WO2012034662A1 - Method for cleaning up process condensate - Google Patents

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WO2012034662A1
WO2012034662A1 PCT/EP2011/004483 EP2011004483W WO2012034662A1 WO 2012034662 A1 WO2012034662 A1 WO 2012034662A1 EP 2011004483 W EP2011004483 W EP 2011004483W WO 2012034662 A1 WO2012034662 A1 WO 2012034662A1
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WO
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condensate
process condensate
catalytic oxidation
gas
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PCT/EP2011/004483
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Carsten Taube
Michael Reinke
Christian Thaller
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Linde Aktiengesellschaft
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    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
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    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/36Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture of organic compounds
    • C02F2103/365Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture of organic compounds from petrochemical industry (e.g. refineries)

Definitions

  • the invention relates to a process for the purification of process condensate obtained during steam reforming or steam cracking of hydrocarbons.
  • a hydrocarbon-containing feed such as natural gas, light gasoline or naphtha
  • process steam is mixed with process steam and reacted in a reactor with catalytic assistance to a synthesis gas consisting predominantly of hydrogen and carbon monoxide.
  • synthesis gas consisting predominantly of hydrogen and carbon monoxide. From the synthesis gas are subsequently by cooling, cleaning and decomposition products, such as
  • Hydrogen, carbon monoxide or oxo gas (a defined mixture of hydrogen and carbon monoxide) won.
  • the synthesis gas is cooled to below the dew point, whereby the water vapor condenses out and so-called.
  • Process condensate is formed. Process condensate consists for the most part of water, but also contains a variety of different
  • Impurities such as alcohols, carboxylic acids, cations (Na + , Ca 2+ , Fe 273 *, NH 4 ⁇ ...), anions (N0 3 “ , N0 2 “ , C0 3 2 “ , HC0 3 ' , ... ) as well as dissolved gases and solids.
  • Process condensate also accumulates in the vapor cracking of hydrocarbons.
  • hydrocarbon-containing inserts such as naphtha, ethane, propane, butane, gas oil or Hydrorowachse
  • a product gas is formed, which consists primarily of hydrogen, methane, ethylene and propylene.
  • the vapor cracking also becomes excessive
  • Impurities such as uncleaved hydrocarbons and aromatic
  • the process condensate is mixed with demineralized water, which is added to the
  • Process is supplied from the outside. It is then degassed and warmed against cooled process streams, evaporated and superheated, forming steam that is contaminated with impurities contained in the process condensate. The purity of this vapor is sufficiently high to keep it within the
  • Process steam is obtained from a mixture of untreated process condensate and demineralized water, only demineralized water is used to produce export steam. With this method, it is thus possible to produce extremely pure export steam without an additional purification step.
  • a disadvantage is the high expenditure on equipment for the second steam system, the cost of steam reforming considerably
  • the present invention is therefore based on the object to provide a method of the type mentioned, by which the disadvantages of the prior art can be overcome.
  • Catalytic oxidation has been the art for years and known to those skilled in the art as a process for removing organic compounds from aqueous solutions.
  • the aqueous solution is treated with an oxidizing agent, such as. B.
  • Hydrogen peroxide mixed and passed through a fixed bed catalyst.
  • the organic compounds are oxidized here with catalytic support, in particular carbon dioxide and water.
  • the catalytic oxidation is primarily used to convert alcohols - especially methanol and ethanol - and carboxylic acids to carbon dioxide and water and thereby remove.
  • the oxidizing agent used is preferably hydrogen peroxide, which is metered into the process condensate to be purified.
  • an expedient embodiment of the process according to the invention provides that the ion exchange is carried out in a mixed-bed ion exchanger, wherein anions and cations are simultaneously removed from the process condensate.
  • process condensate contains cations in a concentration that is at the
  • Carrying out a catalytic oxidation can lead to disturbances.
  • a process condensate obtained in steam reforming and a subsequent water gas shift, in particular ammonium ions in an amount which does not allow its direct treatment by catalytic oxidation for economic reasons.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention therefore provides that the process condensate is treated by cation exchange before the catalytic oxidation for the separation of cations.
  • process condensate often contains solid particles which can be deposited in the apparatuses used for ion exchange and catalytic oxidation and can lead to disturbances.
  • the method provides a purification step which is expediently arranged before the cation exchange and / or the catalytic oxidation, in which solids are separated off from the process condensate.
  • the inventive method can be used for the purification of any process condensate, which in the steam reforming or
  • Process gas is obtained, which is obtained by steam reforming and subsequent water gas shift.
  • the process condensate purified by means of the process according to the invention can be used for the production of export steam and / or process steam.
  • demineralized water is usually supplied from the outside and mixed with the purified process condensate before it is converted by the waste heat to export steam and / or process steam.
  • the export steam produced according to the invention can be used for a variety of applications. With particular benefit, it is used in a steam turbine process in which its energy is converted into mechanical and / or electrical energy.
  • the present invention offers a number of advantages. Thus, it allows a process condensate obtained during steam reforming or steam cracking to be cleaned to such an extent that steam obtained from it meets high purity requirements and can also be used in a steam turbine. To carry out the
  • Process condensate can be performed. At most, it needs smaller
  • Figure 1 shows an embodiment of the method according to the invention for the purification of a resulting in the steam reforming of hydrocarbons
  • FIG. 2 shows an embodiment of the method according to the invention with an optional pretreatment of the process condensate.
  • Heat exchanger E1 preheated combustion air 2 are supplied.
  • the flue gases generated by the burner D give off part of their sensible heat to the reformer tubes F containing a catalytically active material before they are removed via the flue gas system C.
  • the flue gas system C In the flue gas system C are several
  • Heat exchangers E1, E2 and E3 arranged over which the flue gases further heat is removed so that they reach the chimney J with a temperature of about 200 ° C via line 3 and the blower G.
  • a hydrocarbon-containing insert 4 preheated in the heat exchanger E4 is mixed with process steam 5 before it is introduced into the heat exchanger E3 arranged in the flue gas system C of the reformer A and is further superheated there.
  • the process steam 5 is metered in more than stoichiometrically in order to suppress the formation of soot in the subsequent steam reforming reaction.
  • the hydrocarbon / Darrrpf mixture is withdrawn from the superheated E3 and distributed to the reformer tubes F, where they are converted with catalytic support to the process gas 7.
  • the process gas 7, which leaves the reformer A, is cooled in the heat exchangers E5, E6, E4 and E7 to below the dew point, so that excess water vapor condenses out and forms a multiphase flow 8, which is introduced into the separator K.
  • the stream 8 is in the predominantly consisting of hydrogen and carbon monoxide synthesis gas 9 and the predominantly made of water,
  • Synthesis gas 9 further treatment steps, not shown, the process condensate 10 enters the cleaning section L, in which the
  • FIG. 2 shows an embodiment of the cleaning section L in which
  • Process condensate 10 is freed of impurities.
  • the process condensate 10, which typically has a temperature of about 70 ° C, is passed through a solid filter O in a first cleaning step to solid particles, such as
  • Catalyst abrasion or corrosion products separate.
  • the purified solids process condensate 21 is introduced into the cation exchanger P below, in the present as cations impurities such as Na +, Ca 2 ⁇ Fe 213 * or NH 4 + are separated.
  • the aqueous solution 22 obtained in this process which still contains organic impurities, in particular methanol, as well as anions, is subsequently fed to a catalytic oxidation R.
  • the organic contaminants become water with catalytic support
  • the stream 25 is introduced into the mixed bed toner exchanger S, where both anions, such as N0 3 " , N0 2 " , C0 3 2 “ or HC0 3 ⁇ , as well as cations - formed in the previous purification step R or in the cation exchanger P not separated - are removed, so that high-purity water is generated, which leaves the cleaning section L as purified process condensate 11.

Abstract

The invention relates to a method for cleaning up process condensate (10) which occurs in the steam reforming or steam cracking of hydrocarbons. In order to separate off contaminants, the process gas (10) is subjected to catalytic oxidation (R) and ion exchange (S).

Description

Beschreibung  description
Verfahren zur Aufreinigunq von Prozesskondensat Process for the purification of process condensate
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von bei der Dampfreformierung oder Dampfspaltung von Kohlenwasserstoffen anfallendem Prozesskondensat. The invention relates to a process for the purification of process condensate obtained during steam reforming or steam cracking of hydrocarbons.
Bei der Dampfreformierung wird ein Kohlenwasserstoffe enthaltender Einsatz, wie beispielsweise Erdgas, Leichtbenzin oder Naphtha, mit Prozessdampf gemischt und in einem Reaktor mit katalytischer Unterstützung zu einem Synthesegas umgesetzt, das vorwiegend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht. Aus dem Synthesegas werden nachfolgend durch Abkühlung, Reinigung und Zerlegung Produkte, wieIn steam reforming, a hydrocarbon-containing feed, such as natural gas, light gasoline or naphtha, is mixed with process steam and reacted in a reactor with catalytic assistance to a synthesis gas consisting predominantly of hydrogen and carbon monoxide. From the synthesis gas are subsequently by cooling, cleaning and decomposition products, such as
Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder Oxogas (eine definierte Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid) gewonnen. Um die Rußbildung zu unterdrücken, ist es gewöhnlich erforderlich, die Reformierung mit einer größeren Dampfmenge Hydrogen, carbon monoxide or oxo gas (a defined mixture of hydrogen and carbon monoxide) won. In order to suppress soot formation, it is usually necessary to reform with a larger amount of steam
durchzuführen, als stöchiometrisch notwendig, so dass das entstehende Synthesegas Wasserdampf enthält. Um diesen abzutrennen, wird das Synthesegas bis unter den Wassertaupunkt abgekühlt, wodurch der Wasserdampf auskondensiert und sog. as stoichiometrically necessary, so that the resulting synthesis gas contains water vapor. To separate this, the synthesis gas is cooled to below the dew point, whereby the water vapor condenses out and so-called.
Prozesskondensat gebildet wird. Prozesskondensat besteht zum überwiegenden Teil aus Wasser, enthält daneben aber auch eine Vielzahl unterschiedlicher Process condensate is formed. Process condensate consists for the most part of water, but also contains a variety of different
Verunreinigungen, wie Alkohole, Carbonsäuren, Kationen (Na+, Ca2+, Fe273*, NH4\ ...), Anionen (N03 ", N02 ", C03 2", HC03 ', ...) sowie gelöste Gase und Feststoffe. Impurities, such as alcohols, carboxylic acids, cations (Na + , Ca 2+ , Fe 273 *, NH 4 \ ...), anions (N0 3 " , N0 2 " , C0 3 2 " , HC0 3 ' , ... ) as well as dissolved gases and solids.
Prozesskondensat fällt auch bei der Dampfspaltung von Kohlenwasserstoffen an. Hierbei werden Kohlenwasserstoffe enthaltende Einsätze, wie Naphtha, Ethan, Propan, Butan, Gasöl oder Hydrowachse, in Gegenwart von Wasserdampf gespalten, wobei ein Produktgas gebildet wird, das vorwiegend aus Wasserstoff, Methan, Ethylen und Propylen besteht. Um zu verhindern, dass sich die kurzkettigen Spaltprodukte zusammenlagern, wird die auch die Dampfspaltung mit einem Überschuss an Process condensate also accumulates in the vapor cracking of hydrocarbons. In this case, hydrocarbon-containing inserts, such as naphtha, ethane, propane, butane, gas oil or Hydrorowachse, are cleaved in the presence of water vapor, wherein a product gas is formed, which consists primarily of hydrogen, methane, ethylene and propylene. To prevent the short-chain fission products from aggregating, the vapor cracking also becomes excessive
Wasserdampf durchgeführt, der nachfolgend aus dem Produktgas unter Bildung von Prozesskondensat auskondensiert wird. Neben Wasser als Hauptbestandteil enthält ein bei der Dampfspaltung anfallendes Prozesskondensat viele verschiedene Steam is carried out, which is subsequently condensed out of the product gas to form process condensate. In addition to water as the main constituent, a process condensate accumulating during steam cracking contains many different substances
Verunreinigungen, wie ungespaltene Kohlenwasserstoffe sowie aromatische Impurities, such as uncleaved hydrocarbons and aromatic
Verbindungen. W Links. W
2  2
Das Prozesskondensat wird mit entmineralisiertem Wasser gemischt, das dem The process condensate is mixed with demineralized water, which is added to the
Prozess von außen zugeführt wird. Anschließend wird es entgast und gegen abzukühlende Prozessströme angewärmt, verdampft und überhitzt, wobei Dampf gebildet wird, der mit im Prozesskondensat enthaltenen Verunreinigungen kontaminiert ist. Die Reinheit dieses Dampfes ist ausreichend hoch, um ihn innerhalb der Process is supplied from the outside. It is then degassed and warmed against cooled process streams, evaporated and superheated, forming steam that is contaminated with impurities contained in the process condensate. The purity of this vapor is sufficiently high to keep it within the
Dampfreformierung bzw. der Dampfspaltung als Prozessdampf einsetzen zu können. Gewöhnlich wird für die Prozessdampferzeugung nicht die gesamte im Prozess zur Verfügung stehende Wärmemenge benötigt, so dass zusätzlich Exportdampf produziert und gegen Gutschrift an externe Verbraucher abgegeben werden kann. Da die Höhe der Gutschrift mit der Reinheit des Exportdampfes ansteigt, wird angestrebt, Exportdampf mit einer möglichst hohen Reinheit zu erzeugen. Die höchste Gutschrift wird für Exportdampf erzielt, der zum Einsatz in einer Dampfturbine geeignet ist. Hierzu muss er strengen Reinheitsanforderungen genügen, die von aus kontaminiertem Prozesskondensat erzeugtem Dampf ohne einen zusätzlichen Reinigungsschritt gewöhnlich nicht erfüllt werden können.  Steam reforming or steam splitting to use as process steam. Usually, not all of the heat available in the process is needed for process steam production, so that export steam can also be produced and delivered against credit to external consumers. As the amount of the credit increases with the purity of the export steam, the aim is to produce export steam with the highest possible purity. The highest credit is for export steam that is suitable for use in a steam turbine. To do this, it must meet strict purity requirements that can not usually be met by steam produced from contaminated process condensate without an additional purification step.
In der Patentanmeldung DE102006019100 wird ein Dampfreformer mit zwei unabhängigen Dampfsystemen vorgeschlagen, in denen Prozessdampf und In the patent application DE102006019100 a steam reformer with two independent steam systems is proposed in which process steam and
Exportdampf unabhängig voneinander erzeugt werden können. Während Export steam can be generated independently. While
Prozessdampf aus einer Mischung von unbehandeltem Prozesskondensat und entmineralisiertem Wasser gewonnen wird, wird zur Erzeugung von Exportdampf ausschließlich entmineralisiertes Wasser verwendet. Mit diesem Verfahren ist es somit möglich, extrem reinen Exportdampf ohne einen zusätzlichen Reinigungsschritt herzustellen. Nachteilig ist jedoch der hohe apparative Aufwand für das zweite Dampfsystem, der die Wirtschaftlichkeit der Dampfreformierung erheblich Process steam is obtained from a mixture of untreated process condensate and demineralized water, only demineralized water is used to produce export steam. With this method, it is thus possible to produce extremely pure export steam without an additional purification step. However, a disadvantage is the high expenditure on equipment for the second steam system, the cost of steam reforming considerably
beeinträchtigt. impaired.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch das die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können. The present invention is therefore based on the object to provide a method of the type mentioned, by which the disadvantages of the prior art can be overcome.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das The stated object is achieved in that the
Prozesskondensat einer katalytischen Oxidation sowie einem sich daran Process condensate of a catalytic oxidation and a itself
anschließenden lonenaustausch unterzogen wird. Die katalytische Oxidation ist seit Jahren Stand der Technik, und dem Fachmann als Prozess zur Entfernung von organischen Verbindungen aus wässrigen Lösungen bekannt. Die wässrige Lösung wird dabei mit einem Oxidationsmittel, wie z. B. subjected to subsequent ion exchange. Catalytic oxidation has been the art for years and known to those skilled in the art as a process for removing organic compounds from aqueous solutions. The aqueous solution is treated with an oxidizing agent, such as. B.
Wasserstoffperoxid, gemischt und über einen Festbettkatalysator geleitet. Die organischen Verbindungen werden hierbei mit katalytischer Unterstützung oxidiert, wobei vor allem Kohlendioxid und Wasser entstehen. Hydrogen peroxide, mixed and passed through a fixed bed catalyst. The organic compounds are oxidized here with catalytic support, in particular carbon dioxide and water.
Bei der erfindungsgemäßen Reinigung von Prozesskondensat wird die katalytische Oxidation in erster Linie dazu eingesetzt, um Alkohole - insbesondere Methanol und Ethanol - sowie Carbonsäuren zu Kohlendioxid und Wasser umzusetzen und dadurch zu entfernen. Als Oxidationsmittel dient vorzugsweise Wasserstoffperoxid, das dem zu reinigenden Prozesskondensat zudosiert wird. In the inventive purification of process condensate, the catalytic oxidation is primarily used to convert alcohols - especially methanol and ethanol - and carboxylic acids to carbon dioxide and water and thereby remove. The oxidizing agent used is preferably hydrogen peroxide, which is metered into the process condensate to be purified.
Um bereits vor der katalytischen Oxidation vorhandene oder während der katalytischen Oxidation gebildete Ionen aus dem Prozesskondensat zu entfernen, schließt sich stromabwärts eine Behandlung durch lonenaustausch an. Da es sich bei den Ionen sowohl um Anionen als auch um Kationen handeln kann, sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass der lonenaustausch in einem Mischbett-Ionenaustauscher durchgeführt wird, wobei Anionen und Kationen gleichzeitig aus dem Prozesskondensat entfernt werden. In order to remove ions already present prior to the catalytic oxidation or formed during the catalytic oxidation from the process condensate, downstream treatment is followed by ion exchange. Since the ions can be both anions and cations, an expedient embodiment of the process according to the invention provides that the ion exchange is carried out in a mixed-bed ion exchanger, wherein anions and cations are simultaneously removed from the process condensate.
Häufig enthält Prozesskondensat Kationen in einer Konzentration, die bei der Often, process condensate contains cations in a concentration that is at the
Durchführung einer katalytischen Oxidation zu Störungen führen kann. So weist z.B. ein bei der Dampfreformierung und einer sich anschließenden Wassergas-Shift anfallendes Prozesskondensat insbesondere Ammoniumionen in einer Menge auf, die seine direkte Behandlung durch katalytische Oxidation aus wirtschaftlichen Gründen nicht erlaubt. Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher vor, dass zur Abtrennung von Kationen das Prozesskondensat vor der katalytischen Oxidation durch Kationenaustausch behandelt wird. Aus prozesstechnischen Gründen enthält Prozesskondensat oftmals Feststoffpartikel, die sich in den zum lonenaustausch und der katalytischen Oxidation eingesetzten Apparaten ablagern und zu Störungen führen können. Das erfindungsgemäße Carrying out a catalytic oxidation can lead to disturbances. Thus, e.g. a process condensate obtained in steam reforming and a subsequent water gas shift, in particular ammonium ions, in an amount which does not allow its direct treatment by catalytic oxidation for economic reasons. A preferred embodiment of the method according to the invention therefore provides that the process condensate is treated by cation exchange before the catalytic oxidation for the separation of cations. For process engineering reasons, process condensate often contains solid particles which can be deposited in the apparatuses used for ion exchange and catalytic oxidation and can lead to disturbances. The invention
Verfahren sieht daher einen zweckmäßigerweise vor dem Kationenaustausch und/oder der katalytischen Oxidation angeordneten Reinigungsschritt vor, bei dem Feststoffe aus dem Prozesskondensat abgetrennt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Reinigung eines beliebigen Prozesskondensats eingesetzt werden, das bei der Dampfreformierung oder Therefore, the method provides a purification step which is expediently arranged before the cation exchange and / or the catalytic oxidation, in which solids are separated off from the process condensate. The inventive method can be used for the purification of any process condensate, which in the steam reforming or
Dampfspaltung von Kohlenwasserstoffen anfällt. Vorzugsweise wird es jedoch zur Reinigung von Prozesskondensat eingesetzt, das bei der Trocknung eines Steam splitting of hydrocarbons is obtained. Preferably, however, it is used for the purification of process condensate, which in the drying of a
Prozessgases anfällt, das durch Dampfreformierung und anschließender Wassergas- Shift gewonnen wird. Process gas is obtained, which is obtained by steam reforming and subsequent water gas shift.
Das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gereinigte Prozesskondensat kann zur Produktion von Exportdampf und/oder Prozessdampf verwendet werden. The process condensate purified by means of the process according to the invention can be used for the production of export steam and / or process steam.
Zweckmäßigerweise wird hierzu im jeweiligen Prozess anfallende Abhitze genutzt. Um prozessinterne Wasserverluste auszugleichen und eine ausreichende Wassermenge für die Dampferzeugung zur Verfügung zu stellen, wird gewöhnlich entmineralisiertes Wasser von außen zugeführt und mit dem gereinigten Prozesskondensat gemischt, bevor dieses mit Hilfe der Abhitze zu Exportdampf und/oder Prozessdampf umgesetzt wird. Expediently, waste heat arising in the respective process is used for this purpose. In order to compensate for in-process water losses and to provide a sufficient amount of water for the steam generation, demineralized water is usually supplied from the outside and mixed with the purified process condensate before it is converted by the waste heat to export steam and / or process steam.
Der erfindungsgemäß erzeugte Exportdampf kann für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Mit besonderem Gewinn wird er in einem Dampfturbinenprozess verwendet, in dem seine Energie in mechanische und/oder elektrische Energie umgesetzt wird. The export steam produced according to the invention can be used for a variety of applications. With particular benefit, it is used in a steam turbine process in which its energy is converted into mechanical and / or electrical energy.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen. So erlaubt sie es, ein bei der Dampfreformierung oder Dampfspaltung anfallendes Prozesskondensat soweit zu reinigen, dass aus ihm gewonnener Dampf hohen Reinheitsansprüchen genügt, und auch in einer Dampfturbine eingesetzt werden kann. Die zur Durchführung des The present invention offers a number of advantages. Thus, it allows a process condensate obtained during steam reforming or steam cracking to be cleaned to such an extent that steam obtained from it meets high purity requirements and can also be used in a steam turbine. To carry out the
Verfahrens erforderlichen Vorrichtungen sind relativ einfach zu betreiben und erfordern Investitionskosten, die im Vergleich zum Stand der Technik gering sind. Die Method required devices are relatively easy to operate and require investment costs, which are low compared to the prior art. The
vorgeschlagenen Prozessschritte können bei typischen Temperaturen eines proposed process steps can at typical temperatures of a
Prozesskondensats durchgeführt werden. Allenfalls bedarf es kleiner Process condensate can be performed. At most, it needs smaller
Temperatursenkungen, so dass der Aufwand für die Temperaturanpassung des Prozesskondensats gering oder gleich null ist. Temperature decreases, so that the cost of the temperature adjustment of the process condensate is low or equal to zero.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand zweier in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Figur 1 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung eines bei der Dampfreformierung von Kohlenwasserstoffen anfallenden In the following, the invention will be explained in more detail with reference to two schematically illustrated in Figures 1 and 2 embodiments. Figure 1 shows an embodiment of the method according to the invention for the purification of a resulting in the steam reforming of hydrocarbons
Prozesskondensats. Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer optionalen Vorbehandlung des Prozesskondensats. Process condensate. FIG. 2 shows an embodiment of the method according to the invention with an optional pretreatment of the process condensate.
In Figur 1 ist ein Reformer A mit einem Feuerraum B und einem Rauchgassystem C dargestellt, der über Brenner D befeuert wird, denen ein Brennstoff 1 und im 1 shows a reformer A with a combustion chamber B and a flue gas system C is shown, which is fired by burner D, where a fuel 1 and in the
Wärmetauscher E1 vorgewärmte Verbrennungsluft 2 zugeführt werden. Die durch die Brenner D erzeugten Rauchgase geben einen Teil ihrer fühlbaren Wärme an die ein katalytisch wirkendes Material enthaltenden Reformerrohre F ab, bevor sie über das Rauchgassystem C abgeführt werden. Im Rauchgassystem C sind mehrere Heat exchanger E1 preheated combustion air 2 are supplied. The flue gases generated by the burner D give off part of their sensible heat to the reformer tubes F containing a catalytically active material before they are removed via the flue gas system C. In the flue gas system C are several
Wärmetauscher E1 , E2 und E3 angeordnet, über die den Rauchgasen weiter Wärme entzogen wird, so dass sie mit einer Temperatur von ca. 200°C über Leitung 3 und das Gebläse G in den Kamin J gelangen. Ein im Wärmetauscher E4 vorgewärmter kohlenwasserstoffhaltiger Einsatz 4 wird mit Prozessdampf 5 gemischt, bevor er in den im Rauchgassystem C des Reformers A angeordneten Wärmetauscher E3 eingeleitet und dort weiter überhitzt wird. Hierbei wird der Prozessdampf 5 überstöchiometrisch zudosiert, um bei der nachfolgenden Dampfreformierungsreaktion die Bildung von Ruß zu unterdrücken. Über Leitung 6 wird das Kohlenwasserstoff/Darrrpf-Gemisch aus dem Überhitzter E3 abgezogen und auf die Reformerrohre F verteilt, wo sie mit katalytischer Unterstützung zum Prozessgas 7 umgesetzt werden. Das Prozessgas 7, das den Reformer A verlässt, wird in den Wärmetauschern E5, E6, E4 und E7 bis unter den Wassertaupunkt abgekühlt, so dass überschüssiger Wasserdampf auskondensiert und sich ein mehrphasiger Stoffstrom 8 bildet, der in den Abscheider K eingeleitet wird. Hier wird der Stoffstrom 8 in das vorwiegend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehende Synthesegas 9 sowie das überwiegend aus Wasser bestehende, Heat exchangers E1, E2 and E3 arranged over which the flue gases further heat is removed so that they reach the chimney J with a temperature of about 200 ° C via line 3 and the blower G. A hydrocarbon-containing insert 4 preheated in the heat exchanger E4 is mixed with process steam 5 before it is introduced into the heat exchanger E3 arranged in the flue gas system C of the reformer A and is further superheated there. In this case, the process steam 5 is metered in more than stoichiometrically in order to suppress the formation of soot in the subsequent steam reforming reaction. Via line 6, the hydrocarbon / Darrrpf mixture is withdrawn from the superheated E3 and distributed to the reformer tubes F, where they are converted with catalytic support to the process gas 7. The process gas 7, which leaves the reformer A, is cooled in the heat exchangers E5, E6, E4 and E7 to below the dew point, so that excess water vapor condenses out and forms a multiphase flow 8, which is introduced into the separator K. Here the stream 8 is in the predominantly consisting of hydrogen and carbon monoxide synthesis gas 9 and the predominantly made of water,
Verunreinigungen aufweisende Prozesskondensat 10 getrennt. Während das Contaminated process condensate 10 separated. While that
Synthesegas 9 weiteren, nicht dargestellten Behandlungsschritten zugeführt wird, gelangt das Prozesskondensat 10 in die Reinigungssektion L, in der die Synthesis gas 9 further treatment steps, not shown, the process condensate 10 enters the cleaning section L, in which the
Verunreinigungen weitgehend abgetrennt werden, sö dass über Leitung 1 1 Wasser mit hoher Reinheit abgezogen werden kann. Zur Kompensation von unvermeidlichen Verlusten wird entmineralisiertes Wasser 12 von jenseits der Anlagengrenzen zugeführt und gemeinsam mit dem gereinigten Prozesskondensat 11 in den Deaerator M eingeleitet. Das im Deaerator M entgaste Wasser 13 wird im Wärmetauscher E7 - gegen abzukühlendes Prozessgas vorgewärmt und in die Dampftrommel N eingeleitet. Aus der Dampftrommel wird heißes Wasser 14 entnommen und im Wärmetauscher E5 gegen abzukühlendes Prozessgas 7 verdampft. Der so erzeugte Dampf 15 wird in die Dampftrommel N zurückgeführt. Über Leitung 16 wird der Dampftrommel N Dampf entnommen und im Wärmetauscher E2 überhitzt. Ein Teil 18 des überhitzten Impurities are largely separated, sö that can be deducted via line 1 1 of high purity water. To compensate for unavoidable losses, demineralized water 12 is supplied from beyond the plant boundaries and into the deaerator together with the purified process condensate 11 M initiated. The degassed in the Deaerator M water 13 is preheated in the heat exchanger E7 - against the process gas to be cooled and introduced into the steam drum N. Hot water is taken 14 and evaporated in heat exchanger E5 against abzukühlendes process gas 7 from the steam drum. The thus generated steam 15 is returned to the steam drum N. Via line 16 of the steam drum N steam is removed and overheated in the heat exchanger E2. Part 18 of the overheated
Dampfstroms 17 wird als Exportdampf an einen externen Abnehmer (nicht dargestellt) abgegeben, während der Rest als Prozessdampf 5 dem Einsatz 4 zugemischt wird. In Figur 2 ist eine Ausgestaltung der Reinigungssektion L dargestellt, in der  Steam stream 17 is delivered as export steam to an external customer (not shown), while the remainder is admixed to the insert 4 as process steam 5. FIG. 2 shows an embodiment of the cleaning section L in which
Prozesskondensat 10 von Verunreinigungen befreit wird. Das Prozesskondensat 10, das typischerweise eine Temperatur von ca. 70°C aufweist, wird in einem ersten Reinigungsschritt über einen Feststofffilter O geleitet, um Feststoff partikel, wie  Process condensate 10 is freed of impurities. The process condensate 10, which typically has a temperature of about 70 ° C, is passed through a solid filter O in a first cleaning step to solid particles, such as
Katalysatorabrieb oder Korrosionsprodukte, abzutrennen. Das von Feststoffen gereinigte Prozesskondensat 21 wird nachfolgend in den Kationenaustauscher P eingeleitet, in dem als Kationen vorliegende Verunreinigungen, wie Na+, Ca2\ Fe213* oder NH4 + abgetrennt werden. Die hierbei gewonnene wässrige Lösung 22, die immer noch organische Verunreinigungen, insbesondere Methanol, sowie Anionen enthält, wird anschießend einer katalytischen Oxidation R zugeführt. Hier werden die organischen Verunreinigungen mit katalytischer Unterstützung zu Wasser und Catalyst abrasion or corrosion products, separate. The purified solids process condensate 21 is introduced into the cation exchanger P below, in the present as cations impurities such as Na +, Ca 2 \ Fe 213 * or NH 4 + are separated. The aqueous solution 22 obtained in this process, which still contains organic impurities, in particular methanol, as well as anions, is subsequently fed to a catalytic oxidation R. Here, the organic contaminants become water with catalytic support
Kohlendioxid umgesetzt, wobei Wasserstoffperoxid 23 als Oxidationsmittel dient und Natronlauge 24 zur Einstellung des pH-Wertes zudosiert wird. Der dabei erzeugte Stoffstrom 25 enthält immer noch Verunreinigungen, die jedoch praktisch  Implemented carbon dioxide, wherein hydrogen peroxide 23 serves as an oxidizing agent and sodium hydroxide solution 24 is added to adjust the pH. The generated material stream 25 still contains impurities, which, however, practical
ausschließlich in ionischer Form vorliegen. Um diese abzutrennen, wird der Stoffstrom 25 in den Mischbetttonenaustauscher S eingeleitet, wo sowohl Anionen, wie N03 ", N02 " , C03 2" oder HC03 ~, als auch Kationen - die im vorangegangenen Reinigungsschritt R gebildete oder im Kationenaustauscher P nicht abgetrennte - entfernt werden, so dass Wasser mit hoher Reinheit erzeugt wird, das als gereinigtes Prozesskondensat 11 die Reinigungssektion L verlässt. exist exclusively in ionic form. In order to separate them, the stream 25 is introduced into the mixed bed toner exchanger S, where both anions, such as N0 3 " , N0 2 " , C0 3 2 " or HC0 3 ~ , as well as cations - formed in the previous purification step R or in the cation exchanger P not separated - are removed, so that high-purity water is generated, which leaves the cleaning section L as purified process condensate 11.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Aufreinigung von bei der Dampfreformierung oder Dampfspaltung von Kohlenwasserstoffen anfallendem Prozesskondensat (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesskondensat (10) einer katalytischen Oxidation (R) sowie einem sich daran anschließenden lonenaustausch (S) unterzogen wird. A process for the purification of process condensate (10) resulting from steam reforming or vapor cracking of hydrocarbons, characterized in that the process condensate (10) is subjected to catalytic oxidation (R) and subsequent ion exchange (S).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der 2. The method according to claim 1, characterized in that the
lonenaustauschprozess (S) in einem Mischbett-Ionenaustauscher durchgeführt wird.  ion exchange process (S) is carried out in a mixed bed ion exchanger.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesskondensat (10) vor der katalytischen Oxidation (R) durch 3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the process condensate (10) before the catalytic oxidation (R) by
Kationenaustausch (P) behandelt wird.  Cation exchange (P) is treated.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Reinigungsschritt (O) umfasst, in dem Feststoffe aus dem 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a purification step (O), in which solids from the
Prozesskondensat (10) abgetrennt werden.  Process condensate (10) are separated.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesskondensat bei der Trocknung eines Prozessgases gewonnen wird, das durch Wassergas-Shift aus einem durch Dampfreformierung erzeugten 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the process condensate is obtained in the drying of a process gas generated by water gas shift from a steam reforming
Prozessgas erhalten wird.  Process gas is obtained.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass gereinigtes Prozesskondensat (1 1 ) zur Erzeugung von Wasserdampf verwendet wird, der als Exportdampf (18) an einen Verbraucher außerhalb des 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that purified process condensate (1 1) is used to generate water vapor, as export steam (18) to a consumer outside the
Dampfreformierungs- oder Dampfspaltungsprozesses abgegeben wird.  Steam reforming or steam cracking process is delivered.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Exportdampf (18) in einem Dampfturbinenprozess verwendet wird. 7. The method according to claim 6, characterized in that the export steam (18) is used in a steam turbine process.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass gereinigtes Prozesskondensat (11 ) zur Erzeugung von Wasserdampf verwendet wird, der innerhalb des Dampfreformierungs- oder Dampfspaltungsprozesses als Prozessdampf (5) verwendet wird. Process according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that purified process condensate (11) is used to produce steam used as process steam (5) within the steam reforming or steam cracking process.
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