NL8200826A

NL8200826A - Werkwijze en inrichting voor het verwijderen van koolstofhoudende vliegas uit een gas.

Info

Publication number: NL8200826A
Application number: NL8200826A
Authority: NL
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1982-03-02
Filing date: 1982-03-02
Publication date: 1983-10-03
Also published as: ZA831357B; CA1221239A; AU557465B2; AU1190183A; DE3307011A1

Description

ί * s

1 K 6448 NET

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET VERWIJDEREN VAN KOOLSTOFHOUDENDE VLIEGAS UIT EEN GAS

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ver* wijderen van koolstofhoudende vliegas uit een gas met behulp van een afscheider.

Als koolstofhoudende brandstof wordt verbrand of vergast, 5 worden door het produktgas na koeling vaste verontreinigingen meegevoerd. Afhankelijk van de aard van de brandstof en de wijze van verbranding bestaan de verontreinigingen uit koolstofhoudende asdeeltjes of uit as bevattende roetdeeltjes. Wanneer als brandstof steenkool, bruinkool, olie uit teerzand of leisteenolie wordt 10 gebruikt is de hoeveelheid vliegas aanzienlijk.

Bij de opwerking van het gas dat is gewonnen door de vergassing van deze brandstoffen is de aanwezigheid van asdeeltjes in het produktgas erg hinderlijk. Het is daarom noodzakelijk de asdeeltjes af te scheiden van het produktgas. Het is bekend de vaste 15 vliegas, die nog koolstof bevat, af te scheiden in een afscheider.

De aldus verkregen vliegas heeft enige ongunstige eigenschappen.

Ten eerste bestaat hij uit fijne deeltjes die moeilijk te transporteren zijn. Ten tweede bevat hij metaaloxiden,di'e onder bepaalde omstandigheden uit deze poreuze deeltjes kunnen worden uit-20 geloogd. Dat maakt het ongewenst de vliegas op een vuilstortplaats te storten, omdat de bodem daarvan op een onaanvaardbare manierzou kunnen worden verontreinigd» Men Is dïs genoodzaakt de vliegas op een kostbare manier op te slaan en/of te verwerken. De onderhavige uitvinding beoogt deze nadelen op te heffen.

25 De uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van koolstofhoudende vliegas uit een gas met behulp van een afscheider, met het kenmerk, dat bij de uitloop van de afscheider een zuurstof bevattend gas wordt toegevoerd aan de afgescheiden vliegas, die door de reactie van de koolstof met de 30 zuurstof tot smelten wordt gebracht, en dat de gesmolten vliegas als slak in een bad met koelmiddel wordt opgevangen.

3200826 2

De materie die is verkregen via de werkwijze volgens de uitvinding, heeft voordelen boven de eerder beschreven vliegas.

Wanneer de gesmolten vliegas in het bad met koelmiddel wordt opgevangen, stolt hij snel door de plotselinge afkoeling. In 5 plaats van poreuze deeltjes ontstaan zo compacte, glasachtige korrels die gemakkelijk te vervoeren zijn.

Bovendien is gebleken dat uit deze korrels de metaaloxiden met behulp van water in aanzienlijk mindere mate kunnen worden uitgeloogd. Dat maakt het mogelijk de korrels op de geeigende 10 plaatsen te storten of hen te verwerken bijvoorbeeld in de wegenaanleg.

Bij de omsmelting van de vliegas wordt de koolstof op de vliegas bij voorkeur partieel verbrand tot koolmonoxide. Zo wordt deze koolstof ook nog ten nutte gemaakt.

15 Uit het bovenstaande blijkt dat het essentieel is de vlieg as tot smelten te brengen. Wanneer dat niet of in onvoldoende mate gebeurt, worden in het bad met koelmiddel geen compacte korrels, maar poreuze deeltjes aangetroffen. De vliegas smelt bij temperaturen van 1100°C tot 1500°C. Het is dus noodzakelijk de 20 vliegas tot die temperatuur te verhitten. De temperatuurstijging is afhankelijk van de warmteontwikkeling die optreedt ten gevolge van de reactie van de zuurstof in het toegevoegde gas met de koolstof op de vliegas. Men kan dus stellen dat de temperatuur afhankelijk is van de hoeveelheid zuurstof die wordt toegevoerd.

25 Het is derhalve doelmatig de hoeveelheid zuurstof bevattend gas te regelen aan de hand van temperatuurmetingen.

De meest geschikte plaats om temperatuurfluctuaties te detecteren ligt ongeveer 20-80 cm onder de zuurstofinvoer.

Dichter bij de slakuitvoer zou het meetelement beschadigen, ver-30 der weg zou de detectie van de temperatuur te ongevoelig worden.

De temperatuurmetingen worden derhalve bij voorkeur daar verricht. De temperatuur die daar heerst zal in het algemeen lager zijn dan de smelttemperatuur van de vliegasdeeltjes. Dit is het gevolg van de afkoeling onder invloed van het bad met koelmiddel.

8200826 3

Voor een voldoend hoge temperatuur van de vliegasdeeltjes wordt zorggedragen als de gemeten temperatuur boven het bad met koel-middel ligt in het gebied van 700°C tot 1000°C.

De hoeveelheid koolstof op de vliegas is variabel. Als veel 5 koolstof aanwezig is. (30% of meer), kan een stoechiometrische ondermaat zuurstof voldoende warmte ontwikkelen om de vliegasdeeltjes te doen smelten. Zoals reeds is vermeld, wordt bij vergassing van het koolstofhoudende uitgangsmateriaal de kool op de vliegas bij voorkeur partieel verbrand tot koolmonoxide. Dat 10 betekent dat de molaire verhouding tussen de zuurstof en de koolstof 1:2 moet bedragen. Is de hoeveelheid koolstof op de vliegas ontoereikend om via deze onvolledige verbranding voldoende warmte op te wekken, dan moet de relatieve hoeveelheid zuurstof worden, verhoogd. Het is echter ongewenst de molaire verhouding tussen de 15 zuurstof en de koolstof groter te maken dan 1:1. Als dat wel zou worden gedaan, zou een te hoge temperatuur in het gasmengsel, ontstaan. Bij voorkeur ligt de molaire verhouding tussen de zuurstof en de koolstof derhalve in het gebied van 1:2 tot 1:1* 20' Het zuurstof bevattende gas dat wordt toegevoerd kan lucht zijn, maar ook met zuurstof verrijkte lucht of zuivere zuurstof.

Het gas kan ook een moderator bevatten.Onder een moderator verstaat men een stof die een matigende werking heeft op de warmteontwikkeling van een reactie, omdat de stof endotherm reageert met 25 één of meer van de reactanten of reactieprodukten. Een moderator wordt aan het zuurstof bevattende gas toegevoegd als de warmteontwikkeling te groot wordt. De matigende werking van de moderator mag echter niet zodanig zijn dat de vliegas niet meer smelt. De hoeveelheid moderator moet dus te variëren zijn. Het is ge-30 schikt de hoeveelheid moderator te regelen aan de hand van temperatuurmetingen. Bij voorkeur worden de hoeveelheden zuurstof en moderator beide geregeld aan de hand van temperatuurmetingen boven het bad met koelmiddel. De molaire verhouding ' tussen de moderator en de zuurstof in het toegevoerde gas wordt 8200826 4 bij voorkeur zodanig geregeld dat die van 0,5:1 tot 2:1 bedraagt.

Geschikte moderatoren voor dit proces zijn stoom en kooldioxide .

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting 5 voor het uitvoeren van de bovenbeschreven werkwijze, met het kenmerk, dat deze inrichting bestaat uit een afscheider voor vliegas die bij de uitloop van de vliegas is uitgerust met één of meer injectiepijpen voor een zuurstof bevattend gas, en die is verbonden met een eronder geplaatst bad met koelmiddel voor het 10 opvangen van gesmolten vliegas.

De uitvinding is niet beperkt tot één type afscheider. Verschillende types zijn mogelijk, bijvoorbeeld bochtafscheiders. Bij voorkeur is de afscheider echter een cycloon. Omdat de cycloon bij voorkeur zal werken in een temperatuurgebied van 300-950 15 graden Celsius, en bovendien nog hete gassen ontvangt ten gevolge van het afbranden van de kool die door de uitloop voor de vliegas in de cycloon terechtkomen en vervolgens door de gasafvoer van de cycloon worden afgevoerd, is de cycloon bij voorkeur uitgerust met een koelmantel.

20 Het kan nodig zijn de verbrandingsprodukten van de kool door een secundaire moderator of gasinjectie te verlagen in temperatuur.

Via de injectiepijpen wordt het zuurstof bevattende gas toegevoerd aan de afgescheiden vliegas. Bij voorkeur wordt het zuurstof bevattende gas gelijkmatig over de omtrek van de uitloop 25 verdeeld. Dit wordt bereikt door meerdere injectiepijpen om de uitloop te plaatsen. Het aantal injectiepijpen is tevens afhankelijk van de diameter van de uitloop; hoe groter de diameter van de uitloop, des te groter het aantal injectiepijpen. Bij voorkeur bedraagt het aantal injectiepijpen 2 tot 10.

30 Het bad met koelmiddel is bij voorkeur een waterbad. De af koeling van de gesmolten vliegas kan tot gevolg hebben dat stoom ontstaat, die met de andere gassen wordt afgevoerd.

8200826 5

De uitvinding zal nu worden verduidelijkt aan de hand van een tekening, waartoe de uitwerking overigens geenszins is beperkt .

Via een leiding 1 wordt een gas dat koolstofhoudende vlieg-5 as meevoert, in een cycloon 2 geleid. Het ten minste ten dele gereinigde gas verlaat de cycloon via een leiding 3. De cycloon is uitgerust met een koelmantel 4, waardoor water stroomt dat door een leiding 5 aangevoerd en door een leiding 6 weer afgevoerd wordt.

10 Bij de uitloop van de cycloon waardoor de vliegas wordt afgevoerd, wordt door een leiding 7 een mengsel van een zuurstof bevattend gas en een moderator geleid en door injectiepijpen 8 toegevoerd aan de afgescheiden vliegas.

De koolstof op de vliegas reageert met de zuurstof en de 15 moderator, en de zo ontstane gassen worden eveneens via de cycloon door de leiding 3 afgevoerd. De nu gesmolten vliegas wordt opgevangen in een bad met koelmiddel 9. Door een leiding 10 kan vers koelmiddel worden aangevoerd. De gestolde vliegas wordt afgevoerd door een leiding 11. Met behulp van meetpunten 12 wordt 20 de temperatuur gemeten van het gas boven het bad met koelmiddel.

De gemeten signalen worden naar een inrichting 13 gevoerd, die de signalen vertaalt in opdrachten aan kleppen 14 en 15 die de toevoer regelen in leidingen 16 en 17. Via de leiding 16 wordt de moderator in de leiding 7 gevoerd; via de leiding 17 het 25 zuurstof bevattende gas. De 'verhouding tussen de moderator en het zuurstof bevattende gas wordt aldus geregeld aan de hand van de temperatuurmetingen in de meetpunten 12.

8200826

Claims

1. Werkwijze voor het verwijderen van koolstofhoudende vliegas uit een gas met behulp van een afscheider, met het kenmerk, dat bij de uitloop van de afscheider een zuurstof bevattend gas wordt toegevoerd aan de afgescheiden vliegas, die door de 5 reactie van de koolstof met de zuurstof tot smelten wordt gebracht, en dat de gesmolten vliegas in een bad met koelmiddel wordt opgevangen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoeveelheid zuurstof bevattend gas wordt geregeld aan de hand 10 van temperatuurmetingen boven het bad met koelmiddel.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de hoeveelheid zuurstof bevattend gas zodanig is, dat de temperatuur van het gas boven het bad met koelmiddel700°C tot 1000°C bedraagt.

4. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met 15 het kenmerk, dat de hoeveelheid zuurstof bevattend gas zodanig is, dat de molaire verhouding tussen zuurstof en de koolstof op de vliegas 1:2 tot 1:1 bedraagt.

5. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het zuurstof bevattende gas lucht, met — 20 zuurstof verrijkte lucht, of zuurstof is.

6. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het zuurstof bevattende gas een moderator bevat.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de 25 verhouding tussen zuurstof bevattend gas en de moderator wordt geregeld aan de hand van temperatuurmetingen boven het bad met koelmiddel.

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de molaire verhouding tussen moderator en de zuurstof 0,5:1 tot 30 2:1 bedraagt.

9. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 6, 7 en 8, met het kenmerk, dat de moderator stoom of kooldioxide is. 8200826 J η

10. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één of meer van de conclusies 1 tot 9, met het kenmerk, dat deze inrichting bestaat uit een afscheider voor vliegas die bij de uitloop van de vliegas is uitgerust met één of meer injectiepijpen 5 voor een zuurstof bevattend gas, en die is verbonden met een eronder geplaatst bad met koelmiddelvoor het opvangen van gesmolten vliegas.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de afscheider een cycloon is.

12. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat het aantal injectiepijpen 2 tot 10 bedraagt.

13. Inrichting volgens conclusie 10 zoals hiervoor beschreven onder speciale verwijzing naar de Figuur.

14. Werkwijze volgens conclusie 1 zoals hiervoor beschreven. 8200826