BR112012001720B1 - Reator de gaseificação para a produção de gás bruto - Google Patents
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Description
(54) Título: REATOR DE GASEIFICAÇÃO PARA A PRODUÇÃO DE GÁS BRUTO (51) Int.CI.: C10J 3/52; C10J 3/76 (30) Prioridade Unionista: 28/07/2009 DE 10 2009 035 051.9 (73) Titular(es): THYSSENKRUPP UHDE GMBH (72) Inventor(es): EBERHARD KUSKE; JOHANNES DOSTAL; REINALD SCHULZE ECKEL; LOTHAR SEMRAU
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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para REATOR DE GASEIFICAÇÃO PARA A PRODUÇÃO DE GÁS BRUTO.
A presente invenção refere-se a um reator de gaseificação para a produção de gás bruto contendo CO ou N2 do gênero definido no preâmbulo da reivindicação 1.
Tal reator de gaseificação é conhecido, por exemplo, do documento WO 2009/036985 da titular do presente pedido, sendo que no documento são mencionadas mais informações do estado da técnica, tais como, por exemplo, o documento US 4 474 584 que se refere especialmente ao esfriamento do gás de síntese quente.
A presente invenção discute especialmente problemas que surgem em tais reatores, sendo que a presente invenção não se restringe especialmente ao reator de gaseificação aqui discutido, ela também se refere a outros equipamentos onde possam surgir problemas semelhantes, descritos mais detalhadamente mais adiante.
Tal equipamento precisa ser apropriado para possibilitar processos da gaseificação sob pressão / queima de material sintético finamente distribuídos, aonde pertence a oxidação parcial dos combustíveis pó de carvão, biomassa finamente distribuída, óleo, alcatrão ou semelhantes, em um reator. Também faz parte disso a retirada separada ou conjunta de escória ou cinzas volantes e do gás de síntese ou de fumo produzidos. Precisa ser tornado possível um esfriamento dos produtos de reação (gás e escória / cinzas volantes), por exemplo, por meio de arrefecimento (“guencb/ng”) por pulverização, arrefecimento do gás, arrefecimento por radiação, superfícies de aquecimento de convecção ou semelhantes, dependendo do tipo do processo usado, sendo que enfim também precisa ser dedicada aíguma atenção ao escoamento dos produtos de reação para fora do reservatório sob pressão.
No documento WO 2009/036985 A1 gerador de gênero acima mencionado já é descrita uma providência para arrefecer também partículas maiores e para induzir uma corrente de circulação para evitar depósitos.
A presente invenção tem a tarefa de criar especiaimente para o
2/4 coletor de escória uma configuração economicamente viável, ao mesmo tempo criando uma diversificação do modo de funcionar.
Em um reator de gaseificação do gênero inicialmente mencionado, esta tarefa é solucionada, de acordo com a presente invenção, pelo fato de que no banho-maria de escória é previsto um coletor de escória em forma de funil que em direção de entrada da escória é equipado com um segundo dispositivo em forma de funil como cone de separação, cuja parede de funil forma uma fenda anelar perimetral em relação ao coieíor de escória e cuja borde livre é posicionada acima da borda livre do coletor de escória.
Uma vez que permanentemente uma mistura de gás e escória e água de refrigeração entra, vindo de cima, no coletor de escória em forma de funil, a parede parcialmente dupla de acordo com a presente invenção da área do funil, é gerada uma corrente de transbordo do dispositivo em forma de funil para dentro do banho-maria circundante.
Em virtude do fato de que a borda iivre do cone interno projetase por cima da parede do funil, consegue-se adicionaimeníe que eventuais turbulências da superfície da água na ocorrência de partículas maiores de escória não fazem com que água de refrigeração com partículas de escória maiores tenha como consequência que então água de refrigeração com partículas de escória grandes demais sejam levadas para dentro do banhomaria circundante.
Em uma realização de acordo com a presente invenção é previsto que o cilindro que cerca o espaço de arrefecimento apresente um diâmetro menor do que o dispositivo em forma de funii que constitui o cone de separação.
Dessa forma é garantido que a mistura de gás e escória e água acima mencionada que entra, é dirigida com segurança para o dispositivo interno em forma de funil, sendo que o gás pode fluir no espaço livre entre a borda do cilindro que cerca o espaço de arrefecimento, por um lado, e a superfície do líquido no dispositivo em forma de funil para o espaço anelar livre circundante, por outro lado.
A presente invenção também prevê que a fenda anelar formada
3/4 pelo coletor de escória cônico e o cone de separação seja dimensionada de tal modo que apenas partículas de um tamanho máximo predefinido possam passar por cima da borda de transbordo do coletor de escória para o banhomaria que se encontra em um nível mais baixo.
Mais detalhes, características e vantagens da presente invenção se tornam evidentes na base da descrição seguinte e com a ajuda do desenho. Este mostra:
A figura 1 mostra um desenho do principio, em corte através de um reator de gaseificação de acordo com a presente invenção.
A figura 2 mostra uma vista esquematizada ampliada da parte inferior do reator de gaseificação com banho-maria de escória.
O reator de gaseificação 1 mostrado na figura 1 apresenta um reservatório sob pressão 2 onde é disposto de cima para baixo uma câmara de reação 4, cercada por uma parede de membrana 3 a uma distância do reservatório sob pressão 2. A linha de abastecimento de agente de refrigeração 5 solicita a parede de membrana 3. Nisso, a parede de membrana 3 transforma-se através de um cone inferior 6 em um canal estreitado como parte de uma área de passagem 8, sendo que no canal de passagem 7 estreitado são indicados freios de turbilhão 9. A referência 10a marca uma borda gotejante na área de passagem 8 para as cinzas líquidas na área da passagem a uma distância da primeira borda gotejante 10 no final do canal de passagem 7.
A área de passagem 8 é seguida por uma câmara de arrefecimento ou um canal de arrefecimento 11 que é seguido por um coletor de escória 12 em um banho-maria 13.
Como é evidente da figura 2, na reaiização aqui descrita, encontra-se no banho-maria 13 um coletor de escória 12 em forma de funil cuja borda iivre 14 projeta-se por cima do nível do líquido no banho-maria 13.
Concentricamente dentro desse coletor de escória 12 em forma de funil é posicionado um dispositivo 15, também em forma de funil, para formar um cone de separação, cuja borda 16 livre superior, por sua vez, projeta-se por cima do coletor de escória 12 em forma de funil.
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Entre o dispositivo 15 em forma de funil e a parede do coletor de escória 12 é formada uma fenda anelar 17 perimetral. Uma vez que na operação do reator 1 permanentemente flui do canal de arrefecimento 11 uma mistura de gás e escória e água para baixo, fato este que na figura 2 é indicado por uma seta 18, a água de refrigeração é movimentada para cima através da fenda anelar 17 e flui sobre a borda 14 para o banho-maria 13.
Em virtude das dimensões geométricas, isto é, especialmente em virtude da configuração da largura da fenda anelar 17, as partículas que são arrastadas através desta fenda anelar, têm um tamanho restrito, de modo que somente os sólidos correspondentes com um tamanho que é limitado para cima entram no banho-maria através dessa fenda anelar, a fim de não solicitar excessivamente nem danificar bombas e demais meios de transporte desnecessariamente.
Uma vez que a borda 16 do dispositivo 15 em forma de funil encontra-se acima do níve! de líquido do coietor de escória 12, esta realização impede que na ocorrência de partículas de escória maiores e, por conseguinte, perturbação da superfície do líquido, partículas maiores possam atravessar a borda 16 e eventuaimente chegar ao banho-maria 13 de escória.
O fluxo do gás em torno da borda fina! 20 do canai de arrefecimento 11 é marcado com a referência 19. O escoamento da escória esfriada é indicado simbolicamente por uma seta 21.
Naturalmente o exemplo de execução descrito da presente invenção pode ainda ser alterado em muitos aspectos, sem abandonar a idéia básica. Dessa forma, a presente invenção não é restrita à forma geométrica do coletor de escória com um dispositivo em forma de funii. No caso, do mesmo modo pode ser prevista uma forma de seção transversal redonda ou poligonal e outras formas mais.
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Claims (2)
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1. Reator de gaseificação para a produção de gás bruto contendo CO ou H2, por meio da gaseificação de combustíveis contendo cinzas, com gás contendo oxigênio, a temperaturas acima da temperatura de fusão
5 das cinzas, sendo que dentro de um reservatório sob pressão são previstos uma câmara de reação formada por uma parede de membrana atravessada por agente de refrigeração, em seguida uma área de passagem e um espaço de arrefecimento, em direção da força de gravidade seguido por um banho-maria de escória, caracterizado pelo fato de que no banho-maria (13) de
10 escória é previsto um coletor de escória (12) em forma de funil que em direção de entrada da escória (seta 18) é equipado com um segundo dispositivo (15) em forma de funil servindo como cone de separação, cuja parede de funil forma junto com o coletor de escória (12) uma fenda anelar (17) perimetrai, e cuja borda íivre (16) é posicionada acima da borda (14) do coietor de
15 escória (12).
2. Reator de gaseificação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cilindro que cerca o espaço de arrefecimento (11) apresenta um diâmetro menor do que o dispositivo (15) em forma de funil que forma o cone de separação.
20 3. Reator de gaseificação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a fenda anelar (17) formada pelo coletor de escória (12) cônico e o cone de separação (15) é dimensionada de tal modo que somente paríícuias de um tamanho máximo predefinido podem passar pela borda de transbordo (14) do coietor de escória (12) para o banho-maria
25 (13) cujo nível é situado mais em baixo.
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