ITUB20154263A1 - Filtro-scambiatore per syngas - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’Invenzione avente per Titolo: "Filtro-scambiatore persyngas"

CAMPO DELLA TECNICA DI RIFERIMENTO

L'invenzione descritta si inquadra nel campo dei dispositivi termomeccanici per il trattamento del syngas.

STATO DELLA TECNICA

Il syngas o gas di sintesi è una miscela di gas ottenuta, tra l’altro, con un processo di conversione termochimica di materiali organici mediante combustione in condizioni sottostechiometriche. All’uscita dal reattore termochimico il syngas è estremamente caldo (fino a 800-900 °C) e contaminato da particolato e da idrocarburi aromatici allo stato gassoso. Per poter impiegare il syngas come combustibile nei motori endotermici è essenziale il suo raffreddamento e la sua pulizia dal particolato e dal tar che altrimenti in breve tempo bloccherebbero i motori.

La rimozione del particolato di maggiori dimensioni viene in genere effettuata mediante separatori ciclonici mentre la rimozione del particolato di minori dimensioni e del tar richiede l’adozione di sistemi di filtraggio vero e proprio. Tali sistemi spaziano dai filtri meccanici a umido (tipo scrubber con vari liquidi di lavaggio) a quelli a secco (oltre ai cicloni, precipitatori elettrostatici, filtri a tessuto, ceramici, catalitici a carbone attivo). Ogni tipologia di filtraggio presenta diverse efficienze di separazione e diversi vantaggi/svantaggi ma in genere, uno dei problemi maggiori dei filtri a secco (con l’eccezione dei costosi precipitatori elettrostatici riservati agli impianti di taglia significativa) riguarda la sostituzione del materiale filtrante.

Inoltre, la maggior parte dei composti che costituiscono il tar condensano alla basse temperature, in genere da 400 a 40-50 °C pertanto la scelta di filtrare il gas prima del suo raffreddamento impone l’impiego di materiali filtranti resistenti alle temperature elevate e può risultare efficace solo parzialmente dal momento che non tutto il tar è condensato. D’altra parte, raffreddando il syngas in uno scambiatore viene innescata la condensazione del tar che in breve tempo può portare alla riduzione di efficienza dello scambio termico e addirittura all’ostruzione dei condotti di passaggio del syngas.

OBIETTIVO CHE SI INTENDE RAGGIUNGERE

L'obiettivo che si intende raggiungere è quello di operare un efficace raffreddamento efficace del syngas da una temperatura superiore ai 400 °C (per es. all’uscita da un separatore ciclonico che ha già filtrato una buona frazione di particolato) fino ad una temperatura di circa 40°C facendo condensare tutto il tar su elementi facilmente sostituibili. Per ottenere questo risultato è necessario far percorrere al syngas un percorso relativamente tortuoso ma non eccessivamente penalizzante in termini di perdita di carico.

Il filtro-scambiatore qui descritto consente di ottenere questi risultati con relativa semplicità costruttiva ed impiantistica, pertanto perfettamente compatibile con impianti gassificatori di piccola taglia.

ANALISI DEL RISULTATO

It dispositivo che si intende brevettare è costituito (vedansi disegni 1 e 2) da una serie di tubi verticali allineati e collegati tra loro, sia all’estremità inferiore che superiore, da un tubo orizzontale avente funzione di collettore. All’Interno di detti tubi transita la corrente di syngas da raffreddare e filtrare. Tutti i tubi, sia verticali che orizzontali, hanno ad un’estremità un tappo che ne consente l’apertura in modo che al loro interno possa essere inserito un elemento elicoidale (vedasi disegno 1 figura 2) che ha lo scopo di aumentare il percorso del syngas incrementando così lo scambio termico. Entro le spire di tale elemento elicoidale estraibile è possìbile inserire del materiale filtrante che può essere facilmente rimosso con la semplice estrazione dell'elica dal tubo. Effettuando tale estrazione (vedasi disegno 1 figura 3) vengono inoltre rimossi tutti i residui depositati sulle pareti interne dei tubi in modo da renderne agevole la pulizia.

Tutto il blocco di tubi è inserito entro un contenitore coibentato (vedansi disegni 1 e 2, figura 2) attraversato da un fluido refrigerante che sottrae calore alla corrente di syngas permettendo l'ottenimento del risultato atteso: raffreddare il syngas al di sotto di circa 40 °C fino a far condensare gli idrocarburi gassosi in esso contenuti.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI (4) I. Dispositivo filtro-scambiatore di calore costituito: • da una serie di tubi verticali allineati • da un collettore costituito da raccordi a croce collegati tra loro ed alle estremità superiori dei tubi verticali • da un collettore costituito da raccordi a croce collegati tra loro ed alle estremità inferiori dei tubi verticali • da tappi amovibili a chiusura di un’estremità del collettore superiore e delle aperture superiori dei raccordi a croce • da tappi amovibili a chiusura di un’estremità del collettore superiore e delie aperture inferiori dei raccordi a croce • da un contenitore coibentato e dotato di ingresso e uscita entro il quale sia collocato il corpo tubiera sopra descritto in modo che tutti i tappi rimangano esterni al contenitore stesso; II. Dispositivo secondo la rivendicazione I. in cui dentro tutti i tubi verticali ed i due collettori orizzontali, per tutta la loro lunghezza, sia inserita un’elica con diametro esterno uguale al diametro interno dei tubi e dei raccordi a croce formanti i collettori; III. Dispositivo secondo la rivendicazione I. e II. in cui tra le spire delle eliche sia inserito un materiale filtrante; IV. Dispositivo secondo la rivendicazione I. e II. in cui le eliche possono essere estratte, insieme al materiale filtrante contenuto tra le spire, dai due collettori orizzontali e dai tubi verticali rimuovendo i tappi.