NL1013135C2 - Werkwijze en inrichting voor het verwijderen van vaste deeltjes uit een gas. - Google Patents

Description

»

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET VERWIJDEREN VAN VASTE DEELTJES UIT EEN GAS

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het afscheiden van een stof uit een gas, omvattende het realiseren van een vortex in het gas en het dwars op de axiale richting van de vortex scheiden van de 5 gasstroom tot een primaire deelgasstroom en een secundaire deelgasstroom, waarbij de secundaire deelgasstroom een groter gehalte aan af te scheiden stof omvat dan de primaire deelgasstroom.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit 10 WO-A-99/01194.

De in dit document beschreven werkwijze betreft het verwijderen van water uit aardgas, voordat het aardgas in een leidingstelsel wordt gedistribueerd. Aardgas bevat van nature water in de vorm van waterdamp, 15 dat ongewenst is in verband met corrosie of verstopping. Om dit te voorkomen, wordt de hierboven genoemde werkwijze toegepast. De waterdamp wordt tijdens het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding gecondenseerd door afkoeling, waardoor een verschil in 20 dichtheid van de gasstomen wordt veroorzaakt, opdat het effect van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt vergroot.

Bij het opwekken van elektrische energie wordt de laatste tijd meer en meer gebruik gemaakt van 25 gasturbines in verband met hun hoge thermische rendement. Een gasturbine vereist stofvrije of nagenoeg stofvrije brandstof. Het is voor het genereren van dergelijke brandstof aantrekkelijk gebruik te maken van vergassing van kolen of andere vaste brandstoffen. Het 30 vergassingsproces levert in het algemeen met stofdeeltjes verontreinigd gasstroom op dat niet zonder meer aan een gasturbine kan worden toegevoerd.

i0T3l35· 2

Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze, waarbij grote volumina gas van vaste deeltjes ontdaan kunnen worden zonder al te veel drukverlies en zonder gebruik van overmatige energie.

5 Dit doel wordt bereikt, doordat de af te scheiden stof aanvankelijk vaste deeltjes omvat.

Bij proefnemingen is verrassenderwijs gebleken dat de op zich bij het afscheiden van al of niet condenserende gassen bekende werkwijze ook werkt bij het 10 afscheiden van vaste stofdeeltjes. Hierbij is van belang dat de vaste deeltjes, tegen de verwachting in, de inrichting niet verstoppen. Dit is des te meer verrassend, daar de gasstroom componenten bevat die in de inrichting condenseren. Condensatie zal dan ook op de 15 deeltjes plaatsvinden die daardoor kleverig kunnen worden en verstoppingen kunnen veroorzaken.

Onder vaste deeltjes worden niet alleen stofdeeltjes, korrels en andere, onder de klassieke definitie van "vast" begrepen deeltjes verstaan, maar tevens deel-20 tjes van visceus materiaal, zoals teerdeeltjes.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm worden voorafgaand aan of tijdens het vormen van de vortex in de gasstroom chemische of fysische reactiemiddelen aan de gasstroom toegevoegd.

25 Met deze reactiemiddelen kunnen fysische of chemische reacties worden opgewekt of versterkt die tot gevolg hebben dat de eigenschappen van de af te scheiden stofdeeltjes veranderen, opdat het scheidingsmechanisme beter werkt.

30 Dit is bijzonder effectief wanneer de reactiemiddelen geschikt zijn voor het bevorderen van de condensatie van in de gasstroom opgenomen gassen op de vaste deeltjes.

Volgens weer een andere uitvoeringsvorm worden 35 tijdens het uitvoeren van de werkwijze de deeltjes aan een katalysator voor het afbreken van de deeltjes blootgesteld.

1013139« I t 3

Door het afbreken van de deeltjes worden de wellicht toch voorkomende problemen van de verstopping vermeden.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een 5 inrichting voor het afscheiden van stoffen uit een gasstroom, omvattende een inrichting voor het in de gasstroom vormen van een vortex, en scheidingsmiddelen voor het scheiden van de gasstroom in een primaire gasstroom en een secundaire gasstroom, waarbij de secun-10 daire gasstroom een groter gehalte aan de af te scheiden stof omvat dan de primaire gasstroom, waarbij de inrichting is gedimensioneerd voor het afscheiden van aanvankelijk vaste deeltjes.

Volgens een eerste voorkeursuitvoeringsvorm 15 vindt versnelling tot supersone snelheden plaats.

Bij aanwezigheid van vaste deeltjes in de te reinigen gasstroom bestaat het gevaar dat de vaste deeltjes zich hechten aan de wand van de kanalen, waar de gasstromen zich doorheen bewegen. Dit leidt tot dis-20 functioneren van de inrichting en ten slotte tot verstopping. Door toepassing van supersone snelheden vindt expansie van de gassen onder adiabatische omstandigheden plaats. Als gevolg hiervan treedt afkoeling op. Dit leidt tot condensatie van de in het 25 gasmengsel aanwezige damp op onder meer de vaste deeltjes. Hierdoor worden de deeltjes zwaarder, zodat het scheidingsmechanisme beter zal functioneren. Bovendien kan de kleverigheid van de visceuze deeltjes door de zich vormende condenslaag sterk verminderd worden, zodat 30 minder vervuiling en verstopping zal optreden.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting, waarbij de versnellingsinrichting is ingericht voor het tot een supersone snelheid versnellen van de gasstroom.

35 Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm worden voorafgaand aan of tijdens het vormen van de vortex in de gasstroom chemische of fysische reactie-middelen aan de gasstroom toegevoegd.

i013l35w 4

Met deze maatregelen kunnen door toevoeging van reactiemiddelen de eigenschappen van uit het mengsel te verwijderen stoffen worden beïnvloed. Hiermee is het mogelijk de effectiviteit van het scheidingsproces te 5 vergroten door bijvoorbeeld condensatie te bevorderen en ongewenste eigenschappen van de te verwijderen deeltjes, zoals kleverigheid, te verminderen.

Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een inrichting, waarbij voorafgaand aan de 10 vortex een toevoerinrichting is geplaatst voor het aan de gasstroom toevoeren van chemische of fysische reactiemiddelen, voor het verwijderen van vaste deeltjes uit een gas, omvattende een inrichting voor het in de gasstroom vormen van een vortex en scheidingsmiddelen, voor het 15 scheiden van de gasstroom in een primaire gasstroom en een secundaire gasstroom, waarbij de secundaire gasstroom een groter gehalte aan vaste deeltjes omvat.

Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm is voorafgaand aan de vortex een toevoerinrichting geplaatst 20 voor het aan de gasstroom toevoeren van chemische of fysische reactiemiddelen.

Hiermede kan de effectiviteit van het scheidingsproces worden vergroot.

Om de hechting van de vaste en/of visceuze 25 deeltjes aan oppervlakken te vermijden kunnen speciale deklagen in de vorm van katalysatoren op het oppervlak toegepast worden die via katalytische werking aangehechte vaste en/of visceuze deeltjes omzetten in gassen en/of niet-visceuze deeltjes.

30 Vervolgens zal de onderhavige uitvinding worden toegelicht aan de hand van bijgaande figuur, welke een voorbeeld toont van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding, welke geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.

35 De in figuur 1 afgeheelde inrichting omvat een buis 1, welke van een eerste venturi 2 is voorzien. Volgend op de venturi 2 zijn afleidschotten 3 aangebracht voor het vormen van een werveling of vortex in het f013135» » t 5 volgende deel van de buis.

Verder is stroomafwaarts een inrichting 4 aangebracht voor het scheiden van de gasstroom in een primaire gasstroom, welke met pijl 5 is aangeduid, en een 5 secundaire gasstroom, welke met pijl 6 is aangeduid. Hierbij wordt gebruik gemaakt van het feit dat door het veroorzaken van de wervelingen of vortex de vaste deeltjes zich zover mogelijk aan de buitenzijde van de buis begeven.

10 Uiteraard is stroomopwaarts van de buis 1 een pomp of een andere inrichting geplaatst voor het veroorzaken van de gasstroom. Het zal duidelijk zijn dat het eveneens mogelijk is stroomafwaarts een pomp te plaatsen.

15 Bij de getekende uitvoeringsvorm is gebruik gemaakt van een extra versnellingsinrichting in de vorm van een extra venturi 8.

Verder wordt bij de inrichting gebruik gemaakt van een toevoerkanaal 7 dat geschikt is voor het toe-20 voeren van chemische of fysische reactiemiddelen in de vorm van bijvoorbeeld gassen of dampen. Door deze reactie is het mogelijk voorafgaand aan de venturi 2 chemische reakties te laten afspelen.

Om mogelijke problemen van het hechten van 25 kleverige, visceuze deeltjes aan de wanden van de inrichting te voorkomen, is in de omgeving van de afvoerkanalen voor de secundaire gasstromen 6 een laag katalysatormateriaal 9 aangebracht. In de omgeving van deze kanalen is immers de waarschijnlijkheid het grootst 30 dat kleverige deeltjes de wand raken en zich aan de wand hechten. Om de hiermee gepaard gaande problemen te vermijden, zet het katalysatormatriaal de aangehechte deeltjes om in vloeibare of gasvormig materiaal dat gemakkelijk in de secundaire gasstroom kan worden opgeno-35 men.

Alhoewel de uitvinding tal van toepassingsgebieden kent, is deze in eerste instantie bedoeld voor het reinigen van van een vergassingsinrichting afkomstige 1013135· ψ 6 stookgassen. Deze worden aan een gasturbine, een gasmotor of een brandstofcel toegevoerd ten behoeve van warmte-en/of krachtopwekking. Het is van het grootste belang dat de aan deze toestellen toegevoerde gassen vrij zijn van 5 vaste deeltjes. Het gebruik van deze scheidingsmethode leidt tot een sterke verbetering van de effectiviteit van de scheiding. Uiteraard leidt het versnellen van de gasstroom tot een groter gebruik van energie; het pompvermogen moet immers worden vergroot. Dit weegt 10 echter niet op tegen de voordelen van een schoon deeltjesvrij gas, te meer daar het debiet van het stookgas tamelijk gering is in vergelijking met de overige, bij dergelijke processen optredende gasstromen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm worden 15 voorafgaand aan of tijdens het vormen van de vortex in de gasstroom chemische of fysische reactiemiddelen aan de gasstroom worden toegevoegd.

Met deze reactiemiddelen kunnen fysische of chemische reacties worden opgewekt of versterkt, welke 20 tot gevolg hebben dat de eigenschappen van de af te scheiden stofdeeltjes veranderen, opdat het scheidingsmechanisme beter werkt.

V 013135»»

Claims (10)

1. Werkwijze voor het afscheiden van een stof uit een gasstroom, omvattende het realiseren van een vortex in de gasstroom en het dwars op de axiale richting van de vortex scheiden van de gasstroom tot een primaire 5 deelgasstroom en een secundaire deelgasstroom, waarbij de secundaire deelgasstroom een groter gehalte aan te scheiden stof omvat dan de primaire deelgasstroom, waarbij voorafgaand aan het realiseren van de vortex in de gasstroom, de gasstroom versneld wordt tot supersone 10 snelheden, met het kenmerk, dat de af te scheiden stof aanvankelijk vaste deeltjes omvat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voorafgaand aan of tijdens het vormen van de vortex in de gasstroom chemische of fysische reactie- 15 middelen aan de gasstroom worden toegevoegd.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de reactiemiddelen geschikt zijn voor het bevorderen van de condensatie van in de gasstroom opgenomen gassen aan de vaste deeltjes.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat tijdens het uitvoeren van de werkwijze de deeltjes aan een katalysator voor het afbreken van de deeltjes worden blootgesteld.

5. Werkwijze volgens een van de voorafgaande 25 conclusies, met het kenmerk, dat de werkwijze wordt uitgevoerd op van een vergassingsinstallatie afkomstige, brandbare gassen, voordat deze aan een gasturbine of brandstofcel worden toegevoerd.

6. Inrichting voor het afscheiden van een stof 30 uit een gasstroom, omvattende een inrichting voor het in de gasstroom vormen van een vortex, en scheidingsmiddelen voor het scheiden van de gasstroom in een primaire gasstroom en een secundaire gasstroom, waarbij de secundaire gasstroom een groter gehalte aan de af te 35 scheiden stof omvat, met het kenmerk, dat de inrichting 1013135· s is gedimensioneerd voor het afscheiden van aanvankelijk vaste deeltjes.

7.Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat voorafgaand aan de vortex een toevoer-5 inrichting is geplaatst voor het aan de gasstroom toevoeren van chemische of fysische reactiemiddelen.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de inrichting is gedimensioneerd voor het verwijderen van vaste deeltjes die aan hun buitenzijde 10 tenminste gedeeltelijk visceus zijn.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat op de plaatsen, die met een grote waarschijnlijkheid door vaste deeltjes zullen worden getroffen, een katalysator is aangebracht voor het 15 afbreken van deze deeltjes.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat stroomopwaarts van de middelen voor het vormen van een vortex een tweede venturi is geplaatst. f013135*