FI110691B - Menetelmä kaasutuskaasun puhdistamiseksi - Google Patents
Menetelmä kaasutuskaasun puhdistamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI110691B FI110691B FI20011327A FI20011327A FI110691B FI 110691 B FI110691 B FI 110691B FI 20011327 A FI20011327 A FI 20011327A FI 20011327 A FI20011327 A FI 20011327A FI 110691 B FI110691 B FI 110691B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- catalyst
- gas
- att
- kännetecknat
- oxygen
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/482—Gasifiers with stationary fluidised bed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/02—Dust removal
- C10K1/026—Dust removal by centrifugal forces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/34—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by catalytic conversion of impurities to more readily removable materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K3/00—Modifying 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
- C10K3/02—Modifying 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K3/00—Modifying 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
- C10K3/02—Modifying 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
- C10K3/023—Reducing the tar content
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/0916—Biomass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0983—Additives
- C10J2300/0993—Inert particles, e.g. as heat exchange medium in a fluidized or moving bed, heat carriers, sand
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0983—Additives
- C10J2300/0996—Calcium-containing inorganic materials, e.g. lime
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
λ 106¾1 >
Menetelmä kaasutuskaasun puhdistamiseksi
Keksinnön kohteena on menetelmä hiilipohjaisesta materiaalista saadun kaasutuskaasun puhdistamiseksi, jossa menetelmässä kaasutuskaasusta ja siihen lisätystä ha-5 pestä tai happipitoisesta kaasusta muodostuva kaasuvirta saatetaan kosketukseen kiinteän katalyytin kanssa. Lisäksi keksintö kohdistuu katalyytin käyttöön kaasutuskaasun puhdistuksessa.
Polttoaineen kaasutuksella saatavan kaasun pääkomponentteja ovat hiilimonoksidi, hiilidioksidi, metaani, vety, vesihöyry ja typpi. Lisäksi kaasutuskaasu sisältää tyy-10 pillisesti pieniä määriä polttoaineen typpiyhdisteistä syntynyttä ammoniakkia sekä tervamaisia orgaanisia yhdisteitä. Ammoniakin mukanaolo kaasutuskaasussa ongelma, sillä se muuttuu kaasun poltossa ympäristölle haitallisiksi typen oksideiksi (NOx). Myös tervamaiset epäpuhtaudet ovat haitta esim. käytettäessä kaasua sähkön tuotantoon moottorin tai turbiinin avulla tai synteesikaasun tuottamiseen metanoli-15 synteesiä varten. Näin ollen on olemassa tarve puhdistaa kaasutuskaasu haitallisista komponenteista ennen sen polttoa tai muuta jatkokäyttöä.
Ennestään on tunnettua poistaa ammoniakkia kaasutuskaasusta kaasun pesulla. Varjopuolena tässä ovat kuitenkin syntyvät jätevedet, ja myös kaasun jäähtyminen on ; 1·· haitta silloin, kun kaasu johdetaan kaasutuksesta suoraan poltettavaksi. Ammoniak-20 kia on myös poistettu kaasutuskaasun selektiivisellä katalyyttisellä hapetuksella, : ‘ 1': jossa katalyyttinä on käytetty mm. alumiinioksidia [1,2]. Alumiinioksidin on havait- • tu puhdistavan kaasutuskaasun myös tervamaisista komponenteista silloin, kun nii- ,,.,: den määrä kaasussa on pieni.
·.·’ Tunnettuja kaasutuskaasun sisältämän tervan hajotukseen soveltuvia katalyyttejä 25 ovat mm. nikkelikatalyytit ja dolomiitit, joiden toimintalämpötila on 800-900 °C
[3]. Nikkelikatalyytit hajottavat näissä olosuhteissa myös ammoniakkia. Kuitenkin ’ ’: nikkelikatalyytti on käytössä myös herkkä kaasun epäpuhtauksille niin, että sen toi- mintateho laskee.
:: Kaasutuskaasun katalyyttinen puhdistus ei ole vielä edennyt kaupallisiksi sovellu- .,..: 30 tuksiksi, vaan puhdistusreaktorit ovat vasta kokeiluasteella. Nikkeli- ja dolomiittika-_ ·, ; talyyteillä suoritetuissa kokeissa vaadittu korkea reaktiolämpötila on saavutettu kaasutuskaasun osittaispoltolla [4]. Katalyytti on sijainnut reaktorin kiintopedissä leiju-kerroksessa, ja kaasu on lämmitetty sen edellä olevassa polttokammiossa tai - 2 110691 vyöhykkeessä siten, että lämmönsiirto kaasusta leijukerrokseen on tuottanut katalyysin vaatiman reaktiolämpötilan.
On myös sinänsä tunnettua käyttää reaktorin ja katalyyttipedin lämmitykseen katalyyttistä polttoa. Esimerkkinä tästä tekniikasta on hiilivetyjen höyryreformointipro-5 sessi, jossa reformeri on saatu toimimaan autotermisesti katalyyttisten poltto- ja reformointivaiheiden vuorottelulla samassa katalyyttipedissä [5].
Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa uusi ratkaisu kaasutuskaasun puhdistamiseksi, jolla erityisesti ammoniakki ja tervamaiset epäpuhtaudet saadaan hajotetuiksi katalyyttisesti yhdessä vaiheessa tunnettujen nikkeli- ja dolomiittikatalyyttien 10 toimintalämpötilaa alemassa lämpötilassa. Keksinnölle, jolla mainittu tavoite on saavutettavissa, on erityisesti tunnusomaista se, että kaasutuskaasun puhdistuksessa käytetään katalyyttiä, joka sisältää ainakin yhtä zirkoniumyhdistettä.
Keksintöä koskevissa alustavissa kokeissa on todettu, että zirkoniumkatalyyteillä on mahdollista päästä 60-80 %:n terva-ja ammoniakkikonversioon noin 600 °C lämpö-15 tilassa, eli tuntuvasti nikkeli- ja dolomiittikatalyyttien vaatiman lämpötilan alapuolella, kaasun tilavuusvirralla eli vaihtumalla (space velocity) 2000 kertaa tunnissa. Puhdistustulos on selvästi parempi kuin samassa reaktiolämpötilassa toimivalla alumiinioksidikatalyytillä.
; '·· Zirkoniumyhdisteiden käyttö katalyyttimateriaalien aineosana ei sinänsä ole uutta *·.· 20 vaan esim. zirkoniumoksidia (Zr02) on kirjallisuuden mukaan käytetty reformointi- » · i * · *: prosessien katalyyttien kantajamateriaalina sekä polttokennojen elektrolyyttimateri- aalina [6,7,8], Hakijan tiedossa ei kuitenkaan ole, että zirkoniumyhdisteitä olisi käy- ....: tetty katalyytin aktiivisena aineosana tai edes muuhun katalyyttiin yhdistettynä kan- ... tajana kaasutuskaasun puhdistuksessa tarkoituksella saada ammoniakki sekä or- • · *'* 25 gaaniset tervamaiset epäpuhtaudet hajotetuiksi ennen kaasun käyttöä energian tuo tantoon tai muulla tavalla.
> ·
Edullinen keksinnön mukaisesti katalyyttinä käytettävä zirkoniumyhdiste on zir-•, koniumoksidi (Zr02), jolla alustavissa kokeissa on saatu hyviä tuloksia. Zirkonium ;;; voidaan sisällyttää katalyyttiin myös zirkoniumhydroksidina (ZrOH), joka käyte- » » ‘ -; ’ 30 tyissä reaktiolämpötiloissa muuttuu zirkoniumoksidiksi.
Ill!| . , . Zirkoniumyhdistettä voidaan keksinnön mukaan käyttää katalyyttinä joko sellaise- • * t * ’ naan tai johonkin muuhun katalyyttisen vaikutuksen omaavaan yhdisteeseen, kuten esim. alumiinioksidiin (A1203), yhdistettynä. Tällaisissa yhdistelmissä zirkonium- yhdisteen osuus on mieluiten yli 50 %. Edelleen on mahdollista yhdistää katalyytti- 3 11069 1 sesti vaikuttava zirkoniumyhdiste inerttiin kantajaan esim. imeyttämällä tai kanta-jamateriaalille pinnoittamalla.
Teknisiä ratkaisuja puhdistettavan kaasutuskaasun ja katalyytin saattamiseksi kosketukseen ovat kaasuvirran johtaminen leijukerrosreaktorissa katalyytin sisältävän 5 leijukerroksen läpi tai kaasuvirran johtaminen reaktoriin sijoitetun kiinteän katalyyt-tipedin läpi. Viimeksi mainitussa tapauksessa katalyytti voi olla kiinnitettynä kantajana toimivaan inerttiin, esim. keraamista materiaalia tai metallia olevaan kennora-kenteeseen.
Keksintö edellyttää hapen tai happipitoisen kaasun lisäämistä sinänsä tunnettuun ta-10 paan kaasutuskaasuun puhdistusreaktorissa tai välittömästi sitä ennen. Lisäyksen tarkoituksena on kaasutuskaasun osittaishapetus katalyysin vaatiman reaktiolämpö-tilan saavuttamiseksi ja ylläpitämiseksi. Kaasu voi olla puhdasta happea, ilmaa tai hapen ja ilman seosta, ja se syötetään kaasutuskaasuvirtaan mieluiten välittömästi ennen puhdistusreaktoria useammasta eri syöttöpisteestä. Lisäyksellä kaasuvirran 15 happipitoisuus saatetaan välille 1-5 tilavuusprosenttia, edullisesti 2-4 tilavuusprosenttia. Näiden toimenpiteiden tarkoituksena on minimoida kaasutuskaasun ennen aikainen hapettuminen ennen katalyysiä siten, että reaktiolämpö syntyy vasta kaasun liekittömässä hapettumisessa katalyytin pinnalla, jossa samanaikaisesti terva ja ammoniakki hajoavat. Tällöin vältetään tunnettuun ennen puhdistusreaktoria tapah-·. # 20 tuvaan kaasun osittaispolttoon liittyvät ongelmat, kuten helposti syntyvät korkeat, ,: yli 1000 C°:n lämpötilat, jotka aiheuttavat tuhkan sintrautumista ja hiilivetyjen kok- • · / saantumista ja deaktivoivat katalyytin syntyvän tarttumiskykyisen kiintoaineksen f · ’ *. tukkiessa katalyytin huokoset tai kennokatalyytin kanavat.
Kaasutuskaasun, johon happi lisätään, lämpötila ennen puhdistusreaktoria on enin-: ‘' ‘: 25 tään noin 800 °C ja mieluiten 400-600 °C. Ottaen huomioon osittaishapetuksella aikaansaatavan lämpötilan nousun, on katalyysin reaktiolämpötila tällöin noin 500-,,,.: 900 °C ja edullisimmin 500-700 °C, joka on zirkoniumkatalyytin tehokkaalle toi- . ·. minnalle riittävä.
* · : Keksintö käsittää edelleen zirkoniumyhdistettä, kuten esim. zirkoniumoksidia, sisäl- tl» ,··. 30 tävän katalyytin käytön ammoniakin ja tervamaisten orgaanisten epäpuhtauksien samanaikaiseen poistamiseen hiilipohjaisesta materiaalista saadusta kaasutuskaasus- tl**· * ‘ ta. Käyttö voi tapahtua niiden sovellutusvaihtoehtojen mukaisesti, joita edellä on se- ‘i lostettuyksityiskohtaisesti.
4 1106$ ;
Keksintöä havainnollistetaan seuraavassa viittaamalla ensin oheiseen keksinnön mukaiseen prosessiin soveltuvaa laitteistoa esittävään piirustukseen, minkä jälkeen esitetään sovellutusesimerkkeinä suoritettujen keksintöä koskevien kokeiden tuloksia.
5 Piirustuksen mukaisessa laitteistossa kaasuttimena on leijukerroskaasutin 1, jonka leijukerros 2 muodostuu kalkkikiveä tms. inerttiä materiaalia olevista partikkeleista. Kaasuttimeen 1 syötetään säiliöstä 3 putken 4 kautta partikkelimuotoista polttoainetta 5. Ilmaa tms. kaasutuskaasua, joka pitää leijukerroksen 2 ja syötetyt polttoai-nepartikkelit leijuvassa tilassa ja aikaansaa kaasutusreaktion, syötetään kaasutti-10 meen 1 johdosta 6.
Kaasutuskaasu, joka muodostuu pääasiallisesti hiilimonoksidista, hiilidioksidista, metaanista, vedystä, vesihöyrystä ja typestä ja jossa on lisäksi epäpuhtautena ammoniakkia ja orgaanisia tervamaisia yhdisteitä, poistuu kaasuttimen 1 yläpäästä putkeen 7. Tuhka poistetaan kaasuttimen 1 pohjalta poistoaukkoon 8. Putki 7 johtaa 15 kaasutuskaasun pölynpoistosykloniin 9, josta kaasu jatkaa edelleen puhdistusreakto-riin 10, joka on varustettu kiinteällä katalyyttipedillä 11. Katalyyttipeti 11 sisältää zirkoniumyhdistettä, kuten esim. zirkoniumoksidia, jonka kantajana on inertti, keraamista materiaalia oleva kennosto. Ennen katalyyttipetiä 11 puhdistettavaan ka-asutuskaasuun lisätään ilmaa tai happea putkesta 12, joka piirustuksen mukaisesti , 20 haarautuu kahtia ja päättyy reaktorin 10 kartiomaiseen pohjaan. Happi aikaansaa kaasutuskaasun osittaishapetuksen katalyyttipedissä 11, jolla tuotettu lämpö ylläpi- • · !*,*, tää katalyyttistä reaktiota, jossa kaasun sisältämä ammoniakki ja tervamaiset yhdis- teet hajoavat. Puhdistettu kaasutuskaasu poistuu puhdistusreaktorista 10 johtoon 13.
a a 9 "·"*· Prosessin toimivuus on varmennettu seuraavien esimerkkien mukaisin laboratorio- ! ’·* 25 kokein.
«· » . Esimerkki 1 » a » · 9 * · i a ·
Menetelmän toimivuutta testattiin pienikokoisella leijukerroskaasutuslaitteistolla, , jossa polttoaineena käytettiin metsätähdemursketta. Kaasun tilavuusvirta oli n. 1,5 i » · 4 ;; m3/h ja se johdettiin zirkoniumkatalyyttiä (Zr02) sisältävään reaktoriin. Kaasuun » · 30 sekoitettiin ilmaa ennen katalyyttireaktoria siten, että kaasun happipitoisuus oli n.
"·’ 3 %. Katalyyttireaktorin lämpötila oli kokeessa n. 650 °C. Reaktoriin tulevan kaa- :| sun tervapitoisuus oli 1,3 g/m3 ja NH3-pitoisuus 2400 ppm. Reaktorin jälkeen kaasun terva- ja NH3-pitoisuuksiksi mitattiin 0,2 g/m3 ja 480 ppm. Terva- ja ammoni-akkikonversiot olivat näin ollen 85 ja 80 %.
5 110651
Esimerkki 2
Eri zirkoniumkatalyyttien aktiivisuuksia verrattiin laboratoriomitan koelaitteistolla, johon voitiin syöttää puhtaista kaasuista sekoittamalla valmistettua kaasutuskaasua. Kaasu sisälsi kaikki kaasutuskaasun pääkomponentit (CO, C02, CH4, H2, H20, N2) 5 sekä lisäksi ammoniakkia 4000 ppm ja tervan malliaineena tolueenia 15 g/m3. Reaktori oli kiinteäkerroseaktori, jossa katalyytteinä oli erityyppisiä zirkoniumkata-lyyttipellettejä. Kaasuun sekoitettiin happea ennen katalyyttireaktoria siten, että kaasun happipitoisuus oli n. 3 %. Katalyytdreaktorin lämpötila oli kokeissa 500-900 °C ja kaasun virtausnopeus 2 1/min. Koska ammoniakin hajotessa sivutuotteina 10 voi muodostua muita typpiyhdisteitä (esim. NO, N02, N20, HCN), mitattiin tehdyissä kokeissa ammoniakin lisäksi myös näiden yhdisteiden pitoisuudet Ammoniakin konversion lisäksi laskettiin myös typpiyhdisteiden kokonaiskonversiot. Mitatut tervan (tolueeni + hajoamistuotteena muodostuva bentseeni), ammoniakin ja typpiyhdisteiden konversiot esitetään allaolevassa taulukossa 1.
15 Taulukko 1
Katalyytti Lämpötila Tervan kon-Ammoniakin Typpiyhdis- [°C] versio [%] konversio teiden kon- ___]%\_versio [%] 80-90 % ZrOH, 10-20 %600 71 69 43 AIOH_____ :··· Zr02/W03 600 63 56 53 V·: ZrOj_500_53 57 40
ZrQ2, huokoinen laatu_600_61_49_48_
Sulfidoitu ZrQ2/Al203_650_52_34_32_ . Zr02:lla pinnoitettu A12C>3 900 97 41 31 ' * pelletti_____ 99 % Zr02_600_62_80_50_ 99 % Zr02 [900 |62 [4 |2 • ♦ ···* Esimerkki 3 • · · ;;; Tehdyssä hapensyöttökokeessa kaasutuskaasuun johdettiin ilmaa eri lämpötiloissa, ’ ·; · ’ jonka jälkeen kaasuseoksen annettiin reagoida n. 1 sekunnin ajan tyhjässä kvartsista ·:*·: 20 valmistetussa putkireaktorissa. Kaasutuskaasun happipitoisuus reaktorin sisääntu- : ’ ·.: lossa oli n. 2 tilav-%, Taulukko 2.
6 11069'!
Taulukko 2. Kaasutuskaasuun seostetun hapen konversio eri lämpötiloissa, kun kaasun viipymäaika ko. lämpötilassa oli n. 1 sekunti.
• · # • · » · » 7 11069 i
Kaasun lämpötila, °C Hapen konversio, % 700_5_ 750_15_ 800_30_ 850_50_ 900_70_ 950 80
Tehty hapensyöttökoe osoittaa, että keksinnön mukainen ilman syöttö kaasutuskaa-suun on mahdollista vielä tyypillisessä leijukerroskaasuttimen kaasun ulostuloläm-5 pötilassa, joka on n. 800 °C.
Esimerkki 4
Katalyytin lämpeneminen eksotermisten hapetusreaktoioiden avulla varmistetun mittaamalla pakatun kiinteäkerrosreaktorin aksiaalista lämpötilaprofiilia zirkonium- oksidikatalyyteillä, kun reaktoriin johdettiin kaasutuskaasun ja hapen seosta 10 (1-3 tilav-% O2) 500-900 °C lämpötiloissa. Tutkituilla materiaaleilla katalyyttipeti lämpeni voimakkaasti H2, CH4 ja CO reagoidessa hapen kanssa ja tervan malliai- neen ja ammoniakin hajotessa samanaikaisesti. Huippulampötila pedissä oli n.
.! ·.. 100 °C kaasun sisääntulolämpötilaa korkeampi kaikilla tutkituilla materiaaleilla.
» • · ·
Zirkoniumkatalyyttien lämpenemistä tutkittiin laboratoriomitan koelaitteistolla, jo-' 15 hon voitiin syöttää kaasutuskaasuseosta. Kaasu sisälsi kaikki kaasutuskaasun pää-': ”: komponentit sekä lisäksi ammnoniakkia 4000 ppm ja tervan malliaineena tolueenia • -j _ '"' · 15 g/m . Reaktori oli kiinteäkerrosrektori, jossa katalyyttinä oli ZrOH. Kaasuun se- : koitettiin happea ennen katalyytireaktoria siten, että kaasun happipitoisuus oli 2- 3 %. Katalyyttireaktorin lämpötila oli säädetty optimiin ja kaasun virtausnopeus oli ....: 20 21/min. Mitatut tervan malliaineen ja ammoniakin konversiot esitetään alla olevassa .···. taulukossa 3.
Taulukko3 ‘ · · · ’ Happipitoisuus syötössä, Tervan konversio, Ammoniakin konversio, _%__%__%_ ! ! _2__49__39_ 3 I 69 1 63
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön sovellutukset eivät rajoitu edellä esimerkein esitettyyn vaan voivat vaihdella seuraavien patenttivaatimusten puitteis sa.
110651 g
Viitejulkaisut: 5 1. FI-patenttijulkaisu 98926 2. Leppälahti, J. Behaviour of fiiel-bound nitrogen in gasification and in high-temperature NH3 removal processes. VTT publications 369. Espoo 1998.
3. Simell, P. Catalytic hot gas cleaning of gasification gas. VTT publications 330. Espoo 1997.
10 4. Ekström, C., Espenäs, B. G., Kowalic, E., Resnsfelt, E. ja Waldheim. L. EP
0 310 584(1989).
5. Lyon, R. K. and Cole, J. A. Unimixed Compustion: An Alternative to Fire. Combustion and Flame, Vol. 121, 2000, p. 249-261.
6. Clark, W. D., Folsom, B. A., Seeker, W. R. and Courtney, C. W. Bench Scale 15 Testing of Low-NOx LBG Combustors. ASME Publication 81-GT-59, 1981.
7. Sutton, D., Ross, J. R. H. Catalysts for biomass reforming. Spec. Pubi. -R. " “ Soc. Chem. (1998), 216.
8. Holick, H. Kleinschmager, H. Krapf, R., Minor, A. and Rohr, F. J.
....: Development of a Prototype of a High-Temperature Fuel Cell Battery. BMFT-FBT- ,...: 20 77-17, 1976, 273 p.
• 1 1 · • 1
Claims (15)
1. Menetelmä hiilipohjaisesta materiaalista saadun kaasutuskaasun puhdistamiseksi, jossa menetelmässä kaasutuskaasusta ja siihen lisätystä hapesta tai happipitoi-sesta kaasusta muodostuva kaasuvirta saatetaan kosketukseen kiinteän katalyytin 5 kanssa, tunnettu siitä, että käytetään katalyyttiä, joka sisältää ainakin yhtä zirko-niumyhdistettä, jolla kaasusta poistetaan samanaikaisesti ammoniakkia ja orgaanisia tervamaisia epäpuhtauksia.
2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att man i katalysatom inklu- ... derar zirkoniumoxid (Zr02) eller zirkoniumhydroxid (ZrOH).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalyyttiin sisällytetään zirkoniumoksidia (Zr02) tai zirkoniumhydroksidia (ZrOH).
3. Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att katalysatom innehäller en blandning av zirkoniumoxid och en annan metalloxid, säsom aluminiumoxid ·;;> 25 (ai2o3).
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalyytti si sältää zirkoniumoksidin ja jonkin muun metallioksidin, kuten alumiinioksidin (AI2O3), seosta.
4. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att katalysa- .,,: tom innefattar en inert bärare pä vars yta en aktiv zirkoniumförening är anbringad.
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalyytti käsittää inertin kantajan, jonka pintaan aktiivinen zirkoniumyhdiste on 15 saatettu.
5. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att förgas- ’' ’ · ningsgasen renas genom att leda den genom en fast katalysatorbädd. 1106 S ; π
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasutuskaasu puhdistetaan johtamalla se kiinteän katalyyttipedin läpi. . ’·· 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalyyttipeti •,1; · käsittää kennorakenteen, jonka läpi kaasutuskaasu johdetaan.
6. Förfarande enligt patentkrav 5, kännetecknat av att katalysatorbädden inne-fattar en cellstruktur genom vilken förgasningsgasen leds.
7. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknat av att förgasningsgasen renas genom att leda den genom en av katalysatorpartiklar bestäende 5 fluidiserad bädd.
7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että . kaasutuskaasu puhdistetaan johtamalla se katalyyttipartikkeleista muodostuvan lei- jupedinläpi. t ·
8. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att förgasningsgasen tillförs rent syre, luft eller en blandning av syre och luft.
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et-; ‘ · tä kaasutuskaasuun lisätään puhdasta happea, ilmaa, tai hapen ja ilman seosta.
9. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att syre sätts tili gasströmmen före den fasta eller fluidiserade katalysatorbädden i flera olika in- 10 matningspunkter.
9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et- tä happea lisätään kaasuvirtaan ennen kiinteää tai leijuvaa katalyyttipetiä : ’1 ’: useammasta eri syöttöpisteestä. : ’·· 10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et- *: * *: tä hapen syöttöpiste tai -pisteet on sijaitsevat kaasuvirrassa välittömästi ennen kata- 30 lyyttipetiä. 10 11065;
9 11069Ί
10. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att syrein-matningspunkten/-ema är belägna i gasströmmen omedelbart före katalysatorbädden.
11. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att syre sätts 15 tili förgasningsgasen sä, att andelen därav i den tili katalysatorbädden anländande gasströmmen är 1-5 %, fördelaktigt 2-4 %.
11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happea lisätään kaasutuskaasuun siten, että sen osuus katalyyttipetiin tulevassa kaasuvirrassa on 1-5 %, edullisesti 2-4 %.
12. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att syre sätts tili förgasningsgasen, vars temperatur är högst 800 °C, fördelaktigt 400-600 °C. v. 13. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att reak- ,.20 tionstemperaturen i katalysatorbädden är 500-900 °C, fördelaktigt 500-700 °C.
12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et-5 tä happi lisätään kaasutuskaasuun, jonka lämpötila on enintään 800 °C, edullisesti 400-600 °C.
13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalyyttipedin reaktiolämpötila on 500-900 °C, edullisesti 500-700 °C.
14. Förfarande enligt nägot föregäende patentkrav, kännetecknat av att gasväx- : lingen i katalysatorbädden är 500-10 000 1/h, fördelaktigt 1000-20001/h.
14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et-10 tä kaasun vaihtuma katalyyttipedissä on 500-10 000 1/h, edullisesti 1000-2000 1/h.
15. Zirkoniumyhdistettä sisältävän katalyytin käyttö ammoniakin ja tervamaisten orgaanisten epäpuhtauksien samanaikaiseen poistamiseen hiilipohjaisesta materiaalista saadusta kaasutuskaasusta. 15 1. Förfarande för rening av förgasningsgas som erhällits ur kolbaserat material, vid vilket förfarande en gasström som bildas av förgasningsgas och däri tillfört syre eller tillförd syrehaltig gas, bringas i kontakt med en fast katalysator, kännetecknat • ” av att man använder en katalysator som innehäller ätminstone en zirkoniumförening '. ': med vilken man ur gasen samtidigt avlägsnar ammoniak och organiska tjäraktiga • 20 föroreningar.
15. Användning av en katalysator som innehäller en zirkoniumförening för samti- #» digt avlägsnande av ammoniak och tjäraktiga organiska föroreningar ur en förgas-; · * 25 ningsgas som erhällits ur kolbaserat material. • · s t *
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20011327A FI110691B (fi) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Menetelmä kaasutuskaasun puhdistamiseksi |
DE60217343T DE60217343T2 (de) | 2001-06-21 | 2002-06-20 | Verfahren zur reinigung von vergasungsgas |
AT02743308T ATE350433T1 (de) | 2001-06-21 | 2002-06-20 | Verfahren zur reinigung von vergasungsgas |
EP02743308A EP1404785B1 (en) | 2001-06-21 | 2002-06-20 | Method for the purification of gasification gas |
US10/481,357 US7455705B2 (en) | 2001-06-21 | 2002-06-20 | Method for the purification of gasification gas |
PT02743308T PT1404785E (pt) | 2001-06-21 | 2002-06-20 | Método para a purificação de gás de gaseificação |
DK02743308T DK1404785T3 (da) | 2001-06-21 | 2002-06-20 | Fremgangsmåde til rensning af forgasningsgas |
ES02743308T ES2279874T3 (es) | 2001-06-21 | 2002-06-20 | Procedimiento de purificacion de gas de gasificacion. |
PCT/FI2002/000548 WO2003000829A1 (en) | 2001-06-21 | 2002-06-20 | Method for the purification of gasification gas |
CY20071100385T CY1107597T1 (el) | 2001-06-21 | 2007-03-20 | Μεθοδος καθαρισμου του αepιου αepιοποιησης |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20011327 | 2001-06-21 | ||
FI20011327A FI110691B (fi) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Menetelmä kaasutuskaasun puhdistamiseksi |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20011327A0 FI20011327A0 (fi) | 2001-06-21 |
FI20011327A FI20011327A (fi) | 2002-12-22 |
FI110691B true FI110691B (fi) | 2003-03-14 |
Family
ID=8561467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20011327A FI110691B (fi) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Menetelmä kaasutuskaasun puhdistamiseksi |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7455705B2 (fi) |
EP (1) | EP1404785B1 (fi) |
AT (1) | ATE350433T1 (fi) |
CY (1) | CY1107597T1 (fi) |
DE (1) | DE60217343T2 (fi) |
DK (1) | DK1404785T3 (fi) |
ES (1) | ES2279874T3 (fi) |
FI (1) | FI110691B (fi) |
PT (1) | PT1404785E (fi) |
WO (1) | WO2003000829A1 (fi) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2565155A1 (en) | 2011-09-02 | 2013-03-06 | Neste Oil Oyj | Method of reforming gasification gas |
US8936658B2 (en) | 2010-03-03 | 2015-01-20 | Neste Oil Oyj | Method of reforming gasification gas |
WO2017216420A1 (en) | 2016-06-14 | 2017-12-21 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | A method and reactor for catalytic partial oxidation of hydrocarbons |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI118647B (fi) * | 2006-04-10 | 2008-01-31 | Valtion Teknillinen | Menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi |
EP2606105B1 (en) | 2010-08-16 | 2022-10-26 | Singularity Energy Technologies, LLC | Sandwich gasification process for high-efficiency conversion of carbonaceous fuels to clean syngas with zero residual carbon discharge |
GB201013984D0 (en) | 2010-08-20 | 2010-10-06 | Magnesium Elektron Ltd | Catalytic purification of gases |
EP4313375A1 (en) * | 2021-03-23 | 2024-02-07 | Yanmar Holdings Co., Ltd. | Method and apparatus for reducing contaminants in a burnable gas |
CN114250092B (zh) * | 2022-01-12 | 2023-04-25 | 清华大学 | 一种用于减排低浓度可燃气体的系统和方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1727892A (en) * | 1924-11-22 | 1929-09-10 | Executor Thomas Watson | Gas apparatus |
US1844393A (en) * | 1929-03-15 | 1932-02-09 | Selden Co | Purification of by-product ammonia |
US3121611A (en) * | 1960-05-10 | 1964-02-18 | Almon S Parker | Process for the production of oxygen |
US4331451A (en) * | 1980-02-04 | 1982-05-25 | Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. | Catalytic gasification |
GB2159132B (en) * | 1984-05-18 | 1988-03-02 | Shell Int Research | Process for the removal of hydrogen cyanide from a gas stream |
GB9012524D0 (en) | 1990-06-05 | 1990-07-25 | Shell Int Research | High surface area zirconia,a process for producing high surface area zirconia and a process for the production of hydrocarbons from synthesis gas |
DE4431788A1 (de) | 1994-09-07 | 1996-03-14 | Huels Chemische Werke Ag | Katalysator und Verfahren zur Zersetzung von HCN in Gasen |
FI98926C (fi) * | 1994-10-05 | 1997-09-10 | Valtion Teknillinen | Menetelmä ammoniakin poistamiseksi kaasutuskaasusta |
EP1149799B1 (en) * | 2000-04-27 | 2003-10-08 | Haldor Topsoe A/S | Process for the production of a hydrogen rich gas |
EP1286914A4 (en) * | 2000-05-12 | 2006-05-17 | Gradient Technology | HYDROGEN PRODUCTION BY AUTOTHERMIC DECOMPOSITION OF AMMONIA |
-
2001
- 2001-06-21 FI FI20011327A patent/FI110691B/fi not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-06-20 DK DK02743308T patent/DK1404785T3/da active
- 2002-06-20 PT PT02743308T patent/PT1404785E/pt unknown
- 2002-06-20 AT AT02743308T patent/ATE350433T1/de active
- 2002-06-20 ES ES02743308T patent/ES2279874T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-20 DE DE60217343T patent/DE60217343T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-20 US US10/481,357 patent/US7455705B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-06-20 EP EP02743308A patent/EP1404785B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-20 WO PCT/FI2002/000548 patent/WO2003000829A1/en active IP Right Grant
-
2007
- 2007-03-20 CY CY20071100385T patent/CY1107597T1/el unknown
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8936658B2 (en) | 2010-03-03 | 2015-01-20 | Neste Oil Oyj | Method of reforming gasification gas |
EP2565155A1 (en) | 2011-09-02 | 2013-03-06 | Neste Oil Oyj | Method of reforming gasification gas |
WO2017216420A1 (en) | 2016-06-14 | 2017-12-21 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | A method and reactor for catalytic partial oxidation of hydrocarbons |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2003000829A1 (en) | 2003-01-03 |
FI20011327A0 (fi) | 2001-06-21 |
US20040208810A1 (en) | 2004-10-21 |
DE60217343D1 (de) | 2007-02-15 |
EP1404785B1 (en) | 2007-01-03 |
DK1404785T3 (da) | 2007-05-14 |
ATE350433T1 (de) | 2007-01-15 |
PT1404785E (pt) | 2007-03-30 |
DE60217343T2 (de) | 2007-10-04 |
US7455705B2 (en) | 2008-11-25 |
ES2279874T3 (es) | 2007-09-01 |
FI20011327A (fi) | 2002-12-22 |
EP1404785A1 (en) | 2004-04-07 |
CY1107597T1 (el) | 2013-03-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI118647B (fi) | Menetelmä tervamaisia epäpuhtauksia sisältävän kaasun reformoimiseksi | |
Juutilainen et al. | Zirconia: selective oxidation catalyst for removal of tar and ammonia from biomass gasification gas | |
Simell et al. | Catalytic hot gas cleaning of gasification gas | |
JP3847712B2 (ja) | 硫化水素、メルカプタン、炭酸ガス、芳香族炭化水素を含むガス中の硫黄化合物の除去方法およびその装置 | |
MX9709395A (es) | Sistema catalitico para el tratamiento de gases de venteo, para abatir las emisiones de compuestos quimicos volatiles. | |
FI110691B (fi) | Menetelmä kaasutuskaasun puhdistamiseksi | |
MY148621A (en) | Process for the removal of hydrogen cyanide, formic acid and formic acid derivatives from synthesis gas | |
JP5610513B2 (ja) | 乾式アンモニア分解処理方法及び乾式アンモニア分解処理装置及び発電設備 | |
US4246234A (en) | Method and apparatus for reducing nitric oxide | |
CA2846936C (en) | Method of reforming gasification gas | |
EA201170071A1 (ru) | Способ очистки сырьевых потоков этиленсодержащих отходящих газов | |
JP2015004021A (ja) | 熱分解ガス化炉、触媒改質方法、エネルギー供給システム、および電熱供給システム | |
EP0804520A1 (en) | Process for removing ammonia from gasification gas | |
NO933662L (no) | Forbrenningskatalysatorer inneholdende binaere oksider og fremgangsmaater hvor disse anvendes | |
JP4467872B2 (ja) | ガス化ガス用のcos処理装置とcos処理方法 | |
KR20130111231A (ko) | 가스 스트림에서 아산화질소의 제거 방법 | |
Rönkkönen et al. | Effect of gasification gas components on naphthalene decomposition over ZrO2 | |
Simell et al. | Development of catalytic gas cleaning in biomass gasification | |
EP0510189A1 (en) | Conversion of formaldehyde and nitrogen to a gaseous product and use of gaseous product in reduction of nitrogen oxide in effluent gases | |
JP3574008B2 (ja) | 二酸化炭素固定化装置 | |
RU2290363C1 (ru) | Способ непрерывного получения водорода | |
JPS56108538A (en) | Catalyst for preparing methane and preparation thereof | |
RU2296000C1 (ru) | Способ очистки дымовых газов от оксидов азота | |
JP3741877B2 (ja) | 触媒及び化学反応装置 | |
KR20230136268A (ko) | 이산화탄소 저감을 위한 포집프리 탄화수소 개질 반응기 및 개질 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed |