Kokereigas-Nebenproduktanlage: Gasaufbereitung und Energieeffizienz

Aufgabe der Nebenproduktanlage

Bei der Kohleverkokung im Kammernbatterieofen entsteht durch Ausgasung der flüchtigen Bestandteile Rohkokereigas. Die Nebenproduktanlage: (1) Rückgewinnung wertvoller Kohlechemikalien, (2) Aufbereitung zu sauberem, umweltverträglichem Brenngas.

Gasweg und erste Kühlung

Rohgas (ca. 700–800 °C) wird mit Spülwasser besprüht → adiabatische Verdunstung kühlt auf ~80 °C, wassergesättigt. Über Gasammelsammler → Saugrohr. Schmetterlingsventil hält leichten Überdruck im Sammler (Arbeitssicherheit). Flüssigstrom (Spülwasser + Kondensat) spült Teer/Verbindungen fort. Im Saugrohr: Abscheidepot (Downcomer) trennt Flüssigkeit und Gas → getrennte Weiterführung zur Aufbereitung.

Zusammensetzung des Rohgases

~46–48 % Wasserdampf. Weitere: H₂, CH₄, N₂, CO, CO₂, Paraffine, ungesättigte Kohlenwasserstoffe (C₂H₆, C₃H₈), O₂. Schadstoffe:

• Teerbestandteile (Aerosole)
• Teersäuregase (Phenole)
• Teerbasengase (Pyridinbasen)
• BTEX (Benzol, Toluol, Xylol), Leichöl, Aromaten
• Naphthalin
• NH₃, H₂S, HCN
• NH₄Cl, CS₂

Aufgaben der Gasaufbereitung

• Kühlung → Kondensation von Wasser/Schadstoffen
• Teerabscheidung → Vermeidung von Verunreinigungen/Verstopfungen
• NH₃-Entfernung → Korrosionsschutz
• Naphthalin-Entfernung → Vermeidung Kondensationsausfall
• Leichöl-Rückgewinnung (BTEX)
• H₂S-Entfernung → Emissionsvorgaben bei Verbrennung

Zusätzlich: Spülwasserkonditionierung (Rücklauf zur Batterie), Abwasserbehandlung (Kohlenfeuchte, chemisch gebundenes Wasser).

Teer- und Spülwasseraufbereitung

Teerabscheider: Teer trennt sich vom Wasser → Teerspeicher (Teerdestillation/Verkauf). Schwerstoffe → Teerabscheiderschlamm. Wässrige Phase → Rücklauf zur Batterie, Teilstrom = Überschusslauge/Abwasser.

Ammoniakstillen: Dampfausstripper, NaOH zersetzt Ammoniakverbindungen. NH₃-Dampf → vor NH₃-Abscheider in Gas oder in Still integriert. Endziel: Ammoniumsulfat (Dünger). Ausgestrippte Lauge → Einleitung oder biologische Nachbehandlung (Rest-NH₃, Phenol, Cyanid).

Reserveaggregate für Spülwasserrückführung (kritisch für Ofenkühlung).

Gasbehandlungsstufen

Primärgaswäscher

Kühlt Rohgas, kondensiert Wasser/Teer/Naphthalin → Volumenreduktion. Zwei Typen: Sprühkühler (Direktkontakt, Kreislaufwasser extern gekühlt) oder Rohrbündelkühler (indirekt, Kühlwasser im Kreislauf/Kühlturm). Kondensat → Teer-/Laugenaufbereitung.

Teerabscheider (Elektrofilter)

Hochspannungselektroden laden Teerpartikel → elektrostatische Abscheidung. Vor oder nach Exhauster einbaubar.

Exhauster (Gebläse)

Antriebskraft für Gasstrom durch Anlage. Kritisch für Sammlerdruck → Türschlupfemissionen. Ausfall → Rohgas über Fackeln in Atmosphäre.

Ammoniakentfernung

• Ammoniumsulfat-Prozess: Gas + H₂SO₄-Lösung (Absorber: Sprühung / Saturator: Blasbad) → (NH₄)₂SO₄ kristallisiert, trocknet, Verkauf als Dünger.
• Wasserwäsche (modern): Wasser löst NH₃ (teilweise H₂S, HCN) → Wäschlauge → Ammoniakstill (Dampfstripper). NH₃-Dampf → (NH₄)₂SO₄, konzentrierte NH₃-Lösung, Verbrennung oder katalytische Umwandlung zu N₂/H₂ (Rückführung ins Gas).
• PHOSAM (US Steel): Monoammoniumphosphat-Lösung bindet NH₃ → wasserfreies NH₃ (verkäuflich).

Endgaswäscher

Entfernt Verdichtungswärme nach Exhauster. Niedrigere Temperaturen verbessern nachgelagerte Prozesse. Direktkühlung mit Wasser oder Waschöl. Bei Abkühlung unter Primärwäschertemperatur kondensiert Naphthalin → kristallisiert, verschmutzt Anlagen. Waschöl: Naphthalin löst sich, Seitenstrom dampfgestrippt. Wasser: Naphthalin über Teer absorbiert (Teeraustausch mit Frischteer).

Naphthalinenentfernung

Gaswäscher mit Waschöl (Gefülltes Rohr oder Sprühstufen). Waschölregeneration: Dampfstripper. Oft mit Leichölentfernung kombiniert. Naphthalin → Schwerölstrom → Teermischung.

Leichöl (Benzolöl)

Hauptbestandteile: BTEX. Ähnlicher Waschölprozess wie Naphthalin. Stripper → Rohleichöl → Verkauf oder Feindestillation im Leichölwerk. Kann im Gas verbleiben → erhöht Heizwert.

Entschwefelung (H₂S-Entfernung)

Verfahren: Vakuum, Ammoniak, Wasch, Sulfiban, Claus. Einbauort prozessabhängig.