NO132874B

NO132874B -

Info

Publication number: NO132874B
Application number: NO99972A
Authority: NO
Inventors: W P M Van Swaay
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1971-03-26
Filing date: 1972-03-24
Publication date: 1975-10-13
Also published as: NL7104144A; FR2130658B1; SE367614B; CA965603A; BE781191A; DE2214510A1; FR2130658A1; IT952386B; GB1384562A; NO132874C

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte ved fremstilling av gasser inneholdende hydrogen og carbonmonoxyd, ved partiell oxydasjon av flytende brennstoffer, og hvor faste partikler i gassen fjernes fra denne ved vasking med vann, hvorved der erholdes en vandig suspensjon inneholdende de nevnte partikler, fra hvilken suspensjon vann fjernes slik at vannet i det vesentlige er fritt for faste partikler, hyorefter vannet i det minste delvis resirkuleres for vasking av gass inneholdende faste partikler. The present invention relates to a method for the production of gases containing hydrogen and carbon monoxide, by partial oxidation of liquid fuels, and where solid particles in the gas are removed from this by washing with water, whereby an aqueous suspension containing the aforementioned particles is obtained, from which suspension water is removed so that the water is essentially free of solid particles, after which the water is at least partially recycled for washing gas containing solid particles.

Når flytende hydrocarboner, spesielt tunge hydrocarboner, anvendes som råmateriale ved gassfremstilling, vil de fremstillede gasser inneholde som urenheter i tillegg til aske, og-så sot. Disse urenheter som er i form av faste partikler, må fjernes fra gassen for dens påtenkte bruk, hvilket kan gjores ved vasking med vann. Den derved erholdte vandige suspensjon har et svart utseende og kan ikke kastes som sådan uten at det vil forårsake en vannforurens-ning. Ytterligere har en slik suspensjon en ubehagelig lukt som folge av tilstedeværende hydrogensulfid som er blitt vasket ut fra rågassen sammen med de faste partikler. Andre gassformige bestanddeler med ubehagelig lukt eller egenskaper, slik som spor av HCN kan også være tilstede. Vannet anvendt for gassvasking kan derfor ikke brukes om igjen for et slikt formål, fordi konsentrasjonen av faste partikler og opploste gasser derved vil stige som folge av akkumulering. Ytterligere vil vannmengden, og fdlgelig suspensjonsmengden, bli stadig storre som folge av at der under vaskeoperasjonen vil kondenseres vanndamp som er dannet under den partielle oxydasjon, og som er tilstede i rågassen som går ut fra forgasningsreaktoren. When liquid hydrocarbons, especially heavy hydrocarbons, are used as raw material in gas production, the gases produced will contain impurities in addition to ash and soot. These impurities, which are in the form of solid particles, must be removed from the gas for its intended use, which can be done by washing with water. The aqueous suspension thus obtained has a black appearance and cannot be disposed of as such without causing water pollution. Furthermore, such a suspension has an unpleasant odor as a result of hydrogen sulphide present which has been washed out from the raw gas together with the solid particles. Other gaseous constituents with unpleasant odors or properties, such as traces of HCN may also be present. The water used for gas washing cannot therefore be reused for such a purpose, because the concentration of solid particles and dissolved gases will thereby rise as a result of accumulation. Furthermore, the amount of water, and consequently the amount of suspension, will become increasingly large as a result of the fact that during the washing operation, water vapor formed during the partial oxidation and present in the raw gas leaving the gasification reactor will condense.

En kjent teknikk er å rense den ovenfor nevnte suspensjon fullstendig eller i det vesentlige for sotpartikler ved agglomerering av sot med et bindende middel. Askepartiklene kan agglomereres sepa-rat eller kan fjernes i det minste delvis ved flotasjon. Det gjenvær-ende vann har en meget lysere farve eller er i det vesentlige farve-ldst. Vannet inneholder imidlertid opploste gasser som ofte kan ha en ubehagelig lukt, slik at det vann som i det vesentlige er fritt for sot likevel ikke kan slippes ut. Hvis dette vann skulle resirkuleres til gassvaskeren, ville konsentrasjonen av opploste gasser stige som folge av akkumulering. Ved resirkulering av dette vann ville det være nodvendig å trekke av en sides trom for å fjerne overskudd av vann som folge av den tidligere nevnte okning i vannmengden. Denne sidestrdm kunne imidlertid heller ikke slippes ut som folge av tilstedeværelsen av ubehagelig luktende gasser, hvis konsentrasjon og-så ville stige til en hoy verdi.. A known technique is to completely or substantially clean the above-mentioned suspension of soot particles by agglomerating soot with a binding agent. The ash particles can be agglomerated separately or can be removed at least partially by flotation. The remaining water has a much lighter color or is essentially colorless. However, the water contains dissolved gases which can often have an unpleasant smell, so that the water which is essentially free of soot cannot nevertheless be discharged. If this water were to be recycled to the gas scrubber, the concentration of dissolved gases would rise as a result of accumulation. When recycling this water, it would be necessary to draw off one side of the drum to remove excess water as a result of the previously mentioned increase in the amount of water. However, this side stream could not be discharged either as a result of the presence of unpleasant smelling gases, the concentration of which would also rise to a high value.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en fremgangsmåte hvorved gasser inneholdende faste partikler vaskes med vann, og hvorved vannet kan anvendes pånytt for vasking av en ytterligere mengde slik gass uten at dette forårsaker de tidligere nevnte ulemper. Det er ytterligere en hensikt med oppfinnelsen å fremskaffe en fremgangsmåte hvbrved det resirkulerende vann for vaskingen, i det vesentlige er fritt for opploste, skadelige gasser, og hvorved et eventuelt overskudd av vann som fjernes fra prosessen, i det vesentlige er fritt for faste partikler. Det er ytterligere en annen hensikt å fremskaffe en fremgangsmåte hvorved de skadelige gasser fjernes fra prosessen, slik at de lettere kan omdannes til mindre skadelige forbin-delser . It is an aim of the present invention to provide a method by which gases containing solid particles are washed with water, and by which the water can be reused for washing a further amount of such gas without this causing the previously mentioned disadvantages. It is a further purpose of the invention to provide a method whereby the recirculating water for washing is essentially free of dissolved, harmful gases, and whereby any excess water that is removed from the process is essentially free of solid particles. Another purpose is to provide a method by which the harmful gases are removed from the process, so that they can be more easily converted into less harmful compounds.

Folgelig vedrdrer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte ved fremstilling av gasser inneholdende hydrogen og carbon-oxyd ved partiell oxydasjon av flytende brennstoffer,, hvorved faste partikler som er tilstede i gassen fjernes ved vasking med vann, slik at der erholdes en vandig, suspensjon inneholdende de faste partikler, fra hvilken suspensjon vann gjenvinnes som i det vesentlige er befridd for faste partikler, hvilket vann i det minste delvis resirkuleres for vasking av gassen inneholdende faste partikler, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at gasser opplost i den vandige suspensjon eller vannet erholdt derfra, fjernes ved avdrivning med en avdriyjningsgass, under fordampning av så meget vann at den1vannmengde som er tilgjengelig pr. tidsenhet for resirkulasjon til vasking av gassen inneholdende de faste partikler, i det vesentlige blir konstant under konstante betingelser for frem-stillingen av gass ved partiell oxydasjon, idet den totale vanndamp og gasstrom som erholdes fra avdrivningen separeres fra suspensjonen eller vannet erholdt fra denne. Accordingly, the present invention relates to a method for the production of gases containing hydrogen and carbon dioxide by partial oxidation of liquid fuels, whereby solid particles present in the gas are removed by washing with water, so that an aqueous suspension containing the solid particles is obtained , from which suspension water is recovered which is essentially freed of solid particles, which water is at least partially recycled for washing the gas containing solid particles, which method is characterized by gases dissolved in the aqueous suspension or the water obtained therefrom, is removed by stripping with a stripping gas, during evaporation of so much water that the1 amount of water available per unit of time for recirculation to wash the gas containing the solid particles, essentially becomes constant under constant conditions for the production of gas by partial oxidation, the total water vapor and gas stream obtained from the stripping being separated from the suspension or the water obtained from it.

Avhengig av utgangsmaterialet som anvendes ved fremstilling av hydrogen- og carbonmonoxydinneholdende gasser, kan gassene enten inneholde sot eller sot og aske som de faste partikler. Som tidligere nevnt anvendes vanligvis tunge hydrocarboner som utgangsmateri-ale hvilket resulterer i gasser inneholdende både aske og sot. Sot Depending on the starting material used in the production of gases containing hydrogen and carbon monoxide, the gases can either contain soot or soot and ash as the solid particles. As previously mentioned, heavy hydrocarbons are usually used as starting material, which results in gases containing both ash and soot. Sweet

-■ V- 'V -■ V- 'V

fjernes fra den vandige suspensjon erholdt ved vasking av rågass, ved hjelp*av agglomerering under anvendelse av et egnet bindemiddel. Hvilken som helst kjent sotagglomereringsprpsess som gir en i det vesentlige sotfri vandig fase, og agglomerert sot kan anvendes for dette formål. ;Eventuelle askepartikler som blir tilbake i den i det ve-sentlig sotfrie vandige fase kan fjernes på passende måte, eksem-pelvis ved flotasjon, hvorved erholdes vann i det vesentlige fritt for faste<*> partikler. is removed from the aqueous suspension obtained by washing raw gas, by means of agglomeration using a suitable binder. Any known soot agglomeration process which provides a substantially soot-free aqueous phase, and agglomerated soot can be used for this purpose. Any ash particles that remain in the substantially soot-free aqueous phase can be removed in a suitable manner, for example by flotation, whereby water is obtained essentially free of solid<*> particles.

Ved en foretrukken utfdrelsesform av oppfinnelsen avdrives den vandige suspensjon, inneholdende de faste partikler, for å fjerne opploste gasser og avdampe den onskede mengde overskuddsvann. Dette fordi den vandige suspensjon erholdt fra vasking av gassene . allerede er varm, og derfor kreves mindre varme for fordampning. Efter avdrivning underkastes den vandige suspensjon agglomererings-behandlingen, og om nodvendig, for flotasjon. In a preferred embodiment of the invention, the aqueous suspension, containing the solid particles, is driven off to remove dissolved gases and evaporate the desired amount of excess water. This is because the aqueous suspension obtained from washing the gases. is already hot, and therefore less heat is required for evaporation. After stripping, the aqueous suspension is subjected to the agglomeration treatment and, if necessary, to flotation.

Det er imidlertid også mulig å forst fjerne sot og/eller askepartikler fra den vandige suspensjon og derefter underkaste det gjenvundne vann derfra avdrivning for å fjerne de nevnte opploste gasser. Vann som erholdes på ovenfor nevnte måte er i det vesentlige fritt for faste partikler og opploste gasser. Der er ingen innvendin-ger mot at dette vann påny anvendes for vasking av rågass, da konsentrasjonen i vann av ubehagelige gasser er meget lav. However, it is also possible to first remove soot and/or ash particles from the aqueous suspension and then subject the recovered water from there to stripping to remove the aforementioned dissolved gases. Water obtained in the above-mentioned manner is essentially free of solid particles and dissolved gases. There are no objections to this water being used again for washing raw gas, as the concentration in water of unpleasant gases is very low.

Under avdrivning finner fordampning av vann sted. Fordampning av den dnskede mengde kan oppnåes ved innstilling av mengden og/ eller temperaturen på avciivnirigsgassen. Ytterligere kan der under avdrivningen tilfores ytterligere varme til suspensjonen, eller vannet som cMirives for å fjerne opploste gasser. Avdrivriingsgassen kan være luft. Damp er også meget egnet for anvendelse som avdrivningsgass. During drift, evaporation of water takes place. Evaporation of the desired amount can be achieved by adjusting the amount and/or temperature of the exhaust gas. Furthermore, during the stripping, additional heat can be added to the suspension, or the water that cMirives to remove dissolved gases. The stripping gas can be air. Steam is also very suitable for use as a stripping gas.

Vanndampen og gasstrdmmen som erholdes ved avdrivning fores fortrinnsvis gjennom en kjoler, og det resulterende kondensat befries for brennbare produkter under oxyderende betingelser. På denne måte kan uonskede bestanddeler med aggressive egenskaper, tilstede i gass-form sammen med dampen, igjen tas opp i vann, dog i en meget mindre vannmengde enn den som erholdes ved vasking av rågassen. Oxydasjon skjer effektivt allerede ved 90 - 120°C med luft ved et trykk på 6 IO kg/cm . The water vapor and the gas stream obtained by stripping are preferably fed through a cooler, and the resulting condensate is freed of combustible products under oxidizing conditions. In this way, unwanted components with aggressive properties, present in gas form together with the steam, can again be taken up in water, albeit in a much smaller amount of water than that obtained when washing the raw gas. Oxidation takes place effectively already at 90 - 120°C with air at a pressure of 6 IO kg/cm.

Oppfinnelsen vil belyses med henvisning til de to diagram-mer vist i fig. 1 og 2. The invention will be explained with reference to the two diagrams shown in fig. 1 and 2.

Ifolge fig..1 innfores en strdm av rågass 1 erholdt ved partiell forbrenning av et brennstoff, sammen med en vannstrom 2 inn i kjdleren 3 hvor der er direkte kontakt mellom vann og gass. Gassen som går ut avi kjderen 3 fores som en strdm 4 gjennom gassvaskeren 5 hvor.den igjen bringes i intim kontakt med vannstrommen 6. Vannstrdmmen som fores ut av vaskeren 5 fores derefter gjennom en kjoler 3 som den tidligere nevnte strdm 2. En gasstrom 7 fores ut av vaskeren 5, hvilken gass er fri for faste partikler, slike som sot og askepartikler, og også i hoy grad fri for flere aggressive gasskomponenter, som H^S og spor av HCN. According to fig..1, a stream of raw gas 1 obtained by partial combustion of a fuel is introduced together with a stream of water 2 into the boiler 3 where there is direct contact between water and gas. The gas exiting the core 3 is fed as a stream 4 through the gas washer 5 where it is again brought into intimate contact with the water stream 6. The water stream which is fed out of the washer 5 is then fed through a dresser 3 like the previously mentioned stream 2. A gas stream 7 is fed out of the washer 5, which gas is free of solid particles, such as soot and ash particles, and also largely free of several aggressive gas components, such as H^S and traces of HCN.

Fra kjdleren 3 erholdes en strdm 8 av en vandig suspensjon av de nevnte faste partikler. Tilstede i denne gasstrom er også de tidligere nevnte gasskomponenter. A stream 8 of an aqueous suspension of the aforementioned solid particles is obtained from the boiler 3. Also present in this gas space are the previously mentioned gas components.

I agglomereringsenheten 9 befries suspensjonsstrdmmen 8 for sot som fjernes som strdmmen 10. Om dnsket kan denne sot igjen tas opp til tilfors-elsstrommen til gassgeneratoren eller anvendes som brennstoff andre steder. Fra agglomereringsenheten 9 strommer en i det vesentlige sotfri vannstrom 11 som fores til fIotasjonskammeret 12 fra hvilket der erholdes en vannstrom som nu i det vesentlige er fri for faste partikler og kun inneholder som forurensninger opploste gasser. Askepartikler utfores ved 14. In the agglomeration unit 9, the suspension stream 8 is freed from soot, which is removed as stream 10. If desired, this soot can again be taken up into the supply stream to the gas generator or used as fuel elsewhere. From the agglomeration unit 9 flows an essentially soot-free water stream 11 which is fed to the flotation chamber 12 from which a water stream is obtained which is now essentially free of solid particles and only contains dissolved gases as contaminants. Ash particles are carried out at 14.

I en as/drivei 15 bringes vanns trommen 13 i kontakt med en dampstrdm 16. på denne måte erholdes en gasstrom 17 som i det vesentlige består av damp samt' gasser befridd fra strdmmen 13. Ytterligere varme tilfores fra kokeren 18 i den hensikt å fordampe en tilstrekkelig vannmengde fra strdmmen 13 og således motvirke en fordkning i vannmengden som folge av vannet som dannes ved gassfremstillingen. Strdmmen 17 kondenseres i kjdleren 19, hvilket resulterer i en vannstrom 20 som kun inneholder opploste gasskomponenter som forurensninger. Her kan askepartikler ikke lenger være tilstede. I en oxydasjonsenhet 21 bringes vannstrdmmen 20 i kontakt med oxygen eller oxygeninneholdende gasstrom 22, under egnede betingelser, hvorved dannes forbrenningsgas-ser 23 og rent vann 24. Fra avdEivteren 15 strdmmer en strdm av rent vann 6, hvilket fores til vaskeren 5, eventuelt efter avkjdling. In an as/drivei 15, the water drum 13 is brought into contact with a steam stream 16. In this way, a gas stream 17 is obtained which essentially consists of steam as well as gases liberated from the stream 13. Additional heat is supplied from the boiler 18 in order to evaporate a sufficient amount of water from the stream 13 and thus counteract an increase in the amount of water as a result of the water that is formed during the gas production. The stream 17 is condensed in the boiler 19, which results in a water stream 20 which only contains dissolved gas components as contaminants. Ash particles can no longer be present here. In an oxidation unit 21, the water stream 20 is brought into contact with oxygen or oxygen-containing gas stream 22, under suitable conditions, whereby combustion gases 23 and clean water 24 are formed. From the separator 15 flows a stream of clean water 6, which is fed to the washer 5, possibly after cooling down.

I fig. 2 har tallhenvisningene,som anvendt tidligere, den samme betydning som for. Her fores suspensjonsstrommen 8 til en avciri-yer 15. Fra denne avdriver strdmmer en suspensjonsstrdm 25, nu befridd for de nevnte opploste gasser. Vannet, erholdt efter at dette er fort gjennom agglomeratoren 9 og fIotasjonskammeret 12, resirkuleres via strdmmen 26 til vaskeren 5. In fig. 2, the numerical references, as used previously, have the same meaning as for. Here, the suspension stream 8 is fed to an avciri-yer 15. From this, a suspension stream 25 flows, now freed from the aforementioned dissolved gases. The water, obtained after it has passed through the agglomerator 9 and the flotation chamber 12, is recycled via the stream 26 to the washer 5.

Eksempel Example

Tallené i den forste kolonne i den folgende tabell indike-rer stedene i prosessen slik de ef indikert ved tallene i fig. 2. The numbers in the first column of the following table indicate the places in the process as indicated by the numbers in fig. 2.

Fra denne tabell kan der sees at konsentrasjonen av gass-forurensninger i den behandlede gass (strdm 7) er blitt redusert til ca. IO % av den opprinnelige .verdi. Hovedmengden av de nevnte gass-forurensninger er fjernet med strdmmen 17, mens den resirkulerte vannstrom 26 i det vesentlige er fri for de nevnte forurensninger. From this table it can be seen that the concentration of gas pollutants in the treated gas (strdm 7) has been reduced to approx. IO % of the original .value. The main amount of the aforementioned gas contaminants is removed with stream 17, while the recycled water stream 26 is essentially free of the aforementioned contaminants.

Selv om den foreliggende fremgangsmåte er blitt diskutert med spesiell henvisning til partiell oxydasjon av flytende hydrocarboner? vil det være åpenbart at fremgangsmåte ifdlge foreliggende oppfinnelse er like anvendbar ved partiell oxydasjon av andre flytende brennstoffer, slik som en flytende suspensjon av partikkelformig, fast brennstoff. Eksempler på slike andre flytende brennstoffer er vandige kullsuspensjoner og suspensjoner av sot i olje. Although the present process has been discussed with particular reference to the partial oxidation of liquid hydrocarbons? it will be obvious that the method according to the present invention is equally applicable for partial oxidation of other liquid fuels, such as a liquid suspension of particulate, solid fuel. Examples of such other liquid fuels are aqueous coal suspensions and suspensions of soot in oil.

Claims

1. Process for the production of gases containing hydrogen and carbon monoxide by partial oxidation of liquid fuels, whereby solid particles present in the gas are removed from the ash by washing with water, so that an aqueous suspension containing the solid particles is obtained, from which suspension water is recovered which is essentially free of solid particles, which., water is at least partially recycled for washing the gas containing solid particles, characterized in that gases dissolved in the aqueous suspension or the water obtained therefrom are removed by; aydrifting with a stripping gas, during evaporation of so much <v>a<nn> that the amount of water that is available per unit of time for recirculation to wash the gas containing the solid particles, essentially remains constant under constant conditions for the production. of gas by partial oxidation, with the total water vapor and gas stream obtained from the stripping being separated from the suspension n or the water obtained from it.

2. Method according to claim 1, characterized in that the evaporation of the desired amount of water is obtained by varying the amount of the used stripping gas and/or the temperature thereof.

3. Method according to claim 1-2, characterized in that heat is applied to the suspension or, to the water that is drained off, for the removal of dissolved gases.

4...; Method according to any one of claims 1-3, characterized in that air is used as the stripping gas.

5. Method according to any one of claims 1-3, characterized in that there as stripping gas. water vapor is used.

6. Method according to claims 1-5, characterized in that the water vapor or gas stream obtained from the stripping is fed through a filter, and the condensate obtained is freed from combustible products under oxidizing conditions.