DEST000689MA - Verfahren zur Entfernung und Gewinnung von Verunreinigungen und Wertstoffen aus naphthalinhaltigen Gasen - Google Patents

Description

Für die Entfernung und Gewinnung von Verunreinigungen und Wertstoffen aus naphtalinhaltigen Gasen, besonders Kohlendestillationsgasen, durch Anwendung von Waschungen mittels flüssiger Waschmittel hat die an sich schon bekannte Benutzung von Glockenkolonnen als Waschvorrichtung, monatlich für den neuzeitlichen Hochleistungsbetrieb mit großen Durchsätzen, in neuerer Zeit erhöhte Bedeutung erlangt und sich vorwiegend deswegen als zweckmäßig und nützlich erwiesen, weil man mit solchen Vorrichtungen höhere Auswaschungsleistungen je Volumeneinheit der Wascher als bei sonst üblichen Bauarten von Waschvorrichtungen, insbesondere bei den meist gebräuchlichen Hordenwaschern, und im übrigen manche weiteren wertvollen Vorteile im Betrieb erzielen kann.

Bei der Behandlung von naphtalinhaltigen Ausgangsgasen in derartigen Waschprozessen zeigen jedoch gerade Glockenwaschkolonnen besonders fühlbare Schwierigkeiten im Betriebe durch die unberechenbaren Ausscheidungen, sei es auch nur örtlichen Vorkommens, von Naphtalin, das bekanntlich bei allen Temperaturen unterhalb seines Schmelz- oder Erstarrungspunktes (80°) feste kri- stallinische Ansätze ergibt, wenn das Trägergas auch nur wenig unter seinem jeweiligen Naphtalintaupunkt abgekühlt wird. In dieses Temperaturgebiet fallen aber alle technisch wichtigen Waschprozesse der hier betrachteten Art.

Das Verfahren der Erfindung bietet einen einfachen, zuverlässigen und sicheren Weg, um die geschilderte Schwierigkeit bei der Auswaschung von beliebigen Gasbestandteilen aus naphtalinhaltigen Ausgangsgasen in Glockenkolonnen zu verhüten. Das Verfahren beruht auf dem Gedanken, dass die in Glockenkolonnen vor sich gehende Auswaschung mit einer bestimmten Durchführungsweise der vorangehenden Rohgaskühlung, welche eine genügend weitgehende Entfernung des Naphtalins vor dem Auswaschen sichert, kombiniert wird. Gemäß der Erfindung wird zunächst das Rohgas in einer mittelbar wirkenden, zweckmäßig stehenden Kühlvorrichtung unter Berührung mit dem sich ausscheidenden und im ganzen in gleicher Richtung wie das Gas durch die Vorrichtung strömenden Teerkondensat so weit herabkühlt und vom Naphtalin befreit, dass der hiermit herbeigeführte Naphtalintaupunkt niedriger als die tiefste Temperatur der Weiterbehandlung liegt, und hieran wird eine nachfolgende Auswaschung von Wertstoffen, wie z.B. Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Benzol und dgl., in Glockenkolonnen mittels geeigneter flüssiger Waschmittel angeschlossen. Die Rohgaskühlvorrichtung ist hierbei zweckmäßig ein stehender, von senkrechten oder waagerechten Wasserkühlrohren angefüllter Kühler, dem das Rohgas in den die Kühlröhren umgebenden Raum hinein von oben her zugeleitet und aus dessen unterem Ende das Rohgas und die ausgeschiedenen teerigen und wässrigen Kondensate abgeführt werden. Bei dieser Art Kühlung des Gases bewegen sich das Gas und das ausgeschiedene Teerkondensat in gleicher Richtung von oben nach unten, und bei der Berührung beider wird das Naphtalin des Gases so weit durch das Teerkondensat absorbiert, dass der Naphtalintaupunkt des Gases am Ende dieser Kühlung jedenfalls wesentlich tiefer als die erzielte Endtemperatur des Gases liegt. Hierfür ist aber die gleichsinnige Strömung des Rohgases und des Teerkondensats durch die Kühlvorrichtung eine wesentliche Bedingung. Wenn diese Kühlungsendtemperatur des Gases beispielsweise 30°, der eine Naphtalinsättigung von 90,1 g/100 m(exp)3 entspricht, beträgt, so kann der durch die Kühlung herbeigeführte Naphtalintaupunkt bei etwa 10° liegen, entsprechend einem Naphtalintaupunkt von 15,2 g/100 m(exp)3. Selbst wenn dann bis zum Stadium der nachfolgenden Auswaschung eine noch weiter gehende Kühlung des Rohgases erfolgt, die bei Anwendung gewöhnlichen Kühlwassers unter ausnahmsweise günstigen Bedingungen, wie z.B. im Winter, bis zu beispielsweise 15° herab reichen kann, so liegt doch diese Temperatur der Weiterbehandlung des Gases immer noch oberhalb des vorher bei der Rohgaskühlung erzielten tiefliegenden Naphtalintaupunkts. Dadurch besteht Sicherheit gegen jegliches Auftreten störender Naphtalinansätzen in den nachfolgenden, als Waschvorrichtung dienende Glockenkolonnen.

Man kann die notwendige Berührung zwischen dem Gas und dem Kondensat in der Rohgaskühlvorrichtung durch geeignete Ausgestaltung derselben im einzelnen verstärken, etwa durch Einbau von Austauschelementen, wie Berieselungsvorrichtungen, Durchperlungstauchungen, gegebenenfalls auch schon durch entsprechende Anordnung oder Oberflächengestaltung der Kühlrohre selbst, damit sie verstärkt als Austauschelemente wirken. Die stehende Anordnung der Rohgaskühlvorrichtung und die Führung des Gases, in diesem Falle von oben nach unten, ergibt die einfachste Gestaltung und

Betriebsweise und ist dadurch am vorteilhaftesten. Man ist jedoch auf diese stehende Anordnung durchaus nicht beschränkt, da auch andere vorrichtungsmäßige Lösungen denkbar sind, bei denen das zu kühlende Rohgas und das sich ausscheidende Teerkondensat unter Berührung beider im ganzen gleichsinnig durch die Vorrichtung geleitet werden.

Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Temperatur des Rohgases vor dem Eintritt in die Kühlvorrichtung durch eine entsprechend bemessene Vorkühlung in der Ofenvorlage und/oder in der anschließenden Gashauptleitung auf eine solche Höhe einreguliert, welche die für die gewünschte Naphtalinausscheidung erforderliche Menge an Teerkondensat sichert. Diese Vorkühlung des Rohgases wird üblicherweise meist durch unmittelbares Einspritzen von Wasser oder wässrigem Gaskondensat bis zu Temperaturen durchgeführt, die in der Nähe von etwa 80 bis 85° liegen. Wenn dann beispielsweise die Temperatur des vorgekühlten Rohgases bei seinem Eintritt in die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung 83° beträgt, so wird die in dieser Vorrichtung weiter erfolgende Kühlung bis herab auf etwa 30 bis 40° im allgemeinen genügen, um das Naphtalin bis zu einem genügend tief liegenden Naphtalintaupunkt zu entfernen. Wenn es sich aber zeigt, dass zur Erzielung eines genügend tief liegenden Naphtalintaupunktes eine weiter gehende Auswaschung des Naphtalins beim Kühlvorgang erwünscht ist, so wird man nach der Erfindung die Vorkühlung, z.B. in der Ofenvorlage, durch eine etwas geringere Zufuhr von Kühlmittel in das Gas auf eine wenig höhere Endtemperatur des Gases, z.B. 90° Eingangstemperatur beim Kühler, einreguliert, dadurch eine Menge des in der Gaskühlvorrichtung sich ausscheidenden Teerkondensats vergrößert und damit das Maß der Naphtalin- ausscheidung durch dieses Kondensat verbessern.

Das Verfahren wird in einer beispielsweisen Ausführung an Hand der zeichnung erläutert, die eine zu seiner Durchführung geeignete Einrichtung in Aufrissdarstellung, teilweise im senkrechten Schnitt zeigt.

Die Hauptteile dieser Einrichtung sind eine Ofenvorlage 1, der das Rohgas durch die Steigröhre 2 zugeleitet wird, eine anschließende Gashauptleitung 3, ein stehender Rohgaskühler 4, ein weiterer, durch die Zwischenleitung 5 angeschlossener Nachkühler 6 für das Gas, eine durch die Zwischenleitung 7 angeschlossene Glockenwaschkolonne 8 für die Entfernung von Ammoniak, Schwefelwasserstoff und dgl. und eine durch die Zwischenleitung 9 angeschlossene weitere Glockenwaschkolonne 10 mit Gasausgang 11 für die Entfernung von Benzolkohlenwasserstoffen.

Da durch die Steigrohre 2 von den Öfen, beispielsweise Koksöfen, mit hoher Temperatur herkommende Rohgas, in diesem Fall Kohlendestillationsgas, wird zuerst in der Ofenvorlage 1 durch die beispielsweise mit gekühltem Ammoniakkondensat beschickte Berieselungsvorrichtung 12 und gegebenenfalls auch in der anschließenden Gashauptleitung 3 durch die daselbst vorgesehene weitere gleichartig betriebene Berieselungsvorrichtung 13 so weit herabgekühlt, dass seine Temperatur am Eintritt 14 in den Rohgaskühler 4 etwa 83°C beträgt. Dieser Kühler 4 ist im Zeichnungsbeispiel mit stehenden Kühlrohren 15 und in dem Rohraußenraum eingebauten Umlenkböden 16 ausgestattet und wird mit Kühlwasser betrieben, das möglichst kalt, beispielsweise mit 20°C, bei 17 in den unteren Kopfraum eintritt, die Kühlrohre durchströmt und erwärmt bei 18 aus dem oberen Kopfraum austritt. Beim Durchgang des Rohgases durch diese Kühlvorrichtung in der Richtung vom oberen

Eintritt 14 nach dem unteren Abgangsrohr 5 wird es bis auf eine Temperatur von beispielsweise 30° abgekühlt. Zugleich werden aus ihm sowohl teerige als auch wässrige Bestandteile kondensiert; die Kondensate, insbesondere das Teerkondensat, bewegen sich in gleichsinniger Strömungsrichtung zusammen mit dem Gas ebenfalls abwärts und werden überall mit dem Gas in Berührung gebracht. Das Teerkondensat absorbiert dabei den größten Teil des Naphtalins, und hierdurch wird das Gas so weit von Naphtalin befreit, dass der Naphtalintaupunkt desselben wesentlich tiefer als die erreichte tiefste Kühltemperatur des Gases, nämlich bei etwa 12° liegt. Sämtliche Kondensate, sowohl die teerigen, welche das Naphtalin gelöst unterhalten, als auch die wässrigen, fließen durch die Rohrleitung 19 am unteren Ende des Kühlers 4 ab. Das gekühlte Gas wird, weil seine Temperatur nach diesem Beispiel für die später anschließenden Auswaschungen noch nicht genügend tief ist, durch die Rohrleitung 5 einer als Nachkühler wirkenden zweiten Kühlvorrichtung 6 zugeleitet, welche ähnlich wie die erste Kühlvorrichtung 4 ausgebildet ist. Sie ist demnach ein stehender Röhrenkühler, dem möglichst kaltes Kühlwasser, etwa Frischwasser mit einer Temperatur von 15°, bei 20 zugeführt und bei 21 abgeleitet wird. Das Gas wird hierdurch bis auf eine Temperatur von beispielsweise 20° herabgekühlt, mit der es aus dem Kühler 6 in die Rohrleitung 7 übertritt. Die sich ausscheidenden Kondensate fließen durch die Rohrleitung 22 ab. Da in diesem Nachkühler 6 keine Naphtalinausscheidung mehr eintritt, spielt es keine Rolle, ob das Gas in gleicher Richtung wie die noch ausscheidenden Reste von Kondensat oder in entgegengesetzter Richtung hindurchgeführt wird. Die Darstellung der zeichnung, wo durch Aufwärtsströmung des Gases im Kühler 6 der letztgenannte Fall besteht, ist daher ein willkürliches beispiel; es könnte statt dessen die Führung des Gases im Kühler 6, ebenso gut wie beim Kühler 4, in der Richtung von oben nach unten erfolgen. Wenn die Rohgaskühlung schon in dem ersten Kühler 4 genügend weit getrieben wird, um es für die nachfolgenden Auswaschprozesse geeignet zu machen, ist der Nachkühler 6 ganz entbehrlich.

Das aus der Rohgaskühlung abziehende gekühlte Gas ist nunmehr in dem durch die Erfindung herbeigeführten Zustand, dass Naphtalinausscheidungen in den nachfolgenden Waschvorrichtungen und Verbindungsleitungen ausgeschlossen sind. Das Gas betritt zuerst den als Glockenkolonne ausgebildeten Waschturm 8, den es von unten nach oben durchzieht und der zur Auswaschung von Ammoniak, Schwefelwasserstoff und gegebenenfalls weiteren Wertstoffen bzw. Verunreinigungen dient. Auf den obersten Glockenboden dieser Kolonne 8 wird durch die Pumpe 23 die Druckleitung 24 reines, gegebenenfalls durch Abtreibung gewonnenes Waschwasser aufgegeben. Auf einen in tieferer Höhenlage befindlichen Boden wird durch die Pumpe 25 und die Druckleitung 26 ein anderes wässriges Waschmittel, etwa ammoniakhaltiges Gaskühlungskondensat, aufgegeben. Wenn auf eine weitgehende bevorzugte Entfernung des Schwefelwasserstoffs Wert gelegt wird, so kann einem noch tieferen, dem untersten Wascherteil naheliegenden Boden, etwa dem dritten von unten her, durch die Rohrleitung 27 ein ebenfalls ammoniakhaltiges Waschwasser zugeführt werden, das aber durch eine besondere Behandlung, etwa durch eine im Kreislauf erfolgende Regenerierung, möglichst weitgehend entsäuert, d.h. von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxyd befreit worden ist. In dieser Glockenwaschkolonne 8 werden das Ammoniak des Gases vollständig, die übrigen erfassbaren Wertstoffe weitgehend aus ihm entfernt.

Die beladenen Waschflüssigkeiten fließen am Boden durch die Rohrleitung 28 gemeinsam ab und nach einer Aufarbeitungsanlage hin. Das soweit vorgereinigte Gas gelangt nun durch die Rohrleitung 9 in die zweite Glockenwaschkolonne 10, die es ebenfalls von unten nach oben durchzieht. Diese Kolonne wird durch die Pumpe 29 und die Druckleitung 30 Benzolwaschöl auf den obersten Boden zugeführt, und hierdurch werden aus ihm die Benzolkohlenwasserstoffe vollständig ausgewaschen. Das beladene Waschöl fließt am Bodenteil durch die Rohrleitung 31 nach einer Abtreibungsanlage zum Abdestillieren der aufgenommenen Benzolkohlenwasserstoffe weg und wird schließlich im Kreislauf wieder auf den Wascher 10 aufgegeben. Das aus diesem letzten Wascher oben durch die Rohrleitung 11 abziehende Gas kann in Ausnahmefällen, z.B. bei starker Winterkälte, durch Luftkühlung auf seinem Weg vom Nachkühler 6 bis zum Austritt aus der Waschanlage noch etwas weiter abgekühlt worden sein; dabei ist aber auch dann nach der Erfindung immer erreichbar, dass das Gas selbst an diesem Endpunkt eine tiefste Temperatur besitzt, welche immer noch höher als der vorher im Gaskühler 4 erreichte Naphtalintaupunkt ist, so dass auf seinem ganzen Wege durch die Glockenwaschkolonnen feste Naphtalinausscheidungen ausgeschlossen sind.

Die Anwendung der nachgeschalteten Glockenwaschkolonnen braucht selbstverständlich nicht auf die im Zeichnungsbeispiel angegebene Auswaschung von Ammoniak, Schwefelwasserstoff und Benzolwasserstoffen beschränkt zu sein. Es können auch noch Auswaschungen anderer Gasbestandteile in Glockenwaschkolonnen, z.B. des Cyans und des Kohlendioxyds durch wässrige Waschmittel oder der Gasolkohlenwasserstoffe und andere Stoffe durch andere, meist ölige Waschmittel hinzugenommen werden.

Claims (2)

1. Verfahren zumEntfernen und Gewinnung von Verunreinigungen und Wertstoffen aus naphtalinhaltigen Gasen, besonders Kohlendestillationsgas, durch Kühlung und Waschung des Gases, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das Rohgas in einer mittelbar wirkenden zweckmäßig stehenden Kühlvorrichtung unter Berührung mit dem sich ausscheidenden und im ganzen in gleicher Richtung wie das Gas durch die Vorrichtung strömenden Teerkondensat so weit herabgekühlt und von Naphtalin befreit wird, dass der Naphtalintaupunkt nierdriger als die tiefste Temperatur der Weiterbehandlung liegt und dass eine nachfolgende Auswaschung von Wertstoffen wie Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Benzol und dgl. in Glockenkolonnen mittels flüssiger Waschmittel angeschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Rohgases vor dem Eintritt in die Kühlvorrichtung durch eine entsprechend bemessene Vorkühlung in der Ofenvorlage und/oder in der anschließenden Gashauptleitung auf eine solche Höhe einreguliert wird, welche die für die Naphtalinausscheidung im Kühler erforderliche Menge an Teerkondensat sichert.