BE1029007B1 - Werkwijze voor regeneratie van koolstofhoudend adsorbens - Google Patents

Werkwijze voor regeneratie van koolstofhoudend adsorbens Download PDF

Info

Publication number
BE1029007B1
BE1029007B1 BE20215467A BE202105467A BE1029007B1 BE 1029007 B1 BE1029007 B1 BE 1029007B1 BE 20215467 A BE20215467 A BE 20215467A BE 202105467 A BE202105467 A BE 202105467A BE 1029007 B1 BE1029007 B1 BE 1029007B1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
carbonaceous adsorbent
catalyst
carbonaceous
adsorbent
reactivated
Prior art date
Application number
BE20215467A
Other languages
English (en)
Inventor
Annemie Houben
Rikie Seynaeve
Johan Craeye
Original Assignee
Desotec
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Desotec filed Critical Desotec
Priority to BE20215467A priority Critical patent/BE1029007B1/nl
Application granted granted Critical
Publication of BE1029007B1 publication Critical patent/BE1029007B1/nl

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3416Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids comprising free carbon, e.g. activated carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/06Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/50Sulfur oxides
    • B01D53/501Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/96Regeneration, reactivation or recycling of reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/345Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture
    • B01J20/3458Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the gas phase
    • B01J20/3466Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the gas phase with steam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3483Regenerating or reactivating by thermal treatment not covered by groups B01J20/3441 - B01J20/3475, e.g. by heating or cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/40Alkaline earth metal or magnesium compounds
    • B01D2251/404Alkaline earth metal or magnesium compounds of calcium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/102Carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/25Coated, impregnated or composite adsorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/30Sulfur compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/05Biogas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40088Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
    • B01D2259/4009Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating using hot gas

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

De onderhavige uitvinding openbaart een werkwijze voor het regenereren van koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen opgeslagen onder een permanente inerte atmosfeer, bij voorkeur een stikstof atmosfeer omvattende de volgende stappen: a) het verschaffen van een koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen, b) het pyrolyseren van de geadsorbeerde verontreinigingen, c) het reactiveren van het koolstofhoudende adsorbens door het onderwerpen van het koolstofhoudende adsorbens aan stoom, waardoor een gereactiveerd koolstofhoudend adsorbens wordt verkregen, d) het afkoelen van het aldus verkregen gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens tot een temperatuur lager dan 250°C en e) het oxideren van in het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens aanwezige katalysator die zich na stappen b) en c) in een gereduceerde toestand bevindt. Verder is een systeem voor het uitvoeren van de werkwijze beschreven.

Description

WERKWIJZE VOOR REGENERATIE VAN KOOLSTOFHOUDEND ADSORBENS Gebied van de uitvinding De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regenereren van koolstofhoudend adsorbens. In het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het regenereren van koolstofhoudend adsorbens dat is geïmpregneerd met een katalysator, in het bijzonder voor het regenereren van met katalysator geïmpregneerd koolstofhoudend adsorbens dat is verontreinigd met geadsorbeerde verontreinigingen als gevolg van het gebruik van het koolstofhoudende adsorbens bij de reiniging van biogassen. In een verder aspect heeft de uitvinding betrekking op een systeem dat is geconfigureerd om de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding uit te voeren. Achtergrond Koolstofhoudende adsorbentia en in het bijzonder geactiveerde koolstof worden gekenmerkt door hun grote adsorptiecapaciteit voor stoffen uit gassen en vloeistoffen en door hun katalytische eigenschappen om deze stoffen om te zetten en te ontleden. Zij zijn bijzonder geschikt voor het adsorberen en verwijderen van verontreinigingen uit gassen en vloeistoffen en voor het ontkleuren, deodoriseren en zuiveren van afvalwater en afvalgassen.
Wanneer de hoeveelheid van de te behandelen gassen of vloeistoffen relatief klein is, wordt het koolstofhoudende adsorbens typisch gebruikt tot volledige belading (dat wil zeggen tot een kleine resterende adsorptiecapaciteit), en wordt het uitgewerkte of verzadigde koolstofhoudende adsorbens vervolgens in het algemeen weggedaan. Bij industriële toepassingen op grote schaal en industriële afvalwaterbehandeling is het echter vanuit kostenoogpunt belangrijk dat de grote hoeveelheden uitgewerkte koolstofhoudende adsorbentia worden geregenereerd en hergebruikt.
Koolstof is in feite een natuurlijk product dat wordt verkregen door de destructieve distillatie bij hoge temperaturen van bijvoorbeeld cokeskool, lignietcokes of organisch materiaal, zoals turf en kokosnootschalen. Het aldus verkregen fijne koolstofpoeder wordt gegranuleerd voor betere hantering en om filtratiecapaciteit en andere fysische eigenschappen van de koolstof te verbeteren. Bij industriële toepassingen op grote schaal is het koolstofhoudende adsorbens een belangrijke kostenfactor. Werkwijzen voor de productie van geactiveerde koolstof zijn vaak beschreven in de literatuur en onder andere in de octrooibeschrijving No. US 4.107.084. Er bestaan veel bekende werkwijzen voor regeneratie, dat wil zeggen voor het verwijderen van geadsorbeerde stoffen en het reactiveren van uitgewerkte koolstofhoudende adsorbentia. Oplosmiddelextracties van uitgewerkte koolstofhoudende adsorbentia, al dan niet onder superkritische omstandigheden, worden beschreven, maar de meest gangbare werkwijzen bestaan uit de verwijdering van overtollig water, pyrolyse van het gedroogde koolstofhoudende adsorbens tot vluchtige stoffen en koolstofresiduen. De meeste van de werkwijzen voor de regeneratie van uitgewerkte koolstofhoudende adsorbentia zijn op basis van de algemeen bekende water/gas-reactie, waarbij koolstofresiduen bij hoge temperaturen met water reageren onder vorming van koolmonoxide en waterstof. Een typisch proces voor de regeneratie van geactiveerde koolstof is beschreven in de octrooibeschrijving No. US 4.008.994. Het uitgewerkte koolstofhoudende adsorbens wordt gewoonlijk bij aanwezigheid van een dragergas en/of stoom verwarmd tot een temperatuur van 100° tot 900°C teneinde geadsorbeerde stoffen door pyrolyse te verwijderen. De werkwijzen voor de thermische regeneratie van uitgewerkte adsorbentia op basis van koolstof volgens de stand van de techniek zijn echter niet bijzonder geschikt voor koolstofhoudende adsorbentia die zijn geïmpregneerd met een katalysator, zoals bijvoorbeeld kaliumjodide, magnesiumoxide, natriumhydroxide, kaliumcarbonaat, kaliumhydroxide, mangaanoxide of calciumoxide. Met katalysator geïmpregneerde koolstofhoudende adsorbentia worden in het bijzonder gebruikt voor de reiniging van gas dat significante hoeveelheden verontreiniging van zwavelverbindingen bevat, zoals bijvoorbeeld uit zwavel-bevattend rioolwaterzuiveringsgas, zoals biogas (van anaërobe fermentatie), stortgas en synthetisch gas (zogenaamd syn-gas). De katalysator van het koolstofhoudende adsorbens is typisch aanwezig om H:S om te zetten in elementaire zwavel. Op deze wijze wordt een hoge mate van belading van het koolstofhoudende adsorbens verkregen en derhalve wordt een langere levensduur van het actief kool filter bereikt.
Samenvatting van de uitvinding Vanwege de aanwezigheid van de katalysator in het koolstofhoudende adsorbens kan het koolstofhoudende adsorbens helaas niet zomaar worden geregenereerd met de bovenbeschreven werkwijzen van thermische regeneratie. Er is namelijk gevonden dat de in de bij de thermische regeneratiewerkwijze gebruikte oven heersende atmosfeer arm is aan zuurstof en een in het algemeen reducerende atmosfeer is, zodat het kan zijn dat een deel van de katalysator van het koolstofhoudende adsorbens wordt gereduceerd, waarbij bijvoorbeeld het metaalion ten minste gedeeltelijk tot zijn elementaire vorm kan worden gereduceerd. Wanneer dergelijke gereduceerde katalysator weer aan lucht wordt blootgesteld, kan de katalysator op een ongecontroleerde wijze oxideren wat leidt tot ontwikkeling van warmte en de vorming van hotspots in het koolstofhoudende adsorbens, wat kan leiden tot zelfontbranding van het adsorbens. Daarnaast zal typisch het met katalysator geïmpregneerde koolstofhoudende adsorbens eveneens met grote hoeveelheden zwavel zijn beladen wanneer het adsorbens uitgewerkt is en dient te worden geregenereerd. De hoeveelheid zwavelbelading op een uitgewerkt koolstofhoudend adsorbens kan wel 20 tot 60 gew.% betrokken op het gewicht van het koolstofhoudende adsorbens bedragen voordat verontreinigingen daarvan worden verwijderd.
Deze zwavelverontreinigingen worden omgezet in SO,- verbindingen die aanwezig zullen zijn in het pyrolysegas dat de oven verlaat en dat vervolgens zal in een verbrandingsinstallatie worden verbrand.
Het rookgas dat de SO,-verbindingen bevat, dient te worden gereinigd om de SO,-verbindingen daaruit te verwijderen.
Er is echter gevonden dat huidige werkwijzen voor het verwijderen van de SO,-verbindingen uit het rookgas niet in staat zijn grote hoeveelheden zwavelbeladingen aan te kunnen om een gereinigd rookgas te produceren dat aan wettelijke eisen voldoet.
Derhalve wordt het met katalysator geïmpregneerde koolstofhoudende adsorbens na gebruik typisch niet geregenereerd maar verbrand, waardoor niet alleen een waardevolle hoeveelheid koolstofhoudend adsorbens verloren gaat, maar ook een potentiële bron van zwavel.
Het is daarom gewenst om een werkwijze te vinden waarmee een met katalysator geïmpregneerd koolstofhoudend adsorbens kan worden geregenereerd.
Verder is het gewenst om een werkwijze te vinden die het ook mogelijk maakt om koolstofhoudend adsorbens dat grote hoeveelheden zwavelverontreinigingen bevat op een effectieve en efficiënte wijze te regenereren, waarbij het gewenst is dat uit de afvalstroom een waardevol product kan worden gemaakt.
Overeenkomstig de onderhavige uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het regenereren van koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen opgeslagen onder een permanente inerte atmosfeer, bij voorkeur een stikstof of koolstofdioxide atmosfeer, omvattende de stappen van: a) het verschaffen van een koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen, b) het pyrolyseren van de geadsorbeerde verontreinigingen, c) het reactiveren van het koolstofhoudende adsorbens door het onderwerpen van het koolstofhoudende adsorbens aan stoom, waardoor een gereactiveerd koolstofhoudend adsorbens wordt verkregen, d) het afkoelen van het aldus verkregen gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens tot een temperatuur lager dan 250°C en e) het oxideren van in het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens aanwezige katalysator die zich na stappen b) en c) in een gereduceerde toestand bevindt.
Wanneer het te regenereren koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen aankomt wordt het te regenereren koolstofhoudend adsorbens onmiddellijk opgeslagen onder een inerte atmosfeer door bijvoorbeeld het te regenereren koolstofhoudend adsorbens te transporteren naar silo’s welke een permanente inerte atmosfeer behouden.
Bij voorkeur is de permanente inerte atmosfeer een permanente stikstof (N2) atmosfeer.
Er werd met betrekking tot de onderhavige uitvinding gevonden dat door het afkoelen van het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens tot een temperatuur beneden 250°C, bijvoorbeeld beneden 100°C of beneden 40°C, bij voorkeur beneden 25°C en met meer voorkeur beneden 20°C en met de meeste voorkeur beneden 15°C, in combinatie met geregelde oxidatie van katalysator die zich in een gereduceerde toestand bevindt, het proces effectief kan worden geregeld, zodanig dat eventuele hotspots nagenoeg worden vermeden of tot een minimum beperkt en zelfontbranding van het koolstofhoudende adsorbens volgend op de regeneratie en reactivering van het koolstofhoudende adsorbens kan worden vermeden.
In het algemeen kan katalysator die zich in een gereduceerde toestand bevindt in het geregenereerde koolstofhoudende adsorbens op een gecontroleerde wijze worden geoxideerd, bijvoorbeeld door het blazen van lucht door het koolstofhoudende adsorbens.
De lineaire snelheid van de door het koolstofhoudende adsorbens geblazen lucht dient typisch voldoende te zijn om oxidatie van de katalysator alsook voldoende gelijktijdige afkoeling van het koolstofhoudende adsorbens teweeg te brengen, wat derhalve zorgt voor geregelde oxidatie zonder dat hotspots ontstaan.
Een geschikte lineaire snelheid zal praktisch ten minste 0,01 m/s, bijvoorbeeld ten minste 0,10 m/s, bij voorkeur tussen 0,10 en 1,50 m/s, met meer voorkeur tussen 0,10 en 0,60 m/s bedragen.
De lineaire snelheid kan worden aangepast door middel van de stromingssnelheid van bijvoorbeeld een voor het blazen van de lucht door het koolstofhoudende adsorbens gebruikte ventilator.
De lineaire snelheid kan praktisch worden gemeten met een anemometer.
De stappen van de werkwijze kunnen in de gegeven volgorde worden uitgevoerd, maar hoeven niet noodzakelijkerwijze in de gegeven volgorde te worden uitgevoerd.
De uitvinding verschaft verder een systeem dat is geconfigureerd voor het uitvoeren van de werkwijze, waarbij het systeem het volgende omvat: minstens één silo geconfigureerd voor het opslaan van een koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en verontreinigingen onder een permanente inerte atmosfeer, bij voorkeur een stikstof of koolstofidoxide atmosfeer, een oven die is geconfigureerd voor het pyrolyseren van een koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en verontreinigingen, een koelinrichting die is verbonden met een uitlaat van de oven en is geconfigureerd voor het afkoelen van het koolstofhoudende adsorbens tot een temperatuur lager dan 250°C en een ventilatie-inrichting die is verbonden met de uitlaat van de koelinrichting, eventueel via een zeefinrichting en waarbij de ventilatie-inrichting is geconfigureerd om in het koolstofhoudende adsorbens aanwezige katalysator die zich in een gereduceerde toestand bevindt te oxideren.
In een bijzondere uitvoeringsvorm kan de ventilatie-inrichting bestaan uit een silo met een ventilator waarmee het koolstofhoudende adsorbens uit de koelinrichting in een silo kan worden geleid, waarmee een ventilator is verbonden die bewerkstelligt dat het koolstofhoudende adsorbens in de silo wordt geventileerd.
De uitvinding verschaft verder het gebruik van een geregenereerd koolstofhoudend adsorbens dat is verkregen met de hierin beschreven werkwijze voor het regenereren van koolstofhoudend adsorbens, voor het adsorberen van één of meer verontreinigingen uit een gas of vloeistof, bij voorkeur een biogas. 5 Korte beschrijving van de tekeningen Figuur 1 toont een schematische tekening van een uitvoeringsvorm van een systeem dat is geconfigureerd om de werkwijze volgens de uitvinding uit te voeren. Gedetailleerde beschrijving Voordat de onderhavige werkwijze, het onderhavige gebruik en het onderhavige systeem volgens de uitvinding worden beschreven, dient het duidelijk te zijn dat de onderhavige uitvinding niet is beperkt tot specifieke systemen en werkwijzen of combinaties die worden beschreven, omdat de werkwijzen, installaties en combinaties vanzelfsprekend kunnen variëren. De terminologie die hierin wordt gebruikt, is niet als beperking bedoeld, omdat de omvang van de onderhavige uitvinding uitsluitend door de bijgevoegde conclusies wordt beperkt.
Zoals hierin gebruikt, omvatten de enkelvoudsvormen "een", "de" en "het" zowel verwijzingen naar het enkelvoud als naar het meervoud, tenzij de context duidelijk anders bepaalt.
De termen “omvattende”, "omvat" en "bestaande uit" zoals hierin gebruikt, zijn synoniem met “inbegrepen”, "met inbegrip van" of "bevattende”, "bevat”, en zij zijn inclusief of met een open einde en sluiten verdere niet-genoemde leden, componenten of stappen niet uit. Het is de bedoeling dat de termen "omvattende", "omvat" en "bestaande uit" zoals hierin gebruikt, de termen "bestaande uit" en "bestaat uit" omvatten.
De vermelding van numerieke gebieden met eindpunten omvat alle waarden en fracties die in dit gebied liggen, evenals de genoemde eindpunten.
Het is de bedoeling dat de term "ongeveer" of "bij benadering" zoals hierin gebruikt wanneer wordt verwezen naar een meetbare waarde, zoals een parameter, een hoeveelheid, een tijdsbestek en dergelijke, variaties van +/-10% of minder, bij voorkeur +/-5% of minder, met meer voorkeur +/-1% of minder en met nog meer voorkeur +/-0,1% of minder, ten opzichte van de aangegeven waarde omvatten, voor zover dergelijke variaties geschikt zijn om in de beschreven uitvinding te gebruiken.
Alhoewel de termen “één of meer" of "ten minste één", zoals één of meer leden of ten minste één lid van een groep van leden, op zich duidelijk zijn, omvatten de termen bij wijze van verdere toelichting onder andere een verwijzing naar één van de leden of naar om het even welke twee of meer van de leden, zoals bijvoorbeeld om het even welke 23, 24, 25, 26 of >7 enz. van de leden en tot al deze leden. Alle in de onderhavige beschrijving aangehaalde verwijzingen zijn hierbij door verwijzing in hun geheel opgenomen. In het bijzonder is de lering van alle verwijzingen waarnaar hierin specifiek wordt verwezen door verwijzing opgenomen.
Tenzij anders gedefinieerd, hebben alle termen die worden gebruikt bij het beschrijven van de technologie, met inbegrip van technische en wetenschappelijke termen, dezelfde betekenis als doorgaans duidelijk zou zijn voor iemand met een gemiddelde kennis op het gebied waartoe deze uitvinding behoort.
Als verdere leidraad kunnen definities van sommige termen worden opgenomen om de lering van de onderhavige technologie beter te begrijpen.
In de volgende passages worden verschillende aspecten van de uitvinding in meer detail gedefinieerd.
Elk aspect dat als zodanig is gedefinieerd, kan met een ander aspect of andere aspecten worden gecombineerd, tenzij het tegendeel duidelijk wordt vermeld.
In het bijzonder kan elk kenmerk dat als voorkeur of voordeel is aangegeven, worden gecombineerd met een ander kenmerk of andere kenmerken die als voorkeur of voordeel zijn aangegeven.
Verwijzing in deze beschrijving naar "een uitvoeringsvorm" of "één uitvoeringsvorm" betekent dat een bepaald kenmerk, een bepaalde structuur of een bepaalde eigenschap zoals beschreven met betrekking tot de uitvoeringsvorm, in ten minste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is opgenomen.
Waar de frasen "in een uitvoeringsvorm" of "in één uitvoeringsvorm" op verschillende plaatsen in deze beschrijving verschijnen, verwijzen zij derhalve niet noodzakelijkerwijze allemaal naar dezelfde uitvoeringsvorm, maar kan dit wel het geval zijn.
Verder kunnen de specifieke kenmerken, structuren of eigenschappen op elke geschikte wijze in één of meer uitvoeringsvormen worden gecombineerd, zoals een deskundige op dit gebied uit deze beschrijving duidelijk zou zijn.
Ofschoon hierin beschreven bijzondere uitvoeringsvormen sommige in andere uitvoeringsvormen opgenomen kenmerken wel en andere niet omvatten, is het verder de bedoeling dat combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen binnen de omvang van de uitvinding liggen en afzonderlijke uitvoeringsvormen vormen, zoals deskundigen op dit gebied duidelijk zou zijn.
In de bijgevoegde conclusies kunnen elk van de uitvoeringsvormen volgens de uitvinding bijvoorbeeld in om het even welke combinatie worden gebruikt.
De volgende gedetailleerde beschrijving dient derhalve niet als beperking te worden uitgelegd en de omvang van de onderhavige uitvinding wordt door de bijgevoegde conclusies gedefinieerd.
Zoals hierin gebruikt, verwijst de term "koolstofhoudend adsorbens" naar een koolstof-bevattend materiaal dat gedeeltelijk of grotendeels uit koolstof bestaat en dat in staat is om stoffen, in het bijzonder verontreinigingen uit een gas of vloeistof, te adsorberen.
In het bijzonder wordt een koolstofhoudend materiaal bedoeld dat een thermisch en/of chemisch activeringsproces heeft ondergaan en als gevolg daarvan een groot aantal poriën bevat, wat het contactoppervlak van dit materiaal ten opzichte van niet-geactiveerd materiaal drastisch vergroot.
Dit materiaal wordt gekenmerkt door een hoge adsorptiecapaciteit voor één of meer stoffen.
Dienovereenkomstig is koolstofhoudend adsorbens ook wel bekend als en kan dit hierin ook wel worden aangeduid als
"geactiveerde koolstof”, “actieve koolstof", “actief kool”, “geactiveerde houtskool", "actieve houtskool" of "Norit". Het koolstofhoudende adsorbens kan in elke vorm zoals in de techniek bekend of gebruikt aanwezig zijn, met inbegrip van poedervorm, korrelvorm, geëxtrudeerde vorm, parelvorm of vezelachtige vorm, bijvoorbeeld een geweven of niet-geweven vorm. In het algemeen zal het koolstofhoudende adsorbens in korrelvorm, geëxtrudeerde vorm of parelvorm aanwezig zijn. In een bijzondere uitvoeringsvorm met betrekking tot de onderhavige uitvinding is het koolstofhoudende adsorbens geïmpregneerd met een katalysator. In een bijzondere uitvoeringsvorm is de katalysator een anorganisch zout, hydroxide of oxide dat een metaalion gekozen uit de groep bestaande uit K+, Na+, Cu++, Mn++, Mg++, Ca++ en Fe+++ omvat. In een bijzondere uitvoeringsvorm wordt de katalysator gekozen uit NaOH, Fe(OH)3, K2CO3, KI, la, KOH, CaO, Ca(OH),, MgO, CuO en MnO. De hoeveelheden geïmpregneerde katalysator kunnen wijd uiteenlopen en liggen typisch tussen 0,5 en 35,0 gew.%, bijvoorbeeld tussen 1,0 en 25,0 gew.% of tussen 3,0 en 15,0 gew.%. Typisch zal de hoeveelheid katalysator worden gekozen op basis van de toepassing en het type katalysator. Illustratieve uitvoeringsvormen van met katalysator geïmpregneerd koolstofhoudend adsorbens omvatten koolstofhoudend adsorbens geïmpregneerd met 1,0 tot 30,0 gew.% NaOH, 1,0 tot 20,0 gew.% Fe(OH)s, 1,0 tot 30,0 gew.% K:CO3, 1,0 tot 10,0 gew.% KI, 1,0 tot 10,0 gew.% |», 1,0 tot 20,0 gew.% KOH, 1,0 tot 10,0 gew.% CaO, 1,0 tot 10,0 gew.% Ca(OH),, 1,0 tot 10,0 gew.% MgO, 1,0 tot 10,0 gew.% CuO of 1,0 tot 10,0 gew.% MnO. Hierin wordt het gewichtspercentage uitgedrukt ten opzichte van het gewicht van het koolstofhoudende adsorbens zonder de geïmpregneerde katalysator.
Het met katalysator geïmpregneerde koolstofhoudend adsorbens wordt typisch gebruikt ter verwijdering van verontreinigingen uit een vloeistof of gas, in het bijzonder een gas zoals biogas, stortgas en syn-gas, door het in contact brengen van het gas met het koolstofhoudende adsorbens, bijvoorbeeld door het gas door een bed van het koolstofhoudende adsorbens te leiden. De verontreinigingen worden daarbij op het koolstofhoudende adsorbens geadsorbeerd. In een bijzondere uitvoeringsvorm kan het te reinigen gas één of meerdere keren met het koolstofhoudende adsorbens in contact worden gebracht, waarbij het koolstofhoudende adsorbens in losse vorm of in een vorm waarbij het koolstofhoudende adsorbens wordt omgeven door gasdoorlatende pakking of een gasdoorlatend membraan met het gas in contact wordt gebracht. Contact tussen het gas en het koolstofhoudende adsorbensmembraan wordt gekenmerkt door incubatie zonder beweging van lucht, of door contact waarbij het gas passief of actief bij een constante of variabele lineaire snelheid door een ruimte wordt geleid die het koolstofhoudende adsorbens bevat. Wanneer de maximum beladingscapaciteit van het koolstofhoudende adsorbens wordt bereikt, dat wil zeggen geen verdere verontreinigingen efficiënt kunnen worden geadsorbeerd en het koolstofhoudende adsorbens verzadigd is, is het koolstofhoudende adsorbens uitgewerkt en dient het te worden geregenereerd, waarbij het proces volgens de uitvinding kan worden gebruikt. Verontreinigingen die door het koolstofhoudende adsorbens uit het gas kunnen worden geadsorbeerd, omvatten bijvoorbeeld mercaptanen, sulfiden, zwavel, silanen, siloxanen, ammoniak en andere stikstof-bevattende organische stoffen, gehalogeneerde verbindingen, vluchtige organische verbindingen (terpentenen, ketonen, alkanen, alkenen, cycloalkanen en aromatische verbindingen, vluchtige vetzuren, esters, ethers en alcoholen). In het bijzonder in het geval dat het gas een methaan-bevattend gas zoals biogas, stortgas of syn-gas is, kan het uitgewerkte koolstofhoudende adsorbens significante hoeveelheden zwavelverontreinigingen bevatten.
Hierin verwijst zwavelverontreinigingen naar om het even welke zwavel-bevattende verbinding, zonder te zijn beperkt tot HzS (waterstofsulfide) of SO, (zwaveldioxide). Dienovereenkomstig omvatten zwavelverontreinigingen verbindingen uit de groep van sulfiden, thiolen, disulfiden, polysulfiden, thioesters, sulfoxiden, sulfonen, thiosulfinaten, sulfimiden, sulfoximiden, sulfondiïminen, S-nitrosothiolen, zwavelhalogeniden, thioketonen, thioaldehyden, thiocarboxylaten, thioamiden, zwavelzuren, sulfonzuren of sulfuranen.
In een bijzondere uitvoeringsvorm kan de belading van het uitgewerkte koolstofhoudende adsorbens met zwavelverontreinigingen ten minste 5,0 gew.%, bijvoorbeeld ten minste 15,0 gew.% of zelfs ten minste 20,0 gew.% bedragen.
In een bijzondere uitvoeringsvorm ligt de belading tussen 20,0 en 60,0 gew.%. Hierin wordt het gewichtspercentage uitgedrukt als het totale gewichtspercentage van zwavel- bevattende verontreinigingen betrokken op het droge uitgewerkte koolstofhoudende adsorbens.
Met droog uitgewerkt koolstofhoudend adsorbens wordt bedoeld een koolstofhoudend adsorbens met geadsorbeerde zwavel-bevattende en andere verontreinigingen, dat gedurende ten minste 4 uur bij een temperatuur van 110°C is gedroogd.
Overeenkomstig de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt het uitgewerkte koolstofhoudende adsorbens, dat wil zeggen het koolstofhoudende adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen, onderworpen aan een pyrolysestap en een reactiveringsstap.
Daarnaast wordt het te regenereren koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen voor de pyrolysestap en reactiveringsstap opgeslagen onder een inerte atmosfeer door bijvoorbeeld het te regenereren koolstofhoudend adsorbens te transporteren naar silo’s welke een permanente inerte atmosfeer behouden.
Bij voorkeur is de permanente inerte atmosfeer een permanente stikstof (N;) atmosfeer.
Het opslaan van het te regenereren koolstofhoudend adsorbens onder een inerte atmosfeer zorgt ervoor dat voor de behandeling van het te regenereren koolstofhoudend adsorbens er geen zelfontbranding plaatsvindt.
In de pyrolysestap wordt ten minste een deel van de verontreinigingen gepyrolyseerd, wat ertoe leidt dat de verontreinigingen worden ontleed en/of uit het koolstofhoudende adsorbens worden gedesorbeerd.
Verder wordt het koolstofhoudende adsorbens tegelijkertijd of vervolgens onderworpen aan stoom, teneinde het koolstofhoudende adsorbens te reactiveren.
De stappen van pyrolyseren en reactiveren worden typisch in een oven uitgevoerd.
De oven voor de regeneratie van de uitgewerkte koolstofhoudende adsorbentia volgens deze uitvinding kan een gefluïdiseerd bed, een draaioven, een meertrapsoven of een schachtoven zijn, zoals die welke vaak zijn beschreven in de stand van de techniek, bijvoorbeeld zoals geopenbaard in US 4.347.156 en US 5.913.677. De meeste ovens omvatten een droog- en een regeneratiezone waarin het uitgewerkte koolstofhoudende adsorbens wordt gedroogd en geregenereerd door middel van pyrolyse met het vrijkomen van pyrolysegassen en vluchtige stoffen.
Afgewerkt koolstofhoudend adsorbens wordt met een constante stromingssnelheid aan de oven toegevoerd en gedroogd bij een temperatuur van 40°C tot 300°C (bij voorkeur bij een temperatuur van 90°C tot 200°C) en mechanisch en door middel van ontsnappende stoom door de oven voortgestuwd, waarbij het koolstofhoudende adsorbens wordt geregenereerd en pyrolysegassen en andere vluchtige stoffen onder pyrolyseomstandigheden worden vrijgemaakt, bij temperaturen van 300°C tot 900°C (bij voorkeur bij temperaturen van 400°C tot 850°C) en bij voorkeur met toevoeging van stoom wat ertoe leidt dat koolstofresiduen tot CO en H; ontleden.
In een voorkeursuitvoeringsvorm met betrekking tot de onderhavige uitvinding wordt lucht door het koolstofhoudende adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen geblazen, waardoor katalysator die zich in een gereduceerde toestand bevindt en/of eventuele andere componenten op het koolstofhoudende adsorbens die in een gereduceerde toestand kunnen zijn, worden afgekoeld en geoxideerd.
Typisch dient de lineaire snelheid van de lucht die door het koolstofhoudende adsorbens blaast hoog genoeg te zijn om oxidatie van de katalysator en/of andere componenten in een gereduceerde toestand alsook gelijktijdige afkoeling van het koolstofhoudende adsorbens teweeg te brengen.
Een geschikte lineaire snelheid zal praktisch ten minste 0,01 m/s, bijvoorbeeld ten minste 0,10 m/s, bij voorkeur tussen 0,10 en 1,50 m/s, met meer voorkeur tussen 0,10 en 0,60 m/s bedragen.
Bij voorkeur wordt voor of na deze behandeling het koolstofhoudende adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen ondergedompeld in en/of geïmpregneerd met water.
Deze stap kan worden uitgevoerd voordat met de werkwijze voor het regenereren van het koolstofhoudende adsorbens wordt begonnen.
Er is gevonden dat in het geval dat het koolstofhoudende adsorbens is gebruikt voor het reinigen van een gas of vloeistof in een proces waarbij omstandigheden heersen die reducerend van aard zijn of waarbij het zuurstofgehalte laag is, het kan zijn dat de katalysator die op het koolstofhoudende adsorbens aanwezig is ten minste gedeeltelijk wordt gereduceerd alsook verontreinigingen bevat die in een gereduceerde toestand zijn en geoxideerd kunnen worden wanneer zij met lucht in contact worden gebracht.
Er is gevonden dat ter beperking van de mogelijkheid dat dergelijke katalysator en componenten in een gereduceerde toestand op een ongeregelde wijze kunnen oxideren wanneer zij in contact worden gebracht met lucht terwijl het koolstofhoudende adsorbens wordt getransporteerd, opgeslagen en/of gemanipuleerd voordat zij in de oven worden gebracht, het gunstig is om een geregelde oxidatie daarvan met lucht zoals hierboven beschreven teweeg te brengen.
Dienovereenkomstig kunnen daardoor zelfontbranding en vorming van hotspots vóór de oven worden vermeden.
Daarnaast voorziet de huidige vinding in het opslaan van koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen onder een permanente inerte atmosfeer om te voorkomen dat ongecontroleerde zelfontbranding en vorming van hotspots vóór de oven worden vermeden.
Wanneer het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens de oven verlaat, dient het te worden afgekoeld tot een temperatuur lager dan 250°C, bijvoorbeeld lager dan 100°C, zoals lager dan 40°C, bij voorkeur beneden 25°C en met meer voorkeur beneden 20°C en met de meeste voorkeur beneden 15°C.
Wanneer het koolstofhoudende adsorbens de oven verlaat, zal het typisch een temperatuur tussen 500°C en 1000°C, in het algemeen tussen 600°C en 900°C hebben.
Om vorming of opbouw van eventuele hotspots te vermijden, wordt het afkoelen van het koolstofhoudende adsorbens bij voorkeur snel tot de beoogde temperatuur uitgevoerd.
Afkoeling kan worden bewerkstelligd door schrikken of door het gebruik van een warmtewisselaar.
In het geval van afkoeling door schrikken kan het koelmedium worden gekozen uit water, stoom, lucht of een inert gas, zoals bijvoorbeeld stikstof of kooldioxide, en kunnen om het even welke van de bekende schrikinrichtingen worden gebruikt, zoals bijvoorbeeld een gefluïdiseerd bed, een koeltoren, een walking floor-koeler, een waterbad of een shaking beltkoeler waardoorheen het koelmedium wordt geblazen.
In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een warmtewisselaar gebruikt om het koolstofhoudende adsorbens af te koelen, waarbij het koolstofhoudende adsorbens en het koelmedium van elkaar zijn gescheiden.
De media die in de warmtewisselaar kunnen worden gebruikt, omvatten lucht of water, met inbegrip van ijswater.
De warmtewisselaar kan één, twee of meer schroeven omvatten die het koolstofhoudende adsorbens wervelen en voortstuwen.
Als alternatief kan de warmtewisselaar een roterende spiraal omvatten of een roterende trommel zijn.
Daarnaast wordt het koolstofhoudende adsorbens aan lucht onderworpen om oxidatie van katalysator die zich in een gereduceerde toestand bevindt teweeg te brengen.
Typisch zal lucht door het koolstofhoudende adsorbens worden geblazen met een lineaire snelheid die hoog genoeg is om oxidatie van de katalysator alsook gelijktijdige afkoeling van het koolstofhoudende adsorbens teweeg te brengen, wat derhalve zorgt voor geregelde oxidatie zonder dat hotspots ontstaan.
Een geschikte lineaire snelheid zal praktisch ten minste 0,01 m/s, bijvoorbeeld ten minste 0,10 m/s, bij voorkeur tussen 0,10 en 1,50 m/s, met meer voorkeur tussen 0,10 en 0,60 m/s bedragen.
In het algemeen kan als gevolg van de zuurstofarme atmosfeer in ten minste delen van de oven een bepaalde hoeveelheid katalysator gereduceerd zijn en is ongeregelde oxidatie daarvan een oorzaak van hotspots en spontane verbranding van het koolstofhoudende adsorbens gebleken.
Gecontroleerde oxidatie van katalysator in een gereduceerde toestand kan worden bewerkstelligd door het blazen van lucht door het koolstofhoudende adsorbens in één of meer ventilatietrappen waardoorheen het koolstofhoudende adsorbens kan worden geleid.
Verder kan overeenkomstig een bijzondere uitvoeringsvorm het koolstofhoudende adsorbens worden gezeefd om koolstofhoudend adsorbens met de gewenste deeltjesgrootte en -verdeling te verkrijgen.
Wanneer deze zeefstap wordt geïmplementeerd, kan deze voorafgaan aan de stap van het blazen van lucht door het geregenereerde koolstofhoudende adsorbens of kan deze daarna volgen.
Overeenkomstig een bijzondere uitvoeringsvorm kan het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens worden ondergedompeld in en/of geïmpregneerd met water na de oxidatiestap.
Daarnaast of als alternatief kan het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens worden geïmpregneerd met een inert gas, zoals CO: of stikstof.
Dit zal het voordeel hebben dat eventuele vorming van hotspots tijdens opslag en in het bijzonder tijdens opstarten in een proces voor het verwijderen van verontreinigingen uit een vloeistof of gas tot een minimum kan worden beperkt.
In het bijzonder is er gevonden dat de impregnering met water of een inert gas de initiële opname van verontreinigingen vertraagt, zodanig dat een gelijkmatigere opname van de verontreinigingen door het koolstofhoudende adsorbens resulteert, wat plaatselijke accumulatie van warmte in het koolstofhoudende adsorbens, wat in sommige gevallen ook zelfontbranding kan veroorzaken, helpt te vermijden.
Naast de stroom van geregenereerd en gereactiveerd koolstofhoudend adsorbens produceert de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding eveneens een stroom pyrolysegas.
Dit pyrolysegas kan eveneens SO,-verbindingen en in het bijzonder SO, bevatten.
Dit is in het bijzonder het geval wanneer het koolstofhoudende adsorbens is beladen met zwavelverontreinigingen, zoals wanneer het koolstofhoudende adsorbens is gebruikt voor het reinigen van methaan-bevattend gas, zoals biogas en stortgas, dat aanzienlijke hoeveelheden zwavelverontreinigingen kan bevatten.
Overeenkomstig een uitvoeringsvorm van de uitvinding worden de pyrolysegassen die SO, bevatten, verbrand in een verbrandingsinstallatie waarbij rookgassen worden verkregen die SO: zullen bevatten.
Het rookgas wordt vervolgens afgekoeld en stof wordt daaruit verwijderd.
Afkoeling van het rookgas kan worden bewerkstelligd door het gebruik van een verdampingskoeler, een warmtewisselaar, een economiser of een combinatie daarvan.
In een bijzondere uitvoeringsvorm kan het rookgas worden afgekoeld in een warmtewisselaar die men met water laat werken, gevolgd door een economiser en vervolgens verder worden afgekoeld in één of meer verdampingskoelers.
Als gevolg zal het rookgas worden afgekoeld tot een temperatuur lager dan 200°C, bij voorkeur lager dan 100°C en typisch tot een temperatuur van ongeveer 70°C.
Als gevolg van het gebruik van een verdampingskoeler kan SO3 dat typisch eveneens in het rookgas aanwezig is, als H25S04 worden verwijderd Verwijdering van stof uit rookgas is algemeen bekend en alle werkwijzen op industriële schaal voor het afscheiden van stof uit rookgassen kunnen worden gebruikt, waaronder die van het mechanische type alsook van een elektrostatisch type.
Voorbeelden van stofverwijdering door het mechanische type omvatten die met behulp van een multicycloon of natte gaswassers.
Elektrostatische types omvatten een elektrostatische precipitator of een Cottrell-elektrische-stofcollector die bij tegenovergelegen inwendige zijden van het rookkanaal zijn gepositioneerd en gelijkstroom bij hoge spanningen in het gebied van 25.000 tot 100.000 Volt gebruiken om de fijne deeltjes tegelijkertijd te laden en te verzamelen, waarbij de op de ladingsplaten afgezette deeltjes vervolgens naar een afvalbehandelingsvat worden gewassen of losgeklopt.
In een voorkeursuitvoeringsvorm met betrekking tot de onderhavige uitvinding wordt een natte elektrostatische precipitator gebruikt, bijvoorbeeld zoals in de handel verkrijgbaar bij Hugo Petersen GmbH, Wiesbaden, Duitsland of Scheuch GmbH, Aurolzmünster, Oostenrijk.
Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt na de verwijdering van stof uit het rookgas SO, dat in de rookgassen aanwezig is de gelegenheid gegeven met calciumhydroxide en/of calciumcarbonaat te reageren, waardoor calciumsulfiet en eventueel ook enig calciumsulfaat wordt gevormd.
Een dergelijke reactie wordt praktisch uitgevoerd door een waskolom of een gaswasser, waarbij een slurrie of suspensie van calciumhydroxide en/of calciumcarbonaat wordt gebruikt om het rookgas te wassen.
De waterige vloeistof uit de waskolom of gaswasser zal calciumsulfiet en eventueel enig calciumsulfaat bevatten en deze vloeistof kan naar een oxidatietank worden gestuurd waarin deze wordt geroerd en gespoeld met lucht, wat oxidatie van calciumsulfiet tot calciumsulfaat teweegbrengt.
Na ontwatering van de vloeistof, bij voorkeur tot een maximum van 10,0 gew.% water, kan gehydrateerd calciumsulfaat worden verkregen, dat kan worden gebruikt bij de productie van gipsproducten, zoals wandplaten.
In dit verband is er gevonden dat verwijdering van stof uit het rookgas gewenst is om een kwaliteit en zuiverheid van calciumsulfaat te verkrijgen die voldoende zijn voor commercieel gebruik.
Dienovereenkomstig verschaft deze uitvoeringsvorm het voordeel dat enerzijds ondanks een mogelijke hoge belading van zwavelverontreinigingen in het uitgewerkte koolstofhoudende adsorbens SO,-verbindingen effectief daaruit kunnen worden verwijderd zodat wordt voldaan aan wettelijke eisen en anderzijds het resulterende product een waardevolle productstroom is.
De werkwijze voor het regenereren van koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen zoals hierboven in de verschillende uitvoeringsvormen beschreven, kan worden uitgevoerd in een systeem dat schematisch is voorgesteld in figuur 1. Figuur 1 toont een oven 10 met een inlaat 1 voor toevoer van een uitgewerkt koolstofhoudend adsorbens.
De toevoer van het koolstofhoudend adsorbens via inlaat 1 is afkomstig van minstens één silo (niet aangegeven op de figuur) geconfigureerd voor het opslaan van een koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en verontreinigingen onder een permanente inerte atmosfeer, bij voorkeur een stikstof atmosfeer.
Oven 10 heeft verder een inlaat 6 voor verbrandingsgas en een uitlaat 7 waar het pyrolysegas de oven verlaat.
Verder getoond wordt een inlaat 5 voor toevoer van stoom aan de oven.
Koolstofhoudend adsorbens treedt de oven binnen via inlaat 1 en beweegt door de oven in een richting tegengesteld aan het warme verbrande gas dat de oven vanuit tegengestelde richting via inlaat 6 binnentreedt.
Oven 10 is bij voorkeur een draaioven of een meervoudige haardoven en heeft praktisch een droogzone, een ontledingszone en een reactiveringszone (niet getoond). Pyrolyse zal overwegend plaatsvinden in de ontledingszone, maar kan eveneens plaatsvinden in de droogzone en reactiveringszone.
Verbrand gas treedt oven 10 typisch binnen met een temperatuur van ten minste 900°C en verlaat deze als pyrolysegas bij een temperatuur van ongeveer 500°C via uitlaat 7. In de oven zal de droogzone zich bij de inlaatzijde van het koolstofhoudende adsorbens bevinden en kan de reactiveringszone zich bij de zijde bevinden waar het koolstofhoudende adsorbens de oven 10 verlaat, waarbij de ontledingszone zich tussen beide zones bevindt.
Stoom zal via inlaat 5 aan de 10 reactiveringszone worden geleverd.
Na het verlaten van de oven 10 via uitlaat 2 wordt het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens naar een koeler 20 gestuurd voor het afkoelen van het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens tot een temperatuur lager dan 250°C, bijvoorbeeld lager dan 100°C of lager dan 40°C, bij voorkeur beneden 25°C en met meer voorkeur beneden 20°C en met de meeste voorkeur beneden 15°C.
Koeler kan elk van de eerder genoemde koelinrichtingen zijn en kan een koeltoren omvatten of kan een warmtewisselaar zijn die één of meer schroeven omvat die worden gekoeld met een koelvloeistof, zoals water of ijswater, en die het koolstofhoudende adsorbens in het systeem voortstuwen in de richting van de inrichtingen in het systeem die na de koeler zijn geplaatst.
Het heeft bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding de voorkeur dat het koolstofhoudende adsorbens relatief snel 20 wordt afgekoeld, bij voorkeur in een tijd van 0,5 tot 15 minutes, bijvoorbeeld 1 tot 5 minuten.
Door middel van uitlaat 9 van koeler 20 kan het koolstofhoudende adsorbens in een bijzondere uitvoeringsvorm worden gezeefd in zeefinrichting 30 waarvandaan het koolstofhoudende adsorbens in één of meer silo’s 40 wordt gebracht die zijn uitgerust met een ventilator om lucht door het koolstofhoudende adsorbens in de silo te blazen om katalysator van het koolstofhoudende adsorbens die in een gereduceerde toestand kan zijn te oxideren.
Het blazen van lucht door het koolstofhoudende adsorbens in één of meer silo’s 40 maakt geregelde oxidatie van eventuele gereduceerde katalysator mogelijk, waarbij de lucht zuurstof voor de oxidatie levert en tegelijkertijd het koolstofhoudende adsorbens afkoelt, wat derhalve zorgt voor een geregelde oxidatie.
Zoals hiervoor besproken, zal de lineaire snelheid van lucht praktisch ten minste 0,01 m/s, bijvoorbeeld ten minste 0,10 m/s, bij voorkeur tussen 0,10 en 1,50 m/s, met meer voorkeur tussen 0,10 en 0,60 m/s bedragen.
Eventuele koolstof in de vorm van stof die in silo’s 40 kan zijn gevormd, wordt afgevangen door een geschikt filter.
Ten slotte kan het koolstofhoudende adsorbens wanneer dit de silo’s 40 verlaat, worden verpakt en opgeslagen en kan dit daarna worden hergebruikt bij reiniging van gassen of vloeistoffen om daaruit verontreinigingen te verwijderen.
In een bijzondere uitvoeringsvorm met betrekking tot de onderhavige uitvinding omvat het systeem voor het regenereren van koolstofhoudend adsorbens eveneens inrichtingen voor het reinigen en verwerken van het pyrolysegas dat oven 10 via uitlaat 7 verlaat.
Zoals getoond in figuur 1, wordt pyrolysegas naar een verbrandingsinstallatie 50 geleid, waar het pyrolysegas wordt verbrand.
Het ontstane rookgas verlaat verbrandingsinstallatie 50 en wordt naar koelinrichtingen 60, 61 en 62 geleid.
In de in figuur 1 geïllustreerde uitvoeringsvorm is koelinrichting 60 een warmtewisselaar die men met water laat werken, is koelinrichting 61 een economiser en is koelinrichting 62 een verdampingskoeler.
Ofschoon figuur 1 een bijzondere uitvoering van een koelinrichting is, is het duidelijk dat welke uitvoering van een koelinrichting dan ook die geschikt is voor het afkoelen van het rookgas tot een gewenste temperatuur zoals hierboven beschreven, kan worden gebruikt.
Afgekoeld rookgas wordt vervolgens naar stofafscheider 70 geleid die bij voorkeur een natte elektrostatische precipitator is, maar eveneens een mechanische stofafscheider kan zijn.
Het rookgas waaruit stof is verwijderd, wordt vervolgens in gaswasser 80 gebracht die een melkachtige slurrie 81 van calciumhydroxide en/of calciumcarbonaat omvat.
Zoals getoond, wordt het rookgas uit de bodem van de gaswasser geleid die sproeiers 82 omvat die de melkachtige slurrie 81 sproeien.
Boven sproeiers 82 zijn ontnevelaars en druppelvangers gepositioneerd.
Gereinigd rookgas verlaat de gaswasser via uitlaat 14 en de waterige oplossing bevattende de reactieproducten (calciumsulfiet en mogelijk calciumsulfaat) van de reactie van in het rookgas aanwezig SO; met het calciumhydroxide en/of calciumcarbonaat, verlaat deze via uitlaat 17 en wordt in oxidatietank 90 geleid waar de vloeistof wordt geroerd en met lucht gespoeld om oxidatie van het calciumsulfiet teweeg te brengen.
De ontstane vloeistof wordt vervolgens ontwaterd in ontwateringsinrichting 100.

Claims (15)

CONCLUSIES
1. Werkwijze voor het regenereren van koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen opgeslagen onder een permanente inerte atmosfeer, bij voorkeur een stikstof atmosfeer, omvattende de stappen van: a) het verschaffen van het koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen, b) het pyrolyseren van de geadsorbeerde verontreinigingen, c) het reactiveren van het koolstofhoudende adsorbens door het onderwerpen van het koolstofhoudende adsorbens aan stoom, waardoor een gereactiveerd koolstofhoudend adsorbens wordt verkregen, d) het afkoelen van het aldus verkregen gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens tot een temperatuur lager dan 250°C en e) het oxideren van in het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens aanwezige katalysator die zich na stappen b) en c) in een gereduceerde toestand bevindt.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de katalysator een anorganisch zout, hydroxide of oxide is dat een metaalion gekozen uit de groep bestaande uit K+, Na+, Cu++, Mn++, Mg++, Ca++ en Fe+++ omvat.
3. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij stap e) wordt uitgevoerd door het blazen van lucht door het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens, waarbij de lineaire snelheid van lucht ten minste 0,01 m/s, bij voorkeur tussen 0,1 en 1,50 m/s, met meer voorkeur tussen 0,10 en 0,60 m/s bedraagt.
4. Werkwijze volgens conclusie 1 of 3, waarbij het koolstofhoudende adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen kan worden verkregen door het impregneren van geactiveerd koolstofhoudend adsorbens met 1,0 tot 30,0 gew.% NaOH, 1,0 tot 20,0 gew.% Fe(OH)s, 1,0 tot 30,0 gew.% K2CO3, 1,0 tot 10,0 gew.% KI, 1,0 tot 10,0 gew.% |», 1,0 tot 20,0 gew.% KOH, 1,0 tot 10,0 gew.% CaO, 1,0 tot 10,0 gew.% Ca(OH);, 1,0 tot 10,0 gew.% MgO, 1,0 tot 10,0 gew.% CuO of 1,0 tot 10,0 gew.% MnO en het blootstellen van het geïmpregneerde geactiveerde koolstofhoudende adsorbens aan een gasvormige stroom die verontreinigingen omvat.
5. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij, voorafgaand aan de stap van het pyrolyseren en reactiveren, lucht door het koolstofhoudende adsorbens omvattende een katalysator en geadsorbeerde verontreinigingen wordt geblazen, waardoor het koolstofhoudende adsorbens wordt afgekoeld en katalysator en/of verontreinigingen die in een gereduceerde toestand kunnen zijn, worden geoxideerd.
6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij het koolstofhoudende adsorbens vervolgens wordt ondergedompeld in en/of geïmpregneerd met water.
7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, verder omvattende de stap van het impregneren van het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens met water en/of een inert gas.
8. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het gereactiveerde koolstofhoudende adsorbens wordt afgekoeld tot een temperatuur lager dan 100°C, bij voorkeur lager dan 40°C, met meer voorkeur lager dan 25°C en met de meeste voorkeur lager dan 15°C.
9. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de verontreinigingen zwavel omvatten en waarbij pyrolysegassen die uit stap b) resulteren, worden verbrand in een verbrandingsinstallatie, waardoor rookgassen worden verkregen die SO; bevatten, waarbij de werkwijze verder de stappen van het afkoelen van de rookgassen, het verwijderen van stof uit de rookgassen en het laten reageren van SO: dat in de rookgassen aanwezig is, met calciumhydroxide en/of calciumcarbonaat onder vorming van calciumsulfiet omvat.
10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de werkwijze verder de stap van het oxideren van het calciumsulfiet tot calciumsulfaat omvat.
11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de reactie van SO, dat in de rookgassen aanwezig is met calciumhydroxide en/of calciumcarbonaat wordt uitgevoerd door het wassen van de rookgassen met een suspensie van calciumhydroxide en/of calciumcarbonaat in water, waardoor een waterige slurrie omvattende calciumsulfiet en calciumsulfaat wordt geproduceerd en waarbij de werkwijze verder de stap van het ontwateren van de waterige slurrie ter verkrijging van gehydrateerd calciumsulfaat omvat.
12. Systeem dat is geconfigureerd voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende minstens één silo geconfigureerd voor het opslaan van een koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en verontreinigingen onder een permanente inerte atmosfeer, bij voorkeur een stikstof atmosfeer, een oven 10 die is geconfigureerd voor het pyrolyseren van een koolstofhoudend adsorbens omvattende een katalysator en verontreinigingen, een koelinrichting 20 die is verbonden met een uitlaat van oven 10 en is geconfigureerd voor het afkoelen van het koolstofhoudende adsorbens tot een temperatuur lager dan 40 °C, en een ventilatie- inrichting 40 die is verbonden met de uitlaat van de koelinrichting 20, eventueel via een zeefinrichting en waarbij ventilatie-inrichting 40 is geconfigureerd om in het koolstofhoudende adsorbens aanwezige katalysator die in een gereduceerde toestand is, te oxideren.
30
13. Systeem volgens conclusie 12, verder omvattende een verbrandingsinstallatie 50 die is verbonden met de oven 10 en is geconfigureerd om pyrolysegassen uit oven 10 te verbranden, zodat rookgas wordt geproduceerd, één of meer koelinrichtingen 60, 61, 62 die zijn geconfigureerd om het rookgas af te koelen, verbonden met de verbrandingsinstallatie 50 en verbonden met een stofafscheider 70 die is geconfigureerd voor het verwijderen van stof uit het rookgas, en waarbij de stofafscheider is verbonden met gaswasser 80 die is geconfigureerd voor het laten reageren van SO,
dat in het rookgas aanwezig kan zijn, met calciumhydroxide en/of calciumcarbonaat.
14. Systeem volgens conclusie 13, waarbij het systeem verder een oxidatietank 90 die is verbonden met een uitlaat 17 van gaswasser 80, en verder eventueel een ontwateringsinrichting 100 die is geconfigureerd om de vloeistof van oxidatietank 90 te ontvangen, omvat.
15. Toepassing van een geregenereerd koolstofhoudend adsorbens dat is verkregen met de werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 8 voor het adsorberen van één of meer verontreinigingen uit een gas of vloeistof, bij voorkeur een biogas.
BE20215467A 2021-06-15 2021-06-15 Werkwijze voor regeneratie van koolstofhoudend adsorbens BE1029007B1 (nl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE20215467A BE1029007B1 (nl) 2021-06-15 2021-06-15 Werkwijze voor regeneratie van koolstofhoudend adsorbens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE20215467A BE1029007B1 (nl) 2021-06-15 2021-06-15 Werkwijze voor regeneratie van koolstofhoudend adsorbens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1029007B1 true BE1029007B1 (nl) 2022-08-08

Family

ID=76553447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE20215467A BE1029007B1 (nl) 2021-06-15 2021-06-15 Werkwijze voor regeneratie van koolstofhoudend adsorbens

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE1029007B1 (nl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115501751A (zh) * 2022-10-26 2022-12-23 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种湿法脱硫氧化空气系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1619840A1 (de) * 1967-10-06 1970-09-24 Bergwerksverband Gmbh Verfahren zur Steigerung und Aufrechterhaltung der Aktivitaet von fuer die Entschwefelung von Abgasen verwendeten kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln
US4008174A (en) * 1973-06-25 1977-02-15 Chevron Research Company Process for regenerating a solid copper-chromium reactant used in the removal of hydrogen sulfide from hydrogen recycle gas
WO2004007075A1 (en) * 2002-07-10 2004-01-22 Engineering Performance Solutions, Llc Method for reactivating activated carbon and activating carbon
EP2628533A1 (en) * 2012-02-17 2013-08-21 Desotec N.V. Method and installation for the regeneration of spent carbonaceous adsorbent

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1619840A1 (de) * 1967-10-06 1970-09-24 Bergwerksverband Gmbh Verfahren zur Steigerung und Aufrechterhaltung der Aktivitaet von fuer die Entschwefelung von Abgasen verwendeten kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln
US4008174A (en) * 1973-06-25 1977-02-15 Chevron Research Company Process for regenerating a solid copper-chromium reactant used in the removal of hydrogen sulfide from hydrogen recycle gas
WO2004007075A1 (en) * 2002-07-10 2004-01-22 Engineering Performance Solutions, Llc Method for reactivating activated carbon and activating carbon
EP2628533A1 (en) * 2012-02-17 2013-08-21 Desotec N.V. Method and installation for the regeneration of spent carbonaceous adsorbent

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115501751A (zh) * 2022-10-26 2022-12-23 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种湿法脱硫氧化空气系统
CN115501751B (zh) * 2022-10-26 2023-06-13 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种湿法脱硫氧化空气系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104001403B (zh) 一种活性焦/炭烟气脱硫脱硝及回收单质硫的工艺及装置
US4833877A (en) Process for the reduction of pollutant emissions from power stations with combined gas/steam turbine processes with preceding coal gasification
TWI407999B (zh) Activated regenerator for activated carbon, and gas purifying method and apparatus using the same
JP3859706B2 (ja) 乾式吸着により気体状媒体から物質を分離する方法
CZ66593A3 (en) Process for purifying waste gases leaving combustion appliances
BE1029007B1 (nl) Werkwijze voor regeneratie van koolstofhoudend adsorbens
CA1288215C (fr) Procede d'elimination d'oxydes de soufre d'un gaz au moyen d'une masse d'absorption regenerable par reaction avec de l'hydrogene sulfure
CN112275139A (zh) 废气处理方法及其装置
CZ282146B6 (cs) Způsob čištění adsorpčního prostředku obsahujícího uhlík a zařízení k provádění tohoto způsobu
KR20100063812A (ko) 고형물 가스화로부터의 미정제 가스의 정제방법
WO2005030641A1 (ja) 高賦活活性コークス粉及びその製造方法
EP3900823B1 (en) Method of regeneration of carbonaceous adsorbent
JP2003286020A (ja) 高賦活活性コークス粉とその製造方法
JP4723922B2 (ja) 炭素質吸着材の製造方法、それを用いた環境汚染物質の除去方法及び除去装置
EP2628533A1 (en) Method and installation for the regeneration of spent carbonaceous adsorbent
US20240131494A1 (en) Method of regeneration of carbonaceous adsorbent
EP3900824B1 (en) Method of regeneration of carbonaceous adsorbent and system for carrying out the method
US20240131495A1 (en) Method of regeneration of carbonaceous adsorbent and system for carrying out the method
WO2020216991A1 (en) Method and process arrangement for removing sulfur from gas and use
US20240131493A1 (en) Method of avoiding self-combustion of carbonaceous adsorbent impgregnated with a catalyst
US3917799A (en) Sulfur oxide adsorption and recovery
EP3900825A1 (en) Method of avoiding self-combustion of carbonaceous adsorbent impregnated with a catalyst
US3632314A (en) Regeneration of sulfuric acid laden activated carbon
JPS63291986A (ja) 高温還元性ガスの精製方法
BE1020400A5 (nl) Nieuwe werkwijze en inrichting voor het regenereren van afgewerkt, koolstofhoudend adsorbeermiddel.

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Effective date: 20220808