JPS61502764A - 石炭改質処理プロセスに発生する水分から揮発性含有物質を除去する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 石炭改質処理プロセスに発生する水分から揮発性含有物質を除去する方法 本発明は石炭改質処理装置の水分からたとえばアンモニア、硫化水素および青酸 のような揮発性含有物質をストリッパ内の熱ガス流により除去する方法に関する 。

石炭のガス化、液化またはコークス化のような改質処理の際、一般にプロセスへ 導入される石炭の水分およびプロセスの間に行われる化学変化によって有機物質 および非揮発性無機物質のほかにたとえばアンモニア、硫化水素および青酸のよ うな揮発性無機物質も含む水分が発生する。この揮発性無機化合物は、この水分 を洗浄水としてプロセスに還流する前、または多くは他の有害含有物質を除去ま たは低下するもう１′−′）の処理の後に排水として導出する前に水分から除去 しなければならない。

同様に揮発性物質の富化した洗浄水および蒸気凝縮液を処理しなければならない 。このような水分からの揮発性無機含有物質の除去は石炭改質処理装置ではほと んど例外なく加熱およびキャリヤ媒体として蒸気により作業するストツク・ξ内 で実施される。それによって付加的にプロセスへ蒸気凝縮液としての水が入る。

この蒸気は最近著しく上昇したエネルギー費用のためにも高い費用因子であり、 石炭改質処理装置の経済性に大きい負担となる。プロセス水分をストリッピング するため蒸気を使用する場合その入手のための費用のほかにさらに排水量の増大 および冷却による費用および環境汚染が発生する。

揮発性含有物質をこの・ような負荷された水分から水蒸気以外の他のガス状媒体 によってもストリップしうろことは公知である。これに関する提案はコークス工 業の水分に関して多数なされた。たとえば英国特許第１１８１５８７号によれば 有害物質を負荷したアンモニア水をストリッツぐ内で貧ガスにより処理し、負荷 されたガスをコークス炉の下だきへ導き、その際蓄熱室内でアンモニアを１２０ ０℃の高温でチッ素と水素に熱分解することが提案されている。良好なストリッ プ効果を達成するため、この方法の場合比較的温度が低いため非常に大きいガス −液体比が必要である。さらニクロスキンスキー、１ノ為ントブーフ　デス　コ ーケライウエーゼンス″、カルル　クナツプーフエルラーク、デユア　セ＃　ト Ａ／　７　（Ｇｒｏｓｓｋｉｎｓｋｙ、　”　Ｈａｎｄｂｕｃｈｄｅｓ　Ｋｏｋ ｅｒｅｉｗｅｓｅｎｓ　、　Ｋａｒｌ　Ｋｎａｐｐ−Ｖｅｒｌａｇ、　Ｄｊ３ｓ ｓ−ｅｌｄｏｒｆ　）　１９５８年第■巻２５８１５９ページによればアンモニ ア水中に存在するたとえば炭酸アンモニウムまたは硫化アンモニウムのような化 合物を完全に解離させるためには少なくとも６５℃の温度が必要であると記載さ れる。このようなストリッパを予熱したガスおよび同じ温度のアンモニア水で作 業すれば、水はガスが水蒸気で飽和するまで蒸発する。しかしそれにより水の高 い蒸発熱のため系内に強い冷却が生ずる。このようなストリップ過程を７０℃で 実施し、ガス−凝縮液の比５０ＯＮｍ：１ｍ″を考慮する場合、ストリップすべ き水ぜ当り約４０００００ＫＪの蒸発熱が５０ＯＮ７ｒＬ３のガス通過量に応じ て必要である。この熱量はガければならない。というのはアンモニア水の８０℃ を超える予熱は技術的に問題があり、アンモニア水のｓｏ’ｃと７０°Ｃの温度 差は所要熱量のちょうど１０％に当るからである。それゆえ所要の熱をガスで導 入しなければならない。そのためにはガス（ｃｐ値約１．４ＫＪ／Ｎｍ・Ｋ）を 約６００℃に予熱しなければならない。これは高価なエネルギーの使用を必要と する。

ストリップガスに蒸気を供給する方、法も公知である（米国特許第３７５４３７ ６号明細書）。この方法は純蒸気によるストリッピングに比して利点がない。そ れは蒸気消費量がほとんど低下しないからである。

西独公開特許公報第１４４４９７２号にはコークス工業の粗ガス捕集メーン回路 からの水分を不活性ガスもしくは空気、排ガス、水蒸気またはこれら媒体の混合 物でストリップし、アンモニアおよびフェノールを除去することが提案されてい る。

ストリップガスの予熱は間接熱交換によって行われる。さらにガスの強い冷却し たがってストリップ効果の低下を避けるためストリップガスに水蒸気を添加１〜 なげればならない。したがってこの場合も他の方法の場合と同様高価なエネルギ ーの付加が必要である。

したがって本発明の目的はストリッピングに使用するガスをできるだけ安価に調 達することである。

この目的は請求の範囲第１項記載の特徴を有する方法によって解決される。他の 態様および改善は請求の範囲第２〜７項に記載される。

本発明の方法によればプロセス水の処理に必要な蒸気は、揮発性化合物が負荷し た水をス）　ＩＪツｉｅの代りにガスストリッパ内で処理し、その際あらかじめ ストリップガスを直接熱交換器で加熱し、かつ水蒸気飽和させることにより、一 部または全部節約することができる。

ストリッパの作業温度は６５〜９０℃とくに７５〜８０℃であり、ガスと液体の 比は約１００〜１０１００ＯＮ乾燥）：１ｍ’とくに１５０〜４０　ＯＮｍ　（ 乾燥）：１７Ｌ′である。

図面および例により本発明による方法の作業法を詳細に説明する： 例１ コークス炉バッテリの粗ガス捕集メーンの回路からのストリッパ内で処理すべき 水は除去すべき揮発性物質としてＮＨ３３，７９／１．　Ｈ２ＳＯ，７３Ｐ／ｌ およびＨＣＮ　３５η／ｌを含む。７５°Ｃのこの粗ガス捕集メ−ンの水２５　 ｍ’／　ｈを導管１，２および３を介してストリソ・？・１の頂部に供給する。

ス）　ｌ）ツバ４の脚部から精製した水が導管５および６を介して流出する。こ の水はなお揮発性アンモニウム７２ｒＩＮｉ／ｌ、硫化水素１η７・′１未満お よび青酸Ｌ１．ｍ？／ｌの濃度を有する。この水と向流に２０℃の空気１１００ ０ＯＮ／ｈをブロア２５により導管７および８を介してたとえば充てん塔として 形成した直接熱交換器９へ送り、そこで７５℃に加熱し、水４，９ｔで水蒸気飽 和させる。

この熱い水蒸気飽和した空気は、導管１０および１１を介してストリッパ４の脚 部へ入り、そこで導管３を介して上から入る粗ガス捕集メーンの溶液を向流にス トリップし、揮発性物質が富化して導管１２．１３および１４を介してストリソ ・ξを去る。導管１５および１６を介して冷却水ｉｚｏｍ’／ｈがたとえばコー クス工場の前冷却、器でありうる冷却器１７に供給され、そこで７８℃に加熱さ れ、導管１８，１９，２０．２１および２２を介して７７℃で直接熱交換器９の 頂部に送られる。ここで冷却水は向流罠導かれる空気の加熱および飽和によって ５０℃に冷却され、導管２３および２４を介して直接熱交換器を去る。

ス）　ＩＪツゾした揮発性物質で負荷された空気はたとえばコークス炉装置の下 だきへまたは酸化脱硫法の再生装置へ送ることができる。

加熱および水蒸気飽和に必要な熱量は他の位置たとえば硫化アンモニウム循環洗 浄のストリソ・ξ流出液またはベンゾール工場の洗浄油冷却装置で得ることもで きる。

ストリソ・ぞ流出液は全部または一部ガス洗浄へ供給することもできる。その際 あらかじめ残りの揮発性アンモニアを結合するため導管２６を介して酸を添加す ることができる。この例では１イ当り７８％硫酸２６５りが添加される。ガス洗 浄へ供給する前にストリソ・ｇ流出液は冷却しなければならない。

この作業法を蒸気ストリソ・ξのさもなければ普通の作業と比較すれば本発明の 経済的価値が明らかである：粗ガス捕集メー・ンの水２５ｍｆのさもなければス トリップに必要な５　ｔ／ｈの蒸気が節約される。そのためにはス）　ＩＪツブ 空気のため電気エネルギーの使用を必要とするだけであり、このエネルギーは１ ５段ストリップ塔（直径２．７ｍ）および６ｍの高さにわたって直径２．５備の 衝突リングを備えた直接熱交換器（直径２．７ｍ）の場合３０ｋｗｈ／ｈである 。

ここに使用する導管および装置−は高温範囲では断熱するのが望ましい。

例２ 例１と同じ液体を導管１および２７を介して熱交換器２８へ導入し、そこでこの 液体は導管５および２９を介して熱交換器２８へ、導管３０を介して導出される ストリッパ流出液によって８２℃に加熱され、導管３１および３を介してストリ ッパ４へ入る。ここで液体はス）　ｌ）ノブされ、その際８５℃に加熱される。

液体は揮発性アンモニア６１■／ｌ、硫化水素ＩＨｉ／１未満および青酸８η／ ｌの残留濃度をもってストリソ・りを去る。２０’Ｃの空気５０００　Ｎｍ／ｈ をブロア２５により導管７および８を介して向流に直接熱交換器９へ送り、空気 は導管１０を介して７５℃で水蒸気飽和で熱交換器を去る。導管３２を介して蒸 気２．８５ｔを供給するので、空気は８５°Ｃに加熱され、飽和１２、導管１１ を介してストリッパ４へ入り、ストリップした揮発性物質とともに導管１２を介 してストリソ・ぞを去る。導管２２を介して７７℃の冷却水６０　ｒｒ？ｙ’　 ｈを直接熱交換器９の頂部へ供給１〜．そこから５０℃の冷却水が流出し、導管 ２３．３４および１６を介して間接熱交換器１７へ達し、ここで７８°ｄに加熱 される。

導管１８〜２２を介して水は再び直接熱交換器９の頂部へ達する。直接熱交換器 ９内で飽和させる空気によって導出される蒸発損失は導管１５を介して補充され る。損失は約２．５　ｒｒｊ　／　ｉｌである。

この作業法によれば常用ス）　ＩＪノ・ξに比して蒸気２、１５　ｔが節約され 、排空気量はたとえば完全に酸化脱硫法の再生装置へ導きうる程度に少量である 。

例３ コークス工業装置内でガス洗浄を石炭水分および生成水（使用炭に対し約１４％ ）によってプロセスへ導入されろ水がアンモニア、硫化水素および青酸または１ つもしくは２一つのこれら物質の洗浄に使用し得ないように作業する。この場合 これまで述べた水のほかになお他の水たとえば蒸気凝縮液を含むプロセスの全過 剰水を本発明の方法によりストリップしなければならない。

精製すべき水２５ｍを導管１〜３を介して７０℃でス）　ＩＪツノξ４の頂部へ 供給する。供給水の含景は揮発性アンモニアが４．１５’／Ａ’、硫化水素が０ ．９８り／ｌ。

青酸が８ｏｍｔｉ／ｌである。８０℃でス）　ＩＪツ・ぐかう流出する水は揮発 性アンモニア５０η／ｌ、硫化水素１■／１未満および青酸２０η／ｌを含む。

ストリソ、ｅ４の流出液は導管５および３３を介して導管２２へ導かれ、ここで 導管２１かもくる水１２０ｍと混合し。

いっしょになった水はこの導管を介して直接熱交換器９へ入る。ここから水は６ １℃で流出し、導管２３゜３４および１６を介して冷却器１７へ導かれ、ここで 水は７７℃に加熱される。導管１８および３５を介して水は間接熱交換器３６へ 達し、ここで８３℃に加熱される。導管３７，２０．２１および２２を介して水 は直接熱交換器に戻る。回路に連続的に水２５ｍ／ｈが供給され、ストリップガ ス（後述）によって水４．８ｔが回路から取出されるので、導管２４を介して連 続的に水２０．２　ｍ／　ｈを取出さなければならない。高い温度レベルを達成 するためこの例で接続される間接熱交換器３６は蒸気により、しかし他のエネル ギー供給下にも作業することができる。

ストリソ・ンの作業のためＮＲ当りアノモニア１０■、硫化水素１２０〜および 青酸３０■の残留含量を有する精製したコークスガス７５０ＯＮイが導管３８か ら取出される。ガスはブロア：３９および導管４０，８を介して直接水蒸気飽和 器９に入る。そこでガスは８００Ｃに加熱され、水蒸気飽和され、次に導管１０ および１１を介してストリッパ４へ導かれる。

ここでガスは揮発性物質を向流に流れる液体から吸収し、液体を８０℃に加熱し 、自体７９℃に冷却される。次にガスは導管１２，１３．４１および４２を介し てメーン粗ガス導管４３へ送り戻される。合流したガスは導管４４からガス精製 器４５へ導かれ、導管３８を介して導管４６へ入り、その際ブロア３９を介して 再び７５００　Ｎ７７／　／　ｈがス）　ＩＪツブ回路へ送り戻される。ガスを 前冷却器の前で粗ガス導管へ送り戻すこともできる。同様導管１２から（るガス を導管４７を介して固有の冷却器４８ｋ、そこから導管４９および４２を介して メーン相ガス導管４３へ送り戻すこともできる。導管５０を介して流出する凝縮 液はコークス工業の任意の位置へ供給することができる。

ここに挙げた例に準じてプロセスから除去する水の一部のみを精製し、他の部分 をガス洗浄器でいっしょに使用することもできる。揮発性アンモニアの残留含■ を化学的に結合するため、熱交換器回路に導管：５１を介して酸を添加すること ができる３、熱交換器回路から導管２４を介して取出した水はガス洗浄のための 洗浄水として使用することができる。

例３に示した方法の実施例は常用のストリッパ作業（比１−で大きい利点を有す る。第１に蒸気を約３６５ｔ／ｈ少なくしか消費せず（間接熱交換器４５を蒸気 ひ作業する限り）、その際同時に蒸気の凝縮および冷却に必要な相当量の冷却水 が節約され、第２に外部から蒸気凝縮液の形の水を系へ導入しないので、少ない 排水しか発生しない。

導ＩＷ１４から出る負荷されたガスはコークス炉の下だきへ導くこともでき、そ の際前記計算は英国特許第１１８１５８７号に比して決定的進歩が達成されるこ とを示す。引用した特許明細書にはストリソ・ξの流出温度７０℃が良好なスト リップ効果のために指示される。これを達成するため少なくともストリップすべ き水ｍ３当り前記４０００００ＫＪ、ここに挙げた例によれば全部で１００ＯＯ ＯＯＯＫＪを使用しなければならないけれど、ここに記載した作業法によれば２ ５０００００にＪの付加的エネルギーしか使用する必要がない。それは残りの所 要エネルギーは排水の形で費用なしに得られるからである。

付加的熱交換器３６はス）　ＩＪツノぞ４を７５℃で作業し、ガスと液体の比を ４００　：　１に上昇すれば　無用とすることができる。

例４ 石炭液化装置内で種々の有機不純物とともに硫化水素】０グ／ｌおよびアンモニ ア３ｏＰ／ｌを含む水５０　ｍ’　／　ｈが発生する。この水を導管１，２およ び３を介して８０°Ｃでス）　ＩＪツノξ４の頂部へ供給し、ここかラコノ水は 精製され、Ｎ８３８０　ｒｒ’ｉ／ｌ　オよびＨ２Ｓ１η／ｇ未満の残留含量を もって導管５および６を介して流出する。導管８を介して不活性ガス１５００Ｏ Ｎ　ｍ　／　ｈ　ｆＪ’　ＮＨｓ　１０　ＷおよびＨ２Ｓ　８ｏ　ｙｙｚ／Ｎｒ ｔｔの含量をもって直接熱交換器９へ入り、ここでガスは８０°Ｃに加熱され、 水蒸気飽和される。導管１０および１１を介してガスはストリッパ４へ入り、向 流に流れる水からアンモニアおよび硫化水素を除去し、閉回路内で断熱した導管 １２．１３，４１．４２および４４を介してガス洗浄器４５へ入り、ここでガス はアンモニアおよび硫化水素が除去され、冷却される。ここからガスは導管３８ ．ブロア３９および導管４０，８を介して直接熱交換器９へ送り戻される。それ によって回路は閉鎖する。ガスに対し向流に直接熱交換器９へ８２°Ｃの冷却水 ｚ９ｏｍ／ｈが供給され、この水は６１℃に冷却され、導管２３．３４および１ ６を介して冷却器１７へ導入されろ。そこでこの水は８３°Ｃ゛に加熱され。

導管１８〜２２を介して直接熱交換器９へ送り戻される。この冷却水回路に導管 ３３を介してストリッパ流出液を供給することもできる。

この方法は米国特許第３７５４３７６号の請求範囲の方法原理に比して完全に蒸 気添加なしで作業しうる決定的利点を有する。

Ｆｉｇｕｒ　１ 国際講否聞失

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．石炭改質処理装置の水分からストリツパ内で熱ガス流によりたとえばアンモ ニア、硫化水素および青酸のような揮発性含有物質を除去する方法において、ス トリツピングに使用するガスをストリツパへ入る前に直接熱交換器および水蒸気 飽和器内で水または水溶液により加熱し、かつ水蒸気を飽和させ、その際直接熱 交換器に供給する液体をあらかじめ１つまたは多数の間接熱交換器内で排熱を部 分的または完全に利用しながら加熱することを特徴とする石炭改質処理プロセス に発生する水分から揮発性含有物質を除去する方法。
2. ２．直接熱交換器に供給する液体を循環的に案内することを特徴とする請求の範 囲第１項記載の方法。
3. ３．ストリツパ流出液の全部または一部を回路に直接熱交換器を介して供給し、 相当量の液体を他の位置で再び取出すことを特徴とする請求の範囲第１項および 第２項記載の方法。
4. ４．高い温度レベルを達成するため、予熱および水蒸気飽和したストリツピング ガスにストリツパへ入る前に蒸気を添加することを特徴とする請求の範囲第１項 〜第３項記載の方法。
5. ５．ストリツピング過程のため精製した生成物ガスの分流を使用し、この分流を 次にガス精製過程へまたはガス冷却装置の前に送り戻すことを特徴とする請求の 範囲第１項〜第４項の１つまたは多数に記載の方法。
6. ６．ストリツパの作業温度が６５〜９０℃とくに７５〜８０℃であることを特徴 とする請求の範囲第１項〜第５項の１つまたは多数に記載の方法。
7. ７．ガスと液体の比が約１００〜１０００Ｎｍ３（乾燥）：１ｍ３とくに１５０ 〜４００Ｎｍ３（乾燥）：１ｍ３であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第 ６項の１つまたは多数に記載の方法。