CS199639B2

CS199639B2 - Způsob zpracování kondenzátu z chlazení surového plynu při tlakovém zplyňování tuhých paliv

Info

Publication number: CS199639B2
Application number: CS765585A
Authority: CS
Inventors: Carl Hafke; Roland Weber; Rudolf Kohlon
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1976-02-26
Filing date: 1976-08-27
Publication date: 1980-07-31
Also published as: ZA762516B; DE2607745A1; AU1360976A; SU704462A3; IN143986B; DE2607745C2; GB1550636A; PL99674B1

Description

Vhodnými tuhými palivy pro zplyňování pod tlakem jsou především černé uhlí, hnědé uhlí nebo rašelina. Zplyňování takových tuhých paliv se dosud provádí v plynových generátorech, například v Lprgiho generátorech, při tlacích 0,5 až 15,0 Mpa, zejména pak pří tlacích 1,0 až 8,0 MPa; používané plynové generátory pro výrobu plynu z tuhých paliv jsou podrobněji nopsány například ve spisu SRN DAS č. 1021116 nebo v patentním spisu SRN č. 2 352 900, popřípadě v patentních spisech Spoj. st. am. č. 3 540 867,

902 872 a 3 930 811.

Při známých způsobech výroby plynu z tuhých paliv opouští surový plyn plynový generátor v takovém stavu, že má teplotu 400 až 770 °C, jeho každý kubický metr obsahuje 20 až 80. % vodní páry a vedle toho asi 1 až 10 g jemnozrnných tuhých látek. Při pro2 vozních pokusech bylo zjištěno, že zrnitost pevných látek, vynášených surovým plynem, závisí do značné míry na výkonu generátoru. Bylo také zjištěno, že při zplyňování .spékavého a zejména páchnoucího uhlí je unášení pevných látek větší než při zplyňování nespékavého a nepuchnouclho uhlí. Těmito pevnými látkami je především nepřeměnné tuhé palivo a částečky popela.

Surový plyn, opouštějící tlakový vyvíječ plyny, se nejprve promývá a přitom se uvádí do přímého styku s vodou a ochlazeným kondenzátem. Přitom se ze surového plynu vyperou nejen tuhé látky, ale současně zkondenzuje část uhlovodíků, dehtů a vodní páry. Při dosud známých způsobech zplyňování tuhých paliv dochází k tomu, že po velmi krátké provozní době již nelze kondenzát odčerpávat, protože odčerpávací ústrojí se brzy ucpává, zejména obsahuje-li surový plyn vysoký podíl pevných látek. Je však známo, že způsob zplyňování spékavého a puchnoucího uhlí je možno podstatně zlepšit opětným přiváděním odpadové směsi z ochlazovacího procesu, obsahují dehty, uhlovodíky a částice pevných látek, do tlakového generátoru, popřípadě přiváděním alespoň části této směsi do generátoru.

Dnešní známá zařízení na výrobu plynu z tuhých paliv pod tlakem jsou schopna již

199B39 pracovat s poměrně vysokým výkonem a mohou spotřebovat a zpracovat 10 až 20 t tuhého paliva za hodinu. To má ovšem za následek značné zvyšování podílu pevných látek ve vycházejícím surovém plynu, přičemž současně dochází ke zvyšování středních průměrů zrn unášených pevných látek. Tyto skutečnosti vedou již po krátké provozní době k vážným poruchám v potrubích a čerpacích a dopravních ústrojích. Pokusy s vedením kondenzačních směsí přes soustavy sít, na kterých se měla oddělovat zrna větších průměrů, nevedly k uspokojivým výsledkům, protože neúměrně stoupaly provozní náklady, spojené s čištěním těchto soustav sít. Zachycené hrubší částice přitom ještě obsahovaly určitý zbytek vysokovroucích dehtů, který se musel likvidovat poměrně nákladnými postupy, protože skladování těchto odpadů na skládkách nepřicházelo z hlediska ochrany životního prostředí v úvahu.

Úkolem vynálezu je proto odstranit nedostatky dosud známých způsobů výroby plynu z tuhých paliv vyřešením nového postupu, který je částí zplyňovacího procesu a kterým by bylo zamezeno zejména ucpávání zařízení.

Tento úkol je vyřešen způsobem zpracování kondenzátu z chlazení surového plynu podle vynálezu, který je součástí způsobu tlakového zplyňování tuhých paliv pod tlakem za přítomnosti kyslíku a vodní páry, při kterém se v odlučovacím zařízení odstraní z kondenzátu, obsahujícího dehet, tuhé látky a vodu, těžká frakce s podílem pevných látek od 10 do 60 % hmotnostních. Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že pevné látky těžké frakce se rozmělní na velikost zrna pod 2 mm a alespoň část těžké frakce s obsahem rozmělněných tuhých látek se vede zpět k tlakovému zplyňování a zbytek těžké frakce se znovu vede do odlučovacího ústrojí.

Podle jiného konkrétního provedení vynálezu se těžká frakce kondenzátu přivádí jak k tlakovému zplyňování, tak také do odlučovacího ústrojí a udržuje se na teplotě vyšší než 50 °C, zejména pak vyšší než 70 °C. Podle posledního význaku vynálezu se tuhá látka rozmělňuje na částice s velikostí zrn do 0,5 mm.

Způsobem podle vynálezu se zbaví frakce kondenzační směsi, bohatá na pevné látky, pomocí rozmělňovacího zařízení svého hrubozrnného podílu, majícího zrna s průměrem větším než 2 mm, přičemž se současně uskutečňuje určité míšení částic v kondenzátu a dosahuje se zhomogenizování směsi. Ukazuje se, že takto zpracovaná směs již nemá snahu vytvářet usazeniny, které by snižovaly průchodnost potrubí a čerpacích zařízení.

Udržování kondenzátu, přiváděného jednak do plynového generátoru a jednak do odlučovače, na teplotách nad nad 50 “C a zejména nad 70 °C je výhodné z toho důvodu, že zvýšená teplota zabraňuje tuhnutí dehtových látek v kondenzátu; tuhnoucí dehtové látky byly u známých způsobů jednou z příčin tvorby usazenin a příškvarků. Při způsobu podle vynálezu je možno nerušeně dopravovat a zpracovávat těžkou frakci směsi, obsahující. 10 až 60 % hmotnostních pevných látek, zejména nastaví-li se rozmělňovací ústrojí na rozmělňování pevných látek na částice s průměrem menším než 0,5 mm. Takto rozmělněné pevné látky je možno snadněji udržovat jemně rozptýlený v kondenzátu, obsahujícím dehet, takže nedochází k dosud obvyklým poruchám. Příklad provedení zplyňovacího zařízení na výrobu plynu z tuhých paliv je schematicky zobrazen na výkresu.

Zařízení pro výrobu plynu pod tlakem tuhých paliv za přítomnosti kyslíku a vodní páry sestává ze zplyňovacího reaktoru 1, do něhož je přiváděno plnicím potrubím 2 tuhé palivo v zrnitém stavu, zejména uhlí. Do zplyňovacího reaktoru 1 je také zaústěno parní potrubí 4 pro přivádění vodní páry a plynové potrubí 3 pro přivádění kyslíku. Popel, zůstávající ve zplyňovacím reaktoru 1 po zplyňování uhlí, se odebírá odpopelňovacím otvorem 5. Palivo se během zplyňování pod tlakem udržuje ve zplyňovacím reaktoru 1 v klidném loži a pohybuje se v protiproudu proti zplyňovacím prostředkům, před stavovaným kyslíkem a vodní párou. Vytvořený surový plyn potom vystupuje ze zplyňovacího reaktoru 1 výstupem 6 a je přiváděn do sprchovacího chladiče 7, kam přichází s teplotou 400 °C až 700 °C. Ve sprchovém chladiči 7 přichází surový plyn do přímého styku se směsí vody a kondenzátu o teplotě přibližně 160 až 220 °C. Promytý a vodní párou nasycený plyn se potom vede převáděcím plynovým potrubím 8 do ochlazovacího kotle 9, kam se také přivádí spodním potrubím 19 část kondenzátu, shromážděného ve sprchovacím chladiči 7. Ochlazovací kotel 9 opouští ochlazený plyn výstupním potrubím 11. Kondenzát, shromážděný v kalu ochlazovacího kotle 9, se převádí vratným potrubím 11 zpět do sprchovacího chladiče 7, přičemž před vstupem do sprchovacího chladiče 7 se ke kondenzátu přidává vodním potrubím 13 voda. V některých případech, kdy se plyn odebírá pro plynové a parní turbiny a kdy musí být při teplotě 160 až 180 °C převádět ještě k dalšímu čištění, nemusí být plyňovací zařízení opatřeno ochlazovacím kotlem 9 a plyn se může přímo ze sprchovacího chladiče 7 odvádět k dalšímu čisticímu zařízení.

Kondenzační směs, obsahující tuhé látky, odebrané ze surového plynu ve sprchovacím chladiči 7, se odvádí uvolňovacím potrubím 15, do něhož je vřazen nejméně jeden uvolňovací stupeň 16 pro snížení tlaku na hodnotu atmosférického tlaku, do odlučovače 17, ve kterém dochází působením gravitačních sil k oddělování jednotlivých složek směsi od sebe. V nejspodnější části odlučo199839 vače 17 ee shromažďuje hlavní část pevných látek s těžkými vysokovroucími dehty. Nad spodní vrstvou se shromažďují uhlovodíky, níže vroucí dehty a dehtové oleje, přičemž v této vrstvě se, nachází jen velmi málo prachu a drobných částic pevných látek; tato část kondenzační směsi se převádí odebíracím potrubím 18 k dalšímu zpracování. V horpí části odlučovače 17 se nacházejí lehké uhlovodíky, lehké oleje a voda, vyloučená z plynu, přičemž tato horní část kondenzační směsi se odvádí horním odebíracím potrubím 19 k dalšímu zpracování. Samotný plyn, zbavený kondenzačních složek a mající tlak rovný atmosférickému tlaku, odchází z odlučovače 17 výstupem 20.

Těžká frakce kondenzační směsi, obsahující pevné látky a nacházející se v nejspodnější části odlučovače 17, je vypouštěna ze dna vypouštěcím potrubím 21, kterým je přiváděna do rozmělňovacího ústrojí 22, ve kterém se provede rozmělnění tuhých látek a částic, obsažených ve vysoce viskózní směsi, na menší zrna a částice s maximální velikostí zrna 2 mm. Rozmělněním pevných částic ve směsi se dosáhne současně lepší homogenizace kondenzační směsi v rozmělňovacím ústrojí 22, Rozmělňovací ústrojí 22 může mít například konstrukci stejnou jako má dispergační zařízení pro výrobu léčiv, popsané například v Ullmann‘s Encýklopádie der technischen Chemie, díl 4, vyd. 1953, str. 21, 22. Z rozmělňovacího ústrojí 22 se vede kondenzát přes čerpadlo 23 do rozdělovacího potrubí 24, z něhož se přivádí jednak pomocí dávkovacího čerpadla 25 zpět do zplyňovacího reaktoru 1, kam přichází přívodním potrubím 26, a jednak dopravním potrubím 27 zpět do odlučovače 17, kam je přiváděn jednak prvním přívodním potrubím 28, do kterého je vřazen první ventil 29, a jednak druhým přívodním potrubím 30, do něhož je vřazen druhý ventil 31. Tím se dostává část kondenzační směsi, obsahující pevné částice, zpět do cirkulace. Za příznivých provozních podmínek je možno všechen materiál, odebíraný vypouštěcím potrubím 21 odlučovače 17, převést do zplyňovacího reaktoru 1, takže se nic nevrací dopravním potrubím 27 do odlučovače 17.

Přikladl

Do Lurglho zplyňovacího generátoru o výkonu 2000 m³ surového vlhkého plynu za hodinu, počítáno na 1 m² vnitřního průměru, se přivádí uhlí následující kvality:

obsah dehtu (analýzou podle

Fischera] 12,5 °/o hmot.

spékavost (podle Damma) 12 zrnitost 3 až 30 mm index puchnutí 4

Surový plyn opouští tlakový zplyňovací reaktor 1, pracující za provozního tlaku 2,0 MPa a teplotě 550 °C a ve sprchovacím chladiči 7 se ochladí na 180 °C. Kondenzační směs, obsahující dehet a prach, se potom přivádí do gravitačního odlučovače 17, z jehož spodní části se odebírá těžká frakce kondenzační směsi, obsahující pevné látky, přičemž střední hodnota průměru zrn pevných látek se pohybuje kolem 1,5 mm a podíl pevných látek ve směsi činí 20 θ/o. Při přímém vedení této těžké frakce do čerpadel 23, 25, která obstarávala dopravu směsi jednak zpět do tlakového zplyňovacího reaktoru 1 a jednak zpět do odlučovače 17, došlo k ucpání čerpadel 23, 25 po přibližně 10 hodinách provozu, takže se proces výroby plynu musel přerušit. Vložením sít do vypouštěcího potrubí 21 odlučovače 17 se časový interval bezporuchového chodu prodloužil, ale bylo třeba zajistit odebírání zhruba 100 1 směsi dehtu a pevných látek za hodinu.

Příklad 2

Stejný zplyňovací reaktor 1 pracoval s dvouapůlnásobným výkonem, tj. s výkonem 5000 m³ surového plynu na 1 m² vnitřního průměru, přičemž uhlí bylo stejného druhu jako v příkladu 1.

Zvýšením výkonu se zvýšil také průměr zrn pevných látek na 5 mm; do zařízení bylo vřazeno rozmělňovací ústrojí 22 k provádění způsobu podle vynálezu, ve kterém se zrna rozdrtila na menší částice do velikosti 2 mm a se středním průměrem zrn kolem 0,5 mm. Podíl pevných látek ve směsi činil 45 °/o hmot. Proces probíhal bez přerušení a odebírání pevných látek po několik měsíců.

Claims

PftEDMĚT

1. Způsob zpracování kondenzátu z· chlazení surového plynu při tlakovém zplyňování tuhých paliv za přítomnosti kyslíku a vodní páry, při němž se z kondenzátu, obsahujícího zrnité pevné látky, dehet a vodu, oddělí v odlučovači těžká frakce s podílem pevných látek od 10 do 60 % hmotnostních, vyznačující se tím, že zrnité pevné látky těžké frakce kondenzátu se rozmělní na zrna s velikostí menší než 2 mm a alespoň část těžké frakce kondenzátu s obsahem rozmělněných pevných látek se vede zpět do zplyvynAlezu ňovacího reaktoru a zbytek těžké frakce se vede znovu do odlučovače.
2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že těžká frakce kondenzátu, přiváděná jednak do tlakového zplyňovacího reaktoru a jednak do odlučovače, se udržuje na teplotě vyšší než 50 °C, zejména vyšší než 70 stupňů Celsia.
3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zrnité pevné látky těžké frakce kondenzátu se rozmělní na zrna s velikostí menší než 0,5 mm.

1 list výkresů