FI71073C - Foerfarande foer rening av gaser innehaollande kondenserbara komponenter - Google Patents

Description

71073

Menetelmä lauhtuvia komponentteja sisältävien kaasujen pu hdistamiseksi * Förfarande för r e n i ng av gaser i nne — häI lande kondenserbara komponenter

Keksinnön kohteena on biomassojen, turpeen tai hiilen ositta i shapetuksena syntyvien, pöly- ja tervapitoiSten sekä muita lauhtuvia komponentteja sisältävien kaasujen kuiva-puhd i stusmeneteImä.

5

Kiinteiden polttoaineiden käyttöä öljyä korvaavissa sovellutuksissa vaikeuttavat mm. kiinteiden polttoaineiden epäorgaaniset yhdisteet (tuhka) sekä sen hiukkasluonteesta johtuva hidas diffuusiopalaminen. Prosessiteollisuudessa 10 vaaditaan usein vähätuhkaista, "puhdasta" polttoainetta (kuivurit, meesauunit, synteesikaasun tuotanto) tuotteen laadun vuoksi tai prosessihäiriöiden välttämiseksi. Kaasu-turbiineissa ja dieselmoottoreissa kiinteiden polttoaineiden suoraa käyttöä rajoittavat sekä tuhkattomuusvaatimus että 15 palamisen hitaus. Mn. edellä esitetyistä syistä on tarkoituksenmukaista saattaa kiinteä polttoaine kaasumaiseen tilaan ennen hyödyntämistä.

Os ittaishapetukseen perustuvat kaasuttimet ovat alkujaan 20 olleet yksinkertaisia ki inteäkerros-vastavirtakaasuttimi a, joiden tuottama kaasu on sisältänyt runsaasti tervamaisia, orgaanisia yhdisteitä. Vähemmän tervaa sisältäviä kaasuja voidaan tuottaa suorittamalla kaasutus ns. myötävirta-kaasutuksena. Myötävirtakaasutus on edellyttänyt siirty-25 mistä k i inteäkerroskaasuttimista leijukerros- ja suspensio-kaasuttimi in. Myötävirtakaasutuksessa tuotekaasun "epäpuhtauksien" suhde muuttuu siten, että tervoja syntyy vähän suhteessa kiinteään, hienojakoiseen koksiin. Tervan ja koksin suhteeseen voidaan tehokkaasti vaikuttaa kaasun 30 I oppuIämpöti I a II a , jota kuitenkin rajoittaa leijukerros-reaktoreissa I eijumateriaa I in su I ami s Iämpöti I a. Leijukerros-kaasuttimissa osa kaasutettavasta kiintoaineesta kulkeutuu kaasun mukana ja tuottaa tervayhdisteitä koko kaasutus- 2 71073 reaktorin tilavuudessa. Poistoyhteen läheisyydessä syntynyt terva ei ehdi hajota kevyiksi hiilivedyiksi, joten tuote-kaasun tervapitoisuus lisääntyy tästäkin syystä. Yhteenvetona nykyisestä kaasutustekniikasta voidaan todeta, että 5 tuotekaasun sisältämät tervayhdisteet asettavat keskeisen rajoituksen kaasun käyttösovellutuksille.

Tavanomaisin menetelmä polttokaasun tai synteesikaasun puhdistamiseksi lienee pesu jollakin nesteellä, yleensä TO vedellä. Tällöin kuumaan tai jo jäähdytettyyn poIttokaasuun ruiskutetaan vettä tai muuta nestettä, jolloin kaasut jäähtyvät ja puhdistuvat ainakin kiintoaineista sekä pääosin myös tervoista. Pesu vedellä ei ole tervojen poiston kannalta tehokas menetelmä, koska tervat eivät liukene veteen. 15 Pienimpien tervapisaroiden poisto vesipesulla onkin pintajännitys i Imi ön vuoksi mahdotonta. Huonon pesutehon lisäksi vesipesun suurimmat epäkohdat ovat suuri tehontarve, kalliit investoinnit ja jätevesien käsittelykustannukset.

20 Tunnettua on myöskin tervojen lauhduttaminen kaasutettavaan materiaaliin jäähdytetyssä kuivapuhdistimessa. Tällaisena Iauhduttimena toimii periaatteessa sinällään tavanomaisen vastavirtakaasuttimen yläosa, missä tapahtuu polttoaineen lämpiäminen ja kuivuminen. Tällä menetelmällä ei ole voitu 25 saavuttaa tavanomaista myötävirtakaasutusta vähä tervaisempaa kaasua. Myös erilaisia katalyyttisiä menetelmiä on tutkittu poIttokaasujen tervapitoisuuden pienentämiseksi. Katalyytti-menetelmät eivät ole kehittyneet käytännön sovellutuksiin asti .

30 DE-patentt(hakemuksesta 31 02 819 Ai on tunnettu kaasun- puhdistusmenetelmä, jossa tervapitoinen kaasu puhdistetaan ieijukerrosjäähdy11imessä , jonka petimateriaa li regeneroidaan lämpöenergiaa tuottavassa I e i j ukerrospoIttouunissa.

Nykyisten kaasunpuhdistusmenete Imi en epäkohtina ovat joko suuret kustannukset tai riittämätön puhdistus teho.

35 3 71 073

Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan aikaan lähes täydellinen lauhtuneiden tervojen erottuminen pienin investointi- ja käyttökustannuksin eikä ympäristölle haitallisia tai kalliita käsitteIykustannuksia vaativia pesuvesiä synny.

5 Pääosa tervayhdisteistä hajoaa keveiksi hiilivedyiksi, jotka poistuvat kaasuna tuotekaasun mukana. Lisäksi märkäpesun yhteydessä syntyvää koksihäviötä voidaan olennaisesti vähentää .

10 Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että kaasusta jäähdytyksen jälkeen erotettu kiintoaine regeneroidaan hajotusreaktorissa , johon johdetaan puhdistettava kaasu sekä mahdollisesti myös hapettavaa kaasua.

15 Keksinnön mukaisen menetelmän eräs keskeinen ajatus on säätää lauhtuneiden tervojen ja kiintoaineiden massasuhde sellaiseksi, että kaasu voidaan jäähdytyksen jälkeen sellaisenaan tai esipuhdistettuna suodattaa sinällään tunnetuin menetelmin. Eräissä tapauksissa saattaa hajotusreaktorin 20 hapenkäyttö johtaa koksin lähes täydelliseen häviämiseen.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheiseen piirustukseen viittaamalla.

25 Puhdistettava tervapitoinen kaasu johdetaan yhteen 1 kautta tangentiaa Iisesti sykI on Ireaktoriin 2, johon johdetaan myös sopiva määrä hapetinkaasua, esim. ilmaa, yhteen 3 kautta sykI onireaktorin lämpötilan säätämiseksi tervojen tehokkaan hajoamisen edellyttämälle tasolle (950 - 1 200 °C). Koska 30 tervapitoisen kaasun mukana kulkeutuvat koksihiukkaset rikastuvat sykI onireaktoriin 2, aikaansaadaan vesihöyryn ja hiilidioksidin pelkistymisen kannalta suotuisat olosuhteet. SykIonireaktorin keskusputken 4 kautta koksi- ja tuhkahiuk-kasia sisältävät vähä tervaiset kaasut johdetaan lämpöeris-35 tettyyn jäI kireaktoriin 5, jossa tervayhdisteet edelleen hajoavat. JäI kireaktorissa tervojen hajoamista voidaan tehostaa sopivan katalyytin käytöllä. Terva/kiintoaine- 4 71073 suhteen säätämiseksi suodattimen kannalta sopivalle tasolle sykI onireaktoriin syötetään suuren su I ami s IämpötiI an omaavaa uutta kiintoainetta säiliöstä 12 syöttölaitteen 13 avulla sopivimmin palautettavan kiintoaineen syöttölaitteeseen 10, 5 josta se johdetaan edelleen tervapitoisen kaasun syöttö- yhteeseen 1. Jos puhdistettava kaasu sisältää rikkiyhdisteitä (COS, H2S), on tarkoituksenmukaista valita kiintoaine siten (esim. CaCO^), että se sykI onireaktorissa sitoo rikin sulfidina (esim. CaS) .

10

Sopivalle terva/kiintoaine taso I I e säädetyt kaasut jäähdytetään jäähdyttimessä 6 sinällään tunnetulla tavalla tai epäsuoralla menetelmällä haluttuun lämpötilaan, siten että pääosa tervayhdisteistä lauhtuu kiintoaineeseen. Tervojen 15 erottamiseksi ennen suodatusta ja kaasujen esipuhdistami- seksi kaasut johdetaan sykI onierottimeen 7, josta pääosa kiintoaineesta ja tervasta palautetaan yhteen 11 kautta syöttölaitteelle 10.

20 Esipuhdistettu kaasu suodatetaan suodattimessa 8 ja puhdas, vähä tervainen kaasu lämmitetään tarpeen vaatiessa 50 - 1 00°C Iämmittimessä 9 ennen johtamista käyttökohteeseen, jolloin jäähtyminen kuIjetusputkessa ei aiheuta puhdistimessa lauhtumatta jääneiden tervojen lauhtumista.

25

Laitteiston kiertävän materiaalin määrä säädetään poistamalla syöttölaitteesta kiintoainetta yhteen 15 kautta säiliöön 16.

30 Eräissä tapauksissa voidaan myös sykIonireaktorin alaosasta poistaa kiintoainetta ja/tai sulaa. »

Kiertävä kiintoaine regeneroidaan syöttämällä se yhteen 1¾ kautta takaisin sykI onireaktoriin 2, missä kiintoaineen 35 sisältämä terva pääosin hajoaa keveiksi hiilivedyiksi. Reaktori voidaan lämmittää termisen reaktion edellyttämälle tasolle hapetinkaasun lisäksi tai sen sijasta epäsuoralla 5 71073 menetelmällä, esim. sähköllä. Kiintoaineen regenerointiaste säädetään reaktorin lämpötilaa muuttamalla.

Jälki reaktorin tarve on prosessikohtainen ja saattaa esi intyä 5 myös kaasutusprosesseja, joiden keksinnön mukaisessa käsittelyssä ei jäI kireaktoria tarvita. Edelleen voi hyvin vähä-tervaisi Ma kaasuilla tulla kysymykseen myös esierottimen 7 poisjättäminen. Kiintoaineen syöttö- ja uIosottokohtia voidaan vaihdella lukuisin eri tavoin. SykIonireaktorin sijasta 10 voidaan hajotusreaktorina käyttää muunlaisia termisiä reaktore i ta.

Claims (10)

1. Menetelmä tervapitoiSten tai muita lauhtuvia komponentteja sisältävien kaasujen puhdistamiseksi, jossa kaasu saatetaan kosketukseen kiintoaineen kanssa, tunnet tu siitä, että kaasusta jäähdytyksen jälkeen erotettu kiinto- 5 aine regeneroidaan hajotusreaktorissa , johon johdetaan puhdistettava kaasu sekä mahdollisesti myös hapettavaa kaasua.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kiintoaineen regenerointiaste säädetään 10 hajotusreaktorin lämpötilaa muuttamalla.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lämpötila on 950 - 1200 °C.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että hajotusreaktoriin syötettävän kiintoaineen määrä säädetään poistamalla kaasusta erotettua kiintoainetta ja/tai lisäämällä uutta kiintoainetta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että lisätty kiintoaine on kaasun oksideja sitovaa .

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että hajotusreaktorina käytetään sykIonia.

6 71073 Pa tentt ivaat imukset

7. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hajotusreaktorin rikastuvaa koksia 30 hapetetaan lämpötilan säätämiseksi.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että kiintoaineeseen lauhtuneiden komponenttien hajoamisen tehostamiseksi kaasut hajotus- 35 reaktorista johdetaan jäIkireaktoriin. 7 71073

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasut esipuhdIstetaan erottimessa ennen suodatinta.

10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että hajotusreaktorin alaosasta poistetaan kiintoainetta ja/tai sulaa. 71073 s