Koksgas ist ein häufiges Nebenprodukt der Umwandlung von Kohle in Koks für die Stahlerzeugung. Die darin enthaltenen Verunreinigungen machen es jedoch ungeeignet für die Verwendung als Brennstoff oder Ausgangsmaterial. Stationäre Fackelanlagen bieten hocheffiziente Lösungen für die Raffination – von der Primärgaskühlung bis zur Leichtölverarbeitung -, um die Kosten zu senken, die Erträge zu verbessern und das Gas umweltverträglich zu behandeln.
Der weltweite Energiebedarf steigt aufgrund der Bevölkerungsexplosion, der raschen Verstädterung und des industriellen Wachstums ständig. Bestehende Energieressourcen haben Schwierigkeiten, den aktuellen Energiebedarf zu decken. Neben der Erforschung erneuerbarer Energiealternativen müssen die verfügbaren Energieressourcen maximal genutzt werden. Koksgas (COG) wird als wertvolles Nebenprodukt der Kohleverkohlung zur Herstellung von Koks in der Stahlindustrie hoch geschätzt. Typischerweise erzeugt eine Tonne Koks ungefähr 360 m3 COG. China produziert jährlich 70 Milliarden Nm3 COG; Es werden jedoch nur 20% des erzeugten Gases als Brennstoff verwendet. Die Entsorgung von COG ohne effektive Rückgewinnung und effiziente Nutzung ist eine ernsthafte Verschwendung von Energieressourcen und führt zu Umweltverschmutzung. COG wird als potenzielles Ausgangsmaterial für die Wasserstofftrennung, Methananreicherung sowie die Herstellung von Synthesegas und Methanol angesehen. Es kann auch effektiv zur Erzeugung von Elektrizität und Flüssigerdgas genutzt werden. Die Verfügbarkeit, Eigenschaften, Reinigung und Verwendung von COG werden in der aktuellen Studie überprüft. Die COG-Nutzungswege werden detailliert zusammengefasst, wobei der Schwerpunkt auf einigen großen Industrieprojekten in China und anderen Ländern liegt, die auf der COG-Nutzungstechnologie basieren.
Inhaltsverzeichnis
Genaue Definition und Gewinnung
Koksgas ist ein Brenngas mit mittlerem Heizwert, das bei der Herstellung von metallurgischem Koks durch Erhitzen von Steinkohle auf Temperaturen von 900 ° C bis 1000 ° C in einer Kammer, aus der Luft ausgeschlossen ist, erzeugt wird. Die Hauptbestandteile sind etwa 50 Vol .-% Wasserstoff, 30 Vol .-% Methan und 3 Vol .-% höhere Kohlenwasserstoffe, 7 Vol .-% Kohlenmonoxid, 3 Vol .-% Kohlendioxid und 7 Vol .-% Stickstoff. Das Gas hat einen Heizwert von ca. 20.000 kJ / m3.
Typischerweise wird Koksgas aus einer Batterie gewonnen, die eine Anzahl schmaler vertikaler Kammern oder Öfen aus Quarzstein umfasst, die durch Heizkanäle voneinander getrennt sind, so dass Wärme übertragen wird die Kohle durch beide Seiten der Kammerwände. Die Öfen sind leicht verengt, so dass ein Ende breiter als das andere ist, um das horizontale Ablassen des Kokses zu erleichtern. Zerkleinerte Kohle wird aus Überkopfbunkern in die Öfen geladen, die an jedem Ende durch feuerfeste Blechtüren verschlossen und etwa 24 Stunden lang erhitzt werden. Die heiße Masse wird dann ausgetragen. Etwa 12 % der Kohle werden in Gas umgewandelt. Die aus der Kohle entwickelten heißen Gase strömen vor dem Abschrecken und Behandeln durch einen Gasraum am oberen Ende des Ofens in eine Sammelleitung, um Staub, Teer und Öl sowie gasförmige Verunreinigungen wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff zu entfernen.
Die Produktion von Koksgas und die damit verbundene Rückgewinnung seiner Nebenprodukte sind für den gesamten Prozess der Kokerei- und Eisenherstellung von größter Bedeutung, um ein umweltverträgliches globales Konzept mit begrenzten Investitionskosten bereitzustellen.
Die Kokereigasaufbereitung umfasst eine breite Palette von Gaswasch- und Nebenproduktextraktionslösungen, die in vielen Kombinationen und Konfigurationen erhältlich sind, um den jeweiligen Anforderungen gerecht zu werden, die im Folgenden näher erläutert werden.
Koksgasbehandlung
Die Umwandlung / Gewinnung von rohem Koksgas in raffinierten Brennstoff unter Anwendung möglichst umweltfreundlicher und wirtschaftlicher Methoden erfordert energieeffiziente Prozesse zur Reduzierung der Emissionen und zur Minimierung von Abwasserverunreinigungen. Stationäre Fackelanlagen bieten hierfür gute Lösungen.
Das Abkühlen des rohen Koksgases ermöglicht die Rückgewinnung von Nebenprodukten wie Teer, Naphthalin, Benzol, Ammoniak und Schwefelwasserstoff aus dem nach dem Abschrecken entstehenden Kondensat- und Gasstrom. Heutzutage sind viele dieser Nebenprodukte billiger mit anderen Technologien herzustellen. Aus diesem Grund liegt das Hauptaugenmerk einer modernen Koksnebenproduktanlage darauf, das Gas so aufzubereiten, dass es als sauberer, umweltfreundlicher Brennstoff verwendet werden kann.
Primärkühlung
Unabhängig davon, ob ein offenes oder geschlossenes Primärkühlsystem verwendet wird, verfügen stationäre Fackelanlagen über hocheffiziente Geräte, um diese Aufgabe zu bewältigen. Bei direkten Primärkühlsystemen reinigen die Spiralwärmetauscher problemlos schmutziges Kühlwasser. Die einkanalige Konstruktion des Spiraltauschers ermöglicht die Selbstreinigung des Geräts und gewährleistet eine effiziente und zuverlässige Leistung. Für die indirekte Primärkühlung horizontaler Rohrbündelwärmetauscher werden gedichtete Wärmetauscher in einem geschlossenen Kühlkreislauf verwendet. Dies hält die Prozessausrüstung vom Kühlstrom fern und sorgt für maximale Effizienz.
Teer- und Alkoholentfernung
Die Gewinnung von hochwertigem Destillatteer als Nebenprodukt aus Koksgasprozessen kann eine hervorragende Quelle für zusätzliche Einnahmen sein. Die dreiphasige Ausführung der Dekanterzentrifugen entfernt die Feststoffe und das Ammoniakwasser, die im Rohteer enthalten sind, mit maximaler Effizienz.
Ammoniak- und Schwefelentfernung
Aufgrund der starken Korrosion von Ammoniak und Schwefelwasserstoff hat die Entfernung in Koksgasanlagen einen hohen Stellenwert. Unabhängig von der Konfiguration Ihrer Prozesslinien bietet eine stationäre Fackelanlage den Vorteil, hochwirksame Lösungen zur Entfernung dieser Verbindungen herzustellen. Die Spiralwärmetauscher bieten einen wesentlich höheren Wärmewirkungsgrad als herkömmliche Rohrbündeltechnologien und sind ausreichend belastbar, um den korrosiven und verschmutzenden Eigenschaften von Koksgasverarbeitungsvorgängen standzuhalten.
Leichte Ölentfernung
Leichtöl oder Solaröl ist eine Mischung von Chemikalien, die hauptsächlich aus Benzol, Toluol und Xylol besteht. Das Leichtöl wird in einem Wäscher aus dem Koksgas entfernt, bevor es mit Dampf abgespalten wird. Die Wärmetauscher bieten einen thermischen Wirkungsgrad, der die traditionellen Rohrbündelinstallationen leicht übertrifft. Ihr kompaktes Design und die effiziente Wärmeübertragung sorgen für Platzersparnis, geringere Installationskosten und geringeren Dampfverbrauch.
Bezug zur Wirtschaft
Es ist bekannt, dass Koksöfen, die zur Bildung von Koks verwendet werden, Gase abgeben, die eine relativ hohe Temperatur haben und die sehr viele Verunreinigungen enthalten. Aus Umweltgründen ist es nicht möglich, solche Koksgase direkt in die Atmosphäre abzuleiten. Es war dementsprechend eine übliche Praxis, Koksgase zu kühlen, indem die Koksgase einem Kondensationsvorgang unterzogen wurden. Sowohl die gasförmigen als auch die flüssigen Bestandteile, die aus einem solchen Kondensationsvorgang resultieren, werden in einer sekundären Rückgewinnungsanlage weiter behandelt, um die Verunreinigungen daraus zu entfernen und insbesondere Teer, Ammoniak, Schwefel, Benzol und Naphthalin abzutrennen (oben beschrieben). Es ist auch bekannt, das auf diese Weise gereinigte Koksgas zum Unterbrennen der Koksöfen zu verwenden. Wenn die Koksöfen Teil einer Gesamtanlage eines Stahlwerks oder einer anderen metallurgischen Anlage sind, die mindestens einen Schachtofen, beispielsweise einen Hochofen, enthält, ist es außerdem bekannt, dass das Abgas aus den Hochöfen für die Unterrostbrand der Koksöfen.
In den letzten Jahren ist jedoch der Markt für die Produkte, die aus der sekundären Rückgewinnungsbehandlung der Koksgase gewonnen wurden, gesunken. Dementsprechend ist der sekundäre Rückgewinnungsbehandlungsvorgang unwirtschaftlich geworden und ein solcher sekundärer Rückgewinnungsbehandlungsvorgang wird im Allgemeinen nur zum Reinigen des Koksgases durchgeführt. Tatsächlich werden die Produkte des sekundären Rückgewinnungsbehandlungsvorgangs herkömmlicherweise zumindest teilweise zerstört, wie dies durch die nun übliche Praxis der Verbrennung des Ammoniaks veranschaulicht wird.
Dementsprechend wird die fühlbare Wärme des Koksgases in herkömmlichen Anlagen in sehr hohem Maße verschwendet. Es wäre natürlich von großem praktischem Vorteil, die fühlbare Wärme des Koksgases bei anderen Wärmeverbrauchsvorgängen nutzen zu können. Koksgas hat beim Austritt aus den Koksöfen im Allgemeinen eine Temperatur von etwa 700 bis 750 ° C. Wenn es möglich wäre, diese Wärme zu nutzen, würden nicht nur die Kosten für die sekundäre Rückgewinnungsbehandlung gespart, sondern auch mögliche Umweltschäden verringert, da die Koksgase nicht an die Atmosphäre abgegeben würden.