmäßige Flüssigkeitstemperatur in der ganzen
Kammer gewährleistet ist.
-
Der Teerabzug i9 der Absetzkammer 20 läuft in ein Rohr 28 aus, welches
durch ein Ventil 29 geregelt wird. Die Einstellung des Ventils 29 geschieht automatisch
durch eine Kontrolleinrichtung 30, so daß der Flüssigkeitsspiegel des Teeres im
Raum 12 und der Absetzkammer 20 stets den gewünschten Stand hat. Die automatische
Regelung kann beispielsweise so erfolgen, daß man die Drücke an dem Punkt 31 des
Raumes 12 und an dein Punkt 32 der Absetzkammer 2o mißt, oder, besser gesagt, die
Druckdifferenz an diesen beiden Punkten. Steigt die Druckdifferenz zwischen diesen
beiden Punkten an, so bedeutet das, daß ein höherer Prozentsatz des Teeres in den
Kammern ist. In diesem Fall wird die Kontrolleinrichtung durch Öffnen des Ventils
29 den Normalfall wiederherstellen. Ist die Druckdifferenz zwischen den beiden Meßpunkten
zu klein, so wird umgekehrt die Kontrolleinrichtung 3o das Ventil 29 schließen,
bis sich der Druck wieder auf den gewünschten Wert eingestellt hat, d. 1i. bis der
Anteil des Teeres in den Kammern wieder angestiegen ist.
-
Nachstehend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Anwendung der zweckmäßigen Ausbildungen erläutert.
-
Das Koksofengas gelangt nach verschiedenen Behandlungsstufen schließlich
in den Rieselkühler i, in den es durch den Gaseintritt :2 gelangt und den es durch
den Gasaustritt 5 verläßt. Es durchströmt die Einbauten 3 und kommt dabei mit Kühlwasser
in direkte Berührung. Dabei werden die im Gas enthaltenen Naphthalindämpfe kondensiert,
und das feste Naphthalin wird mit dem Wasser abwärts in die Ringkammer io geleitet.
Durch Leitung 7 wird nun Teer in das naphthalinhaltige Kühlwasser, das sich in der
Ringkammer io befindet, eingeführt. Die Teermenge beträgt etwa o,5 bis ioo/o, vorzugsweise
i bis 4%, der j eweiligen Kühlwassermenge. Die Kühlwassermenge selbst schwankt etwa
zwischen 2 bis 9 1, vorzugsweise 3,3 bis 6,6 1 Wasser je Kubikmeter Gas. Der Teer
sammelt sich am Fuß der Ringkammer io an und fließt durch die Löcher 16 in den Flüssigkeitsmischraum
12'. Wenn der Wasserspiegel in der Ringkammer io ausreichend hoch ist, wird der
Teerspiegel in der Ringkammer io schließlich bis unter den oberen Rand der Löcher
16 heruntergedrückt, so daß naphthalinhaltiges Wasser in den Flüssigkeitsraum 12'
einfließen und dann durch den dort angesammelten Teer aufwärts strömen kann. Wegen
der Leitbleche 21 tritt eine starke Durchmischung zwischen Teer und Wasser im Flüssigkeitsmischraum
12' ein, so daß sich das
Naphthalin im Teer löst. Das Wasser steigt
weiter an und hat oberhalb des Überlaufwehrs 23 eine so geringeStrömungsgeschwindigkeit,
daß dieVerweilzeit des Wassers in dem Raum 1.2 ausreichend groß ist, so daß sich
der gegebenenfalls mitgeführte Teer aus dem Wasser wieder absetzen kann.
-
Der Teerspiegel steigt im Flüssigkeitsmischraum 12' an und erreicht
schließlich das Überlaufwehr 23. Über dieses fließt er dann in die Absetzkammer
2o, wo keine Störung durch Wasserströmung vorhanden ist. Durch Erwärmung wird der
Teer dort genügend dünnflüssig gehalten, wobei die Wärmeisolierung 27 die Temperaturhaltung
unterstützt.
-
Die automatische Kontrolleinrichtung 30 reguliert die Teermenge,
die aus dem Wasser Naphthalin aufgenommen hat, so daß im Raum 12 und der Absetzkammer
2o stets das richtige Verhältnis von Teer zu Wasser vorhanden ist.