通過吸收作用從焦爐煤氣除去芳香烴的方法

2023-10-21 01:47:22 1

專利名稱：：通過吸收作用從焦爐煤氣除去芳香烴的方法通過吸收作用從焦爐煤氣除去芳香烴的方法
技術領域：
：本發明涉及從焦爐煤氣除去芳香烴的方法。使所述焦爐煤氣在氣體清洗器中與洗液接觸，並且通過吸收作用將芳香經從所述焦爐煤氣中分離出來。隨後，加熱該富集了芳香烴的洗液，且利用水蒸氣通過汽提將所述芳香烴從所述洗液中排出。冷卻之後，所述洗液最後被再次輸送到所述氣體清洗器。在煤的焦化過程中，芳香烴作為所產生的焦爐煤氣的組成部分被釋放出來。為了可以進一步利用所述芳香烴且不排放到周圍環境中，在淨化焦爐煤氣的過程中大多數在沉澱了焦油和氨之後將所述芳香烴從焦爐煤氣中洗去。作為洗液在實踐中使用基於焦油餾分的洗油，其通過加工石煤而產生。對應主要包含的芳香烴苯、甲苯、二曱苯，所述方法步驟一般還被稱為BTX清洗或苯清洗。所述的芳香烴一般還被稱為粗苯，其中粗苯的份額取決於焦化過程所用的煤和工藝控制典型地為每個標準立方米(Nm3)20到40克之間。粗笨典型地包含55-75%的苯，13-19°/。的曱苯和5-10°/。的二曱苯。所述焦爐煤氣另外還包含多環芳香烴，如特別是可以被洗油吸收的萘。所述焦爐煤氣還包含雜質，特別是H2S、HCN、NH3以及有機硫化合物。焦爐煤氣的典型組成例如包括54至62體積°/。的H223至28體積％的CH46.2至8體積％的C0約7g/Nm3的H2S約1.5g/Nm3的HCN肌為7g/Nm30.5g/Nm3的S0RG高至40g/Nm3的BTX高至2g/Ni^的萘。清洗BTX的方法在其基本特點方面已經沒有變化地使用了十年，並且例如在專業書籍0.Grosskinsky，"HandbuchdesKokereiwesens，，1958年出版的第二巻，137頁之後有所描述。所述BTX清洗在一個或多個連續布置的清洗器中進行，其中為了通過洗油吸收芳香烴，必須保證焦爐煤氣和作為洗液的洗油之間的緊密接觸。緊密的接觸可以一方面通過洗油的精細霧化，另一方面通過薄的油膜來實現。特別有利的是，一方面噴灑裝置和另一方面欄架(Horden)、填料或其它安裝件(Einbauten)的組合，其中從所述噴水裝置出來的油滴擴展成具有儘可能大表面的油膜。苯、甲苯和二甲苯的溶解度特別取決於各組分的蒸汽壓，因此在相對低的溫度下，優選如在室溫下，向清洗器導入所述洗油。另一方面，所述洗油還必須具有足夠的流動性和低粘度，由此其可以很好地霧化並且形成大的表面。聚集在所述清洗器底部的富集了芳香烴的洗油被抽出，其中粗笨隨後在升高的溫度下通過利用水蒸氣汽提而從所述洗油中排出。然後，所述洗油在冷卻後被再次輸送到所述清洗器中。為了在儘可能大的焦爐煤氣生產量下達到很大程度的粗笨的洗出，向所述清洗器中加入過量的洗油。為了可以在現代煉焦廠中產生的焦爐煤氣量下進行BTX清洗，需要大量的洗油。作為洗液試驗性地還使用化石類柴油。然而，在此發現，利用水稠度並且沉澱出來。所述殘餘物由共聚反應產生，包含在焦爐煤氣中的雜質，特別是HCN和H2S作為絡合劑參與到所述反應。為了分離出所述粘性、膠狀沉澱，在洗液循環中必須配備傾析器。另外，如果使用化石類柴油作為洗液，必要的是從所述循環中提取相對大的洗液分流並且用新鮮的洗液替換。從傾析器抽出的殘餘物，從循環中提取的化石類柴油必須清除。所述的措施是複雜的並且提高了所述方法的成本。所述絡合反應是溫度依賴性的。在超過12(TC的高溫時必要的是，產生量如此大，以致於不再能進行所述方法。4在所述背景下，本發明的目的是，改善在BTX清洗範圍內芳香烴從焦爐煤氣中的吸收作用。特別地，所用的洗液應可容易操作並且可以通過利用水蒸氣的汽提在高溫下順利地再生。從具有開篇所述特徵的方法出發，所述目的根據本發明通過使用生物柴油作為洗液來實現。術語"生物柴油"在本發明的範圍內涉及一種有機燃料，與化石類柴油不同，它不是由化石類原油而是由植物油獲得的。生物柴油的主要成分是脂肪酸曱酯(FAME)。生物柴油通過植物油的酯交換獲得，並且可以低成本地大量提供。與化石類油和燃料相比，生物柴油的特徵在於，其幾乎不包含硫且只包含少量其它有害物質。令人驚奇地發現，在高溫下，特別是在高於150。C的高溫下，吸收了芳香烴之後的生物柴油可以通過利用過熱水蒸氣的汽提順利地再生，並且與使用化石類柴油不同，不產生粘性、膠狀物質的沉澱。另外，生物柴油大部分是可以生物降解的並且具有改善的C02平衡。生物柴油還可以由於其對環境極低的危害而毫無問題地運輸和儲存，其中在交換作為洗液用於BTX清洗的生物柴油時與已知的石煤焦油洗油相比，降低了清除費用。生物柴油的組成與化學和物理特性例如描述於標準DINEN14214(2003年11月)和ASTMD6751-07A中。所述標準涉及生物柴油作為燃料的使用。在所述背景下，對於作為洗液用於吸收芳香烴的應用，除了標準化的生物柴油類型之外，還可以使用可以在某種程度上偏離所述標準的生物柴油的變體。生物柴油的特徵在於，在實施BTX清洗時力求的低溫下，對苯、曱苯和二曱苯非常好的吸收性能。所述焦爐煤氣在氣體清洗器中與生物柴油接觸，其中來自焦爐煤氣的芳香烴被吸收到生物柴油中。生物柴油符合目的地在所述清洗器的頂部加入，並與焦爐煤氣對流地流過所述清洗器。將富集了芳香烴的生物柴油在所述清洗器的底部區域排出。在本發明範圍內，生物柴油通常以10°C-50°C，優選20°C-40。C，特別優選約3(TC的溫度加入到所述清洗器中。利用洗液洗淨粗苯是物理過程，其中BTX組分在氣相和液相的物質量分配和由此它們的吸收由平衡狀態產生。相平衡關係簡化為在此y;和Xi表示氣相和液相中所涉及組分i的摩爾比例，p表示體系壓力。蒸汽壓A,為取決於溫度的所涉及組分i的物質特性。為了可以描述與理想行為的偏差，使用氣相中的逸散係數(J)i，其通常只有為1的極小的偏差，以及使用液相中的活性係數Yi。活性係數Yi為一種尺寸，其決定性地描述各種分子相互的行為，並且因此是液體中組成以及溫度的函數。為了保證儘可能有效的吸收作用，期望Yi值接近1或低於1，因為這對應於與理想的行為相比吸收能力放大。令人驚奇地，觀察到生物柴油作為洗液特別是在約30。C的低溫下具有比傳統的基於焦油的洗油更低的活性係數，並且因此觀察到明顯改善的吸收性能。與應用基於焦油餾分的化石類洗油的傳統BTX清洗相比，因此可以減少洗液循環中所需的洗液量並降低運行成本。另外，可通過更高的吸收能力從焦爐煤氣中將較大比例的粗苯洗出。除了相平衡之外，對於藉助於洗液從焦爐煤氣吸收芳香烴來說，洗液的密度、比熱容和粘度也有決定性意義。例如，生物柴油具有比已知的化石類洗油更高的熱容。因為在清洗器中加熱洗液導致吸收能力的降低，得出生物柴油在此有利的。雖然生物柴油的密度通常低於洗油的密度，粘度值通常大約一致。為了再生，將富集了芳香烴的生物柴油加熱到IO(TC-25(TC的溫度。所給出的溫度範圍高於苯、曱苯和二曱苯的沸點，以便它們從洗液中分離。已經證實特別有效的是，利用水蒸氣排出粗苯。在給出的溫度範圍內，既未觀察到顯著的蒸發也未觀察到生物柴油的分解。生物柴油的熱分解和沸騰通常取決於準確的組成在高於30(TC的溫度下才出現。為了排出所吸收的芳香烴，優選利用溫度高於150'C的過熱水蒸氣來汽提生物柴油。特別優選約18(TC或更高的汽提溫度。令人驚奇地，即使在高汽提溫度下也沒有觀察到物質的沉澱，這歸因於在焦爐6煤氣中包含的雜質的協同作用下的共聚反應。在試驗中將生物柴油加熱至20(TC的溫度，並且富集粗苯BTX，即對應於在焦爐煤氣中所包含的組成的苯、甲苯和二曱苯，以及在化石類柴油中通過共聚反應促進沉澱形成的H2S。雖然在利用化石類柴油的對比試驗中形成沉積在容器底部的球形顆粒，在使用生物柴油時卻絲毫沒有觀察到沉澱。生物柴油由植物油獲得。典型的原材料根據地域性實際例如是菜籽油、棕櫚油、向日葵油和大豆油，由它們構成對應的甲酯。在本發明範圍內，菜籽油曱酯(RME)是特別適合的，其在氣候適度的區域可以大量生產並且可以商業上提供。下面依據示範性實施例說明本發明。為了對比生物柴油和傳統的洗油作為在BTX清洗中的洗液，對比石煤焦油洗油與菜籽油甲酯(RME)的特性。表1除了示出BTX組分的活化係數Y之外，還示出了洗油和RME分別在300。C時單位為J/gK(焦耳/克卡爾文)的熱容cp和單位為kg/1(千克/升)的密度。tableseeoriginaldocumentpage7對於苯、甲苯和二曱苯，觀察到RME比洗油更低的活化係數，和因此在3(TC時更好的吸收能力。在溫度升高時活化係數值接近1的值，其中RME始終具有比傳統洗油更好的吸收能力。另外，RME以有利的方式具有比石煤焦油更高的熱容和更低的密度。雖然新鮮的RME具有比洗油更低的粘度，粘度值在通過加熱循環使用洗液和重複排出所溶解的芳香烴時互相接近。所述菜籽油曱酯還具有足夠的溫度穩定性。最高的溫度在用於BTX清洗的循環中在通過熱的水蒸氣排出芳香烴時實現。在導入溫度為235。C的蒸氣時，生物柴油沒有分解。另外，由蒸發造成的損失與洗油相比可以忽略地少。在持續較長時間使用RME時，只是觀察到生物柴油的一定的亮度，這是由於少量比例的容易沸騰的組分的消失。沒有觀察到絮凝或堵塞，因此生物柴油適於長時間地用於從焦爐煤氣吸收芳香烴。權利要求1、從焦爐煤氣除去芳香烴的方法，其中使所述焦爐煤氣在氣體清洗器中與洗液接觸，並且通過吸收作用將芳香烴從所述焦爐煤氣中分離出來，其中隨後加熱該富集了芳香烴的洗液，且利用水蒸氣通過汽提將所述芳香烴從所述洗液中排出，其中冷卻之後，將所述洗液最後被再次輸送到所述氣體清洗器，其特徵在於，使用生物柴油作為洗液。2、根據權利要求1的方法，其特徵在於，所述生物柴油基本上由菜籽油甲酯(RME)構成。3、根據權利要求1或2的方法，其特徵在於，在所述氣體清洗器的頂部加入所述生物柴油，且所述生物柴油與焦爐煤氣對流地流過所述氣體清洗器，並且從所述氣體清潔器的底部區域抽出富集了芳香烴的生物柴油。4、根據權利要求1-3中任一項的方法，其特徵在於，將所述生物柴油以l(TC-5(TC的溫度加入到所述氣體清洗器中。5、根據權利要求4的方法，其特徵在於，將所述生物柴油以20。C-40。C的溫度加入到所述氣體清洗器中。6、根據權利要求1-5中任一項的方法，其特徵在於，為了排出所吸收的芳香烴，將所述生物柴油加熱到IO(TC-250。C的溫度。7、根據權利要求6的方法，其特徵在於，為了排出所吸收的芳香烴，利用溫度高於150。C的過熱水蒸氣汽提所述生物柴油。全文摘要本發明涉及從焦爐煤氣除去芳香烴的方法。使所述焦爐煤氣在氣體清洗器中與洗液接觸，並且通過吸收作用將芳香烴從所述焦爐煤氣中分離出來。隨後，加熱該富集了芳香烴的洗液，且利用水蒸氣通過汽提將所述芳香烴從所述洗液中排出。冷卻之後，所述洗液最後被再次輸送到所述氣體清洗器。根據本發明，生物柴油被用作洗液。文檔編號C10K1/16GK101688136SQ200880022626公開日2010年3月31日申請日期2008年6月27日優先權日2007年6月29日發明者D·裡希特,G·沃茲尼,H·瑟勒特申請人:猶德有限公司