FI107164B - Menetelmä ja laitteisto kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi - Google Patents

Menetelmä ja laitteisto kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI107164B
FI107164B FI992381A FI992381A FI107164B FI 107164 B FI107164 B FI 107164B FI 992381 A FI992381 A FI 992381A FI 992381 A FI992381 A FI 992381A FI 107164 B FI107164 B FI 107164B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
reactor
gas
zone
product gas
fluidized bed
Prior art date
Application number
FI992381A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Inventor
Pekka Simell
Esa Kurkela
Pekka Staahlberg
Original Assignee
Valtion Teknillinen
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 Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Priority to FI992381A priority Critical patent/FI107164B/fi
Priority to EP00976089A priority patent/EP1165727B1/en
Priority to ES00976089T priority patent/ES2250212T3/es
Priority to DK00976089T priority patent/DK1165727T3/da
Priority to PCT/FI2000/000960 priority patent/WO2001032808A1/en
Priority to AT00976089T priority patent/ATE307862T1/de
Priority to AU13981/01A priority patent/AU1398101A/en
Priority to DE60023468T priority patent/DE60023468T2/de
Application granted granted Critical
Publication of FI107164B publication Critical patent/FI107164B/fi

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/34Purifying combustible gases containing carbon monoxide by catalytic conversion of impurities to more readily removable materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/001Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by thermal treatment
    • C10K3/003Reducing the tar content
    • C10K3/008Reducing the tar content by cracking
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/02Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
    • C10K3/023Reducing the tar content

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)

Description

107164
Menetelmä ja laitteisto kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi -Förfarande och anording for rening av produktgas i en förgasningsreaktor 5 Keksinnön kohteena on menetelmä kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi tervoista ja muista jäähtyvästä kaasusta kondensoituvista orgaanisista yhdisteistä krakkerina toimivassa leijukerrosreaktorissa. Keksinnön kohteena on myös laitteisto menetelmän soveltamiseksi.
10 Monissa kaasutustekniikan sovelluksissa keskeinen ongelma on tervamaisten epäpuhtauksien muodostuminen. Tervat mm. aiheuttavat lämmönvaihtimien ja kaasun-suodattimien tukkeutumista sekä estävät kaasun käytön moottoreissa.
Katalyyttinen kaasun puhdistustekniikka on ollut tutkimusten kohteena useita vuo-15 siä. Tunnetun tekniikan mukaisesti tervan muodostumisen välttäminen ja tervojen tehokas hajottaminen voidaan toteuttaa kolmella vaihtoehtoisella tavalla: 1. Tervojen muodostuminen minimoidaan itse kaasuttimessa katalyyttisesti aktiivisen patjamateriaalin, korkean kaasutuslämpötilan ja kaasuttimen ilmanjaon 20 avulla. Mikäli lisäksi saavutetaan riittävän tehokas tervojen hajotus, on loppu-puhdistus mahdollista toteuttaa vesipesulla.
2. Tervayhdisteet ja ammoniakki hajotetaan erillisessä katalyyttireaktorissa nikke-lipohjaisen kennokatalyytin avulla.
3. Tervat hajotetaan erillisessä katalyyttireaktorissa kalkkipohjaisen katalyytin 25 avulla.
Ensimmäinen vaihtoehto edellyttää kuitenkin käytännössä yli 900-950 °C:n kaasu-tuslämpötilaa, mikä ei ole mahdollista kaikilla polttoaineilla. Niin ikään on havaittu, että itse kaasuttimessa on vaikeaa päästä alle 2-4 g/m3n tervapitoisuuksiin, koska 30 kaasun ja katalyyttisesti vaikuttavan materiaalin kontakti ei ole riittävän hyvä. Näin * ollen useissa sovelluksissa tarvitaan erillistä sekundääristä krakkausta. Hakijan tut kimusten mukaan voidaan täydellinen tervayhdisteiden hajotus saavuttaa periaatteessa sekä nikkelipohjaisilla että kalsiumpohjaisilla katalyyteillä. Nikkelipohjaisten katalyyttien haittana on kuitenkin materiaalin korkea hinta, myrkyllisyys sekä lait-35 teistojen ylös- ja alasajojen toteutukseen liittyvät hankaluudet. Lisäksi tällaisten katalyyttien elinikä ei ole toistaiseksi vielä tiedossa.
107164 2
Kalsiumpohjaisten katalyyttien eli kalkin ja/tai dolomiitin käyttö edellyttää kalsium-karbonaatin kalsinoimista, mikä moottori- ja kattilasovelluksiin kysymykseen jtule-vassa kaasutuspaineessa (1-5 bar) voidaan saavuttaa helposti, kun lämpötila pidetään yli 780-850 °C:ssa. Hakijan pienillä koelaitteilla tehdyissä kokeissa on jkiin-5 teäkerrosreaktorissa saavutettu täydellinen tervojen konversio jo varsin lyhyelle vii-pymäajalla (alle 0,5 s) ja kohtuullisessa lämpötilassa 850-900 °C. Kiinteäke(rros-reaktorissa tervapitoisen kaasun ja petimateriaalin kontakti on ideaalinen, mutta reaktori on kuitenkin erittäin herkkä pölyn ja jauhautuvan kalkin aiheuttamalle tukkeutumiselle eikä näin ollen sovellu teolliseen käyttöön.
10
Patenttijulkaisussa SE 8703816 on esitetty ratkaisu, jossa sovelletaan erillistä kier-tomassakatalyyttireaktoria, jolla on saatu melko hyviä tuloksia. Kiertomassarea|ktori on kuitenkin suuri ja kallis ja kalsiumpitoiset petimateriaalit jauhautuvat siinä; suuresta virtausnopeudesta (tyypillisesti noin 5 m/s) johtuen erittäin nopeasti. Tämä 15 johtaa käytännössä suureen kalkin kulutukseen.
US patentissa 4 865 625 taas on esitetty nikkelikatalyyttiin perustuva menetelmä, jossa kaasuttimen tuotekaasu johdetaan tavanomaiseen nikkelipitoista petimatQriaa-lia sisältävään leijukerroskrakkeriin, jota käytetään melko alhaisessa lämpötilassa 20 550-750 °C, jotta katalyytti ei sintraantuisi. Hakijan omien kokeiden perusteella näin alhaisessa lämpötilassa toimittaessa katalyyttipetiin muodostuu helposti hiiltä, joka tukkii ajan myötä katalyytin. Tästä syystä joudutaan käytännössä regeneroimaan katalyyttiä. US-julkaisussa käytetyssä tavanomaisessa leijukerroskrakk^rissa tuotekaasu johdetaan katalyyttipetiä kannattavan arinan (distributor plate) läpi reak-25 toriin. Jotta vältetään arinan tukkeutuminen, on kaasuttimesta poistuva tuotekaasu ensin suodatettava. Tämä taas voi olla hankalaa, koska tuotekaasun sisältämät tervat saattavat tukkia suodattimen.
Tunnettujen tekniikkojen ongelmina ovat siis nikkelipohjaisilla katalyyteillä karkea 30 hinta, myrkyllisyys sekä laitteistojen ylös- ja alasajojen toteutukseen liittyvät hankaluudet ja kalsiumpohjaisilla katalyyteillä pölyn muodostuminen sekä katalyytit! nopea kuluminen.
Tavallisten leijukerrosreaktoreiden ja kiertomassareaktoreiden lisäksi tunnetaan 35 myös suihkupetireaktoreita (spouted-bed reactors). Näiden käyttöä rajoittava ojngel-ma on kuitenkin petimateriaalin leijunnan hallinta, joka onnistuu perinteisissä (reaktoreissa vain varsin suurilla kaasun sisääntulonopeuksilla (yleensä luokkaa 50! m/s) ja tietyillä kriittisten dimensioiden suhteilla (esimerkiksi petimateriaalin partikkeli- 107164 3 koko, kartiokulma, sisääntuloputken halkaisija ja reaktorin sisähalkaisija). Tämä rajoittaa käytännössä spouted-bed-tyyppisen reaktorin soveltamista ja johtaa korkeaan painehäviöön sisääntuloputkessa. Esimerkiksi liian pienillä kaasun sisääntulonope-uksilla petimateriaali sukeltaa sisääntuloputkeen tukkien kaasun sisäänvirtauksen. 5 Samoin tapahtuu, kun kaasun sisääntuloputken halkaisija suhteessa käytettävän pe-timateriaalin kokoon kasvaa liian suureksi.
Keksinnön tavoitteena onkin kehittää menetelmä kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi tervoista ja muista jäähtyvästä kaasusta kondensoituvista orgaani-10 sista yhdisteistä krakkerireaktorissa, joka menetelmä ratkaisee edellä esitetyt ongelmat ja täyttää seuraavat vaatimukset: a) kaasun ja katalyytin kontakti on tehokas, b) menetelmä ei ole herkkä pölyn aiheuttamille tukkeumille ja c) menetelmä on toteutettavissa teollisessa mittakaavassa ja riittävän pienin kustannuksin.
15 Nämä vaatimukset on nyt saavutettu siten kuin on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että puhdistus tapahtuu suihkupetireaktorissa, jossa 20 - tuotekaasu syötetään reaktoriin vähintään yhdestä syöttökohdasta, - tuotekaasun syöttökohdan alapuolelle on järjestetty reaktoriin syötetyn hapettavan kaasun ylläpitämä kupliva leijukerros, joka muodostaa ensimmäisen vyöhykkeen, - tuotekaasu muodostaa syöttöpisteensä yläpuolelle toisen eli suihkuvyöhykkeen, jossa leijupartikkeleita liikkuu suihkun mukana ja jossa pääasiallinen puhdistuminen 25 tapahtuu, ja - suihkuvyöhykkeen yläpuolelle on jäljestetty kolmas eli tasaantumisvyöhyke, jossa leijupartikkelit eroavat puhdistetusta kaasusta.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä kaasuttimesta poistuva tuotekaasu johdetaan 30 siis sekundääriseen krakkerireaktoriin, jonka pohjaosa toimii suihkupetiperiaatteella (spouted-bed) ja yläosa hiukkasten tasaantumis- ja erotustilana. Suihkupetireaktori on alan ammattimiehen sinänsä muista sovelluksista tuntemaa tekniikkaa.
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan krakkerireaktorin suihkuvyö-35 hykkeen ja tasaantumisvyöhykkeen väliin on lisäksi järjestetty neljäs eli leijukerros-vyöhyke, joka toimii tavanomaisena leijukerroksena.
107164 4
Tervojen krakkautumisen kannalta tarvittava toimintalämpötila, 700-1200 °C, edullisesti 800-1000 °C, saavutetaan kuplivan leijukerroksen leijutuskaasun syöttöä säätämällä. Petimateriaali ensimmäisessä ja/tai neljännessä vyöhykkeessä voi käsittää kalkkikiveä, dolomiittia, hiekkaa tai vähintään kahden näistä seosta, tavoitteena 5 olevasta jäännöstervatasosta riippuen. Lisäksi on mahdollista käyttää jotain muuta inerttiä ja jauhautumatonta materiaalia. Myös inerteillä materiaaleilla saavutetaan parempi krakkaustulos kuin tyhjällä reaktorilla, koska kaikki petimateriaalipinnat ovat jossakin määrin aktiivisia etenkin korkeissa lämpötiloissa (yli 900 °C).
10 Keksinnön mukaisen menetelmän erään suoritusmuodon mukaan puhdistettava tuo-tekaasu syötetään reaktoriin nopeudella, joka on 15-50 m/s, edullisesti 20-45 m/s. Tasaantumisvyöhykkeessä kaasuvirtauksen virtausnopeus taas on 0,1-1,2 m/s, edullisesti 0,3-1,0 m/s. Edelleen ensimmäisen vyöhykkeen leijukerros saatetaan kuplimaan hapettavan kaasun avulla, joka kaasu syötetään reaktoriin nopeudella, johja on 15 0,4-2,0 m/s, edullisesti 0,5-1,5 m/s. Mainittu hapettava kaasu voi olla ilmaa, happea, vesihöyryä tai vähintään kahden näistä seosta. Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan mainittu hapettava kaasu syötetään reaktoriin arinan kautta.
Keksinnön mukaisella menetelmällä puhdistettava tuotekaasu voi olla esimerkiksi 20 kivihiilen, turpeen, kiinteän biomassan tai jätepohjaisen kierrätyspolttoaineen käasu-tuksen tulos.
Keksinnön kohteena on edelleen laitteisto keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi, jolle laitteistolle on tunnusomaista se, että se käsittää 25 - kartiomaisen osan, johon suihkupeti on jäljestettävissä, - kartiomaisen osan alapuolella ensimmäisen lieriömäisen osan, - ensimmäiseen lieriömäiseen osaan jäljestetyn arinan ja armaan jäljestetyn vähintään yhden hapettavan kaasun syöttöyhteen, - oleellisesti ensimmäisen lieriömäisen osan keskelle, reaktorin akselin suuntaijsesti 30 jäljestetyn vähintään yhden syöttöputken tuotekaasulle, jonka syöttöputken ja) lieriömäisen osan seinämien väliin on järjestettävissä hapettavan kaasun ylläpitämä leijukerros.
Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan reaktori käsittää lisäksi kairtio-3 5 maisen osan yläpuolelle jäljestetyn toisen lieriömäisen osan.
Keksinnön mukaisessa laitteistossa puhdistettava tuotekaasu johdetaan siis reaktoriin sen alaosan keskellä sijaitsevan syöttöputken kautta, joka syöttöputki on sijöitet- 107164 5 tu suuremman ulkoputken sisään. Krakkauksessa tarvittava osittaispolttoon käytettävä hapettava kaasu johdetaan arinan kautta syöttöputken ja ulkoputken väliseen tilaan. Putket mitoitetaan siten, että tässä hapettavan kaasun syöttöön käytetyssä välitilassa vallitsee kuplivan leijukerroksen toiminnan kannalta edullinen virtausnope-5 us (tyypillisesti 0,5-1,5 m/s). Reaktorin pinnankorkeus voidaan säätää halutun ter-vanpoistoasteen mukaan korkeammaksi tai matalammaksi. Matalimmillaan reaktorissa on vain suihkuvyöhyke ja sen yläpuolinen tasaantumistila, josta kaasun mukaan tempautuvat hiukkaset palaavat takaisin alas.
10 Reaktorin yläosa taas mitoitetaan siten, että se toimii suihkun mukaan tempaantuvien petihiukkasten erottimena (virtausnopeus on tyypillisesti noin 0,3-1 m/s). Kun petimateriaalia käytetään enemmän, muodostuu reaktoriin suihkuvyöhykkeen yläpuolelle myös esitetyn kaltainen, tavanomainen leijukerros, joka edistää tervojen krakkaantumista ja mahdollistaa pidemmän viiveajan.
15
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan laitteistoa voidaan käyttää myös isoissa krakkerireaktoreissa, jolloin syöttöputkia on useampia ja ne ovat oleellisesti samansuuntaisia. Tällaista sovellusta on esitetetty tarkemmin jäljempänä.
20 Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella saavutetaan seuraavat edut tunnettuihin reaktoriratkaisuihin verrattuna: tuotekaasun sisältämät hiukkaset eivät aiheuta ongelmia kuten tavanomaisissa arinalla varustetuissa leijukerroskrakkereissa, ja hapettavalla kaasulla tapahtuva leijutus stabiloi suihkuvyöhykkeen toiminnan siten, että saavutetaan tasainen toiminta laajalla tuotekaasun sisääntulonopeusalueella 25 (jopa alle 20 m/s) ja eri kokoisilla petimateriaaleilla.
Edelleen hapettava kaasuleijutus kantaa myös osan petimateriaalin leijutuksesta aiheutuvasta painehäviöstä, minkä ansiosta tulevan tuotekaasun paine on alhaisempi, mikä on toivottavaa syöttölaitteiden ja muiden yhteiden vuotojen estämiseksi. Li- 30 säksi tuleva hapettava kaasu sekoittuu erittäin tehokkaasti tuotekaasun kanssa, koska kaasusuihkun ylöspäin heittämät petimateriaalit palaavat alaspäin kartion seinämiä pitkin suoraan tulevaan ilmavirtaan tempautuakseen siitä jälleen takaisin ylöspäin nousevaan suihkuun.
35 Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiston etuina on vielä kartiomaisen yläosan alapuolella sijaitsevan, hapettavalla kaasulla leijutettavan tilan soveltuvuus myös käytetyn petimateriaalin poistoon, mikäli on tarpeen vaihtaa petimateriaalia esimer- 107164 6 kiksi HCl.n ja kalkin reagoinnista tapahtuvan myrkyttymisen tai esimerkiksi agglo-meroitumisen takia.
Keksinnön mukaista laitteistoa on seuraavassa esitetty tarkemmin kuvien avulla, 5 joista: kuva 1 esittää keksinnön ensimmäisen sovellutusmuodon mukaista laitteistoa sivulta päin kuvattuna, kuva 2a esittää osaa keksinnön toisen sovellutusmuodon mukaisesta laitteistosta 10 sivulta päin kuvattuna ja kuva 2b esittää kuvassa 2a esitetyn laitteiston poikkileikkausta AA.
Kuvassa 1 on esitetty keksinnön ensimmäisen sovellutusmuodon mukainen laitteisto sivulta päin kuvattuna. Laitteisto 1 käsittää tuotekaasun 2 syöttöputken 3, syöttö-15 kohdan 4 alapuolelle järjestetyn kuplivan leijukerroksen 5. Leijukerros 5 saajdaan kuplimaan syöttämällä ilmaa 6 arinan 7 kautta. Tuotekaasun 2 muodostamani kaasusuihkun 8 ylöspäin heittämät petimateriaalipartikkelit 9 palaavat alaspäin kajrtion 10 seinämiä pitkin suoraan tulevaan ilmavirtaan tempautuakseen siitä jälleen tjakai-sin ylöspäin nousevaan suihkuun 8. Kaasusuihkun 8 yläpuolella on vielä leijjiker-20 rosvyöhyke 11, joka edistää tervojen loukkaantumista ja mahdollistaa pidenjunän viiveajan. Kuvassa on lisäksi esitetty puhdistetun kaasun 12 poistokanava 13 sekä leijukerroksen 5 petimateriaalin poistokanava 14.
Kuvassa 2a on esitetty osa keksinnön toisen sovellutusmuodon mukaisesta laitteis-25 tosta sivulta päin kuvattuna. Laitteisto 15 on suurempi kuin kuvassa 1 esitetty, jja se • j käsittää tuotekaasun 2 syöttökanavan 3, joka jakaantuu useammaksi syöttökanävak-si, joista tässä esitetyssä poikkileikkauksessa on esitetty kolme 3a, 3b ja 3c. Lisäksi kuvassa on esitetty ilman 6 syöttö arinan 7 kautta sekä kupliva leijukerros 5.
30 Kuvassa 2a havainnollistettu ratkaisu tekee mahdolliseksi toteuttaa tehokas sejkoit-tuminen ja hallittu leijunta myös suurikokoisessa krakkerissa, jossa hyvään tulokseen ei päästä vain yhtä suurta syöttöputkea käytettäessä. Kun kaasun syöttö ja$taan useampaan pienempään putkeen, jotka sijoitetaan saman ilmalla leijutetun tilajn sisään, saavutetaan myös suuressa krakkerissa yhtä tehokas sekoittuminen kuin! pie-35 nessä krakkerissa ja vältetään lisäksi spouted-bed reaktoreille tyypillinen petimiteri-aalin sukeltaminen syöttöputkeen.
107164 7
Kuvassa 2b on esitetty kuvassa 2a esitetyn laitteiston poikkileikkaus AA. Kuvassa on esitetty kaasun syöttöputket 3a-3i sekä havainnollistettu arinan 7 reikiä 16. On selvää, että mainittuja syöttöputkia 3 ja reikiä 16 voi olla muukin kuin kuvassa esitetty määrä ja että mainitut syöttöputket 3 ja reiät 16 on mahdollista sijoittaa halutul-5 la tavalla.
Keksinnön mukaista laitteistoa on myös testattu bench-scale kokoluokan krakkerilla, jonka yläosan halkaisija oli noin 100 mm ja joka liitettiin leijukerroskaasuttimeen.
10 Keksinnön mukaisella krakkerilla tehtiin koesaqa, jossa muuttujina olivat kaasuttimen ja krakkerin petimateriaali, krakkerin petimateiiaalin ja leijutusilman määrä sekä krakkerin lämpötila. Kokeiden tuloksia on esitetty taulukossa 1.
Kaikissa taulukossa 1 esitetyissä kokeissa kaasutuksen ilmakerroin ja krakkerin pe-15 timateriaalin ja leijutusilman määrä pidettiin vakiona. Vertailukokeessa A krakkeris-sa ei ollut petiä eikä siihen johdettu ilmaa, jolloin krakkerin lämpötila oli matalampi kuin muissa kokeissa. Kokeissa B-E krakkerille tulevan kaasun tervapitoisuus oli samaa suuruusluokkaa (6 g/m3n) kuin kokeessa A. Sen sijaan kokeessa F krakkerille tulevan kaasun tervapitoisuus oli alhaisempi, koska kaasuttimen kalkkipeti alensi 20 tervapitoisuutta jo kaasuttimessa.
Taulukon 1 tuloksista (koe B) nähdään, että pelkästään krakkerissa tapahtuva hapetus pienentää kaasun tervapitoisuuden noin puoleen. Kun krakkerin petimateriaali vaihdettiin katalyyttisesti aktiiviseen kalkkikiveen (koe D), aleni tervapitoisuus ta-25 solle 1 g/m3„. Katalyytin toimintalämpötilan vaikutus nähdään kokeiden C-E tuloksissa. Krakkerin toimintalämpötilan kohottaminen 100°C:lla alensi tervapitoisuuden 2,3 g/m3n:n tasosta kolmasosaan. Kun kaasun tervapitoisuutta alennettiin jo kaasuttimessa (koe F, kalkkipeti), saatiin tervapitoisuus alenemaan krakkerissa tasolle 0,3 g/m3n.
30 107164 8
Taulukko 1. Kaasun puhdistus keksinnön mukaisella krakkerilla
Koe Kaasutin Krakkeri Krakkeri Tervapitoisijius
Petimateriaali Petimateriaali Lämpötila (°C) krakkerin jälkeen ______(g/m3n) ; A H Ei petiä 820 6,1 B H H 918 2,8 C H K 877 2,3 D H K 918 1,1 EH K 978 0,7 _F 1 K | K 926 1 0,3 H= hiekka, K= kalkkikivi 5 Keksinnön mukaisella krakkerilla voidaan siis saavuttaa varsin hyvä, 85-90 %:n ter-vakonversio. Kun kaasuttimen tuotekaasun tervapitoisuutta alennettiin vaihtaipalla kaasuttimeen kalkkipeti, päästiin tervapitoisuudessa melko lähelle tunnetulla nikke-li-monoliittikatalyytillä saavutettavaa tasoa.
10 On selvää, että keksinnön mukaisen krakkerin sovellukset eivät rajoitu esimerjdssä esitettyyn leijukerroskaasutuksen tuotekaasun puhdistukseen vaan menetelmää! voidaan soveltaa myös esimerkiksi kiinteäkerroskaasuttimissa tai muissa prosesseissa syntyvien kaasujen käsittelyyn.
• 4 • ·

Claims (12)

107164 9
1. Menetelmä kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi tervoista ja muista jäähtyvästä kaasusta kondensoituvista orgaanisista yhdisteistä krakkerina toimivassa 5 leijukerrosreaktorissa, tunnettu siitä, että puhdistus tapahtuu suihkupetireaktorissa (1,15), jossa - tuotekaasu (2) syötetään reaktoriin (1, 15) vähintään yhdestä syöttökohdasta, - tuotekaasun (2) syöttökohdan alapuolelle on jäljestetty reaktoriin (1, 15) syötetyn hapettavan kaasun (6) ylläpitämä kupliva leijukerros (5), joka muodostaa ensimmäi- 10 sen vyöhykkeen, - tuotekaasu (2) muodostaa syöttöpisteensä yläpuolelle toisen eli suihkuvyöhykkeen, jossa leijupartikkeleita (9) liikkuu suihkun (8) mukana ja jossa pääasiallinen puhdistuminen tapahtuu, ja - suihkuvyöhykkeen yläpuolelle on järjestetty kolmas eli tasaantumisvyöhyke, jossa 15 leijupartikkelit (9) eroavat puhdistetusta kaasusta (12).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktorin (1, 15. suihkuvyöhykkeen ja tasaantumisvyöhykkeen vähin on järjestetty neljäs eli lei-jukeiTosvyöhyke. 20
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhdistettava tuotekaasu (2) syötetään reaktoriin (1, 15) nopeudella, joka on 15-50 m/s, edullisesti 20-45 m/s. ; ; 25 4. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen vyöhykkeen leijukerroksen (5) saattamiseksi kuplimaan hapettava kaasu (6) syötetään reaktoriin (1, 15) nopeudella, joka on 0,4-2,0 m/s, edullisesti 0,5-1,5 m/s.
5. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • ‘1 että mainittu hapettava kaasu (6) on ilmaa, happea, vesihöyryä tai vähintään kahden näistä seosta.
6. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 35 että mainittu hapettava kaasu (6) syötetään reaktoriin (1, 15) arinan (7) kautta. • I V 107164 10
7. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että leijupartikkelit (9) ovat kalkkikiveä, dolomiittia, hiekkaa tai vähintään kahden näistä seosta.
8. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktorin (1, 15) lämpötila on 700-1200 °C, edullisesti 800-1000 °C.
9. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuvirtauksen nopeus tasaantumisvyöhykkeessä on 0,1-1,2 m/s, edullisesti 10 0,3-1,0 m/s.
10. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhdistettava tuotekaasu (2) on kivihiilen, turpeen, kiinteän biomassan tai jäte-pohjaisen kierrätyspolttoaineen kaasutuksen tulos. 15
11. Laitteisto kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi tervoista ja rajuista jäähtyvästä kaasusta kondensoituvista orgaanisista yhdisteistä, joka laitteisto käsittää krakkerina toimivan leijukerrosreaktorin, jossa on syöttöyhteet tuotekaasulle sekä puhdistetun kaasun poistokanava, tunnettu siitä, että reaktori (1, 15) käsittää 20. kartiomaisen osan, johon suihkupeti on jäljestettävissä, - kartiomaisen osan alapuolella ensimmäisen lieriömäisen osan, - ensimmäiseen lieriömäiseen osaan järjestetyn arinan (7) ja arinaan (7) järjestetyn vähintään yhden hapettavan kaasun (6) syöttöyhteen, - oleellisesti ensimmäisen lieriömäisen osan keskelle, reaktorin (1, 15) akselin ; ; 25 suuntaisesti järjestetyn vähintään yhden syöttöputken (3) tuotekaasulle (2), jonka syöttöputken (3) ja lieriömäisen osan seinämien väliin on järjestettävissä hapettavan kaasun (6) ylläpitämä leijukerros (5), ja - kartiomaisen osan yläpuolelle jäljestetyn toisen lieriömäisen osan.
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittuja *: syöttöputkia (3) on enemmän kuin yksi ja että ne ovat oleellisesti samansuuntaisia. • ( c » 107164 11
FI992381A 1999-11-04 1999-11-04 Menetelmä ja laitteisto kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi FI107164B (fi)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI992381A FI107164B (fi) 1999-11-04 1999-11-04 Menetelmä ja laitteisto kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi
EP00976089A EP1165727B1 (en) 1999-11-04 2000-11-03 Method and process for cleaning a productgas of a gasification reactor
ES00976089T ES2250212T3 (es) 1999-11-04 2000-11-03 Metodo y procedimiento para limpiar un gas producido por un reactor de gasificacion.
DK00976089T DK1165727T3 (da) 1999-11-04 2000-11-03 Fremgangsmåde og proces til rensning af en produktgas fra en forgasningsreaktor
PCT/FI2000/000960 WO2001032808A1 (en) 1999-11-04 2000-11-03 Method and process for cleaning a productgas of a gasification reactor
AT00976089T ATE307862T1 (de) 1999-11-04 2000-11-03 Verfahren und vorrichtung zur reinigung eines produktgases aus einem vergasungsreaktor
AU13981/01A AU1398101A (en) 1999-11-04 2000-11-03 Method and process for cleaning a productgas of a gasification reactor
DE60023468T DE60023468T2 (de) 1999-11-04 2000-11-03 Verfahren und vorrichtung zur reinigung eines produktgases aus einem vergasungsreaktor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI992381A FI107164B (fi) 1999-11-04 1999-11-04 Menetelmä ja laitteisto kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi
FI992381 1999-11-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FI107164B true FI107164B (fi) 2001-06-15

Family

ID=8555557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI992381A FI107164B (fi) 1999-11-04 1999-11-04 Menetelmä ja laitteisto kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP1165727B1 (fi)
AT (1) ATE307862T1 (fi)
AU (1) AU1398101A (fi)
DE (1) DE60023468T2 (fi)
DK (1) DK1165727T3 (fi)
ES (1) ES2250212T3 (fi)
FI (1) FI107164B (fi)
WO (1) WO2001032808A1 (fi)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100427199C (zh) * 2006-01-20 2008-10-22 哈尔滨工业大学 锥形无壁效应反应器
US8191703B2 (en) 2010-02-18 2012-06-05 Ecolab Usa Inc. Conveyor system monitoring and maintenance
CA2993046C (en) 2015-07-21 2023-09-26 British Columbia Biocarbon Ltd. Biocoal fuel product and processes and systems for the production thereof
CN109679698B (zh) * 2019-01-23 2024-09-27 中化学装备科技(苏州)有限公司 中心射流管及采用该中心射流管的流化床煤气化炉

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5213587A (en) * 1987-10-02 1993-05-25 Studsvik Ab Refining of raw gas
US4865625A (en) * 1988-05-02 1989-09-12 Battelle Memorial Institute Method of producing pyrolysis gases from carbon-containing materials
DE4023060A1 (de) * 1990-07-20 1992-01-23 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur kuehlung von heissen prozessgasen
FI97424C (fi) * 1993-06-23 1996-12-10 Foster Wheeler Energia Oy Menetelmä ja laite kuuman kaasun käsittelemiseksi tai hyödyntämiseksi
FI93274C (fi) * 1993-06-23 1995-03-10 Ahlstroem Oy Menetelmä ja laite kuuman kaasuvirran käsittelemiseksi tai hyödyntämiseksi

Also Published As

Publication number Publication date
DE60023468T2 (de) 2006-07-27
ES2250212T3 (es) 2006-04-16
DE60023468D1 (de) 2005-12-01
EP1165727B1 (en) 2005-10-26
EP1165727A1 (en) 2002-01-02
AU1398101A (en) 2001-05-14
WO2001032808A1 (en) 2001-05-10
DK1165727T3 (da) 2006-03-06
ATE307862T1 (de) 2005-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1087415C (zh) 加压内循环流化床锅炉
US7943014B2 (en) Apparatus and process for the pyrolysis of agricultural biomass
KR100641760B1 (ko) 가연성 합성 기체 제조 방법 및 제조 장치
KR101639245B1 (ko) 고체 탄소물질의 합성가스 발생 방법 및 장치
AU755244B2 (en) Biomass gasifying furnace and system for methanol synthesis using gas produced by gasifying biomass
EP0355690B1 (en) Fast fluidized bed reactor
CN1483068A (zh) 多面体气化器及相关方法
US5213587A (en) Refining of raw gas
JP2012500297A (ja) 2段階同伴ガス化装置および方法
FI120770B (fi) Menetelmä ja laitteisto polttoaineen kaasuttamiseksi leijukerrosreaktorissa
KR20150093783A (ko) 단계식 가스화에서의 제 2 단 가스화기
CN87108376A (zh) 从焦沥青页岩和其它含烃类的物质得到油、气和副产品的装置和方法的改进
CN102656115A (zh) 融合剂作为过滤器调节剂
US20060130401A1 (en) Method of co-producing activated carbon in a circulating fluidized bed gasification process
AU739245B2 (en) A process and apparatus for treating solid fuel materials
US4405339A (en) Process and apparatus for gasifying combustible materials
FI107164B (fi) Menetelmä ja laitteisto kaasutusreaktorin tuotekaasun puhdistamiseksi
US4813179A (en) Process for the cocurrent gasification of coal
WO1986001821A1 (en) Gasification apparatus
CN87107443A (zh) 将煤和石膏转化为价值较高的产品的方法
JPH0644991B2 (ja) 保護された流体分配器を備えた流動床反応装置
US20180311613A1 (en) Process and device for treating furnace gas
US5571294A (en) Gas conditioner apparatus
EP3050941B1 (en) Process and reactor for gasification or organic solid materials
CN1032497A (zh) 多室气体注射装置