DD270013A1

DD270013A1 - METHOD AND DEVICE FOR GAS CLEANING

Info

Publication number: DD270013A1
Application number: DD31364088A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Westmeier; Gerhard Grosse; Juergen Schmidt; Elke Thielemann; Holger Rost; Carsten Wuerdisch; Robert Latzel
Original assignee: Leuna Werke Veb
Priority date: 1988-03-14
Filing date: 1988-03-14
Publication date: 1989-07-19

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Gasreinigung durch gleichzeitige Entfernung fester bzw. fluessiger und adsorbierbarer gasfoermiger Verunreinigungen werden eingesetzt fuer verunreinigte Gasgemische mit Feststoffbeladung. Der zu reinigende Gasstrom wird tangential in den sich ueber dem Adsorberbett befindlichen oberen Hohlraum gefuehrt, dabei durch die resultierende rotierende Bewegung durch Zentrifugalabscheidung weitestgehend von festen Teilchen befreit, durchstroemt dann axial zur Entfernung gasfoermiger Verunreinigungen ein Adsorberbett und verlaesst ueber eine gegen Partikelaustrag geschuetzte Leitung den Adsorberbehaelter. Die Abscheidung wird unterstuetzt durch die kegelfoermige Ausfuehrung der oberen Siebabdeckung des Absorberbettes. Die abgeschiedenen Teilchen sammeln sich in Vertiefungen an der inneren Behaelterwand, von wo sie mit Hilfe des Absorberinnendruckes ueber Auslassoeffnungen und eine entsprechende Sammelleitung ausgeblasen werden koennen. Fig. 1Process and apparatus for gas purification by simultaneous removal of solid or liquid and adsorbable Gaseous impurities are used for contaminated gas mixtures with solids loading. The gas stream to be purified is guided tangentially into the upper cavity located above the adsorber bed, largely freed from solid particles by the resulting rotary motion by centrifugal separation, then axially through an adsorber bed to remove gaseous impurities and leaving the adsorber vessel via a line protected against particle discharge , The separation is supported by the conical design of the upper sieve cover of the absorber bed. The deposited particles collect in depressions on the inner wall of the container, from where they can be blown out with the help of the absorber internal pressure via outlet openings and a corresponding manifold. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung wird angewandt bei der Gasreinigung zur gleichzeitigen Entfernung von festen bzw. flüssigen und adsorbierbaren gasförmigen Verunreinigungen aus Gasen und/oder Gasgemischen.The invention is used in gas purification for the simultaneous removal of solid and liquid and adsorbable gaseous contaminants from gases and / or gas mixtures.

Characteristic of the known state of the art

Die gleichzeitige Entfernung fester bzw. flüssiger und adsorbierbarer gasförmiger Verunreinigungen aus einem Gasstrom erfolgt bei den bekannten technischen Lösungen vorzugsweise in einer aus zwei getrennten Apparaten bestehenden Kombination von Abscheider und Adsorber oder aus der Kombination Adsorber mit vorgeschaltetem Filter. Nachteile der Benutzung von zwei getrennten Vorrichtungen sind erhöhter Platzbedarf, höherer Investitions- und Materialaufwand für die Apparate und die sie verbindenden Rohrleitungen und Armaturen sowie der sich in diesen Apparaten und Rohrleitungen aufbauende Druckverlust. Nachteilig bei der Kombination Adsorber — Filter sind der sich bei der Beladung des Filters aufbauende kontinuierlich steigende Druckverlust, der in der Regel eine doppelte Auslegung zur Aufrechterhaltung der Reinigungsfunktion des Filters während der Regenerationsphase verlangt, sowie die Durchlässigkeit für Teilchen unterhalb der Porenweite des Filters. Zum Stand der Technik gehört ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung, in der aus einem Gasstrom, der radial durch ein vertikal angeordnetes Adsorberfestbett geleitet wird, feste und/oder flüssige Teilchen durch Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes mittels Schwerkraftabscheidung entfernt werden (DD 213356). Nachteile bei dieser Lösung sind ihre Beschränkung auf Querstromadsorber, ein relativ geringer Abscheidegrad und ein ungünstiges Verhältnis des Volumens der eingesetzten Adsorbentien zum Gesamtvolumen des Adsorberbehälters.The simultaneous removal of solid or liquid and adsorbable gaseous impurities from a gas stream is carried out in the known technical solutions preferably in a combination of two separate apparatus combination of separator and adsorber or from the combination adsorber with upstream filter. Disadvantages of the use of two separate devices are increased space requirements, higher investment and material costs for the apparatus and the pipes and fittings connecting them as well as the building up in these apparatuses and pipelines pressure loss. Disadvantages of the combination of adsorber filters are the continuously increasing pressure loss which builds up during the loading of the filter, which as a rule requires a double design for maintaining the cleaning function of the filter during the regeneration phase, as well as the permeability for particles below the pore width of the filter. The prior art further includes a method and apparatus in which solid and / or liquid particles are removed by reducing the flow rate of the gas stream by gravity separation from a gas stream which is passed radially through a vertically arranged adsorber fixed bed (DD 213356). Disadvantages of this solution are its limitation to Querstromadsorber, a relatively low separation efficiency and an unfavorable ratio of the volume of adsorbents used to the total volume of the adsorbent container.

Es ist das Ziel der Erfindung, ein wirtschaftliches Verfahren zur gleichzeitigen Trennung fester bzw. flüssiger und adsorbierbarer gasförmiger Verunreinigungen zu finden und eine diesem Ziel dienende Vorrichtung vorzuschlagen.It is the object of the invention to find an economical method for the simultaneous separation of solid and liquid and adsorbable gaseous impurities and to propose a device serving this purpose.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es erlauben, die den bekannten technischen Lösungen anhaftenden Nachteile zu vermeiden bzw. zu verringern. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem zur Gasreinigung durch gleichzeitige Entfernung von festen bzw. flüssigen und adsorbierbaren gasförmigen Verunreinigungen aus einem Gasstrom, bei dem der zu reinigende Gasstrom tangential in einen oberhalb eines Adsorberbettes eines Axialstromadsorbers liegenden Adsorberhohlraum eintritt und durch die resultierende kreisförmige Bewegung weitestgehend von festen bzw. flüssigen Verunreinigungen befreit wird. Danach gelangt das Gas durch eine obere kegelförmige Siebabdeckung in das Adsorberbett, durchströmt dieses axial und verläßt es über eine gegen Partikelaustrag geschützte Ausgangsleitung. Die im oberen Teil des Adsorbers zentrifugal abgeschiedenen festen bzw. flüssigen Partikel sammeln sich in Vertiefungen im gasundurchlässig gestalteten äußeren Teil der kegelförmigen Siebabdeckung an der inneren Wand des Adsorberbehälters und werden in festgelegten Zeitabständen periodisch mit Hilfe des Adsorbrdruckes über Ausblasöffnungen, die mit einer Ausblasleitung verbunden sind, geleert. Dabei ist es vorteilhaft, die Ausblaszykluszeiten in Vorversuchen zu ermitteln.The object of the invention was to develop a method and a device which make it possible to avoid or reduce the disadvantages inherent in the known technical solutions. The object is achieved by a method in which for the gas purification by simultaneous removal of solid or liquid and adsorbable gaseous impurities from a gas stream in which the gas stream to be cleaned enters tangentially into an adsorber cavity located above an adsorber bed of an axial flow adsorber and through the resulting circular Movement is largely freed from solid or liquid contaminants. Thereafter, the gas passes through an upper conical screen cover in the adsorbent bed, flows through this axially and leaves it via a protected against particulate discharge outlet line. The centrifugally deposited in the upper part of the adsorber solid or liquid particles accumulate in depressions in the gas-impermeable designed outer part of the conical screen cover on the inner wall of the adsorber and periodically at fixed intervals by means of Adsorbrdruckes via exhaust ports, which are connected to a purging line , emptied. It is advantageous to determine the Ausblaszykluszeiten in preliminary tests.

Bei stark unterschiedlicher Partikelbeladung des Gasstromes ist es jedoch günstiger, den Füllstand der Vertiefungen meßtechnisch zu erfassen und das Ausblasen nach Überschreiten einer bestimmten Füllhöhe vorzunehmen. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Gasreinigung und gleichzeitigen Entfernung von festen bzw. flüssigen und adsorbierbaren gasförmigen Verunreinigungen, bestehend aus einem Adsorberbehälter mit Adsorbentien, die zwischen einem unteren Siebboden und einer kegelförmigen Siebabdeckung mit zentrisch gelagertem Einfüllrohr für die Adsorbentien angeordnet sind, der dicht über dem unteren Siebboden eine Auslaßöffnung für die Adsorbentien und einen Gaseingang und Gasausgang für das zu reinigende bzw. das gereinigte Gas enthält, wobei das Gasausgangsrohr, dessen oberer Mantel gasdurchlässig gestaltet ist, von einem zweiten, ebenfalls gasdurchlässig gestalteten Rohrteilstück umgeben ist und durch eine darüber liegende gasundurchlässige Schutzhaube vor Partikeleintritt geschützt ist, und der Boden des Adsorberbehälters mit einer Auslaßöffnung zum Ausblasen der sich im unteren Absorberhohlraum sammelnden festen Partikel, die entweder durch das Adsorberbett getragen werden oder aus diesem selbst stammen, versehen ist, wobei erfindungsgemäß der Gaseintritt tangential in den oberen Adsorberhohlraum geführt ist, die kegelförmige Siebabdeckung am äußeren, an der Wand des Adsorberbehälters anliegenden Teil gasundurchlässig gestaltet ist und in der gebildeten Schrägrinne von der kegelförmigen Siebabdeckung und der Wand des Behälters eine oder mehrere Vertiefungen angebracht sind, die jeweils über Ausblasöffnungen mit einer Ausblasleitung verbunden sind. Zur Erhöhung der Gaseintrittsgeschwindigkeit ist es günstig, den Gaseingang gegenüber der übrigen Rohrleitung etwas zu verengen. Mit der Erhöhung der Gaseintrittsgeschwindigkeit steigt die Abscheideleistung.With very different particle loading of the gas stream, however, it is better to detect the fill level of the wells by measurement and to make the blowout after exceeding a certain level. The object is further achieved by a device for gas purification and simultaneous removal of solid or liquid and adsorbable gaseous impurities, consisting of an adsorber with adsorbents, which are arranged between a lower sieve bottom and a conical sieve cover with centrally mounted filler pipe for the adsorbents, the Close to the bottom of the sieve an outlet for the adsorbents and a gas inlet and gas outlet for the cleaned or contains the purified gas, wherein the gas outlet tube, the upper shell is designed to be gas permeable, surrounded by a second, also gas-permeable pipe section and by a overlying gas-impermeable protective cover is protected from particle entry, and the bottom of the adsorbent container with an outlet opening for blowing out the collecting in the lower absorber cavity solid particles, either by the adsorb bedding be brought or come from this self, is provided, according to the invention the gas inlet is guided tangentially into the upper Adsorberhohlraum, the conical screen cover on the outer, abutting the wall of the adsorber is designed gas-impermeable part and in the inclined channel formed by the conical screen cover and the wall of the container one or more recesses are mounted, which are each connected via blow-out with a blow-out. To increase the gas inlet velocity, it is favorable to narrow the gas inlet in relation to the rest of the pipeline somewhat. With the increase of the gas inlet velocity, the separation efficiency increases.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und den dazugehörigen Zeichnungen erläutert.The invention is explained below using an exemplary embodiment and the associated drawings.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Gasreinigung durch gleichzeitige Entfernung von festen bzw. flüssigen und adsorbierbaren gasförmigen VerunreinigungenFigure 1 shows a longitudinal section through a device for gas purification by simultaneous removal of solid or liquid and adsorbable gaseous impurities

Figur 2 zeigt den dazugehörigen Querschnitt durch den Adsorberbehälter.FIG. 2 shows the associated cross section through the adsorber container.

example

Entsprechend Fig. 1 ist der Adsorberbehälter 1 mit Adsorbentien 2 gefüllt, die zwischen dem unteren Siebboden 3 und der kegelförmigen Siebabdeckung 4 angeordnet sind. Der Adsorberbehälter 1 besitzt weiterhin das zentrisch gelagerte Einfüllrohr 5 für die Adsorbentien, dicht über dem unteren Siebboden 3 die Auslaßöffnung 6 für die Adsorbentien und den Gaseingang 7 und den Gasausgang 8 für das zu reinigende bzw. das gereinigte Gas. Der obere Mantel 9 des Gasausgangs 8 ist gasdurchlässig gestaltet und von dem ebenfalls gasdurchlässig gestalteten Rohrteilstück 10 umgeben und durch die darüber liegende gasundurchlässige Schutzhaube 11 vor Partikeleintritt geschützt. Der Boden unter dem unteren Adsorberhohlraum 12 ist mit der Auslaßöffnung 13 versehen, über die die sich im unteren Adsorberhohlraum 12 sammelnden festen Partikel ausgeblasen werden können. Der Gaseintritt erfolgt tangential in den oberen Adsorberhohlraum 14. Die kegelförmige Siebabdeckung 4 liegt mit dem gasundurchlässigen Teil 15 an der Wand des Adsorberbehälters an, wo vier Vertiefungen 16 angeordnet sind, die jeweils über Ausblasöffnungen 17 ausgeblasen werden können. In Fig. 2 sind deutlich der tangential in den oberen Adsorberhohlraum 14 geführte Gaseingang 7 und die vier gleichmäßig über den Umfang verteilten Vertiefungen 16 und Ausblasöffnungen 17 zu sehen.According to FIG. 1, the adsorber container 1 is filled with adsorbents 2, which are arranged between the lower sieve bottom 3 and the conical sieve cover 4. The adsorber 1 further has the centrally mounted filler pipe 5 for the adsorbents, just above the lower sieve bottom 3, the outlet port 6 for the adsorbents and the gas inlet 7 and the gas outlet 8 for the cleaned or purified gas. The upper jacket 9 of the gas outlet 8 is designed gas-permeable and surrounded by the likewise gas-permeable designed pipe section 10 and protected by the overlying gas-tight protective cover 11 against particle entry. The bottom under the lower Adsorberhohlraum 12 is provided with the outlet opening 13 through which the collecting in the lower adsorber 12 solid particles can be blown. The gas inlet occurs tangentially into the upper Adsorberhohlraum 14. The conical screen cover 4 rests with the gas-impermeable part 15 on the wall of the adsorber, where four recesses 16 are arranged, which can be blown through each blowout 17. In FIG. 2, the gas inlet tangentially guided into the upper adsorber cavity 14 and the four depressions 16 and exhaust openings 17 distributed uniformly over the circumference are clearly visible.

Verfahren und Vorrichtung dienen in einer Luftzerlegungsanlage der Reinigung der vorgekühlten und durch Sublimation und Adsorption in den vorgeschalteten, mit Basalt gefüllten Regeneratoren weitestgehend von Wasser und CO₂ befreiten Luft durch Abscheidung von Basaltstaub und CO₂-Schnee sowie durch Adsorption der gasförmigen Kohlenwasserstoffe und des ReSt-CO₂. Der verdichtete Luftstrom gelangt einerseits mit einer je nach Fahrweise der Anlage zwischen 90 K und 120 K liegenden Temperatur aus dem Regeneratorenausgang in den Gasphasenadsorber und andererseits als Teilstrom mit einer Temperatur zwischen 160K und 180K als Mittenluft aus der Regeneratormitte in die sogenannten C0₂-Adsorber. Durch den tangentialenMethod and apparatus are used in an air separation plant to clean the precooled and by sublimation and adsorption in the upstream, filled with basalt regenerators largely free of water and CO ₂ air by separation of basalt dust and CO ₂ snow and by adsorption of gaseous hydrocarbons and ReSt -CO ₂ . The compressed air flow passes on the one hand with a lying depending on the mode of operation of the system between 90 K and 120 K temperature from the Regeneratorenausgang in the gas phase adsorber and on the other hand as a partial flow with a temperature between 160K and 180K as the middle air from the Regeneratormitte in the so-called C0 ₂ adsorber. Through the tangential

Gaseintritt in den oberen Adsorberhohlraum 14 und die kegelförmige Ausführung der oberen Siebabdeckung 4 erfolgt eine Zentrifugalabscheidung des mitgeführten Basaltstaubes und СОг-Schnees. Diese abgeschiedenen festen Partikel werden in der aus dem gasundurchlässigen Teil 15 der oberen Siebabdeckung 4 und der Wand des Adsorberbehälters 1 gebildeten Schrägrinne gesammelt und in die in dieser Rinne ausgebildeten vier symmetrisch über dem Kreisquerschnitt verteilten Vertiefungen 16 geweht, von wo aus sie bei Bedarf mit Hilfe des Adsorberdruckes durch Öffnen der Ausblasleitung über entsprechende mit diesen Vertiefungen verbundene Ausblasöffnungen 17 geleert werden.Gas entry into the upper Adsorberhohlraum 14 and the conical design of the upper screen cover 4 is carried out a centrifugal separation of the entrained basalt dust and СОг snow. These deposited solid particles are collected in the inclined trough formed from the gas impermeable portion 15 of the upper screen cover 4 and the wall of the adsorber tank 1 and blown into the depressions 16 symmetrically distributed over the circular cross section in the groove formed in this channel, from where they can be used as required the adsorber pressure are emptied by opening the purging line via corresponding blow-out openings 17 connected to these pits.

Die so vorgereinigte Luft wird axial durch den Adsorber geleitet und von den adsorbierbaren gasförmigen Verunreinigungen, wie Kohlenwasserstoffen und ReSt-CO₂, gereinigt. Um zu verhindern, daß eventuell noch im Gasstrom vorhandene oder aus dem Adsorberbett ausgetragene feste Partikel in die nachgeschalteten Anlagenteile gelangen, ist der Gasausgang 8 durch spezielle Gestaltung mit perforiertem oberem Mantel 9 des Ausgangsrohres, einem darüber stehenden perforierten Rohrteilstück 10 und einer Schutzhaube 11 geschützt.The thus pre-cleaned air is passed axially through the adsorber and purified by the adsorbable gaseous impurities such as hydrocarbons and ReSt-CO ₂ . In order to prevent any possibly present in the gas stream or discharged from the adsorbent bed solid particles get into the downstream equipment parts, the gas outlet 8 is protected by special design with perforated upper shell 9 of the output tube, a perforated pipe section 10 above and a protective hood 11.

Der durchgesetzte Gasstrom beträgt bei den Gasphasenadsorbern (Gesamtvolumen 31 m³) je nach Fahrweise 80Tm³iN/h bis 120Tm³i.N/h je Adsorber und bei den CO₂-Adsorbem (Gesamtvolumen 22 m³) etwa 15Tm³LNVh bis 20Tm³i.N./h.Depending on the mode of operation, the gas flow through the gas phase adsorbers (total volume 31 m ³ ) is 80 μm ³ iN / h to 120 tm ³ iN / h per adsorber and about 15 tm ³ LNVh to 20 tm ³ iN for the CO ₂ adsorbers (total volume 22 m ³ ) /H.

Claims

1. A method for gas purification by simultaneous removal of solid or liquid and adsorbable gaseous contaminants from a gas stream, characterized in that the gas stream to be cleaned through the entrance of an adsorbent tangentially into an adsorber located above an adsorber cavity and largely by the resulting rotary motion is freed from the solid or liquid impurities, then flows through the adsorber axially and leaves the same adsorptively cleaned over a protected against particulate discharge outlet line, the accumulating in wells on the inner vessel wall above the adsorber bed solid or liquid impurities at certain intervals with the help be blown out of the adsorber pressure.

2. The method according to claim 1, characterized in that the blowing out of the wells, in which collect the solid or liquid impurities, happens in a fixed cycle.

3. The method according to claim 1, characterized in that the blowing out of the wells, in which collect the solid or liquid impurities, takes place after exceeding a metrological detected filling level.

4. An apparatus for gas purification by simultaneous removal of solid or liquid and adsorbable gaseous contaminants, consisting of an adsorbent container with adsorbents, which are arranged between a lower sieve plate and a conical sieve cover with centric filler pipe for the adsorbent, the tightly above the lower sieve bottom one Has outlet opening for the adsorbents and a gas inlet and outlet for the gas to be cleaned or purified, wherein the gas outlet tube, the upper shell is designed to be permeable to gas, surrounded by a second, also gas-permeable designed pipe section and by an overlying gas-impermeable protective cover upwards is protected against particle entry and the lower bottom of the adsorbent container is provided with an outlet opening for blowing out the collecting in the lower Adsorberhohlraum solid particles, characterized in that the gas in g (7) is guided tangentially into the upper Adsorberhohlraum (14), that the upper conical sieve cover (4) on the outer, on the wall of the adsorber container (1) adjacent part is made gas-impermeable and that in the trough formed thereby between conical sieve cover and Container wall one or more recesses (16) are mounted, which are each connected via blow-out openings (17) with a blow-out.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the tangential gas inlet is coupled with a constriction of the pipe cross-section.