DE102008051058B4

DE102008051058B4 - Process for separating solid particles from a water phase in a hydrocarbon production plant

Info

Publication number: DE102008051058B4
Application number: DE102008051058.0A
Authority: DE
Inventors: Holger Schmigalle; Dr. Schneider Georg
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2022-02-03
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: DE102008051058A1

Abstract

Verfahren zur Abtrennung von festen Partikeln, insbesondere Kokspartikeln, aus einer Wasserphase mittels Schwerkraft in einer Anlage zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen durch die Spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abtrennung Flockungshilfsmittel (F) verwendet werden, wobei ein oder mehrere Flockungshilfsmittel (F) in den Bodenbereich der Waschwasserkolonne (1) des Spaltgases (S) oder in den Eingangsbereich eines Schwerkraftabscheiders (2, 3a, 3b) und in den Bodenbereich der Waschwasserkolonne (1) des Spaltgases (S) zugeführt wird oder werden.Process for separating solid particles, in particular coke particles, from a water phase by means of gravity in a plant for producing hydrocarbons by splitting a hydrocarbon-containing charge, characterized in that flocculants (F) are used in the separation, one or more flocculants (F ) in the bottom area of the washing water column (1) of the cracked gas (S) or in the inlet area of a gravity separator (2, 3a, 3b) and in the bottom area of the washing water column (1) of the cracked gas (S) is or are fed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von festen Partikeln, insbesondere Kokspartikeln, aus einer Wasserphase mittels Schwerkraft in einer Anlage zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen durch die Spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes.The invention relates to a method for separating solid particles, in particular coke particles, from a water phase by means of gravity in a plant for the production of hydrocarbons by splitting a hydrocarbon-containing charge.

Anlagen zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen durch die Spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes werden auch als Olefinanlagen bezeichnet. In einer Olefinanlage wird ein kohlenwasserstoffhaltiger Einsatz in der flüssigen oder gasförmigen Phase in ein katalytisches oder thermisches Verfahren geführt. Dabei werden die längerkettigen Kohlenwasserstoffe in kürzerkettige Kohlenwasserstoffe getrennt. Aus den so entstandenen kürzerkettigen Kohlenwasserstoffen werden anschließend in einem Tieftemperaturzerlegungsteil die gewünschten Olefinprodukte herausgetrennt.Plants for the production of hydrocarbons by splitting a feedstock containing hydrocarbons are also referred to as olefin plants. In an olefin plant, a hydrocarbon-containing feedstock is fed into a catalytic or thermal process in the liquid or gaseous phase. The longer-chain hydrocarbons are separated into shorter-chain hydrocarbons. The desired olefin products are then separated out from the resulting shorter-chain hydrocarbons in a low-temperature decomposition section.

Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel einer Ethylenanlage beschrieben, ist aber prinzipiell für jede Olefinanlage geeignet, bei der feste Partikel, insbesondere Kokspartikel aus einer Wasserphase mittels Schwerkraft abgetrennt werden müssen. In einer Ethylenanlage wird ein gasförmiger Einsatz in einen Spaltofen geführt und thermisch gespalten. Bei der Spaltung entsteht dabei hauptsächlich Ethylen, welches von den anderen Kohlenwasserstoffen im anschließenden Temperaturzerlegungsteil abgetrennt wird.The invention is described below using an ethylene plant as an example, but is in principle suitable for any olefin plant in which solid particles, in particular coke particles, have to be separated from a water phase by means of gravity. In an ethylene plant, a gaseous feed is fed into a cracking furnace and thermally cracked. Cracking mainly produces ethylene, which is separated from the other hydrocarbons in the subsequent temperature decomposition section.

Der kohlenwasserstoffhaltige Einsatz wird in der Ethylenanlage mit heißem Dampf vermischt und in einen Spaltofen geführt. Das Kohlenwasserstoff-Dampf-Gemisch wird in Spaltrohren, welche von außen beheizt werden, durch den Spaltofen geführt. Dabei wird das Kohlenwasserstoff-Dampf-Gemisch für Sekundenbruchteile auf Temperaturen von bis zu 800 °C erwärmt. Bei diesen Temperaturen spalten sich die längerkettigen Kohlenwasserstoffe in kürzerkettige Kohlenwasserstoffe auf. Um eine unerwünschte Weiterreaktion der kürzerkettigen Kohlenwasserstoffe zu verhindern, muss das so genannte Spaltgas nach dem Spaltofen möglichst schnell wieder abgekühlt werden. The hydrocarbon feedstock is mixed with hot steam in the ethylene plant and fed into a cracking furnace. The hydrocarbon-steam mixture is conducted through the cracking furnace in cracking tubes which are heated from the outside. The hydrocarbon-steam mixture is heated to temperatures of up to 800 °C for fractions of a second. At these temperatures, the longer-chain hydrocarbons split into shorter-chain hydrocarbons. In order to prevent an undesired further reaction of the shorter-chain hydrocarbons, the so-called cracked gas must be cooled down again as quickly as possible after the cracking furnace.

Zur Abkühlung wird das Spaltgas aus dem Spaltofen in eine Quenchkolonne oder Waschwasserkolonne geführt. In der Quenchkolonne wird das Spaltgas durch den Kontakt mit Wasser gleichzeitig abgekühlt und gewaschen. Im Folgenden wird die Kolonne, in der das Spaltgas direkt nach dem Spaltofen abgekühlt und gewaschen wird, als Waschwasserkolonne bezeichnet. Das Spaltgas wird unten in die Waschwasserkolonne aufgegeben und durchströmt die Waschwasserkolonne von unten nach oben, so dass das gereinigte und abgekühlte Spaltgas die Waschwasserkolonne über den Kopf der Kolonne verlässt. Das Quenchwasser wird über den Kopf der Waschwasserkolonne aufgegeben. Spaltgas und Quenchwasser passieren daher im Gegenstrom, wodurch ein intensiver Wärme- und Stoffaustausch erreicht wird. Typischerweise enthält die Waschwasserkolonne mehrere Kaminböden, auf denen sich die Wasserphase sammelt und abgezogen werden kann.For cooling, the cracked gas from the cracking furnace is fed into a quench column or scrubbing water column. In the quench column, the cracked gas is simultaneously cooled and washed through contact with water. The column in which the cracked gas is cooled and washed directly after the cracking furnace is referred to below as the wash water column. The cracked gas is fed into the scrubbing water column at the bottom and flows through the scrubbing water column from bottom to top, so that the cleaned and cooled cracked gas leaves the scrubbing water column via the top of the column. The quench water is fed in via the top of the wash water column. Cracked gas and quench water therefore pass in countercurrent, which results in an intensive heat and mass transfer. Typically, the wash water column contains several chimney trays on which the water phase collects and can be drawn off.

In der Waschwasserkolonne wird das Spaltgas nicht nur abgekühlt, sondern von festen Partikeln, wie Kokspartikel, gereinigt. Bei der thermischen Spaltung in Spaltofen bilden sich feste Kokspartikel, welche aus Agglomeraten von längerkettigen Kohlenwasserstoffen bestehen. Diese festen Partikel werden in der Waschwasserkolonne durch das Quenchwasser aus dem Spaltgas heraus gewaschen. Nach dem Stand der Technik bildet sich somit im Sumpf der Waschwasserkolonne eine Wasserphase, welch einen hohen Anteil fester Kokspartikel aufweist. Diese Wasserphase mit den festen Kokspartikeln wird aus dem Sumpf der Kolonne abgezogen.In the scrubbing water column, the cracked gas is not only cooled, but also cleaned of solid particles such as coke particles. Solid coke particles, which consist of agglomerates of longer-chain hydrocarbons, are formed during thermal cracking in cracking furnaces. These solid particles are washed out of the cracked gas in the wash water column by the quench water. According to the prior art, a water phase which has a high proportion of solid coke particles forms in the bottom of the scrubbing water column. This water phase with the solid coke particles is withdrawn from the bottom of the column.

Die mit festen Kokspartikeln beladene Wasserphase, welche aus den Sumpf der Kolonne abgezogen wird, enthält den Hauptanteil des Quenchwassers, welches der Kolonne aufgegeben wurde. Um das Wasser aus dem Sumpf der Kolonne wieder verwenden zu können, müssen die festen Kokspartikeln abgetrennt werden. Dies erfolgt nach dem Stand der Technik in einer Ethylenanlage über Schwerkraftabscheider. Als erster Schwerkraftabscheider nach dem Stand der Technik wird ein riesiger mehrstufiger Absetzbehälter verwendet. Ein mehrstufiger Absetzbehälter nach dem Stand der Technik weist mehrere Vertiefungen auf. Um sicher zu stellen, dass die Wasserphase, welche von einem Punkt oberhalb der Vertiefungen aus dem Absetzbehälter abgezogen wird, frei von festen Kokspartikeln ist, muss der Absetzbehälter derart dimensioniert sein, dass die Verweildauer der Wasserphase im Absetzbehälter hinreichend groß ist. Nur bei hinreichend großer Verweildauer können sich alle Kokspartikel, angetrieben durch die Schwerkraft, absetzen und in den Vertiefungen sammeln. Aus diesem Grund müssen die Absetzbehälter nach dem Stand der Technik bei der großen Menge der Wasserphase sehr groß dimensioniert werden.The water phase loaded with solid coke particles, which is drawn off from the bottom of the column, contains the main part of the quench water, which was fed to the column. In order to be able to reuse the water from the bottom of the column, the solid coke particles have to be separated off. According to the prior art, this is done in an ethylene plant using gravity separators. As the first prior art gravity separator, a huge multi-stage settling tank is used. A prior art multi-stage settling tank has multiple cavities. In order to ensure that the water phase, which is drawn off from a point above the depressions from the settling tank, is free of solid coke particles, the settling tank must be dimensioned in such a way that the residence time of the water phase in the settling tank is sufficiently long. Only if the dwell time is long enough can all the coke particles, driven by gravity, settle and collect in the depressions. For this reason, the settling tanks according to the state of the art have to be dimensioned very large for the large amount of water phase.

Aus den Vertiefungen des Absetzbehälters wird eine Wasserphase abgezogen, welche eine deutlich höhere Konzentration an Kokspartikeln aufweist, als ursprünglich in den Absetzbehälter eingegeben. Diese aufkonzentrierte Wasserphase wird zu den Schwerkraftabscheidern der zweiten Stufe geführt. Die Schwerkraftabscheider der zweiten Stufe nach dem Stand der Technik sind ein oder mehrere Behälter mit konusförmigen Boden. Die festen Kokspartikeln setzen sich in Folge der Schwerkraft unten im konusförmigen Teil des Behälters ab. In den Behältern mit dem konusförmigen Boden bildet sich somit eine leichte Phase oben und eine schwere Phase im unteren Teil des Konusses. Die Dichte der schweren Phase im unteren Teil des Konusses kann dabei, durch das hintereinander Schalten mehrerer derartiger Behälter weiter erhöht werden. Am Ende wird die schwere Phase aus der Anlage entfernt.A water phase is withdrawn from the wells of the settling tank, which has a significantly higher concentration of coke particles than originally entered into the settling tank. This concentrated water phase is sent to the second stage gravity separators. The prior art second stage gravity separators are one or more cone-bottomed vessels. the fest As a result of gravity, the remaining coke particles settle down in the cone-shaped part of the container. In the vessels with the cone-shaped bottom, a light phase is thus formed at the top and a heavy phase at the bottom of the cone. The density of the heavy phase in the lower part of the cone can be further increased by connecting several such containers in series. At the end, the heavy phase is removed from the plant.

Die Abtrennung der festen Kokspartikel aus der Wasserphase nach dem Stand der Technik weist dabei mehrer Nachteile auf. Die mit festen Kospartikeln beladene Wasserphase aus dem Sumpf der Waschwasserkolonne fällt in sehr großer Menge, da eine große Menge Quenchwasser zur Reinigung und vor allem zur Abkühlung des Spaltgases benötigt wird. Daher muss der erste Schwerkraftabscheider, welcher nach dem Stand der Technik aus einem mehrstufigen Absetzbehälter besteht, sehr groß ausgeführt werden. Nur so lässt sich eine hinreichende Verweildauer der, mit festen Kokspartikeln beladenen, Wasserphase sicherstellen. Nur bei ausreichend großer Verweildauer können sich die Kokspartikeln in den Vertiefungen absetzen und eine kokspartikelfreie Wasserphase aus dem Absetzbehälter gewonnen werden. Dies bedingt einen hohen baulichen Aufwand, da dabei nicht nur der eigentliche Absetzbehälter sehr groß ausgeführt werden muss, sondern auch noch unter der Waschwasserkolonne angeordnet werden muss. D.h. die ohnehin schon hohe Waschwasserkolonne muss noch in eine Höhe von mehreren 10m installiert werden, um zu gewährleisten, dass sich der Abzug aus dem Sumpf der Waschwasserkolonne oberhalb des großen Absetzbehälters befindet.The separation of the solid coke particles from the water phase according to the prior art has several disadvantages. The water phase loaded with solid cos particles from the bottom of the scrubbing water column falls in a very large amount, since a large amount of quench water is required for cleaning and, above all, for cooling the cracked gas. Therefore, the first gravity separator, which according to the prior art consists of a multi-stage settling tank, has to be made very large. This is the only way to ensure that the water phase, which is loaded with solid coke particles, remains there for an adequate period of time. The coke particles can only settle in the depressions and a coke particle-free water phase can be obtained from the settling tank if the residence time is long enough. This necessitates a high level of structural complexity, since not only does the actual settling tank have to be very large, but it also has to be arranged under the washing water column. This means that the washing water column, which is already high, still has to be installed at a height of several 10m to ensure that the drain from the sump of the washing water column is above the large sedimentation tank.

Aus der DE 10 2006 045 498 A1 ist ein Verfahren zur Wasserwäsche eines heißen kohlenwasserstoffhaltigen Gases in einer Anlage zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen aus kohlenwasserstoffhaltigem Einsatz bekannt, wobei die Wasserwäsche drei Wasserkreisläufe umfasst.From the DE 10 2006 045 498 A1 a method for water scrubbing of a hot hydrocarbon-containing gas in a plant for the production of hydrocarbons from hydrocarbon-containing use is known, the water scrubbing comprising three water circuits.

In der DE 2 209 302 A wird ein Verfahren zum Dampfcracken von Kohlenwasserstoffen unter Bildung von ungesättigten Kohlenwasserstoffprodukten beschrieben. Ein aus einem Kühlturm abgezogenes Bodenprodukt enthält Teerbodenprodukte. Koks- und andere kohlehaltige Teilchen werden in einem Filter entfernt.In the DE 2 209 302 A describes a process for steam cracking hydrocarbons to form unsaturated hydrocarbon products. A bottoms product withdrawn from a cooling tower contains tar bottoms products. Coke and other carbonaceous particles are removed in a filter.

Die DE 28 02 066 A1 betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung bzw. Reinigung von Grund-, Oberflächen- oder Abwässern aller Art, u.a. unter Verwendung von Flockungsmitteln und Flockungshilfsmitteln zur Ausbildung sedimentierfähiger Zusammenballungen von Partikeln.the DE 28 02 066 A1 relates to a process for the treatment or purification of groundwater, surface water or waste water of all kinds, including the use of flocculants and flocculants to form agglomerations of particles capable of sedimentation.

Aus der DE 103 37 764 A1 sind kationische Polymerzusammensetzungen und ihre Verwendung als Flockungshilfsmittel bekannt. Die Flockungshilfsmittel werden eingesetzt bei der Fest/Flüssig-Trennung wie z.B. bei der Schlammentwässerung und der Abwasserreinigung.From the DE 103 37 764 A1 cationic polymer compositions and their use as flocculants are known. The flocculants are used in solid/liquid separation, such as in sludge dewatering and waste water treatment.

Die US 2005/0065390 A1 offenbart die katalytische Herstellung von Olefinen unter Rückgewinnung von Wasser. Feste Partikel werden von einem ersten Flüssigstrom durch Absetzen auf den Boden eines Absetztanks abgetrennt. Dabei wird ein Flockungshilfsmittel in Form eines kationischen Polymers eingesetzt.the U.S. 2005/0065390 A1 discloses the catalytic production of olefins with recovery of water. Solid particles are separated from a first liquid stream by settling to the bottom of a settling tank. A flocculation aid in the form of a cationic polymer is used here.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art derart auszugestalten, dass der bauliche Aufwand in einer Olefinanlage reduziert wird.The present invention is therefore based on the object of designing a method of the type mentioned at the outset in such a way that the structural complexity in an olefin plant is reduced.

Die vorliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei der Abtrennung Flockungshilfsmittel verwendet werden. Unter einem Flockungshilfsmittel wird im Rahmen der Erfindung jede Substanz verstanden, die mit den festen Partikeln, insbesondere Kokspartikeln, in der Wasserphase derart reagiert, dass sich deutlich größere und schwerere Partikel bilden. Flockungshilfsmittel können sich dabei nicht nur selbst an die festen Partikeln anlagern, sondern auch mehrere feste Partikel zu einem Agglomerat verbinden. Das Flockungshilfsmittel kann dabei sowohl in fester, flüssiger als auch gasförmiger Phase vorliegen.The present object is achieved in that flocculation aids are used during the separation. Within the scope of the invention, a flocculation aid is understood to be any substance that reacts with the solid particles, in particular coke particles, in the water phase in such a way that significantly larger and heavier particles are formed. Flocculation aids can not only attach themselves to the solid particles, but also combine several solid particles into an agglomerate. The flocculant can be present in a solid, liquid or gaseous phase.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, durch die Verwendung von Flockungshilfsmitteln die Schwerkraftabtrennung zu verbessern. Durch die erfindungsgemäße Verwendung der Flockungshilfsmittel werden deutlich größere und schwerere Teilchen gebildet, die sich somit einfacherer aus der Wasserphase per Schwerkraft abtrennen. Durch die schnellere und verbesserte Abtrennung der nunmehr deutlich größeren und schwereren Teilchen aus der Wasserphase kann das gleiche Abtrennungsergebnisses mit einer deutlich kürzeren Verweilzeit im ersten oder den darauf folgenden Schwerkraftabscheidern erreicht werden. Somit können die Schwerkraftabscheider durch die erfindungsgemäße Verwendung der Flockungshilfsmittel deutlich kleiner gebaut werden. Die Abtrennung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hat daher einen deutlich geringeren Platzbedarf und deutlich verringerte Materialkosten.The basic idea of the invention is to improve gravity separation by using flocculants. By using the flocculants according to the invention, significantly larger and heavier particles are formed, which are therefore easier to separate from the water phase by gravity. Due to the faster and improved separation of the now significantly larger and heavier particles from the water phase, the same separation result can be achieved with a significantly shorter residence time in the first or the following gravity separators. The gravitational separators can thus be made significantly smaller as a result of the use of the flocculation aids according to the invention. The separation according to the method according to the invention therefore requires significantly less space and significantly reduced material costs.

Bevorzugt werden als Flockungshilfsmittel organische, hoch molekulare Stoffe verwendet, die in Lösung ein nichtionisches, anionisches oder kationisches Verhalten zeigen. Derartige Flockungshilfsmittel sind in fester, flüssiger oder gasförmiger Phase erhältlich und vielfältig einsetzbar. Die Flockungshilfsmittel lagern sich bevorzugt an Kokspartikel an und verbinden diese mit weiteren Kokspartikeln. Anorganische Flockungshilfsmittel mit ähnlichen Eigenschaften sind jedoch ebenfalls geeignet.The flocculants used are preferably organic, high-molecular substances which exhibit non-ionic, anionic or cationic behavior in solution. Such flocculation aids are available in a solid, liquid or gaseous phase and can be used in a variety of ways. The Flo Cracking aids attach themselves preferentially to coke particles and combine them with other coke particles. However, inorganic flocculants with similar properties are also suitable.

Zusätzlich zu der im Folgenden erläuterten Einspeisung direkt in den Bodenbereich der Waschwasserkolonne des Spaltgases kann das Flockungshilfsmittel in den Eingangsbereich eines Schwerkraftabscheiders zugeführt. In dieser Ausgestaltung der Erfindung kann sich das Flockungshilfsmittel direkt im Eingangsbereich des Schwerkraftabscheiders mit den festen Partikeln, insbesondere den Kokspartikeln verbinden, deutlich größere und schwerere Teilchen bilden, und damit die festen Partikel in einfacher und effektiver Weise per Schwerkraft aus der Wasserphase abtrennen. Der Schwerkraftabscheider kann in dieser Ausgestaltung der Erfindung deutlich kleiner als im Stand der Technik ausgeführt werden.In addition to feeding the cracked gas directly into the bottom area of the scrubbing water column, as explained below, the flocculant can be fed into the entry area of a gravity separator. In this embodiment of the invention, the flocculant can combine with the solid particles, in particular the coke particles, directly in the entrance area of the gravity separator, form significantly larger and heavier particles, and thus separate the solid particles from the water phase in a simple and effective manner by gravity. In this embodiment of the invention, the gravity separator can be made significantly smaller than in the prior art.

Erfindungsgemäß werden die Flockungshilfsmittel jedoch stets (auch) direkt in den Bodenbereich der Waschwasserkolonne des Spaltgases zugeführt. Im Bodenbereich der Waschwasserkolonne des Spaltgases sammelt sich die Wasserphase mit den Kokspartikeln, die vorher durch das Quenchwasser aus dem Spaltgas heraus gewaschen wurden. Durch die Zufuhr der Flockungshilfsmittel in den Bodenbereich der Waschwasserkolonne bilden sich direkt im Bodenbereich größere Agglomerate fester Partikel. Diese lassen sich in einem kleinen, anschließenden Schwerkraftabscheider in effektiver Weise abtrennen. Der Schwerkraftabscheider kann in dieser Ausgestaltung der Erfindung deutlich kleiner als im Stand der Technik dimensioniert werden. Die Abtrennung der festen Partikel aus der Wasserphase funktioniert in deutlich kürzerer Zeit. Somit kann auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung die Höhe, in welcher die Waschwasserkolonne installiert werden muss, weiter reduziert werden.According to the invention, however, the flocculants are always (also) fed directly into the bottom region of the scrubbing water column of the cracked gas. The water phase with the coke particles, which were previously washed out of the cracked gas by the quench water, collects in the bottom area of the scrubbing water column of the cracked gas. By feeding the flocculation aids into the bottom area of the washing water column, larger agglomerates of solid particles are formed directly in the bottom area. These can be effectively separated in a small subsequent gravity separator. In this embodiment of the invention, the gravity separator can be dimensioned significantly smaller than in the prior art. The solid particles can be separated from the water phase in a significantly shorter time. Thus, in this embodiment of the invention, too, the height at which the scrubbing water column has to be installed can be further reduced.

Vorteilhafter Weise werden Flockungsmittel im Prozesswasseraufbereitungskreislauf stromaufwärts vor einem Koaleszer zugeführt. Auch im Prozesswasseraufbereitungskreislauf einer Olefinanlage vor dem Koaleszer müssen feste Partikel aus der Wasserphase entfernt werden. Nach dem Stand der Technik wird dies über rückspülbare Filter mit nachgeschalteten Feinfiltern realisiert. In dieser Ausgestaltung der Erfindung werden die Filter vorteilhafter Weise durch einen Schwerkraftabscheider unter Verwendung eines Flockungshilfsmittels ersetzt. Feste Partikel können dadurch auch im Prozesswasseraufbereitungskreislauf abgetrennt werden, ohne aufwendige Filtereinheiten zu verwenden, welche durch feste Partikel verstopft werden und somit eine periodische Reinigung zu erfordern.Advantageously, flocculants are added in the process water treatment circuit upstream of a coalescer. Solid particles must also be removed from the water phase in the process water treatment circuit of an olefin plant upstream of the coalescer. According to the state of the art, this is implemented using backwashable filters with downstream fine filters. In this embodiment of the invention, the filters are advantageously replaced by a gravity separator using a flocculation aid. Solid particles can thus also be separated in the process water treatment cycle without using expensive filter units which become clogged with solid particles and thus require periodic cleaning.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Flockungshilfsmittel in den Eingangsbereich eines Absetzbeckens der Wasserphase aus der Entkokung der Spaltrohre zugeführt. Bei der thermischen Spaltung des kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes in den Spaltrohren bilden sich Kokspartikel, welche nicht nur mit den Spaltgas in die Waschwasserkolonne gelangen und auf beschriebene Art und Weise aus den Spaltgas heraus gewaschen werden können. Zusätzlich lagern sich Kokspartikel an den Wänden der Spaltrohre an. Dies bedingt eine periodische Entkokung der Spaltrohre. Nach dem Stand der Technik erfolgt die periodische Entkokung der Spaltrohre durch die Zugabe eines heißen Luft-Dampf-Gemisches in die Spaltrohre. Während der größte Teil der Kokspartikel verbrennen, werden nicht verbrannte Kokspartikel über das Luft-Dampf-Gemisch aus Spaltrohren herausgeführt. Aus dem Luft-Dampf-Gemisch wird über Zyklonabscheider eine Koks-Wasserphase herausgetrennt, welche zur weiteren Abtrennung in ein Absetzbecken geleitet wird. Um die Qualität des Abwassers aus dem Absetzbecken zu verbessern, werden auch hier die festen Partikel per Schwerkraft abgetrennt. Durch die Zufuhr eines Flockungshilfsmittels wird auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung die Abtrennung der festen Kokspartikel verbessert.In a further embodiment of the invention, the flocculants are fed into the entry area of a settling tank of the water phase from the decoking of the cracking tubes. During the thermal cracking of the hydrocarbon-containing charge in the cracking tubes, coke particles are formed, which not only get into the scrubbing water column with the cracked gas and can be washed out of the cracked gas in the manner described. In addition, coke particles accumulate on the walls of the cracking tubes. This requires periodic decoking of the cracking tubes. According to the prior art, the periodic decoking of the cracking tubes is carried out by adding a hot air-steam mixture to the cracking tubes. While most of the coke particles burn, unburned coke particles are carried out of cracker tubes via the air-steam mixture. A coke-water phase is separated out of the air-steam mixture via cyclone separators, which is fed into a settling tank for further separation. In order to improve the quality of the waste water from the settling tank, the solid particles are also separated here by gravity. In this embodiment of the invention, the addition of a flocculant improves the separation of the solid coke particles.

Die vorliegende Erfindung ist besonders zum Einsatz in einer Ethylenanlage und speziell zur Abtrennung von Kokspartikel aus der Wasserphase aus der Waschwasserkolonne des Spaltgases geeignet.The present invention is particularly suitable for use in an ethylene plant and especially for separating coke particles from the water phase from the wash water column of the cracked gas.

Durch die vorliegende Erfindung gelingt es insbesondere, die Abtrennung von festen Partikeln aus der Wasserphase in einer Olefinanlage derart zu verbessern, dass der konstruktive Aufwand sowie der Platzbedarf der Schwerkraftabscheider deutlich verringert werden.The present invention makes it possible in particular to improve the separation of solid particles from the water phase in an olefin plant in such a way that the structural complexity and the space requirement of the gravity separator are significantly reduced.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail below using an exemplary embodiment of the invention shown in the figure.

Es zeigt

1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

It shows

1 an embodiment of the invention

1 zeigt die Waschwasserkolonne 1 einer Olefinanlage mit mehreren stromabwärts angeordneten Schwerkraftabscheidern 2, 3a, 3b. In dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht die Waschwasserkolonne aus drei unterschiedlichen Abschnitten, die jeweils durch die Kaminböden K getrennt sind. In den oberen Bereich jedes Abschnitts wird Quenchwasser W aufgegeben. Das Spaltgas S durchströmt die drei Abschnitte von unten nach oben und gelangt jeweils durch den Kaminboden in den nächsthöheren Abschnitt. Somit befindet sich das Spaltgas S in jedem Abschnitt in Gegenstrom mit dem Quenchwasser W und wird dadurch abgekühlt und gereinigt. Im unteren Abschnitt der Waschwasserkolonne 1 erfolgt der größte Teil der Trennung von Spaltgas S und festen Kokspartikeln. Das gereinigte Spaltgas SG tritt über den Kopf der Waschwasserkolonne 1 aus. Aus den oberen beiden Abschnitten wird das Quenchwasser W direkt von den jeweiligen Kaminböden K über die Abzüge 4b und 4a ausgeführt. Das über die Abzüge 4a und 4b abgeführte Prozesswasser enthält nur wenige feste Kokspartikel und kann daher direkt in eine Einheit zur Aufbereitung geführt werden. 1 shows the washing water column 1 of an olefin plant with several downstream gravity separators 2, 3a, 3b. In this embodiment of the invention, the washing water column consists of three different sections, which are each separated by the chimney trays K. Quench water W is fed into the upper area of each section. The fission gas S flows through the three sections from bottom to top and reaches the next higher section through the chimney tray. Thus, the cracked gas S is in countercurrent with the quench in each section water W and is thereby cooled and cleaned. In the lower section of the scrubbing water column 1, most of the separation of cracked gas S and solid coke particles takes place. The cleaned cracked gas SG exits the wash water column 1 at the top. From the upper two sections, the quench water W is carried out directly from the respective chimney trays K via the vents 4b and 4a. The process water discharged via the outlets 4a and 4b contains only a few solid coke particles and can therefore be fed directly into a treatment unit.

Im unteren Abschnitt der Waschwasserkolonne 1 wird die mit festen Kokspartikeln beladene Wasserphase über den Abzug 4 aus dem Sumpf der Waschwasserkolonne 1 abgezogen. Die mit festen Kokspartikeln beladene Wasserphase wird in den ersten Schwerkraftabscheider 2 geführt. Der Schwerkraftabscheider 2 besteht aus einem mehrstufigen Absetzbecken. In den mehrstufigen Vertiefungen des Absetzbeckens 2 sammeln sich die festen Kokspartikeln. Diese werden über die Leitungen 5 vom Boden der Vertiefungen abgezogen und als Wasserphase erhöhter Dichte auf dem zweiten Schwerkraftabscheider 3a aufgegeben.In the lower section of the washing water column 1, the water phase loaded with solid coke particles is drawn off via the trigger 4 from the bottom of the washing water column 1. The water phase loaded with solid coke particles is fed into the first gravity separator 2 . The gravity separator 2 consists of a multi-stage settling tank. The solid coke particles collect in the multi-level depressions of the settling tank 2 . These are drawn off from the bottom of the wells via the lines 5 and fed to the second gravity separator 3a as a water phase of increased density.

Der Schwerkraftabscheider 3a besteht aus einem Behälter mit konusförmigen Boden. Der Schwerkraftabscheider 3a ist derart dimensioniert, dass die Wasserphase mit erhöhter Dichte ein bis mehrere Stunden in ihn verweilt. In dieser Zeit sammeln sich die festen Kokspartikel im unteren konischen Bereich des Schwerkraftabscheiders 3a. Im Schwerkraftabscheider 3a entsteht so eine schwere und eine leichte Phase. Die schwere Phase wird über den unteren Abzug 6 dem nächsten Schwerkraftabscheider 3b aufgegeben. Die leichte Phase 7 ist im Wesentlichen frei von Kokspartikeln und kann als Prozesswasser beliebig in die Olefinanlage zurückgeführt werden.The gravity separator 3a consists of a container with a conical bottom. The gravity separator 3a is dimensioned in such a way that the water phase with increased density remains in it for one to several hours. During this time, the solid coke particles collect in the lower conical area of the gravity separator 3a. A heavy phase and a light phase are formed in the gravity separator 3a. The heavy phase is fed to the next gravity separator 3b via the lower trigger 6. The light phase 7 is essentially free of coke particles and can be recycled as process water into the olefin plant.

Im dritten Schwerkraftabscheider 3b verweilt die schwere Phase noch einmal deutlich länger als im stromaufwärts gelegenen Schwerkraftabscheider 3a. Nach dem gleichen Prinzip bildet sich im Schwerkraftabscheider eine leichte Phase 9 und eine schwere Phase 8 mit deutlich höherer Konzentration fester Partikel. Die schwere Phase 8 wird dann aus dem Schwerkraftabscheider 3b unten abgezogen und aus dem Prozess ausgeführt. Die leichte Phase 9 ist frei von festen Partikeln und kann beliebig im Prozess als Prozesswasser zurück gewonnen werden.In the third gravitational separator 3b, the heavy phase stays for a significantly longer time than in the gravitational separator 3a located upstream. According to the same principle, a light phase 9 and a heavy phase 8 with a significantly higher concentration of solid particles are formed in the gravity separator. The heavy phase 8 is then withdrawn from the gravity separator 3b below and carried out of the process. The light phase 9 is free of solid particles and can be recovered as process water at any point in the process.

Aus dem Absatzbecken 2 wird die Wasserphase von einem Punkt deutlich oberhalb der Vertiefungen abgezogen. In dieser Höhe enthält die Wasserphase nur einen marginalen Anteil von Festpartikeln. Die Wasserphase wird hier über den Abzug 10 und die Pumpe 11 auf dem Absetzbecken 2 abgepumpt und über einen Feinfilter 12 in die Waschwasserkolonne 1 als Quenchwasser zurückgeführt.The water phase is withdrawn from the settling basin 2 from a point well above the depressions. At this level, the water phase contains only a marginal proportion of solid particles. The water phase is pumped out here via the trigger 10 and the pump 11 on the settling tank 2 and returned via a fine filter 12 to the washing water column 1 as quench water.

In dieser Ausgestaltung der Erfindung wird ein Flockungshilfsmittel F im unteren Bereich der Waschwasserkolonne 1 sowie dem Eingangsbereich des Absetzbehälters 2 aufgegeben. In dieser Ausgestaltung der Erfindung bilden sich schon im unteren Bereich der Waschwasserkolonne1 größere und schwerere Agglomerate von Kokspartikeln. Die Bildung dieser großen und schweren Agglomerate von Kokspartikeln wird durch die Zugabe des Flockungshilfsmittel F in den Eingangsbereich des Absetzbehälters 2 noch deutlich verstärkt. Diese Agglomerate sind schwerer und größer als die Kokspartikeln im Stand der Technik und setzen sich daher deutlich schneller in den Vertiefungen des Absetzbehälters 2 ab. Die Verweilzeit der Wasserphase zur Abtrennung der festen Partikel im Schwerkraftabscheider 2 kann somit deutlich reduziert werden. Dadurch kann auch der Schwerkraftabscheider 2 deutlich kleiner gebaut werden. Je nach der Beladung des Spaltgases S mit Kokspartikeln kann durch die erfindungsgemäße Zugabe des Flockungshilfsmittels F die Abtrennung der festen Kokspartikel aus der Wasserphase derart verbessert werden, dass optional der Feinfilter 12 weggelassen werden kann. Zusätzlich können die Schwerkraftabscheider 3a und 3b für deutlich kürzere Verweilzeiten dimensioniert werden.In this embodiment of the invention, a flocculant F is applied in the lower area of the washing water column 1 and the entrance area of the settling tank 2 . In this embodiment of the invention, larger and heavier agglomerates of coke particles already form in the lower area of the washing water column 1 . The formation of these large and heavy agglomerates of coke particles is significantly increased by the addition of the flocculant F in the entry area of the settling tank 2 . These agglomerates are heavier and larger than the coke particles in the prior art and therefore settle in the depressions of the settling tank 2 much faster. The residence time of the water phase for separating the solid particles in the gravity separator 2 can thus be significantly reduced. As a result, the gravity separator 2 can also be made significantly smaller. Depending on the loading of the cracked gas S with coke particles, the addition of the flocculant F according to the invention can improve the separation of the solid coke particles from the water phase in such a way that the fine filter 12 can optionally be omitted. In addition, the gravity separators 3a and 3b can be dimensioned for significantly shorter residence times.

Claims

Process for separating solid particles, in particular coke particles, from a water phase by means of gravity in a plant for producing hydrocarbons by splitting a hydrocarbon-containing charge, characterized in that flocculants (F) are used in the separation, with one or more flocculants (F ) in the bottom area of the washing water column (1) of the cracked gas (S) or in the inlet area of a gravity separator (2, 3a, 3b) and in the bottom area of the washing water column (1) of the cracked gas (S) is or are fed.

procedure after claim 1 , characterized in that the flocculants (F) used are organic, high-molecular substances which exhibit non-ionic, anionic or cationic behavior in solution.

Procedure according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that flocculation aids (F) are supplied in the process water treatment circuit upstream of a coalescer.

Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the flocculation aids (F) are fed into the entrance area of the settling tank of the water phase from the decoking of the cracking tubes.