CS422682A2 - Method of inert or neutral gas production and equipment for this method realization - Google Patents

Description

- 2 -

Vynález se týká způsobu získávání inertního plynu nebo neutrálního plynu, určený /wytv pro odplynování nebo -vy volání "netečnosti mebovsu- šení, -což—je uváděno—pouzo jako přiklad?

Dnes jsou známé Četné postupy,které umožňují výrobu inertních nebo neutrálníchplynů sledem operací: spalování, ochlazováníoú- kapáv-ání- nebo odvodnění. Plyny jsou nejčastějivyrobeny různými spalovacími postupy f'zejména seužívá odpadu z kotlůjskupin pro buzcnl-elekřiny.a jiných přístrojů, takže spaliny jsou nestabilní .a není známo jejich přesné složení. Tento nedosta-tek přesnosti v ohledu chemického obsahu zpraco-vávaných spalných plynů má za následek vytvářeníplynů, které nemají vlastnosti požadované pro je-jich určeni.

Aby se čelilo těmto nedostatkům, byl navržen způsob užívání jednoduché^praktické-^Í6r Krr •inotalace-χ pe vnáne bo odmont o v ate lné^na bet .také umož- ňuj ící/^vytvořit stechiometrickým spalováním ne-utrální plyn nebo plyn s .přebytkem vzduchu -od--auly-do 2 %, takže se sníží procentový podílkyslíku v neutrálním plynu ve zvoleném poměruněkolika ppm. £i. 3 - 3 -

Vynález, jak je popsán a defino- ván, navrhuje způsob výroby a získání inertního plynu nebo neutrálního plynu, který používá dvou recirkulací v průběhu následujících operací: ,Κ' - krakování spalného plynu, popřípadě--spaliiy^ - spalování krakované směsi^.' - nebo spalování smíseními' - první ochlazení rozředěním za pomoci části ply-nu odebraného při výrobě neutrálního plynu vprůběhu výroby-f - druhé ochlazení vedením vyrobeného plynu ve sty-ku s výměníkem^» měkgu v o dou\^oc hlazenou are-cir kulovanou^, - třetí ochlazení vedením plynu skrze perforovanoudesku napřiklad-pletiv©*, které umožňuje navr-stve-. -ní vody, nebo vedení plynu tepelným výměníkem scirkulací měk^ vody} - Čtvrté ochlazení'^eás%řikovánim plynu za pomoci ΛππΑ*/rozstřikovací rampy na vodu- nebo vedením plynu dtrna výměníku s chladicí skupinou} - odstranění kapalných látek obsažených v plynuprostřednictvím separétoru.

Aby se vyhovělo různým průmyslovýmpotřebám nebo kritériím pro využití, může být - 4 - získaný plyn, který má ještě 100 % relativní vlhkost/, - vysušen Bučením fungujícím-absorpcí nebo ochla-zením^ aíA'·.' - přehřát pro uvedení na žádanou teplotu.

Tyto různé operace vyžadují pří-stroji, které tvoří instalaci pro získání plynuzpůsobem podle vynálezu a která obsahuje: ven-tilační zařízení s jedním nebo dvěma ventilátorypodle typu zvoleného hořáku, vybavené filtrem atlumičem; hořák; krakovací xue komoru; spalovacíkomoru; směšovací komoru a rozřeSovačí komoru proprvní ochlazení; výměník neutrální plyn - měká vo-da pro druhé ochlazení; primární separátor vody;chladicí kolonu obsahující perforovanou deskuumožňující vytvoření alespoň jednoho vodního lo-že pro zajištění třetího ochlazeni; rozstřikovacírampu pro čtvrté ochlazení a lineární nebo odstře-divý separátor pro odstranění kapalných látek, v které jsou ještě suspendovány neutrálním plynu;nebo také i místo toho, pro zajištění třetíhoochlazení, tepelný výměník s měkou vodou spraže-ný s výměníkem zajištující druhé ochlazení apotom pro čtvrté ochlazení průchod plynu chladi-cí skupinou, která může být také tvořena jiným - 5 - tepelnfm výměníkem; regulační přístroje, společnépro’rázné způsoby ochlazování plynu, avšak při**způsobené uvažovaným plynům a obsahující od vstu-pu podél celé instalace všechny dělicí ventily,re-gulační ventily, automatické ventily, elektroven-tily, regulátory výkonu, regulátory plamene, taploty a tlaku, analyzátory; vedeni a potrubí, z nichžjedno je vybaveno obvodem, extraktory, rozjížděcíkohouty nebo zaatavovací kohouty v případě ne-správného spalování; čerpadlo ponořené do nádržes mškou vodou a poskytující veškerou spolehlivostpro napájení uzavřeného obvodu druhého chlazení;rekuperátor kalorií teplé vody; rekupelátor kalo-rii teplého plynu; generátor měké vody; prvky po-třebné pro bezpečnost celku s poplašnými ústrojímitradičních typů» Tato instalace je doplněna pří-stroji pro vysoušení a opětné zahřívání neutrál-ního plynu pro zvláštní případy použití. Vysouše-ní se provádí absorpcí nebo chlazením, kdežtoopětné zahříváni nastává v přehříváku. Na výstupuve všech případech je potrubí, které směruje ne-utrální plyn k místu použití nebo uskladnění, vy-baveno extraktorem a vodní záklopkou, která jeurčena pro zabránění návratu plynu do instalace. - 6 -

Vynález bude nyní podrobněji vy-světlen na příkladech provedení v souvislosti > s výkresy. * . . y

Obr. 1 znázorňuje schematicky in-stalaci podle vynálezu.

Obr. 2 znázorňuje schematicky tu-též instalaci doplněnou vysoušecím přístrojem apřehřívákem pro Vyrobení neutrální^# plyn.

Obr. 3 znázorňuje schematicky ji-né provedení, u kterého ochlazení na tři stupněa čtyři stupně se neprovádějí ve zvláštní koloně.

Instalace znázorněná schematickyna obr. 1 obsahuje ventilační zařízení vybavenéjednak ventilátorem 1 pro primární vzduch, kterýumožňuje krakovat spalný plyn v komoře 4 vodo-rovného celku srovnatelného s kotlem, a jednakventilátor 2 pro sekundární vzduch, který umožňu-je spalovat krakovanou směs v následující komoře5, nazývané spalovací komora nebo ohniště. Palivo-vý plyn může být zejména, avšak nikoliv výlučně, /fpropan, butan, ethylen nebo propylen. V popsaném příkladu provedení bylzvolen propan pro napájení hořáku 3, takže teploty - 7 - které budou specifikovány, budou následkem tohoodpovídat tomuto typu paliva» Hořák 3 může býtponořený, což umožňuje v případě potřeby, abyspaliny byly na nižší teplotě. Filtr 6 a tlumič7 jsou umístěny v místě nasávání ventilátoru 1a 2, aby se pulsující vzduch co nejlépe zbavil všechnežádoucích částic.

Lze ovšem také se rozhodnout proklasické spalování směšováním za pomoci jedinéhoventilátoru.

Spalování krakované směsi se prová-dí v komoře 5 při teplotě 1400 °C. Plyn vytvořenýtímto spálením se dostává do směšovací a rozřeúo-vací komory 8, která následuje za komorou 5 a .kam umístí pohubí 9 pro přívod neutrálního plynu vy-► · - - tvořeného instalací samotnou. Tento přívod plynuovládaný odtokovým ventilem 10 prochází ventilá-torem - recirkulačním extraktorem 38 namontovanýmv utěsněném celku, aby se zabránilo jakémukolivvstupu vnějšího vzduchu. Má za účel uskutečnitprvní ochlazení plynu vytvořeného v komoře 5,jehož teplota se takto sníží z 1400 °G na 900 °C.Plyn pokračuje ve svém postupu a prochází výmění-kem 11, který vyvolává druhé ochlazení plynu, - 8 - který je uveden na teplotu 400 °G po jeho prdohodu výměníkem 11, který je vždy umístěn ve vodorovné * í komoře, obsahuje měkou vodu odebranou za pomocičerpadla 12 ponořeného do nádržky 13, napájejícítakto uzavřený obvod, jehož recirkulace je konstant-ní* Voda nádržky 13 je s výhodou ochlazována hadem14 s mořskou vodou nebo průjnyslovou vodou, jejížteplota je přibližně 15 °G a která pochází z pono-řeného čerpadla 36. Dva vzduchové chladiče 15 půso-bí stejně pro ochlazování vody v potrubí, které ve-de k výměníku 11. Pro využiti kalorií vypuštěnýchobvodem měké vody, je do tohoto pásma zařazen reku-prátor 16, který může být použit pro opětné zahřá-tí zkapalněného plynu nebo prcBtě vody jakéhokolivzdravotnického zařízeni.

Zařízení 17 pro samočinnou kontroluhladiny kompenzuje nedostatek měké vody v , nádržce13 a ovládá vyrovnávací kohoutek, který může býtsdružen s rekuperačním obvodem 18 kondenzační vodyvytvořené spalováním, kterýžto obvod 18 je umístěn Λ za výměníkem 11 na konci přístroje v úrovni primér- ního separátoru 19, který má odstraňovat tyto kon- $ denzační vody. - 9 -

Neutrální plyn přichází a teplotou “ 400 °G do chladicí kolony 20, která obsahuje * různá ústrojí$ plyn prochází nejméně jednou perforovanou deskou 21, nal kterou je upraven rošt,avšak paxsutx& podrobnosti zde nejsou znázorněny.Toto uspořádání podporuje vytvoření "vodní houby"z průmyslové mořské vody, dodávané rozstřikovací- w mi rampami 23 za pomoci vedení 22 přivádějícího vodu k hadu 14 ponořenému do nádrže 13. Tato hou-ba je tvořena vodou, vodní parou, suspendovanýmplynem a kondenzáty.

Plyn prochází tímto ložem vodnihouby a tím podstupuje třetí ochlazení, za kte-rým bezprostředně následuje čtvrté ochlazení,vyvolané postřikem v důsledku tíhy působenímshora uvedených ramp 23.

Tyto rampy mohou být nahrazenyplošinami s protiproudem nebo prstencovými des-kami s velkým povrchem, jak je o sobě známo. *ji V tomto pásmu poklesla teplota neutrálního plynu přibližně na 30 °C. Plyn se ΐ pak oddělí od kapalných látek, které obsahu-je, lineárním, odstředivým nebo jiným separátorem24. Na vrcholu chladicí kolony 20 má neutrální -10 - plyn teplotu 30 °C a obsahuje 100 2? relativnívlhkosti. Potrubí 25, které je uspořádá o nad l chladicí kolonou 20, má vývod 45, kterým se provádí částečné odebírání neutrálního plynu,aby se obváděcím ventilem 10 a recirkulačnímextrakú*e^m 38 napájela směšovací a rozřeSovacíkomora 8 za pomoci potrubí 9, jak bylo shora uve-deno. Potrubí 25 má rázná kolena a je opatřenootvorem 26 otevřeným směrem ven a opatřený dvě-ma samočinnými ventily 28, z nichž jeden je ovlá-d án regulátorem 30 tlaku a druhý analyzátorem 27,vztaženo na plyn obíhající v potrubí 25· Tentootvor 26 umožňuje spuštění a regulaci instalace,zabránění přetlakům nebo také zajištění případné-ho odvzdušnění plynu, jehož obsah kyslíku nesou-hlasí s potřebou, přičemž tento obsah se zjistíanalyzátorem 27, umí stě rým před otvorem 26.

Za tímto otvorem 26 obsahuje ne-utrální plyn 100 % relativní vlhkosti a je směro-ván k místu použití nebo uskladnění pres extraktor29 a přes zpětnou pojistnou klapku pro vodu. Vdolní Části chladicí kolony 20 je výpusí 37 pro χ průmyslovou nebo mořskou vodu rozváděnou rozstři- kovacími rampami 23· - 11 -

Když takto vyrobený neutrální plyn má být zbaven konstatované 100$ relativní vlhkosti, r doplní se instalace vysoušecím přístrojem 31,obr. 2, který funguje buú absorbcí nebo chlazením. V případě fungováni absorbcí může býtabsorpční látka regenerovaná sušičkou 32 v souvis-losti s vysoušeči soustavou 31 vedením 33· Z druhé strany může být neutrálníplyn uveden na žádanou teplotu jeho vedení v pře-hříváku 34, například až na teplotu 400 °C, je-lizapotřebí. Za tím účelem je přehřivák 34 rovněžspojen se sušičkou 32 vedeními 33· Na konci výstup-ní trubky směrem k místu použití je umístěn pojist-ný zpětný ventil na vodu.

Aby mohly být spalovány páchnoucínebo nebezpečné plyiy jejichž zavedení do ovzdušíje zakázáno, je v úrovni spalování umístěno odběro-vé ústrojí 35·

Je zřejmé, že obr. 1 je doplněn schématem zavedených přístrojů pro minimální regulaci jako: automatické ventily 23, regulá- xa± tory 30 tlaku, regulátory 39 teploty, regulá-• 40 ' tory plamene, oddělovací ventily 41, regulačníkohouty 32, elektrické ventily 43, přičemž regulace 12 - výkonu je zajištěna vhodným zařízením 44« U provedení zařízení schematickyznázorněného na obr. 3 je patrno, že operacekrakování, spalování krakované směsi, první adruhé chlazení jsou zachovány, Avšak třetí chla-zení následuje bezprostředně za druhým, se kterýmje spřaženo, jelikož jde rovněž o tepelné chlaze- —nutící plyn; aby procházel výměníkem 43 obsa-hujícím měkou vodu trvale recirkulovanou, a čtvr-té chlazení nutí plyn procházet výměníkem s chla-dicí skupinou 47* Sakovým obvodem je teplota plynusnížena přibližně na 20 °C, prakticky tedy na okol-ní teplotu· V tomto zvláštním případě je plyn orientován po svém výstupu z kužele kotle do po-v trubí 23, které podle vyobrazení obr· 1 má odbě-rové ústrojí 45 tam, kde vychází potrubí 9 vyba-vené obvodovým ventilem 10 a ssacím ventilátorempopřípadě exhaustorem 38 uloženým v soustavě vzdu-chotěsně vytvořené, přičemž potrubí 9 z něho vy-stupuje do kotle v úrovni rozřeáovací komory 8zajištující recirkulaci vytvořeného plynu za úče-lem uskutečnění prvního tavení, j ář bylo shora uvedeno.

Od ^oběrového ústrojí 45 a za ním lze - 13 - zjistit přesně stejné přístroje a funkce, jak byly popsány a znázorněny v souvislosti s obr. 1 a 2.

Neutrální nebo, inertní plyn taktovyrobený slouží k odvzdusnění, k vyvolání neteč-nosti a sušení; a) - neutrální plyn o teplotě 20 a relativní vlhkosti 100° se užívá na plavidlechpoháněných metanem a naftou pro ukládání chemickýchvýrobků, na cisternových kamionech, na cisternovýchBgonech, a pro všechny materiály sloužící pro dopra-vu nebezpečných nebo zapáchajících látek v plynnéfázi. b) - neutrální plyn o teplotě 20 °Ca relativní vlhkosti 10 % má stejně použití jakopředcházející plyn, avšak pro materiály podléha-jící zkáze, které mohou být poškozeny vlhkostí,jako jsou obilniny a obvoce. c) - neutrální plyn o teplotě 10 °Ca s nízkou relativní vlhkosti se používá pro pře-sušení nebo dosušení materiálů uvedených v odstav-ci a) a také v truhlářství. V případě, že vyrobený plyn procházíchladicí kolonou 20, Čistí se zejména tím, že se - 14 - ve vodě rozpustí určité látky, například kyslič- ník uhličitý, takže při svém příchodu k ústí 29 pro jeho využití je plyn velmi příbuzný dusíku a má značný stupen Čistoty, takže může splnit zvlášt- ní kriteria pro jeho použití.

Způsob podle vynálezu se také hodípro jiné oblasti použití, například lze zkonstruo- ___v-at—kotel_pro. zahřívání__v_ody_k domácímu neboprd-_ myslovému použití, přičemž jsou splané plyny recirkuvlovány, aby se zh nich získaly zpět kalorie tepelnouvýměnou a aby se jejich teplota citelně snížila roz-ředěním.

Je zřejmé, že podobné obměny mohoubýt také provedeny na poje aném zařízení za po-užití ekvivalentních technických rpostředků, anižby se vystoupilo z rámce vynálezu. ·»'

Claims (5)

1. - 15 - PATENTOVÉ NÁROKV 7VV26-&L

   1. Způsob získávání inertního plynu nebo neutrálního plynu stechiometriokým spalovánímzáležející v tom, že se postupně provádí krakováníspalného plynu, spálení krakované směsi nebo spá-lení smísením, několik chlazení rozředěním nebo/atepelnou výměnou nebo/a probubláváním, nebo/a roz-střikováním, odvodňování oddělením, sušení a opět-né zahřátí nebo pouze sušení, vyznačující se tím,že první chlazení se provádí přívodem neutrálníhoplynu vyrobeného uvedeným postupem; druhé chlazení se provádí vedením plynu na- výměníkďf který je tvo-řen uzavřeným obvodem měké vody; třetí chlazení se

   se provádí rozstřikováním plynu za pomoci rozetři-kovacích ramp na průmyslovou nebo mořskou vodu;odvodňování neutrálního plynu se provádí lineárnímnebo odstředivým oddělením kapiček.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačují- cí. se tím, že třetí chlazení se provádí vedením,plynu na tepelném výměníku obsahujícím měkou vodu - 16 - trvale recir kulovanou, a že Čtvrté chlazení se provádí vedením plynu na tepelném výměníku s chladicí skupinou nebo na jiném tepelném výmění- ku s měkou vodou.
3. 3. ZpůBob podle kteréhokoliv z bodů1 a 2, vyznačující se tím, že teplota plynu se modifikuje průchodem v přehríváku,...... .............
4. 4. -Inotáloce-k provádění způsobupodle bodů 1 až 3, obsahující ventilační zařáenívybavené dvěma ventily, hořák, krakovací komoru,spalovací komoru čili ohniště, rozřecíovací komo-ru, tepelný výměník, chladicí kolonu, vedení ply-nu k místu jeho upotřebení, sušičku a přehřívák, vyznačující se tím, že rozředovací komora (8) jespojena s vývodem (45) upraveným na výstupu chla-dicí kolony (20) nebo upraveným na konci kotle napotrubí (25) ža pomoci vedeni (9) obsahující ex-traktem (38) a obtokový ventil (10). 5» -ínctalaoe k provádění způsobu bodu 1 až 3, íř obsahující ventilační zařízení výbavě^né dvěm^. ventilátory, saxakk hořák, krakovací ko-moru, spalovací komoru čili ohniště, rozřecíovací - 17 - komoru, první tepelný výměník, druhý a třetí jbe- palný výměník, vedení plynu k místu jeho upotře- bení, sušičku a přehřívák,» vyznačující se tím, že tepelné výměníky (11, 46) jsou ve spojení s nádrž- 3 z kou (IíO měkké vody obsahující had (14) a prů= myalovou nebo mořskou vodou, napájení ponořenýmČerpadlem. (36), že ponořené čerpadlo (12) v ná-drži (13) napájí výměníky (11 a 46) a že vzducho-vé chlaidče (15) jsou umístěny na vratném obvoduměké vody směrem k nádrži (13). fy f 6. ínstaleee podle bodů 1 až 5 > vy- značující se tím, že chladicí kolona (20) obstfahu-je nejméně jednu perforovanou desku (21) a rošt, nad kterým je upravena sk^ina rozstřikovacích ramp spojených a hadem (14) ponořeným do nádržky (13)potrubím (22), jakož i lineární nebo odstředivýseparátor (24). 7. ínotalace podle bodů 1-5, vy- značující se tím, že do potrubí (25) je vsazenodvzduáňovač (26), předtím je umístěn analyzátor(27) a za potrubím (25) je umístěn samočinný, ven-til (23). 18 -
5. 8. Inetalaoo podle bodů 1 až 5> vy- značující se tím, že na zpětném obvodu měkké vo-dy vycházející z výměníků (11, 46) je umístěn re-kuperátor (16) kalorií. 9* Instal-aee· podle bodů 1 až 5» vy- značující se tím, že rekuperótor (19) měkké vodyje umístěn na konci obvodu vyrobeného plynu zajeho výstupem z kotule. ..........' '........ 10. ínotfllace podle bodů 1 až 5, vy- značující se tím, že absorpční sušička (31) je re-generována vysoušečem (32) nasazeným před vstupemplynu do chladicí kolony (20) a vedeními (33),nebo je vsaaen do kotle mezi tepelné výměníky(46 a 47).' 52 975/Ku