NL9002524A - Werkwijze voor het afschrikken van gas- of dampstromen met een hoge temperatuur die gasvormige zure of alkalische verbindingen of zouten daarvan, roet en/of teer en gesuspendeerde vaste deeltjes bevatten. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het af schrikken van gas- of damp-stromen met een hoge temperatuur die gasvormige zure of alkalische verbindingen of zouten daarvan, roet en/of teer en gesuspendeerde vaste deeltjes bevatten.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het afschrikken van gas- of dampstromen met een hoge temperatuur die zure of alkalische verbindingen of zouten daarvan roet en/of teer en gesuspendeerde vaste deeltjes bevatten, door de gas- of dampstroom met een koelvloeistof te mengen.

Bij allerlei op technische schaal uitgevoerde werkwijzen ontstaan gas- of dampstromen met een hoge temperatuur, die gasvormige zure of basische verbindingen of zouten daarvan en gesuspendeerde vaste deeltjes bevatten en die voordat ze kunnen worden gebruikt of opgewerkt, of in de atmosfeer kunnen worden afgeblazen, moeten worden afgeschrikt die, om de er in aanwezige nuttige componenten af te kunnen scheiden en te winnen en/of eventuele schadelijke componenten te kunnen verwijderen en daaruit desgewenst de nuttige bestanddelen in bruikbare vorm te winnen.

Belangrijke gas- of dampstromen die moeten worden afgeschrikt, zijn bijvoorbeeld: in raffinaderijen gevormde gas- of dampstromen met een hoge temperatuur die lichte koolwaterstoffen met 1-3 C-atomen, waterstofsulfide en veelal ook katalysatorresten en fijne roet- of teerdeeltjes bevatten (zie Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Techno-logy, 3e ed. vol 13, blz. 189 e.v., New York, 1982); waterstof, C0,C02 en roet of teer bevattende gasstromen, gevorm bij het thermisch vergassen van kolen en van zware koolwaterstof fracties, (zie Kirk-Othmer, 3e ed. vol 12, blz. 952 e.v., New York 1980); bij de verbranding van afval-stoffen in vuilverbrandingsinstallaties gevormde gasof dampstromen die fijne vaste deeltjes (vliegas, rookdeel-tjes partieel geoxydeerde koolwaterstoffen, roet en teer), zure gassen (stikstofoxyden, zwaveloxyde, waterstofhaloge-niden) en soms ook zware metalen bevatten (zie Kirk-Ohmer, 3e ed., vol 13, blz. 185 e.v., New York, 1981); bij de pyrolyse van afvalstoffen door kraken in de dampfase, bijvoorbeeld in aanwezigheid van waterstof, gevormde gasof dampstromen, die lichte koolwaterstoffen, waterstofhalo-geniden en roet en/of teer bevatten (zie EP235.473 en DE A 3517864); bij het thermisch of katalytisch hydrodehalogene-ren van halogeenkoolwaterstoffen (HKW's) bevattende afval-materialen gevormde gas- en dampstromen die waterstof, lichte koolwaterstoffen, waterstofhalogeniden en roet en/of teer en eventueel metaalhoudende katalysatorresiduën bevatten (zie EP 175.406 en NL 8402837).

Bij het afschrikken van dergelijke gas- of dampstromen wordt op grote schaal water gebruikt, dat een goedkoop en makkelijk verkrijgbaar koelmiddel is en dat een gunstige verdampingswarmte en soortelijke warmte heeft.

In sommige gevallen worden in plaats van water ook wel vloeibare koolwaterstoffen als koelmiddel voor het afschrikken gebruikt. Volgens EP 175.406 worden in de praktijk koolwaterstoffen met een kookpunt tussen 60 en 100°C, zoals benzeen en heptaan worden gebruikt, omdat zo problemen met corrosie van mengsels van water(damp) en waterstofhalogeniden worden voorkomen.

Gevonden werd nu, dat men een bijzonder goede afschrikkende werking verkrijgt, wanneer als koelvloeistof een tweefasenmengsel wordt gebruikt van een waterige fase en een koolwaterstoffase. Wanneer zo'n tweefasenmengsel, waarin de ene fase als meer of minder grote druppels in de ander fase is gedispergeerd, met een af te schrikken gasof dampstroom wordt gemengd, wordt de gas- of dampstroom afgeschrikt dat wil zeggen snel afgekoeld door het voor het gas- of dampmengsel kritische trajekt zodat de samenstel- ling van de stroom wordt bevroren en vervolgens langzaam verder gekoeld en worden in die gas- of dampstroom aanwezige zure of alkalische verbindingen of zouten daarvan geabsorbeerd in de waterige fase en zo uit de gas- of dampstroom afgescheiden, waarna ze desgewenst kunnen worden gewonnen. In de gas- of dampstroom aanwezige gesuspendeerde vaste deeltjes, vooral koolstofhoudende deeltjes, zoals roet en bij de genoemde processen veelal gevormde teerachtige materialen worden goed bevochtigd door de koolwaterstof fase en op die wijze uit de gas- of dampstroom afgevangen.

Als waterige fase kan met succes water worden gebruikt, maar ook een waterige oplossing van zure of alkalische verbindingen of zouten; in de gas- of dampstroom aanwezige zure of alkalische verbindingen worden sneller opgenomen in een verdunde oplossing van die verbindingen, terwijl bij gebruik van water de absorptie van zure of basische verbindingen trager verloopt.

De koolwaterstoffase kan bestaan uit één enkele koolwaterstof of uit een mengsel van koolwaterstoffen, die of dat bij voorkeur een hoger kookpunt of kooktrajekt heeft dan de waterige fase, dat wil zeggen een kookpunt of kooktrajekt boven 100°C. Daarmee wordt bereikt, dat er weinig verdamping van koolwaterstoffase optreedt, terwijl koolwaterstoffen met een kookpunt of kooktrajekt boven 100°C het in de gas- of dampstroom aanwezige roet en/of de teer gemakkelijker bevochtigen dan koolwaterstoffen met een kookpunt beneden 100°C en zodoende roet en/of teer en eventuele verdere vaste deeltjes uit de gas- of dampstroom worden afgevangen en in de koolwaterstoffen worden gedis-pergeerd.

Die bevochtigende werking op roet en/of teer is het best bij aromatische koolwaterstoffen en daarom wordt bij voorkeur een uit één of meer aromatische koolwaterstoffen bestaande koolwaterstoffase gebruikt. Liefst bestaat die koolwaterstoffase (voor het grootste deel) uit een of meer polycyclische aromaten, omdat die de gunstigste kookpunten hebben.

De samenstelling van het tweefasenmengsel kan binnen wijde grenzen variëren, welke grenzen afhangen van de wederzijdse oplosbaarheid van de waterige fase in de koolwaterstoffase en omgekeerd. In de praktijk bestaat het tweefasenmengsel echter bij voorkeur uit 10 tot 90 vol% waterige fase en 90 tot 10 vol% koolwaterstof fase, en in het bijzonder uit 30-70 vol% waterige fase en 70-30 vol% koolwaterstoffase. Net een samenstelling binnen deze grenzen worden eventuele zure of alkalische verbindingen of zouten daarvan goed door de waterige fase uit de gas- of dampstroom geabsorbeerd, wordt een goede afscheiding van roet en/of teer en andere vaste deeltjes uit de gas- of dampstroom bereikt en verloopt het afschrikken optimaal.

Afhankelijk van de samenstelling van de af te schrikken gas- of dampstroom worden de beste resultaten bereikt met een volumeverhouding van waterige fase tot koolwaterstoffase tussen 40:60 en 60:40.

Het mengen van de af te schrikken gas- of dampstroom met het tweefasenmengsel van waterige fase en koolwaterstoffase kan op elke voor het in contact brengen van gas of damp met vloeistof geschikte wijze gebeuren.

Bij voorkeur wordt de gas- of dampstroom in het tweefasenmengsel geleid. Het gas of de damp borrelt dan als bellen door het tweefasenmengsel omhoog, waardoor dit tweefasenmengsel intensief dooreen wordt gemengd en de dispersie van meer of minder grote druppels van de ene fase in de andere fase wordt gevormd en in stand wordt gehouden, en een innig contact tussen het gas of de damp en beide fasen van het tweefasenmengsel wordt bewerkstelligd.

Het tweefasenmengsel wordt tijdens het afschrikken van de gas- of dampstroom op een geschikte temperatuur gehouden die in het algemeen tenminste 10 °C beneden het kookpunt of beginkookpunt van het tweefasenmengsel ligt. In de praktijk ligt die temperatuur, afhankelijk van de samenstelling het tweefasenmengsel en de bedrijfsomstandigheden tijdens het afschrikken tussen 30 en 100°C. Voor een tweefasenmengsel van water en diaromatische koolwaterstoffen (DAK's) wordt de temperatuur bijvoorbeeld bij werken onder een druk van 5 bar, geschikt op 60-80°C gehouden. Bij atmosferische druk moet in dit geval de temperatuur lager zijn dan 60°C.

De temperatuur van het tweefasenmengsl wordt geschikt geregeld, door het vloeibare tweefasenmengsel in de houder waarin het afschrikken plaatsvindt, indirekt te koelen, bijvoorbeeld door middel van in het tweefasenmengsel reikende koelelementen of door middel van een koelman-tel om de houder. Bijzonder geschikt kan het tweefasenmengsel echter op de voor het afschrikken gewenste temperatuur worden gehouden, door een stroom van het tweefasenmengsel door een, buiten de houder waarin het afschrikken plaatsvindt geplaatste warmtewisselaar te laten circuleren. Hiermede kan de temperatuur uitstekend worden geregeld, terwijl aan die circulatiestroom tevens een hoeveelheid van het met roet en/of teer en eventuele verdere vaste deeltjes beladen tweefasenmengsel kan worden onttrokken om er de uit de gas- of dampstroom afkomstige componenten uit te verwijderen en het zo geregenereerde tweefasenmengsel terug te leiden.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de figuur die een blokschema geeft van een voorkeursuitvoeringsvorm van de koel- en afschriktrap volgens de uitvinding.

Een zure of alkalische verbindingen of zouten daarvan en gesuspendeerd roet en teer bevattende gasstroom wordt door leiding 1 in een hoeveelheid van een tweefasenmengsel van een waterige fase en een koolwaterstoffase geleid, die zich in een quenchkoeler 2 bevindt.

Het gas borrelt als gasbellen door het tweefasenmengsel omhoog, waardoor het tweefasenmengsel krachtig dooreen wordt gemengd en zich een dispersie van druppels van de ene fase in de ander vormt en de gasstroom innig in contact komt met beide fasen van het tweefasenmengsel.

De zo afgeschrikte en gekoelde gasstroom verlaat de quenchkoeler 2 door leiding 3 en kan vervolgens op één of andere geschikte wijze worden opgewerkt.

Continu wordt uit de quenchkoeler 2, door middel van een niet weergegeven pomp, via leiding 4 een stroom van het tweefasenmengsel met in de waterige fase geabsorbeerde zure of basische verbindingen en in de koolwaterstoffase afgevangen roet en/of teer verwijderd en door leiding 5, warmteuitwisselaar 6, waarin het wordt afgekoeld en leiding 7, gerecirculeerd. Om zo de temperatuur van het tweefasenmengsel in de quenchkoeler op het gewenste niveau te houden.

Een deel van de stroom van het tweefasenmengsel door leiding 4 wordt via leiding 8 uit het systeem verwijderd, om uit de waterige fase de zure of alkalische verbindingen af te scheiden en te winnen en uit de koolwaterstof-fase daarin afgevangen roet en/of teer af te scheiden, waarna de geregenereerde waterfase kan worden geloosd of kan worden gerecirculeerd en de geregenereerde koolwaterstof fase kan worden gerecirculeerd.

Claims (11)

1. Werkwijze voor het af schrikken van gas of dampstromen met een hoge temperatuur die zure of alkalische verbindingen, of zouten daarvan roet en/of teer, en gesuspendeerde vaste deeltjes bevatten, door de gas of damp-stroora met een koelvloeistof te mengen, met het kenmerk, dat als koelvloeistof een tweefasenmengsel wordt gebruikt van een waterige fase en een koolwaterstoffase.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweefasenmengsel bestaat uit water en een koolwaterstof fase .

3. Werkwijze volgens conclusei 1, met het kenmerk, dat het tweefasenmengsel bestaat uit een waterige oplossing van zure of alkalische verbindingen of zouten en een vloeibare koolwaterstoffase.

4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de koolwaterstof fase een hoger kookpunt of kooktrajekt heeft, dan de waterige fase.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de koolwaterstoffase bestaat uit één of meer aromatische koolwaterstoffen.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de koolwaterstof fase voor het grootste deel bestaat uit één of meer polycyclische aromaten.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het tweefasenmengsel bestaat uit 10 tot 90 vol% waterige fase en 90 tot 10 vol% koolwaterstof fase.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het tweefasenmengsel bestaat uit 30 tot 70 vol% waterige fase en 70 tot 30 vol% koolwaterstoffase.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de volumeverhouding van waterige fase tot koolwaterstof fase ligt tussen 40:60 en 60:40.

10. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de gas- of dampstroom in het tweefasenmengsel van waterige fase en koolwaterstoffase wordt geleid.

11. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het tweefasenmengsel tijdens het afschrikken wordt gekoeld.