FI95352C - Menetelmä kaasumaisten aineiden puhdistamiseksi ja menetelmässä käytettävä laitteisto - Google Patents

Description

QR7R0

^ V»’ \J

Menetelmä kaasumaisten aineiden puhdistamiseksi ja menetelmässä käytettävä laitteisto.

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukaiseen menetelmään kaasumaisten aineiden puhdista miseksi.

Teollisissa prosesseissa muodostuu usein varsinaisen tuotteen lisäksi myös tuotteeseen kuulumattomia ainei-10 ta. Näistä tuotteeseen kuulumattomista aineista, jois ta jäljempänä käytetään nimitystä epäpuhtaudet, saattaa osa olla käyttökelpoisia jossain muussa yhteydessä, esim. terva, mutta joukossa on mahdollisesti jopa ympäristölle haitallisia aineita kuten rikkivetyä.

15 Näistä epäpuhtauksista voi olla haittaa myös silloin, kun halutaan analysoida varsinaista tuotetta, esim. ottamalla prosessista näytteitä. Mittaustulosten luotettavuus voi huonontua ja mittalaitteet saattavat 20 rikkoontua, jos analysoitavassa näytteessä on liikaa epäpuhtauksia.

Nykyisin on käytössä menetelmiä, joilla prosessikaasu-ja voidaan puhdistaa. Eräänä esimerkkinä on patentissa 25 EP 268 122 kuvattu menetelmä. Se on tarkoitettu lähin- nä jatkuvaan prosessikaasujen analysointiin. Siinä on prosessikaasuvirtaukseen liitetty vinossa oleva putki, jota myöten analysoitava kaasunäyte johdetaan jäähdytettäväksi ja puhdistettavaksi. Puhdistuminen tapahtuu 30 osittain vinossa putkessa, mutta pääasiassa suodatti- missa. Osa epäpuhtauksista palautetaan takaisin prosessivirtaan, osa jää suodattimiin ja osa poistetaan eri venttiileiden kautta. Menetelmän mukainen laitteisto vaatii useita putkituksia ja epäpuhtauksien 35 poistuminen ei ole keskitettyä. Suodattimien likaan nuttua on suodatin vaihdettava, koska sille ei ole 2 9 9 3 c'" järjestetty puhdistusta. Mainittakoon vielä, että osa putkituksista on oltava vinossa (10° < kulma < 85°).

Patentissa GB 1 415 336 on esitetty eräs toinen mene-5 telmä epäpuhtauksien poistamiseksi prosessikaasuista.

Menetelmässä suodatetaan ensin prosessivirtauksesta otettava kaasu teflonista valmistetussa suodattimessa, minkä jälkeen kaasu johdetaan jäähdyttimeen, jossa kaasua kierrätetään useita kertoja. Menetelmän mukaili) nen laitteisto on monimutkainen ja likaantunut suoda tin on vaihdettava uuteen.

Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää yksinkertainen ja kompakti menetelmä prosessikaasujen puhdistami-15 seksi siten, että prosessikaasuvirtauksesta erotetut epäpuhtaudet saadaan kerättyä hallitusti ja erityisesti eräissä tärkeissä sovelluksissa nämä epäpuhtaudet voidaan palauttaa prosessikaasuvirtaukseen suodatettavaksi ja puhdistettavaksi, jolloin menetelmä on ympä-20 ristöystävällinen. Laitteiston huoltotarve on vähäinen ja epäpuhtauksien määrä laitteistolla puhdistetussa prosessikaasussa on pieni.

Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi keksinnön mukai-25 selle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkki-osassa .

Tämän keksinnön mukaista menetelmää soveltava järjβει 0 telmä puhdistaa tehokkaasti prosessikaasuissa olevat epäpuhtaudet. Menetelmän mukaisesti käytetään suurta jäähdytystehoa, minkä vuoksi puhdistettava kaasu jäähtyy nopeasti. Äkillinen lämpötilan lasku aiheuttaa sen, että osa puhdistettavassa kaasussa olevista epä-35 puhtauksista härmistyy puhdistuskanaviston seinämille.

Matalassa lämpötilassa puhdistettavassa kaasussa oleva kosteus ja tervasumu sekä hiilivedyt kondensoituvat 3 95352 myös puhdistuskanaviston kylmille seinämille kuivaten ja puhdistaen kaasua. Puhdistuskanavisto on muodostettu siten, että ainakin sen pinta on likaa hylkivää ainetta, esim. teflonia, jolloin lauhtumistuotteet 5 valuvat puhdistuskanavistoa pitkin vastakkaiseen suuntaan kuin puhdistettavaksi tuleva prosessikaasu.

Nämä lauhtumistuotteet pitävät puhdistuskanaviston puhtaana. Koska kaasu puhdistuu huomattavasti jo puhdistuskanavistossa, ei tarvita erillistä karkea-10 suodatinta, vaan pelkkä hienosuodatin riittää. Hieno- suodatin on edullisesti myös jäähdytetty, jolloin sen puhdistusteho on parempi kuin lämpimän suodattimen.

Suodattimeen on mahdollista järjestää myös siihen 15 tarttuneiden epäpuhtauksien poisto 1. suodattimen puhdistus, esim. typpikaasulla. Suodattimen puhdistuksen yhteydessä on edullista käyttää myös suodattimen lämmitystä puhdistumisen tehostamiseksi. Nykyisin tunnetaan useita lämmitysmenetelmiä. Eräässä edulli-20 sessa lämmitysmenetelmässä käytetään sähkövastusta, jota lämmitetään sähköenergian avulla.

Kuten edellä esitetystä ilmenee, menetelmää soveltavan puhdistuslaitteiston huoltotarve on vähäinen, jolloin 25 puhdistus voi olla jatkuvaa. Lisäksi integroidun rakenteen ansiosta voidaan puhdistuslaitteisto sijoittaa helpommin oikeisiin kohteisiin. Tästä on etua myös silloin, kun olemassa olevissa prosessilaitoksissa halutaan tehostaa prosessikaasujen puhdistusta. Integ-30 roidusta rakenteesta on myös se etu, että laitteisto on helppo vaihtaa tarvittaessa.

Menetelmää voidaan soveltaa myös siten, että käytetään kahta tai useampaa erillistä puhdistuslaitteistoa 35 rinnakkain ja/tai peräkkäin, jotka yhdistetään sopi vasti virtaus- ja säätöelimillä. Etuna tällaisella sovelluksella on mm. se, että puhdistus voi olla lähes 9535? 4 jatkuvaa, jolloin näytteitä otetaan erityisesti rinnakkaissovelluksessa vuorotellen ja se, että tietyn puhdistuslaitteiston huollon aikana ja vikatilanteissa voidaan käyttää jotain muuta yhteenasennetuista 5 puhdistuslaitteistoista.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin oheisten piirustusten avulla, piirustuksissa 10 Kuva 1 esittää kaaviollisesti kokonaisprosessia, jossa menetelmää ja laitteistoa sovelletaan, ja

Kuva 2 esittää erästä keksinnön sovellusta pituus-15 suuntaisena halki leikkauksena sivulta katsot tuna.

Kuvan 1 mukainen kokonaisprosessi koostuu kahdesta oleellisilta osiltaan samanlaisista puhdistuslaitteis-20 toista. Puhdistettava prosessikaasu virtaa prosessi-kaasun kanavointielimessä 1 virtaussuuntaan V erityisesti useissa käytännön sovelluksissa kohti suodatus-ja puhdistusvaiheita. Kanavointieliraestä 1 prosessi-kaasu johdetaan puhdistuskanavistoon 2, mikäli käyte-25 tään ensimmäistä puhdistuslaitteistoa 3. Siinä tapauk sessa, että käytetään toista puhdistuslaitteistoa 4 prosessikaasu johdetaan puhdistuskanavistoon 5. Puhdistuskanavistoon 2 voi liittyä lisäksi ensimmäinen virtauksen säätöelin 6 sekä ensimmäinen esipuhdis-30 tuselin 7. Vastaavasti puhdistuskanavistoon 5 voi liittyä toinen virtauksen säätöelin 8 sekä toinen esipuhdistuselin 9. Ensimmäisestä puhdistuslaitteis-tosta 3 johdetaan puhdistettu kaasu puhdistetun kaasun kanavointielintä 10 pitkin kolmannelle virtauksen 35 säätöelimelle 11 ja edelleen ensimmäisen karkeasuodat-timen 12 ja ensimmäisen pumpun 13 kautta virtauksen ohjauselimille 14. Toisesta puhdistuslaitteistosta 4 !i m t mut in t *t 5 95352 johdetaan puhdistettu kaasu toista puhdistetun kaasun kanavointielintä 15 pitkin neljännelle virtauksen säätöelimelle 16 ja edelleen toisen karkeasuodattimen 17 ja toisen pumpun 18 kautta virtauksen ohjauselimil-5 le 14. Virtauksen ohjauselimillä 14 voidaan puhdistet tu kaasu johtaa joko jatkokäsittelykanavistoon 19 tai poistokanavistoon 20. Virtauksen ohjauselimien 14 eräs edullinen sovellus ohjaa ensimmäisestä puhdistuslait-teistosta 3 tulevan puhdistetun kaasun jatkokäsittely-10 kanavistoon 19 ja toisesta puhdistuslaitteistosta 4 tulevan puhdistetun kaasun poistokanavistoon 20. Vastaavasti toiseen asentoon kytkettynä virtauksen ohjauselimet 14 ohjaavat ensimmäisestä puhdistuslaitteistosta 3 tulevan kaasun poistokanavistoon 20 ja 15 toisesta puhdistuslaitteistosta 4 tulevan kaasun jatkokäsittelykanavistoon 19.

Lisäksi kuvan 1 mukaiseen sovellukseen liittyy puhdis-tuslaitteistojen 3 ja 4 puhdistusjärjestely, joiden 20 avulla puhdistuslaitteistot voidaan puhdistaa epäpuhtauksista, jolloin prosessikaasun puhdistus tehostuu.

Ensimmäisen puhdistuslaitteiston 3 puhdistusjärjestely koostuu ensimmäisestä puhdistusväliainevirtauskanavis-tosta 21 sekä ensimmäisestä puhdistusväliaineen säätö-25 elimestä 22. Vastaavasti toisen puhdistuslaitteiston * 4 puhdistusjärjestely koostuu toisesta puhdistusväli- ainekanavistosta 23 sekä toisesta puhdistusväliaineen säätöelimestä 24.

30 Kuvassa 2 on esitetty eräs keksinnön mukaista menetel mää soveltava puhdistuslaitteisto 3. Kanavointielimes-tä 1 prosessikaasu johdetaan puhdistuskanavistoon 2. Puhdistettavaksi tulevan prosessikaasun virtaussuuntaa puhdistuskanavistossa 2 on merkitty X:llä. Puhdistus-35 kanaviston 2 sitä osaa, joka on puhdistuslaitteiston kotelon 25 ja lämpöeristeen 26 sisäpuolella, jäähdytetään jäähdytyselimen 27 ja jäähdytysainejohteessa 28 6 953?:! virtaavan jäähdytysaineen avulla. Prosessikaasu johdetaan edelleen hienosuodattimelle 29. Puhdistuskanavis-tossa 2 ja hienosuodattimessa 29 puhdistuvat epäpuhtaudet johdetaan puhdistuskanavistoa 2 pitkin puhdis-5 tettavaksi tulevaan kaasuun nähden vastakkaiseen, Y:llä merkittyyn virtaussuuntaan. Eräässä edullisessa sovelluksessa on puhdistuskanavistoon lisätty epäpuhtauksien säätöelin 30 ja epäpuhtauksien poistoyhde 31, jolloin epäpuhtaudet voidaan johtaa prosessikaasun 10 kanavointielimen 1 sijasta epäpuhtauksien poistoyh-teen 31 kautta esim. epäpuhtauksien keräyssäiliöön 32 myöhempää käsittelyä ja/tai lisäanalyysiä varten.

Puhdistettu prosessikaasu johdetaan pois puhdistus-15 laitteesta puhdistetun kaasun kanavointielintä 10 pitkin puhdistetun kaasun virtaussuuntaan Z. Eräässä edullisessa sovelluksessa on puhdistetun kaasun kanavointielimeen 10 liitetty ohjauselimellä 33 ohjattava puhdistetun kaasun säätöelin 34, jonka avulla 20 puhdistettu kaasu voidaan johtaa puhdistetun kaasun virtausyhteen 35 kautta esim. kaasun analysointilait-teistolle 36. Kaasun analysointilaitteistolta 36 kaasu voidaan johtaa analysoidun kaasun virtauselintä 37 pitkin takaisin prosessikaasun kanavointielimeen 1.

15

Erääseen keksinnön sovellukseen liittyy myös hienosuo-dattimen 29 puhdistuslaitteisto. Siihen kuuluvat ensimmäinen puhdistusväliaineen kanavointielin 38, puh-distusväliaineenlämmityselin 39, puhdistusväliaineyh-3 0 de 40, puhdistusväliaineen suodatin 41, toinen puhdis- tusväliaineyhde 42 ja puhdistusväliaineen säätö-·; elin 43. Puhdistusväliaine johdetaan ensimmäistä puh distusväliaineen kanavointielintä 38 pitkin puhdistus-väliaineen lämmityselimeen 39. Lämmitetty puhdistus-35 väliaine johdetaan edelleen ensimmäistä puhdistus-väliä ineyhdettä 40 pitkin puhdistusväliaineen 7 ο ρς ^ ^ suodattimelle 41 ja edelleen toista puhdistusväliaine-yhdettä 42 pitkin puhdistusväliaineen säätöelimeen 43.

Tämä päästää ohjauselimen 33 ohjaamana puhdistus-väliaineen tarvittaessa puhdistetun kaasun kanavointi-5 elimeen 10, jota pitkin puhdistusväliaine johdetaan hienosuodattimelle 29. Puhdistusväliaineen virtaus-suunta on merkitty T:llä. Puhdistusväliaine poistuu hienosuodattimesta 29 puhdistuskanavistoa 2 pitkin epäpuhtauksien virtaussuuntaan Y. Mikäli puhdistus-10 kanavistoon 2 on liitetty myös ensimmäinen esipuhdis- tuselin 7, johdetaan puhdistusväliaine myös sen läpi. Puhdistusväliaine poistetaan puhdistuskanavistosta 2 prosessikaasun kanavointielimeen 1, tai mikäli käytetään epäpuhtauksien säätöelintä 30, puhdistusväliaine 15 voidaan ohjata epäpuhtauksien poistoyhteeseen 31, josta puhdistusväliaine voidaan kerätä talteen.

Hienosuodatinta 29 voidaan myös lämmittää paremman puhdistumisen aikaansaamiseksi. Lämmitystä varten on 20 lämmityselin 44 ja lämmitysainejohde 45. Lämmityselin voi olla esim. jännitelähde, jolloin lämmitysainejohde on sopivimmin sähkövastus.

Hienosuodattimen 29 puhdistamiseen on tässä sovelluk-?5 sessa olemassa toinenkin järjestely. Toista puhdistus- väliaineen virtauskanavaa 46 pitkin voidaan hienosuodattimelle 29 johtaa nestemäinen puhdistusväliaine, kuten vesi puhdistusvaikutuksen aikaansaamiseksi. Puhdistusväliaine poistetaan laitteistosta kuten edel-30 lä on esitetty.

• Kuvassa 1 on esitetty viitenumerolla 48 esipuhdis- tuselinten 7 ja 9 yhteydessä olevat yksiköt, jotka koostuvat nestesäiliöstä ja pumpusta. Jälleenkäsitte-35 lykanaviston 19 ja poistokanaviston 20 yhteyteen on viitenumerolla 49 merkitty virtausmittausyksiköt, kuten rotametrit.

Claims (17)

1. Menetelmä kaasumaisten aineiden puhdistamiseksi, jolloin prosessikaasun kanavointielimestä (1) 5 johdetaan käsiteltävä kaasumainen aine puhdistus-kanavistoon (2) jäähdytys- ja suodatusvaiheisiin kaasumaisen aineen käsittelemiseksi puhdistustarkoi-tuksessa, tunnettu siitä, että 10. suoritetaan jäähdytysvaihe ja ainakin osa suodatusvaiheesta integroituna vaiheena, ja että palautetaan puhdistuskanavistoon (2) ainakin 15 jäähdytysvaiheessa kondensoitunut ja muutoin mahdollisesti tiivistynyt kaasuvirtauksen osa sekä ainakin osa suodatusvaiheessa suodattuneesta kaasuvirtauksen osasta puhdistus-kanavistoa (2) pitkin vastakkaiseen suuntaan 20 puhdistettavaksi tulevaan kaasuvirtaukseen nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valitaan jäähdytysteho erityi- 25 sesti naftaleenin härmistämiseksi ja tervasumun kon-. densoimiseksi siten, että puhdistuskanavistossa (2) virtaavan puhdistettavan kaasun lämpötilan muutos on riittävän suuri, luokkaa l°C/cm.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valitaan jäähdytysteho siten, ] että puhdistettavan kaasun lämpötila on riittävän alhainen (alle -37°C) hienosuodattimen alapinnalla (47). 3 5 9

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ohjataan jäähdytysvaiheessa kondensoitunut ja muutoin mahdollisesti tiivistynyt 5 kaasuvirtauksen osa sekä ainakin osa suodatusvaiheessa suodattuneesta kaasuvirtauksen osasta epäpuhtauksien säätöelimen (30) avulla puhdistuskanavistosta epäpuhtauksien poistoyhteeseen (31).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että esipuhdistetaan puhdistettava kaasu ennen sen johtamista jäähdytys- ja suodatusvaiheisiin.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että kaasua puhdistetaan käyttäen ainakin kahta menetelmän mukaista laitteistoa rinnakkain ja/tai sarjassa.

7. Käsittelylaitteisto kaasumaisten aineiden 20 puhdistamiseksi käsittäen puhdistuskanaviston (2), joka on virtaus-yhteydessä prosessikaasuvirtaukseen, 25. puhdistuskanavistoa (2) ainakin osittain sen pituussuunnassa ympäröivän j äähdytysrakenteen ja lämpöeristerakenteen muodostaman yhdistelmän ja suodatinjärjestelyn, 30 tunnettu siitä, että ainakin osa puhdistuskanavis toa (2), jäähdytinrakenne, eristerakenne ja ainakin * osa suodatinrakennetta on muodostettu integroiduksi rakenteeksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että integroitu rakenne on ainakin puhdistuskanaviston (2) osalta sijoitettu oleellisesti 10 Q£3Rr' ^ v.‘ yj pystyasentoon integroidussa rakenteessa jäähdytys-vaikutuksella kondensoituvien tai muutoin tiivistyvien sekä suodatinrakenteessa muodostuvien prosessikaasun osien palauttamiseksi puhdistuskanavistoa (2) pitkin 5 vastakkaiseen suuntaan puhdistettavaksi tulevaan kaasuvirtaukseen nähden.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen käsittely laitteisto, tunnettu siitä, että puhdistuskanavistoon (2) 10 on yhdistetty epäpuhtauksien säätöelin (30) jäähdytys-vaikutuksella kondensoituvien tai muutoin tiivistyvien sekä suodatinrakenteessa muodostuvien prosessikaasun osien poistamiseksi epäpuhtauksien poistoyhteen (31) kautta. 15

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen käsittelylaitteis-to, tunnettu siitä, että puhdistuskanavisto (2) on muodostettu siten, että ainakin sen pinta on teflonia. 20 li. Patenttivaatimuksen 7 mukainen käsittelylait- teisto, tunnettu siitä, että integroidun rakenteen osana oleva osa suodatinrakennetta on hienosuoda-tin (29), sopivimmin keraaminen suodatin.

12. Patenttivaatimuksen 7 mukainen käsittely laitteis to, tunnettu siitä, että integroidun rakenteen osana oleva osa suodatinrakennetta on hienosuoda-tin (29) sopivimmin 3 - 5 μη partikkeleita erottava suodatin. 30

13. Jonkin patenttivaatimuksen 7-12 mukainen käsittely laitteisto, tunnettu siitä, että hieno- suodattimen (29) yhteyteen on järjestetty puhdistus-väliainevirtausjärjestely, jolloin puhdistusväliaine 35 on järjestetty poistumaan puhdistuskanaviston (2) kautta. !l : m i 9:111 I I I isl 11 95352

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen käsittely-laitteisto, tunnettu siitä, että hienosuodatti-men (29) ja puhdistuskanaviston (2) yhteyteen on järjestetty lämmitys puhdistusväliaineen puhdistusvai- 5 kutuksen tehostamiseksi.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 7-14 mukainen käsit-telylaitteisto, tunnettu siitä, että integroidun rakenteen osana oleva osa suodatinrakennetta on sijoi- 10 tettu integroidun rakenteen siihen päätyyn, josta puhdistettu kaasu poistuu integroidusta rakenteesta.

16. Patenttivaatimuksen 13 mukainen käsittelylaitteis-to, tunnettu siitä, että puhdistusväliaine on typpi. 15

17. Patenttivaatimuksen 13 mukainen käsittelylaitteis-to, tunnettu siitä, että puhdistusväliaine on vesi.

18. Patenttivaatimusten 1-6 mukaisen menetelmän ja 20 patenttivaatimusten 7-17 mukaisen käsittelylaitteis- ton käyttö koksikaasujen puhdistamiseksi. 12 953*5: