FI76834B - Foerfarande foer rening av gaser innehaollande kondenserbara komponenter. - Google Patents

Description

1 76834

Menetelmä lauhtuvia komponentteja sisältävien kaasujen puhdistamiseksi - Förfarande för rening av gaser inne-hällande kondenserbara komponenter

Keksinnön kohteena on biomassojen, turpeen tai hiilen osit-taishapetuksena syntyvien pöly- ja tervapitoisten sekä muiden lauhtuvia komponentteja sisältävien kaasujen kuiva-puhdistusmenetelmä, jossa kaasu jäähdytetään kiertomassa-periaatteella toimivassa jäähdytyspinnoilla varustetussa leijukerrosreaktorissa.

Kiinteiden polttoaineiden käyttöä öljyä korvaavissa sovellutuksissa vaikeuttavat mm. kiinteiden polttoaineiden epäorgaaniset yhdisteet (tuhka) sekä niiden hiukkasluonteesta johtuva hidas diffuusiopalaminen. Prosessiteollisuudessa 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 palamisen hitaus. Mm. edellä esitetyistä syistä on tarkoituksenmukaista saattaa kiinteä polttoaine kaasumaiseen tilaan ennen hyödyntämistä.

Osittaishapetukseen perustuvat kaasuttimet ovat alkujaan olleet yksinkertaisia kiinteäkerros-vastavirtakaasuttimia, joiden tuottama kaasu on sisältänyt runsaasti tervamaisia, orgaanisia yhdisteitä. Vähemmän tervaa sisältäviä kaasuja voidaan tuottaa suorittamalla kaasutus ns. myötävirta-kaasutuksena. Myötävirtakaasutus on edellyttänyt siirtymistä kiinteäkerroskaasuttimista leijukerros- ja suspensiokaasut-timiin. Myötävirtakaasutuksessa tuotekaasun "epäpuhtauksien" suhde muuttuu siten, että tervoja syntyy vähän suhteessa kiinteään, hienojakoiseen koksiin. Tervan ja koksin suhteeseen voidaan tehokkaasti vaikuttaa kaasun loppulämpötilalla, jota kuitenkin rajoittaa leijukerrosreaktoreissa leiju-materiaalin sulamislämpötila. Leijukerroskaasuttimissa osa kaasutettavasta kiintoaineesta kulkeutuu kaasun mukana ja 2 76334 tuottaa tervayhdisteitä koko kaasutusreaktorin tilavuudessa. Poistoyhteen läheisyydessä syntynyt terva ei ehdi hajota kevyiksi hiilivedyiksi, joten tuotekaasun tervapitoisuus lisääntyy tästäkin syystä. Yhteenvetona nykyisestä kaasutus-tekniikasta voidaan todeta, että tuotekaasun sisältämät tervayhdisteet asettavat keskeisen rajoituksen kaasun käyttösovellutuksille.

Tavanomaisin menetelmä polttokaasun tai synteesikaasun puhdistamiseksi lienee pesu jollakin nesteellä, yleensä vedellä. Tällöin kuumaan tai jo jäähdytettyyn polttokaasuun 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 vain osa tervoista on vesiliukoisia. Pienimpien tervapisaroiden poisto vesipesulla onkin pintajännitysilmiön vuoksi mahdotonta. Huonon pesutehon lisäksi vesipesun suurimmat epäkohdat ovat suuri tehontarve, kalliit investoinnit ja jätevesien käsittelykustannukset.

US-patentista 4,198,212 on tunnettu kaasunpuhdistusmenetel-mä, jossa hiilen kaasutuksen tuloksena syntynyt koksi ja tervapitoinen kaasu johdetaan leijukerrosjäähdyttimeen, jossa epäsuoralla menetelmällä jäähdytetty koksi muodostaa leijukerroksen. Tähän leijukerrokseen lauhtuvat läpivirtaa-van kaasun tervat.

US patentista 2,538,013 on tunnettu menetelmä härmistyvien komponenttien poistamiseksi kaasusta jäähdytyspinnoilla varustetussa leijukerrosreaktorissa, jossa kaasun ja siihen suspensoidun kiintoaineen jäähdytys tapahtuu pääasiallisesti jäähdytyspintojen alueella. Tämä aiheuttaa likaantu-misvaaraa.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada kaasunpuhdistus-menetelmä, joka tunnettuun menetelmään verrattuna on helpommin säädettävissä muuttuvien prosessiparametrien mukaan ja 3 76334 joka lisäksi soveltuu paitsi tervojen myös muiden lauhtuvien komponenttien, esim. natrium- ja rikkiyhdisteiden poistamiseen kaasuista.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan aikaan lähes täydellinen lauhtuneiden tervojen erottuminen pienin investointi- ja käyttökustannuksin eikä ympäristölle haitallisia tai kalliita käsittelykustannuksia vaativia pesuvesiä synny. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että kaasu jäähdytetään jäähdytetystä kaasusta erotetun kiintoaineen lisäksi muulla kiintoaineella ja että leijukerros-reaktoriin tulevat kiintoainevirrat säädetään siten, että kiintoaineen lämpökapasiteettivirta on niin suuri, että se kykenee jäähdyttämään kaasun lauhtuvien komponenttien tiivistymislämpötilaan, ennen kuin kaasu joutuu kosketukseen jäähdytyspintojen kanssa.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheiseen piirustukseen viittaamalla.

Puhdistettava tervapitoinen kaasu johdetaan yhteen 1 kautta kiertomassareaktorin 2 alaosassa olevaan sekoituskammioon 9. Reaktorin yläosasta poistuvat kaasut johdetaan syklonierotti-meen 3, josta osa kaasuista erotetusta kiintoaineesta palautetaan reaktorin alaosaan johdon 4 kautta. Reaktorin alaosaan syötetään myös uutta kiintoainetta, esim. hiekkaa, johdon 5 kautta. Jos puhdistettava kaasu sisältää rikkiyhdisteitä, on tarkoituksenmukaista valita kiintoaine siten, että se sitoo rikin sulfidina.

Osa kaasuista erotetusta kiintoaineesta poistetaan johdon 6 kautta jatkokäsittelyyn. Kiintoaineesta puhdistettu kaasu poistuu erottimen keskusputken 7 kautta.

Leijukerrosreaktorissa kaasut ja siinä oleva kiintoaine jäähdytetään jäähdytyspintojen 8 avulla sellaiseen lämpöti- 4 76334 laan, että pääosa tervayhdisteistä lauhtuu kiintoaineen pinnalle jo sekoituskammiossa 9.

Leijukerrosreaktorin läpi virtaavan kiintoaineen määrä säädetään muuttamalla johdon 5 kautta syötettyä ja johdon 6 kautta poistettua kiintoainevirtaa sulkusyöttimien 10 ja 11 avulla. Paluuputkessa 4 ei ole luistiventtiiliä tai muuta sulkulaitetta. Putkeen voidaan asentaa ilmasuuttimia, joiden avulla paluuvirtaa voidaan säätää. Reaktorissa lämpötila ja viiveaika valitaan siten, että haluttu puhdistusvaikutus maksimoidaan.

Lisäainesyötön, ts. johdon 5 kautta syötetyn kiintoaineen, avulla lisäaineen raekokoa ja laatua (esim. hiukkastiheyttä) vaihtelemalla, voidaan säädettävyyttä parantaa ja vaikuttaa jonkin verran myös jäähdytyspintojen lämmönsiirtoon.

Sekoituskammion vapaa virtauspoikkipinta on vähintään kaksinkertainen verrattuna reaktorin jäähdytysosaan, missä jäähdytyspinnat 8 sijaitsevat, jotta jäähdytettävän kiintoaineen viiveaika sekoituskammiossa ja siinä olevan kiertoai-neen kosketuspinta olisi suuri.

Kaasun virtausnopeus jäähdytyspinnan alueella on sopivimmin 2-10 m/s ja sekoituskammiossa enintään puolet siitä.

Kiintoaineen suspensiotiheys reaktorissa on sopivimmin 2-20 kg/m3.

Keksintö ei rajoitu edellä esimerkkinä esitettyyn sovellu-tusmuotoon, vaan siitä voidaan muodostaa erilaisia muunnelmia patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puitteissa. Niinpä eräissä tapauksissa saattaa johdon 5 kautta syötetyn kiintoainevirran jäähdytysvaikutus olla niin suuri, että jäähdytyspintojen 8 käyttö on tarpeeton.

Claims (7)

1. Menetelmä lauhtuvia komponentteja sisältävien kaasujen puhdistamiseksi, jossa kaasut jäähdytetään kiertomassaperi-aatteella toimivassa jäähdytyspinnoilla varustetussa leiju-kerrosreaktorissa, tunnettu siitä, että kaasu jäähdytetään jäähdytetystä kaasusta erotetun kiintoaineen lisäksi muulla kiintoaineella ja että leijukerrosreaktoriin tulevat kiintoainevirrat säädetään siten, että kiintoaineen lämpökapasiteettivirta on niin suuri, että se kykenee jäähdyttämään kaasun lauhtuvien komponenttien tiivistymis-lämpötilaan, ennen kuin kaasu joutuu kosketukseen jäähdy-tyspintojen kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasun virtausnopeus sekoituskammiossa, missä kaasu saatetaan kosketukseen kiintoaineen kanssa on enintään puolet kaasun virtausnopeudesta jäähdytyspinnoin varustetulla jäähdytysalueella.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasun virtausnopeus jäähdytysalueella on 2-10 m/s.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suspensiotiheys reaktorissa on 2-20 kg/m3.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktorin toiminnan säätämiseksi syötetty lisäaine on hiekkaa.

5 76334

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäaine on rikkiä sitova.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäaine on natriumia sitova. 6 76334