EP1419221B1 - Verfahren zur spülung von vorkühlern einer kokerei - Google Patents
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- EP1419221B1 EP1419221B1 EP02764842A EP02764842A EP1419221B1 EP 1419221 B1 EP1419221 B1 EP 1419221B1 EP 02764842 A EP02764842 A EP 02764842A EP 02764842 A EP02764842 A EP 02764842A EP 1419221 B1 EP1419221 B1 EP 1419221B1
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Definitions
- the invention relates to a method for flushing pre-cooling of a coking plant according to the preamble of claim 1.
- the Koksofenrohgas is first cooled in a direct raw gas cooling with the so-called template sprinkling water in a template.
- the Koksofenrohgas is cooled to a temperature of about 80 ° C and at the same time washed out part of the entrained solids content from the Koksofenrohgas and deposited in the liquid phase, together with the tar and condensate.
- the remaining solids content which is bound in the form of aerosols to the finest tar and water drops, passes with the Koksofenrohgas in the so-called precooler.
- the Koksofenrohgas is cooled in an indirect cooling of about 80 ° C to about 20 ° C. During this cooling, most of the naphthalene contained in the raw coke oven gas sublimes.
- tarry solids-containing ingredients of Koksofenrohgases are deposited on the outer walls of the cooling tubes of the precooler. In connection with the sublimated naphthalene there is the danger that it will come after a relatively short period of operation to blockages of the precooler.
- the precipitate deposited in the pre-coolers and the naphthalene-containing purge water can not be directly promoted to Teerscheidung with a temperature of about 20 ° C, otherwise there would be emulsion formation and the Teerscheidung would not work. Therefore, the pre-cooling condensates are usually pumped back to the individual Rohgasvorlagen the coke oven batteries with the naphthalene-containing rinse tar and mixed there with the hot auskondens faced from the coke oven condensed liquid phase.
- Non-prepublished DE 100 51 349 A1 discloses a process for recovering naphthalene from raw coke oven gas, in which the raw coke oven gas is cooled and the naphthalene contained in the coke oven raw gas is directly recovered.
- the non-prepublished DE 100 07 503 A1 discloses a process for the treatment of raw coke oven gas, in which the Koksofenrohgas is passed after cooling in the template by an electrostatic precipitator and then in the pre-cooler, wherein the flow of the electrostatic precipitator is used for rinsing.
- DE 26 52 499 A1 discloses a method for cooling the Koksofenrohgases, in which the precooler is divided into two stages, wherein in the first stage no precooling is carried out and in the second stage, a sprinkling of the gas with the circulated run the precooling condensate is made.
- DE 36 14 851 A1 discloses a method for flushing pre-coolers of a coking plant, in which the pre-coolers are rinsed with the liquid phase obtained from the original. In addition, it is proposed to feed into the Koksofenrohgas the lighter components (BTX aromatics) the Koksofenrohgas so that in the precooler a sufficient amount of solvent for the sublimated naphthalene is present in the precooler.
- the lighter components BTX aromatics
- the invention has for its object to provide a method available in which a blockage of the precooler is reliably avoided by Naphthalinablagerache and thus high availability of the precooler is guaranteed and in which also unnecessary additional cleaning process.
- the method according to the invention is based on the idea of using the liquid phase obtained in the direct raw gas cooling in the crude gas feed, which contains a relatively naphthalene tar, for rinsing the precoolers.
- the liquid phase of at least one crude gas feedstock is not mixed with the precooling condensates containing the rinse tar enriched with naphthalene and collected in a separate tar separator.
- This separately collected liquid phase contains the particularly naphthalene tar.
- the existing tar separator can be used. This has the advantage that no additional tar separator and thus additional investments are required.
- this naphtha-liquid phase is used for rinsing the radiator tubes in the pre-coolers.
- the water content of the separately collected liquid phase can be separated according to a development in the separate tar separator.
- the naphthalene tar can also be mixed with water for use as a rinse tar.
- the tar or the liquid phase can be freed from the solids in a tar centrifuge. This procedure ensures that no solids pass through the tar or the liquid phase into the precooler.
- the naphthalene of the crude coke oven gas sublimates on cooling from about 80 ° C to about 20 ° C and is deposited on the cooling tubes of the precooler from. It is now possible to prevent clogging of the precooler by continuously purging it with the liquid phase obtained from at least one raw gas receiver which is not charged with precooling condensates with the naphthalene tar.
- Rinsing with the naphthalene tar can in principle be carried out with all suitable nozzles, preferably in the upper region of the precooler. Since the tar is low in naphthalene, the task of tar in the precooler at only one point is sufficient for the success of the dishwashing process.
- the rinsing should take place in three levels, above, in the middle and below. This ensures in any case that deposits on the radiator pipes do not arise.
- the rinsing in the pre-cooler with a per se known baffle nozzle (DE-PS 197 48 693).
- the baffle ring nozzles ensure optimum distribution of the naphthalene tar on the tubes and the inner walls of the precoolers.
- the tarry and aqueous condensates running off at the bottom of the pre-coolers are conveyed, as usual, back to the still remaining raw gas templates, where they are processed together with the liquid phase obtained in the direct raw-gas cooling.
- a continuous pre-cooling operation can be maintained since deposits on the radiator tubes do not arise and the additional cleaning operations are no longer necessary. It also becomes the emissions that occur during the additional cleaning processes (cleaning with steam) avoided. Rinsing with naphthalene tar significantly increases the availability of pre-cooling. The investment costs are reduced because fewer precoolers must be provided. Since the cleaning processes can be omitted, also reduce the staff and material costs.
- Continuous pre-cooling operation ensures compliance with constant low coke oven raw gas temperatures at the pre-cooler outlet. It improves the coke oven gas quality, as the hydrogen sulfide, Anmioniak- and Benzolauswaschung can be made more effective at a constant low temperature. When benzene production no corrosion occur because the hydrogen sulphide and ammonia-containing condensates are avoided.
- the treatment of Koksofenrohgases is shown schematically.
- the Koksofenrohgas coming from the coke ovens 1 is cooled in templates 2 and 2a with the help of irrigation water 14 directly to about 80 ° C and passed into the precooler 3.
- the raw coke oven gas is conveyed into a coke oven gas purification 4 before it reaches a consumer 5.
- the effluent from the precoolers 3 condensates with the naphthalene-rich purge water are conveyed via a line 13 to the template 2, where there is a Erissennung and mixing with the costs incurred in the direct Rohgaslcühlung tar.
- This liquid phase from the receiver 2 is passed via a line 9 in a tar separator 6 for separating the tar from the carbon water. Via a line 7, the carbonic water is conveyed for further processing.
- the separated naphthalene-rich tar is transported via a line 8 for loading.
- the liquid phase from the receiver 2a is passed via a line 10 into a separate tar separator 11 and separated into carbon water and naphthalene tar.
- the naphthalene tar is conveyed via a line 12 to the precoolers 3 and used there for purging the cooling tubes.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spülung von Vorkühlem einer Kokerei gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Das bei der Verkokung von Steinkohle entstehende braungelbe Gemisch aus Gasen und Dämpfen, das sogenannte Koksofenrohgas, beinhaltet einen nicht unerheblichen Feststoff- und Naphthalinanteil. Das Koksofenrohgas wird zunächst in einer direkten Rohgaskühlung mit dem sogenannten Vorlagenberieselungswasser in einer Vorlage gekühlt. Dabei wird das Koksofenrohgas auf eine Temperatur von ca. 80°C gekühlt und gleichzeitig ein Teil des mitgeführten Feststoffanteils aus dem Koksofenrohgas ausgewaschen und in der flüssigen Phase mitsamt dem Teer und Kondensat abgeschieden.
- Der restliche Feststoffanteil, der in Form von Aerosolen an feinste Teer- und Wassertropfen gebunden ist, gelangt mit dem Koksofenrohgas in die sogenannten Vorkühler. Dort wird das Koksofenrohgas in einer indirekten Kühlung von ca. 80°C auf ca. 20°C gekühlt. Bei dieser Abkühlung sublimiert ein Großteil des in dem Koksofenrohgas enthaltenen Naphthalins. Gleichzeitig werden teerige, feststoffhaltige Inhaltsstoffe des Koksofenrohgases auf den Außenwänden der Kühlrohre der Vorkühler abgeschieden. In Verbindung mit dem sublimierten Naphthalin besteht die Gefahr, dass es nach relativ kurzer Betriebszeit zu Verstopfungen des Vorkühlers kommt. Durch eine permanente Berieselung mit der aus der Vorlage gewonnenen Flüssigphase (Teer-Wasseremulsion - ca. 30 % Teer und ca. 70% Wasser) im oberen und mittleren Teil der Vorkühler sollen die Feststoff- und Naphthalinablagerungen auf den Kühlrohren gelöst werden. Da diese Teer-Wasseremulsion bereits nahezu mit Naphthalin gesättigt ist und außerdem Feststoffe beinhaltet, führt diese permanente Vorkühlerberieselung zu keiner wesentlichen Verfügbarkeitserhöhung bei der Koksofenrohgaskühlung. Aus diesem Grunde ist es üblich, dass die Vorkühler im ständigen Rhythmus, teilweise täglich, mittels Dampf gereinigt werden müssen. Da diese Vorkühler während des Reinigungsvorganges nicht zur Verfügung stehen, müssen zusätzliche Vorkühlerkapazitäten ständig betriebsbereit sein.
- Das in den Vorkühlern abgeschiedene Kondensat sowie der naphthalinhaltige Spülteer kann mit einer Temperatur von ca. 20°C nicht direkt zur Teerscheidung gefördert werden, da es dort sonst zur Emulsionsbildung kommt und die Teerscheidung nicht mehr funktionieren würde. Daher werden die Vorkühlerkondensate mit dem naphthalinhaltigen Spülteer üblicherweise zu den einzelnen Rohgasvorlagen der Koksofenbatterien zurückgepumpt und dort mit der heißen, aus dem Koksofen kommenden auskondensierten Flüssigphase vermischt. Dabei wird allerdings nicht nur die Temperatur des zurückgeführten Vorkühlerkondensates einschließlich des Spülteers auf ca. 80°C angehoben, sondern es findet gleichzeitig eine Vermischung mit dem aus dem Koksofen kommenden Teer statt, so dass letztlich nur ein mit Naphthalin angereicherter Teer zur Teerscheidung gelangt und zur Spülung der Vorkühler zur Verfügung steht.
- Um die geforderten Grenzwerte für den Schwefelwasserstoff- und den Ammoniakgehalt im gereinigten Koksofengas nach der Gaswäsche zu erreichen, ist die konstante Einhaltung von niedrigen Vorkühleraustrittstemperaturen erforderlich. Es muss eine zuverlässige Vorkühlung des Koksofenrohgases kontinuierlich gewährleistet sein und eine Verstopfung der Vorkühler verhindert werden.
- Die nicht vorveröffentlichte DE 100 51 349 A1 offenbart ein Verfahren zur Gewinnung von Naphthalin aus Koksofenrohgas, bei dem das Koksofenrohgas gekühlt und das in dem Koksofenrohgas enthaltene Naphthalin direkt gewonnen wird.
- Die nicht vorveröffentlichte DE 100 07 503 A1 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Koksofenrohgas, bei dem das Koksofenrohgas nach Kühlung in der Vorlage durch einen Elektrofilter und anschließend in die Vorkühler geführt wird, wobei der Ablauf des Elektrofilters zum Spülen in den Vorkühlem verwendet wird.
- Aus der DE 34 23 798 C2 ist es bekannt, dass das Koksofenrohgas nach Kühlung in der Vorlage zunächst durch einen Elektrofilter und anschließend in die Vorkühler geführt wird. Durch das Elektrofilter werden zwar ein Großteil der Feststoffe in dem Koksofenrohgas abgeschieden, die Gefahr von Naphthalinablagerungen auf den Kühlrohren der Vorkühler wird jedoch nicht beseitigt. Auch bei dieser Verfahrensweise muss eine Berieselung mit einem Teer-Wasser-Gemisch zur Ablösung der Ablagerungen vorgenommen werden.
- In der DE 26 52 499 A1 wird ein Verfahren zur Kühlung des Koksofenrohgases offenbart, bei dem der Vorkühler in zwei Stufen unterteilt ist, wobei in der ersten Stufe keine Vorkühlerspülung vorgenommen wird und in der zweiten Stufe eine Berieselung des Gases mit dem im Kreislauf geführten Ablauf des Vorkühlerkondensates vorgenommen wird.
- Die DE 36 14 851 A1 offenbart ein Verfahren zur Spülung von Vorkühlern einer Kokerei, bei dem die Vorkühler mit der aus der Vorlage gewonnenen Flüssigphase gespült werden. Zusätzlich wird vorgeschlagen, in das Koksofenrohgas die leichteren Komponenten (BTX-Aromaten) dem Koksofenrohgas zuzuführen, damit in dem Vorkühler eine ausreichende Lösungsmittelmenge für das sublimierte Naphthalin im Vorkühler vorhanden ist.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Verstopfung der Vorkühler durch Naphthalinablagerungen zuverlässig vermieden wird und somit eine hohe Verfügbarkeit der Vorkühler gewährleistet ist und bei dem sich außerdem zusätzliche Reinigungsverfahren erübrigen.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Weiterbildungen erfolgen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.
- Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, die bei der direkten Rohgaskühlung in der Rohgasvorlage anfallende Flüssigphase, die einen relativ naphthalinarmen Teer enthält, zur Spülung der Vorkühler zu verwenden.
- Durch Versuche wurde herausgefunden, dass der in der Vorlage durch direkte Kühlung auf eine Temperatur von ca. 80°C abgeschiedene Teer nur einen geringen Anteil (ca. 2 %) an Naphthalin enthält. Dieses Ergebnis war überraschend, da bisher davon ausgegangen wurde, dass aufgrund der guten Löslichkeit des Naphthalins im Teer ein großer Anteil des im Koksofenrohgas enthaltenen Naphthalins mit dem Teer abgeschieden würde. Tatsächlich erfolgt die Anreicherung des Teers in der Vorlage mit Naphthalin durch die oben beschriebene Rückführung der Vorkühlerkondensate.
- Demzufolge wird erfindungsgemäß die Flüssigphase mindestens einer Rohgasvorlage nicht mit den Vorkühlerkondensaten, die den bereits mit Naphthalin angereicherten Spülteer enthalten, vermischt und in einem separaten Teerscheider gesammelt. Diese separat gesammelte Flüssigphase enthält den besonders naphthalinarmen Teer. Als separater Teerscheider kann der vorhandene Teerscheider verwendet werden. Das hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher Teerscheider und damit zusätzliche Investitionen erforderlich sind. Erfindungsgemäß wird diese naphtltalinarme Flüssigphase zur Spülung der Kühlerrohre in den Vorkühlem verwendet.
- Der Wasseranteil der gesondert gesammelten Flüssigphase kann gemäß einer Weiterbildung in dem separaten Teerscheider abgeschieden werden. Der naphthalinarme Teer kann für die Verwendung als Spülteer auch mit Wasser gemischt sein.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Teer oder die Flüssigphase in einer Teerzentrifuge von den Feststoffen befreit werden. Bei dieser Verfahrensweise ist sichergestellt, dass keine Feststoffe durch den Teer bzw. die Flüssigphase in die Vorlcühler gelangen.
- Wie bereits dargestellt, sublimiert das Naphthalin des Koksofenrohgases bei der Abkühlung von ca. 80°C auf ca. 20°C und lagert sich auf den Kühlrohren der Vorkühler ab. Es gelingt nun, ein Verstopfen der Vorkühler dadurch zu verhindern, dass diese kontinuierlich mit dem zuvor aus mindestens einer Rohgasvorlage, die nicht mit Vorkühlerkondensaten beaufschlagt wird, gewonnenen Flüssigphase mit dem naphthalinarmen Teer gespült werden.
- Das Spülen mit dem naphthalinarmen Teer kann grundsätzlich mit allen dafür geeigneten Düsen, vorzugsweise im oberen Bereich des Vorkühlers, durchgeführt werden. Da der Teer naphthalinarm ist, ist die Aufgabe des Teers in den Vorkühler an nur einer Stelle für den Spülerfolg ausreichend.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sollte das Spülen in drei Ebenen, oben, in der Mitte und unten erfolgen. Dadurch ist auf jeden Fall sichergestellt, dass Ablagerungen an den Kühlerrohren nicht entstehen.
- Bevorzugt ist das Spülen in den Vorkühlem mit einer an sich bekannten Prallringdüse (DE-PS 197 48 693). Die Prallringdüsen sorgen für eine optimale Verteilung des naphthalinarmen Teeres auf den Rohren und den Innenwandungen der Vorkühler. Die am Fuß der Vorkühler ablaufenden teerigen und wässrigen Kondensate werden wie üblich wieder zu den noch verbleibenden Rohgasvorlagen gefördert, wo sie gemeinsam mit der bei der direkten Rohgaskühlung anfallenden flüssigen Phase verarbeitet werden.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein kontinuierlicher Vorkühlerbetrieb aufrechterhalten werden, da Ablagerungen an den Kühlerrohren nicht entstehen und die zusätzlichen Reinigungsvorgänge nicht mehr erforderlich sind. Es werden außerdem die bei den zusätzlichen Reinigungsprozessen (Reinigung mit Dampf) auftretenden Emissionen vermieden. Durch die Spülung mit dem naphthalinarmen Teer wird die Verfügbarkeit der Vorkühlung deutlich erhöht. Die Investitionskosten reduzieren sich, da weniger Vorkühler vorgesehen werden müssen. Da die Reinigungsvorgänge wegfallen können, reduzieren sich ebenfalls die Personal- und Materialkosten.
- Durch den kontinuierlichen Vorkühlerbetrieb ist die Einhaltung von konstanten niedrigen Koksofenrohgastemperaturen am Vorkühleraustritt gewährleistet. Es verbessert sich die Koksofengasqualität, da die Schwefelwasserstoff , Anmioniak- und Benzolauswaschung bei konstant niedriger Temperatur effektiver vorgenommen werden kann. Bei der Benzolgewinnung treten keine Korrosionen auf, da die schwefelwasserstoff- und ammoniakhaltigen Kondensate vermieden werden.
- Die vorgenannten, sowie die beanspruchten und im Ausführungsbeispiel beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Verfahrensschritte unterliegen hinsichtlich ihrer Verfahrensbedingungen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien im Rahmen der Ansprüche uneingeschränkt Anwendung finden können.
- Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zur Kühlung von Koksofenrohgas dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt
- Figur 1
- ein Verfahrensschema des Verfahrens zur Spülung der Vorkühler mit dem naphthalinarmen Teer.
- In der Figur 1 ist die Behandlung des Koksofenrohgases schematisch dargestellt. Das aus den Koksöfen 1 kommende Koksofenrohgas wird in Vorlagen 2 und 2a mit Hilfe von Berieselungswasser 14 direkt auf ca. 80°C gekühlt und in die Vorkühler 3 geleitet. Von den Vorkühlern 3 wird das Koksofenrohgas in eine Koksofengasreinigung 4 gefördert, bevor es zu einem Verbraucher 5 gelangt.
- Die aus den Vorkühlern 3 ablaufenden Kondensate mit dem naphthalinreichen Spülteer werden über eine Leitung 13 zur Vorlage 2 gefördert , wo eine Erwännung und Vermischung mit dem bei der direkten Rohgaslcühlung anfallenden Teer stattfindet. Diese Flüssigphase aus der Vorlage 2 wird über eine Leitung 9 in einen Teerscheider 6 zur Trennung des Teers von dem Kohlewasser geführt. Über eine Leitung 7 wird das Kohlewasser zur weiteren Aufarbeitung gefördert. Der abgeschiedene naphthalinreiche Teer wird über eine Leitung 8 zur Verladung transportiert. Die Flüssigphase aus der Vorlage 2a wird über eine Leitung 10 in einen separaten Teerscheider 11 geleitet und in Kohlewasser und naphthalinarmen Teer getrennt. Der naphthalinarme Teer wird über eine Leitung 12 zu den Vorkühlern 3 gefördert und dort zum Spülen der Kühlrohre verwendet.
-
- 1
- Koksofen
- 2
- Vorlage
- 2a
- Vorlage
- 3
- Vorkühler
- 4
- Koksofengasreinigung
- 5
- Verbraucher
- 6
- Teerscheider
- 7
- Leitung (Kohlewasser)
- 8
- Leitung (Teer)
- 9
- Leitung (Flüssigphase mit naphthalinreichem Teer)
- 10
- Leitung (Flüssigphase mit naphthalinarmem Teer)
- 11
- separater Teerscheider
- 12
- Leitung (naphthalinarmer Spülteer)
- 13
- Leitung (Vorkühlerkondensate mit naphthalinreichem Teer)
- 14
- Berieselungswasser
Claims (6)
- Verfahren zur Spülung von Vorkühlem einer Kokerei, bei dem die Vorkühler mit der aus der Vorlage gewonnenen Flüssigphase gespült werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigphase zur Spülung der Vorkühler verwendet wird, die aus mindestens einer Vorlage stammt, die nicht mit Vorkühlerkondensaten beaufschlagt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigphase aus mindestens einer Vorlage, die nicht mit Vorkühlerkondensaten beaufschlagt wird, in einem separaten Teerscheider geleitet und der in dem Teerscheider gewonnene naphthalinarme Teer zum Spülen in den Vorkühlem verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem separaten Teerscheider gewonnene naphthalinarme Teer oder die Flüssigphase zum Abscheiden der Feststoffe in eine Teerzentrifuge geleitet wird und danach zum Spülen in den Vorkühlem verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen in den Vorkühlem mittels Prallringdüsen erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen in den Vorkühlern an einer einzigen Aufgabestelle erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen in den Vorkühlern oben, mittig und unten vorgenommen wird.
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