JP4596775B2 - タールを含んだ廃水を浄化する方法および装置 - Google Patents
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Description
[1]
タールを含んだ廃水(17)(水と炭化水素、たとえば多環芳香族炭化水素類およびフェノール類を含む、との混合物)を浄化する方法であって、
a)混合物を低沸点部分と高沸点部分に分離し、低沸点部分を蒸気形態にし、
b)蒸気形態の低沸点部分からの高分子量炭化水素を高温で分解し(2)、それによって、炭化水素のその含分を、軽質の可燃性であってたとえばガスエンジンやガスタービンなどの中で利用できる大気圧および周囲温度で蒸気形態にある生成物に、転化する
ことを含む、ことを特徴とする前記方法。
[2]
さらに、
c)高沸点部分からの高分子量炭化水素たとえば多環芳香族炭化水素類およびフェノール類を高温で分解し、それによって、炭化水素のその含分を、軽質の可燃性であってたとえばガスエンジンやガスタービンなどの中で利用できる大気圧および周囲温度で蒸気形態にある生成物に、転化する
ことを含む、ことを特徴とする[1]の方法。
[3]
分離が、
a1)混合物の完全蒸発、そして
a2)高沸点部分の凝縮および分離
によって行われる、ことを特徴とする[1]または[2]の方法。
[4]
分離が、
a3)混合物の低沸点部分を部分沸騰させて高沸点部分を残留物として残す
ことによって行われる、ことを特徴とする[1]または[2]の方法。
[5]
分解プロセスb)に高温を与えるために高沸点部分の少なくとも一部を燃焼させることを含む、ことを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一項の方法。
[6]
分解されるべき気化された部分の中で直接に高沸点部分の少なくとも一部を燃焼または分解させることを含む、ことを特徴とする[5]の方法。
[7]
高沸点部分の燃焼が分解されるべき気化された部分の間接的加熱をもたらす、ことを特徴とする[5]の方法。
[8]
さらに、分解された蒸気と分解されるべき気化された低沸点部分との間の熱交換を含む、ことを特徴とする[1]〜[7]のいずれか一項の方法。
[9]
分解された蒸気(4)の少なくとも一部がタール含有水の蒸発のためのエネルギーを与えるために使用される、ことを特徴とする[1]〜[8]のいずれか一項の方法。
[10]
タールを含んだ廃水(17)、たとえば、水と炭化水素たとえば多環芳香族炭化水素類およびフェノール類との混合物、を浄化するための装置であって、混合物を蒸発させるためのボイラーまたは蒸発器(1)、混合物の高沸点部分を分離するための分離器(7)、および残留する蒸発された混合物を分解するための反応器(2)を含む、ことを特徴とする前記装置。
[11]
さらに、分離された高沸点部分の一部を反応器(2)にコントロール添加するための手段を含む、ことを特徴とする[10]の装置。
[12]
混合物の高沸点部分を分解するための別の反応器を含む、ことを特徴とする[10]または[11]の装置。
[13]
さらに、反応器(2)へ向かって流れる混合物と反応器(2)から出た混合物との間の熱交換を行うためにボイラー(1)と反応器(2)の間に熱交換器(3)を含む、ことを特徴とする[11]〜[12]のいずれか一項の装置。
[14]
さらに、反応器(2)または熱交換器(3)を後にした混合物をボイラー(1)に供給するコネクション(4)を含み、それによってこの混合物から蒸発用エネルギーを抽出する、ことを特徴とする[10]〜[13]のいずれか一項の装置。
[15]
反応器(2)は分離された高沸点部分が反応器(2)に熱を供給するためにその中で燃焼されるところのバーナー2を含む、ことを特徴とする[10]〜[14]のいずれか一項の装置。
[16]
さらに、反応器(2)の中の圧力を増大させる及び/又はボイラー(1)の中の圧力を減少させるための高圧ファン(6)を含み、前記ファン(6)が好ましくはボイラー(1)からの出口に置かれている、ことを特徴とする[10]〜[15]のいずれか一項の装置。
[17]
分離器(7)がボイラー(1)からの出口における液滴分離器(7)によって構成されている、ことを特徴とする[10]〜[16]のいずれか一項の装置。
[18]
反応器(2)は分解プロセスに対する触媒として機能する成分と適合されていることを特徴とする、[10]〜[17]のいずれか一項の装置。
[19]
反応器(2)はニッケルを含有する高温スチール合金から形成されており、そのニッケルが分解プロセスに対する触媒として機能する、ことを特徴とする[10]〜[17]のいずれか一項の装置。
[20]
反応器が内側を高温耐火物で覆われている、ことを特徴とする[10]〜[18]のいずれか一項の装置。
本記述の以下の詳細部分においては、本発明は図面に示された本発明の方法を遂行するための装置の例示態様を参照して詳細に説明されている。
図1に示された装置はたとえばEP−A−953,627に記載されているようなバイオマスガス化ユニットから生じるタールを含んだ廃水を浄化するのに適している。装置は蒸発器1の中で完全に蒸発させるためにタール含有水17を底部で受理する蒸発器1を含む。蒸発器1から出る前に、液滴分離器(droplet separator)7の手段によって高沸点部分が分離され、前記高沸点部分は濃縮物ポンプ8の手段によって排出される。低沸点部分は高圧ファン6によって前進させられて熱交換器3に送られ、そこで低沸点部分は比較的高い温度に加熱されてから反応器2に入り、そこで低沸点部分は炭化水素のその含分を環境的に許容されるレベルに低下させるために分解されるのであるが、前記分解用反応器2はポンプ8からの濃縮物と燃焼用空気16とを供給されたバーナー5を含んでおり、従って、液滴分離器7の手段によって分離された濃縮物の少なくとも一部を燃やすことによって反応器2を熱している。反応器2を後にした分解生成物は下に向かって熱交換器3に送り込まれることによって、向流する低沸点部分との熱交換によって冷やされる。熱交換器3を後にした冷えた分解生成物4は2つの部分に分割され、一方は蒸発器1に送られてタール含有水の蒸発のための熱を与え、それによって、分解生成物4のこの部分は凝縮されて、下水道系に流すのに十分に清浄な比較的清浄な水18の形態で蒸発器1から出る。熱交換器3を後にした分解生成物4のもう一方の部分は20で示されるように組み合わされたガス化装置の中でガス発生用媒体として使用されることができる。
酢酸14,200mg/リットル
ギ酸1900mg/リットル
pH=2.03の酸性度を生じさせる
フェノール730mg/リットル
グアイアコール(guaiacol)1030mg/リットル
デヒドロキシ−ベンゼン11400mg/リットル
他のフェノール類2840mg/リットル
およびさらにPAH類:
ナフタレン0.45mg/リットル
アントラセン/フェナントレン<0.005mg/リットル
全有機炭素含量(total organic carbon content)(TOC)は45,900mg/リットルである。
元の汚染された水は2つの流れに分離される:
約300,000mg/リットルのTOCおよび約13MJ/kgの総発熱量(gross calorific value)(この65〜75%はプロセスにおいて内部的に再使用されるであろう−残りは区域加熱ピーク負荷中にプラントの中の補助ボイラーで燃焼されてもよい)を有する重度に汚染された留分(約10%)。
約15mg/リットル未満のTOC、0.15mg/リットル未満の全フェノール含量およびpH=6.90〜7.10の酸性度(それによって、中和の必要性がなくなっている)を有する清浄な凝縮物。
約97℃および100kPaにおける水蒸気1152kg/時、それは液滴分離器7の後の高圧ファン6で約105℃および105kPaに圧縮される;
可燃性濃縮物114kg/時、その大部分は上記のようにバーナー5でこのプロセスに使用される。
水蒸気部分は熱交換器3の中で反応器2から出た水蒸気と向流して約380℃および104kPaに加熱される。熱交換器の後で、温度はバーナー5で燃焼された約81kg/時の可燃性濃縮物を使用して800℃に上昇させられる。0.305kg/MJに基づいて、約320kg/時の空気16がこの時点で使用される。図1の装置においては、バーナー5は反応器2の内部で直接燃え、それによって、乱流と、水蒸気中の残存微量タールの除去とを促進する。反応器2から出た水蒸気は約22%の煙道ガス分(flue gas content)を有し、それは不活性ガスの存在のせいでスチーム加熱蒸発器の性能を低下させるであろう。蒸発器への凝縮熱伝達を改善するためには、これら不活性ガスは蒸発器1のトップシェル部(top shell part)から引き出されなければならないであろう。蒸発器1から出る浄化された水8は入口のタール含有水の約90%になる。
2 反応器
3 熱交換器
4 分解生成物
5 バーナー
6 高圧ファン
7 分離器
8 ポンプ
9 ボイラー
10 排気
11 冷えた排気ガス
12 熱交換器
13 熱交換器
14 濃縮物緩衝タンク
15 空気または不活性ガス
16 燃焼用空気
17 タール含有水
18 比較的清浄な水
19 加熱ループ
20 ガス化
22 ガスエンジンまたはガスタービン
Claims (19)
- タールを含んだ廃水(17)(水と、多環芳香族炭化水素類およびフェノール類を含む炭化水素との混合物)を浄化する方法であって、
a)混合物を低沸点部分と高沸点部分に分離し、低沸点部分を蒸気形態にし、
b)高温での分解条件下で、蒸気形態の、低沸点部分を処理し、それによって、炭化水素のその含分を、軽質の可燃性であってガスエンジンやガスタービンの中で利用できる大気圧および周囲温度で蒸気形態にある生成物に、転化し、
c)分解された低沸点部分の水分を凝縮し、これによって、水中の分解された低沸点部分と、軽質の可燃性炭化水素を分離する
ことを含む、ことを特徴とする前記方法。 - さらに、
d)高沸点部分からの、多環芳香族炭化水素類およびフェノール類を含む炭化水素を高温で分解し、それによって、炭化水素のその含分を、軽質の可燃性であってガスエンジンやガスタービンの中で利用できる大気圧および周囲温度で蒸気形態にある生成物に、転化する
ことを含む、ことを特徴とする請求項1の方法。 - 分離が、
a1)混合物の完全蒸発、そして
a2)高沸点部分の凝縮および分離
によって行われる、ことを特徴とする請求項1または2の方法。 - 分離が、
a3)混合物の低沸点部分を部分沸騰させて高沸点部分を残留物として残す
ことによって行われる、ことを特徴とする請求項1または2の方法。 - 分解プロセスb)に高温を与えるために高沸点部分の少なくとも一部を燃焼させることを含む、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項の方法。
- 分解プロセスb)下で分解されることになる、蒸気形態の低沸点部分の中で直接に高沸点部分の少なくとも一部を燃焼または分解させることを含む、ことを特徴とする請求項5の方法。
- 高沸点部分の燃焼が分解プロセスb)下で分解されることになる、蒸気形態の低沸点部分の間接的加熱をもたらす、ことを特徴とする請求項5の方法。
- さらに、分解プロセスb)下で分解された蒸気と、分解プロセスb)下で分解されることになる蒸気形態の低沸点部分との間の熱交換(3)を含む、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項の方法。
- 分解プロセスb)下で分解された蒸気(4)の少なくとも一部がタール含有水の蒸発のためのエネルギーを与えるために使用される、ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項の方法。
- タールを含んだ廃水(17)(水と、多環芳香族炭化水素類およびフェノール類を含む炭化水素との混合物)を浄化するための装置であって、混合物を蒸発させるためのボイラー、混合物の高沸点部分を分離するための分離器(7)、残留する蒸発された混合物を分解するための反応器(2)、反応器(2)へ向かって流れる混合物と反応器(2)から出た混合物との間の熱交換を遂行するためにボイラー(1)と反応器(2)の間に熱交換器(3)、および、反応器(2)および熱交換器(3)を後にした混合物をボイラー(1)に供給するそれによってこの混合物から蒸発用熱を抽出するコネクション(4)、を含むことを特徴とする前記装置。
- さらに、分離された高沸点部分の一部を反応器(2)にコントロール添加するための手段を含む、ことを特徴とする請求項10の装置。
- 混合物の高沸点部分を分解するための別の反応器を含む、ことを特徴とする請求項10または11の装置。
- 反応器(2)は分離された高沸点部分が反応器(2)に熱を供給するためにその中で燃焼されるところのバーナー2を含む、ことを特徴とする請求項10〜12のいずれか一項の装置。
- さらに、反応器(2)の中の圧力を増大させる及び/又はボイラー(1)の中の圧力を減少させるための高圧ファン(6)を含む、ことを特徴とする請求項10〜13のいずれか一項の装置。
- 前記ファン(6)がボイラー(1)からの出口に置かれている、ことを特徴とする請求項14の装置。
- 分離器(7)がボイラー(1)からの出口における液滴分離器(7)によって構成されている、ことを特徴とする請求項10〜15のいずれか一項の装置。
- 反応器(2)は分解プロセスに対する触媒として機能する成分と適合されていることを特徴とする、請求項10〜16のいずれか一項の装置。
- 反応器(2)はニッケルを含有する高温スチール合金から形成されており、そのニッケルが分解プロセスに対する触媒として機能する、ことを特徴とする請求項10〜16のいずれか一項の装置。
- 反応器が内側を高温耐火物で覆われている、ことを特徴とする請求項10〜17のいずれか一項の装置。
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