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Verfahren zur Kühlung von Koksofenrohgas Es sind Verfahren zur Kühlung
von Koksofenrohgas durch Erzeugung von Kälte aus der fühlbaren und Kondensationswärme
dieser Gase mit Hilfe von Absorptionskältemaschinen und Verwendung dieser Kälte
zur Kühlung der Gase bekannt. Im allgemeinen betreibt man jedoch auf den Kokereien
die Kühlung und Aufbereitung von Kokso@fengas wegen der ungünstigen Kühlwasserverhältniss.e
bei Temperaturen von jahresdurchschnittlich von 25 bis 30° C. Absorptionskältemaschinen
verwendet man nicht, weil diese apparatemäßig und energiemäßig zu aufwendig sind.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Kühlung und die Waschprozesse
für die Entfernung bzw. Gewinnung von Ammoniak und Benzol bei Temperaturen von 5
bis 10° C durchzuführen. Bei diesen Temperaturen läßt sich erstens die Anreicherung
des Ammoniakwaschwassers mit Ammoniak von 10 g pro Liter bei üblichen Verfahren
auf etwa 30g pro Liter steigern; außerdem wird zweitens die Anreicherung des Benzolwaschöls
mit Benzol von etwa 2 auf 4% erhöht. Gleichzeitig wird der Restbenzolgehalt im Gas
von etwa 2,5 g pro cbm auf weniger als 1 g pro cbm gesenkt. Es werden also je Normalkubikmeter
Gas zusätzlich etwa 1,5 g Benzol gewonnen; endlich wird drittens,die Reinigung des
Gases von Naphthalin auf etwa 2 bis 3 g pro Normalkubikmeter gesenkt.
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Trotz dieser Vorteile, die sich durch Kühlung und Aufbereitung des
Gases bei einer Temperatur von etwa 5 bis 10° C ergeben; sind derartigeWaschprozesse
nur in wenigen Fällen bei diesen Temperaturen durchgeführt worden. Ein bekanntes
Verfahren ist das nach Lenze-Rettenmeier, welches mit der Tiefkühlung des aus den
Koksöfen kommenden Gases noch weiter herab bis auf Temperaturen unterhalb von 0°
C geht. Dieses Verfahren hat sich jedoch vornehmlich die Entfernung des Naphthalins
zur Aufgabe gesetzt und arbeitet mit einem so hohen apparativen Aufwand und einem
von den normalen Waschprozessen so stark abweichenden Verfahren, daß dieses Verfahren
vor allen Dingen für die Umstellung von vorhandenen Koksofenkondensationsanlagen
ungeeignet ist.
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Man hat aber auch nach anderen Verfahren schon mit Tiefkühlung gearbeitet,
bei denen allerdings mit Dampf arbeitende Absorptionskälteanlagen Verwendung fanden,
(vgl. B r ü c k n e r : Handbuch der Gasindustrie). Zwar hat man hier durch den
Einbau von Kälteanlagen erreicht, daß die Kondensationsanlagen für das Gas ohne
apparative Vergrößerung um etwa 601/o stärker belastet werden konnten, doch sind
die Betriebskosten für mit Dampf arbeitende Absorptionskälteanlagen oder für ebenfalls
bereits vorgeschlagene Kompressionskälteanlagen noch so hoch, daß ein wirtschaftlicher
Vorteil dabei nicht erreicht werden konnte.
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Ausgehend von der allgemeinen, oben angegebenen Aufgabe, die Kühlung
und die Waschprozesse von Koksofenrohgas bei 5 bis 10° C zu führen, hat sich die
Erfindung die spezielle Aufgabe gestellt, die Behandlung des Gases mit einer Kälteanlage
zu ermöglichen, die wegen ihrer geringen Betriebskosten eine wirtschaftliche Tiefkühlung
zur Erreichung der oben angegebenen Vorteile ermöglicht und die außerdem so einfach
ist, daß-sie auch in vorhandenen Koksofengaskondensationsanlagen eingebaut werden
kann.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von Kolzsofenrohgas
durch Erzeugung von Kälte aus der fühlbaren und Kondensationswärme dieser Gase mit
Hilfe von Absorptionskältemaschinen und Verwendung dieser Kälte zur Kühlung der
Gase. Die Erfindung besteht darin, mehrere Absorptionskälteinaschinen hintereinanderzuschalten
und dabei in an sich bekannter Weise im Austreiber einer Kältemaschine anfallende
Kältemittel, wie beispielsweise Ammoniakgas, dem Absorber der nächsten Kältemaschine
zuzuführen sowie im Austreiber der letzten Maschine anfallendes Kältemittel über
einen Kondensator und nach Erzeugung von Kälte in einem zur Koksofenrohgaskühlung
dienendenWärmeaustauscher wieder in den Absorber der ersten Kältemaschine zurückzuführen.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem im folgenden
zu sehen: Wärmeduelle für den Betrieb der Kälteanlage ist die im Rohgas verfügbare,
bei Temperaturen unterhalb 83° C anfallende fühlbare Wärme. Diese Wärmequelle hat
man zwar bei dem erwähnten Verfahren von Lenze-Rettenmeier für den Betrieb von
Absorptionskälteanlagen
bereits ausgenutzt, doch hat man nur einstufige Absorptionskältemaschinen verwendet,
die deshalb mit teuerem und auch auf manchen Kokereien nicht verfügbaren kalten
Frischwasser betrieben werden mußten. Infolge der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Hintereinanderschaltung hat man den Vorteil, daß als billiges Kühlwasser Rückkühlwasser
verwendet werden kann. Es wird deshalb weiter vorgeschlagen, die Kondensatoren und
die Absorber der einzelnen Maschinen bei solchen Temperaturen zu betreiben, daß
das Kühlwasser nacheinander die Apparate durchströmen kann. Eine derartige Schaltung
ist lediglich für den Betrieb mit Abdampf bekannt, jedoch nicht für den Betrieb
mit der fühlbaren Wärme von Kokereigas.
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Von besonderem Vorteil ist ferner, daß nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren, um den apparativen Aufwand für die Kälteanlage kleinzuhalten, nach der
letzten Benzolwaschstufe das Gas noch einen Wärmeaustauscher durchströmen kann,
in welchem das Gas wieder auf eine Temperatur von 20 bis 25° C erwärmt wird und
dabei das in die Anlage einströmende Gas entweder direkt oder indirekt, etwa durch
Abkühlung von Kühlwasser, auf Temperaturen vorkühlt, die mit Kühlwasser allein nicht
zu erreichen sind. Auch ist der apparative Aufwand für den Bau einer Kälteanlage
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren außerordentlich gering. Er entspricht etwa
den Einsparungen, die durch, kleinere Abmessungen der Wäscher infolge der geänderten
Arbeitstemperaturen ermöglicht sind. Das vorgeschlagene Verfahren bringt daher eine
Energieersparnis bei der Aufbereitung der Waschflüssigkeiten und außerdem eine höhere
Benzolausbeute. Im Ganzen ergibt sich eine Einsparung an Stromkosten für die Pumpenleistung
und auch eine Senkung des Dampfverbrauches bei der Gesamtanlage von mindestens 30
bis 4011/o.
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Im einzelnen wird das erfindungsgemäße Verfahren zweckmäßig so durchgeführt,
daß die Absorptionskältemaschinen mit einer Temperaturdifferenz zwischen Austreiber
und Absorber von 30 bis 35° C und mit einer Austreibertemperatur, die etwa 20° C
niedriger ist als der Taupunkt der in die Austreiber zum Wärmeaustausch eingeleiteten
noch ungekühlten Gase, betrieben werden. Es empfiehlt sich dabei, daß Teilströme
der in den Austreibern anfallenden Kältemittel jeweils dem Absorber der nächsten
Kältemaschine zugeführt werden und im Austreiber der letzten Kältemaschine anfallendes
Kältemittel über einen Kondensator und nach Erzeugung von Kälte in einen zur Gaskühlung
dienenden Wärmeaustauscher wieder in den Absorber der ersten Kältemaschine zurückgeführt
wird und daß ferner die nicht jeweils in den Absorber der nächsten Kältemaschine
eingeführten Kältemittelteilströme zur Kühlung des Koksofenrohgases verwendet werden.
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Im allgemeinen wird man die hintereinandergeschalteten, Absorptionskältemaschinen
mit einem geschlossenen Resorptionäkreislauf kombinieren. Es hat sieh gezeigt, daß
vorteilh Safterweise die Drücke im Austreiber und Absorber in jeder der hintereinandergeschalteten
Absorptionskältemaschinen etwa halb so groß wie die Drücke im Absorber und Austreiber
der jeweils nachgeschalteten Maschine gewählt werden.
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Im Gegensatz zu bekannten mehrstufigen Absorptionskältemaschinen besitzen
Anlagen, die nach dem vorgeschlagenen Verfahren arbeiten, Austreiber in allen Stufen,
dagegen keine Entgaser, in denen durch Entspannung einer angereicherten Lösung ein
Kühleffekt erreicht wird. Der Aufbau der Anlage ist dadurch vereinfacht. Beim Arbeiten
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bewußt das Wärmeverhältnis aus Kälteleistung
zu Heizleistung gegenüber normalen einstufigen Absorptionskältemaschinen verschlechtert.
Da erfindungsgemäß jedoch bei niedrigen Temperaturen anfallende und sonst praktisch
wertlose und kostenlos zur Verfügung stehende Abwärme ausgenutzt werden kann, ist
die Tatsache der Verschlechterung des Wärmeverhältnisses ohne Bedeutung, so daß
das erfindungsgemäße Verfahren infolge seiner überwiegenden Vorteile eine wesentliche
Verbesserung darstellt.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung erläutert.
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Eine Absorptionskältemaschine 1 und eine Absorptionskältemaschine
2 sind zusammengeschaltet. Die Absorptionskältemaschine 1 besitzt einen Absorber
3 und einen Austreiber 4. Die reiche Lösung wird durch die Pumpe 5 aus dem Absorber
durch die Leitung 6 über einen Wärmeaustauscher 7 und in den Austreiber 4 gefördert.
Der Austreiber 4 besitzt einen Rektifizieraufsatz 8, über den das Kältemittel in
die Leitung 9 gelangt. Die arme Lösung wird durch die Leitung 10 über den Wärmeaustauscher
7 wieder in den Absorber 3 zum erneuten Beladen mit Kältemittel zurückgeführt. Der
Austreiber 4 ist als Wärmeaustauscher ausgebildet und wird durch Koksofenrohgas,
welches durch die Leitung 11 in den Austreiber eingeführt wird und durch die Leitung
12 mit Regelventil 13 aus dem Wärmeaustauscher des Austreibers wieder abgeführt
wird, beheizt.
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Das Kältemittel gelangt durch die Leitung 9 in den Absorber 14, der
Absorptionskältemaschine 2, die in ihrem Aufbau in diesem Beispiel der ersten Absorptionskältemaschine
entspricht. In der Absorptionskältemaschine 2 wird die reiche Lösung durch eine
Pumpe 15 über den Wärmeaustauscher 16 in den Austreiber 17 mittels der Leitungen
18 geführt. Aus dem Austreiber 17 gelangt die arme Lösung durch die Leitung 19 mit
Regelventil 20 und dem Wärmeaustauscher 16 in den Absorber zurück. Der Austreiber
17 ist ebenfalls als Wärmeaustauscher ausgebildet und wird in diesem Beispiel durch
Koksofenrohgas, welches durch die Leitung 21 dem Austreiber zugeführt und durch
die Leitung 22 aus dem Austreiber abgeführt wird, beheizt. Der Austreiber 17 besitzt
einen Rektifizieraufsatz 23, aus dem das Kältemittel durch die Leitung 24 einem
Kondensator 25 zugeführt wird und als Kältemittelkondensat durch die Leitung 26
mit Regelventil 27 in den Tiefkühler 28 gelangt. Nach Abgabe seiner Kälte in dem
Tiefkühler 28 gelangt das Kältemittel durch die Leitung 29 in den Absorber 3 der
ersten Absorptionskältemaschine zurück.
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Die im Beispiel beschriebene Anlage eignet sich vorzugsweise zur Kühlung
von bei etwa 80° C anfallendem Koksofenrohgas und wird dazu so betrieben, daß die
Temperaturen in beiden Absorbern 3 und 14 etwa 35° C, in beiden Austreibern 4 und
17 etwa 65° C betragen, während die Drücke im Absorber 4 der Anlage 1 etwa 4 atü,
im Austreiber 4 der Anlage 1 etwa 7,5 atü, im Absorber 14 der Anlage 2 ebenfalls
etwa 7,5 atü, im Austreiber der Anlage 2 etwa 14 atü betragen.