PL173632B1

PL173632B1 - Sposób i urządzenie do oczyszczania gazu palnego

Info

Publication number: PL173632B1
Application number: PL93308480A
Authority: PL
Inventors: Gerd Baumgärtel; Herbert Tratz
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1993-10-11
Publication date: 1998-04-30
Also published as: DE59302945D1; HUT71067A; SK279213B6; DE4235894A1; EP0665872A1; CN1085935A; ES2088296T3; KR100242892B1; SK51995A3; TW354262B; PL308480A1; ATE139252T1; HU9501142D0; WO1994010266A1; JPH08505884A; CZ282704B6; CN1038766C; HU214012B; CZ93095A3; RU95109913A

Abstract

1. Sposób oczyszczania gazu palnego (G), w szczególnosci gazu wytlewnego (SG), przy czym gaz (G) przemywa sie i odprowadza jako gaz oczyszczony (R) i przy czym odprowadza sie skropliny (K), zna- mienny tym, ze skropliny (K, U) destyluje sie i ze lotne skladniki (F) domieszkuje sie do gazu oczysz- czonego (R) oraz odprowadza sie skladniki nielotne (N). 4. Urzadzenie do oczyszczania gazu palnego (G), w szczególnosci gazu wytlewnego (SG), z plucz- ka gazu (1), która ma doplyw (la) gazu (G), doplyw 1 b) czynnika pluczacego (W) i odplyw (1c) skroplin (K) oraz jest polaczona z odplywem (6) plukanego gazu (gazu oczyszczonego) (R), znamienne tym, ze odplyw (1c) skroplin (K) laczy sie z destylatorem (4), z którego wychodzi przewód (4a) lotnych skladników (F) i przewód (4b) nielotnych skladników (N), i ze przewód (4a) lotnych skladników (F) laczy sie z od- plywem (6) gazu oczyszczonego (R). PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazu palnego, w szczególności gazu wytlewnego, przy czym gaz przemywa się i odprowadza jako gaz oczyszczony i przy czym odprowadza się skropliny. Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do oczyszczania gazu palnego, w szczególności gazu wytlewnego, z płuczką gazu, która ma dopływ gazu, dopływ czynnika płuczącego i odpływ skroplin oraz jest połączona z odpływem gazu płukanego (gazu oczyszczonego).

Znany jest z DE 27 01 800 Al sposób i urządzenie do oczyszczania gazu pirolizowego. Dąży się przy tym do uzyskania możliwie czystego gazu, który nie powinien zawierać oleju,

173 632 smoły ani wody. W tym celu gaz pirolizowy przemywa się w płuczce gazu, przy czym jako czynnik przemywający służy olej absorbcyjny, który skrapla się w płuczce i jest ponownie wykorzystywany. Do rozruchu tego urządzenia trzeba przygotować określoną ilość oleju absorpcyjnego. Skropliny, które nie są potrzebne jako olej płuczący, spala się w reaktorze pirolizowym. Gaz opuszczający płuczkę jest wolny od oleju i smoły. Poddaje się go następnie dalszej obróbce w reaktorze ze złożem nasypowym. Oczyszczony gaz jako paliwo gazowe doprowadza się za pomocą dmuchawy do palnika gazowego reaktora pirolizowego. Ponieważ oczyszczony gaz zawiera jeszcze pył, więc osad pyłu obniża sprawność cieplną.

W znanym rozwiązaniu do palnika gazowego doprowadza się bardzo czysty gaz, ale zawiera on jeszcze pył. Znany sposób i urządzenie nastawiono na uzyskanie dobrego efektu oczyszczania. Takie czyste paliwo gazowe ma jednak stosunkowo małą wartość opałową, którą obniża jeszcze udział pyłu. Ponadto przy oczyszczaniu wywiązują się substancje, które trzeba dalej obrabiać w kosztownych urządzeniach przystosowanych specjalnie do tego celu. Na przykład do dalszej obróbki osadu filtrowego z reaktora ze złożem nasypowym potrzebne jest sito i komora spalania. Poza tym na sicie znów pozostają resztki, które trzeba usunąć.

U podstaw wynalazku legło zadanie podania sposobu i urządzenia, które udostępnia gaz wolny w znacznym stopniu od pyłu i mający mimo to możliwie wysoką wartość opałową.

Zadanie podania sposobu rozwiązuje się według wynalazku przez to, że destyluje się skropliny i że składniki lotne domieszkuje się do gazu oczyszczonego oraz odprowadza się składniki nielotne.

Poprzez destylację skroplin większą część ich składników palnych, mianowicie składniki lotne, przeprowadza się w postać gazową. Składniki lotne mają bardzo wysoką wartość opałową. Dzięki dodaniu składników lotnych z destylacji do gazu oczyszczonego otrzymuje się mieszankę gazową, która ma korzystnie bardzo wysoką wartość opałową. Pierwotnie pył zawarty w gazie dostaje się w procesie płukania do skroplin. Podczas destylacji pył pozostaje przy składnikach nielotnych, które odprowadza się i mogą być one spalane. A więc pył nie może obniżać wartości opałowej mieszanki gazowej. Nie trzeba odprowadzać wody zawartej w skroplinach, a więc nie ma problemów ze ściekami. Woda przechodzi później przy destylacji w parę, którą domieszkuje się do gazu oczyszczonego. Ten udział pary ma nieznaczny wpływ na wartość opałową gazu oczyszczonego. Ilość wody w parze jest stosunkowo mała w porównaniu do ilości wody występującej w wilgotnym gazie.

Sposób według wynalazku ma tę zaletą, że przy oczyszczaniu gazu palnego nie powstają żadne substancje, jak osady filtrowe lub ścieki, które trzeba byłoby usuwać jako odpadki. Szczególną korzyść trzeba widzieć w tym, że otrzymuje się gaz oczyszczony, który jest odpylony i ma bardzo dużą wartość opałową. Korzystne jest uwolnienie gazu od pyłu, podczas gdy w gazie oczyszczonym pozostają inne substancje mogące podwyższać wartość opałową. Dzięki odpyleniu nie dochodzi też do zatykania przewodów paliwa gazowego.

Obok gazu oczyszczonego pozostają z destylacji tylko nielotne składniki, które można wytlewać lub spalić, przy czym gaz oczyszczony jako paliwo może dostarczyć do tego energii cieplnej. Tylko przy rozruchu potrzebne jest wtedy zewnętrzne paliwo gazowe.

Oczyszczany gaz palny może być częścią gazu wytlewnego powstającego w procesie wytlewania. Na przykład rozdziela się skropliny na frakcję ciężką i frakcję lekką. Gaz płucze się wtedy frakcją lekką, a frakcję ciężką i nadmiar frakcji lekkiej poddaje się destylacji. Jeżeli tylko frakcję lekką skroplin wykorzystuje się jako czynnik płuczący, to nie trzeba przepompowywać ciężkich składników skroplin, które zawierają na przykład pył, co oznaczałoby dodatkowe obciążenie pyłem elementów składowych instalacji.

Zadanie podania do wiadomości odpowiedniego urządzenia do oczyszczania gazu palnego rozwiązuje się według wynalazku w ten sposób, że odpływ skroplin jest połączony z destylatorem, od którego wychodzi przewód składników lotnych i przewód składników nielotnych i że przewód składników lotnych łączy się z odpływem gazu przemywanego (gazu oczyszczonego). Pozwala to uzyskać tę korzyść, że przy destylacji lotne składniki skroplin służą do podwyższenia wartości opałowej gazu oczyszczonego, do którego domieszkuje się te składniki. Gaz oczyszczony jest korzystnie pozbawiony pyłu. Pozostające resztki odprowadza się tylko przewodem

173 632 składników nielotnych. Te substancje resztkowe, które zawierają także pył oddzielony od gazu, można jednak wytlewać lub spalać.

Przykładowo przewód składników nielotnych jest połączony z urządzeniem wytlewającym i/lub z urządzeniem paleniskowym. Takie urządzenie wytlewające może dostarczać gaz wytlewny, który może być gazem palnym oczyszczanym w urządzeniu według wynalazku. Przykładowo odpływ gazu przemywanego (gazu oczyszczonego) może być połączony z palnikiem gazowym, który może być częścią wspomnianego urządzenia wytlewającego lub urządzenia paleniskowego.

Urządzenie według wynalazku może więc być częścią zamkniętego w znacznym stopniu systemu. Przy tym częściowy strumień gazu wytlewnego, który pochodzi z urządzenia wytlewającego, jest oczyszczany, przy czym pozostaje tylko odpylony gaz i substancje nielotne powstające przy destylacji. Substancje nielotne mogą być wytlewane w urządzeniu wytlewającym. Gaz oczyszczony można spalać w palniku na gaz opałowy i może on służyć do ogrzewania urządzenia wytlewającego. Oprócz pozostałości z wytlewania i nadmiaru gazu wytlewnego nie powstają żadne konieczne do usunięcia odpady.

Urządzeniem wytlewającym może być bęben wytlewny znanej np. z EP-0 302 310 B1 instalacji wytlewno-paleniskowej.

Przykładowo odpływ skroplin z płuczki gazu jest połączony ze zbiornikiem osadowym, w którym zbierają się się skropliny. Osadzają się przy tym cięższe składniki, które są pokryte warstwą składników lżejszych. Cięższe składniki zawierają przeważnie pył, a składnikami lżejszymi jest woda i/lub olej.

W strefie środkowej zbiornika osadowego odchodzi od niego przewód doprowadzający czynnik płuczący do płuczki gazu. Dzięki temu jako czynnik płuczący dostają się do płuczki lżejsze składniki skroplin, które nie zawierają pyłu. Odpływ nadmiaru skroplin odchodzi u dołu od zbiornika osadowego. Odpływem tym odprowadza się cięższe składniki skroplin, które zawierają pył. Odpływ gazu przemytego odchodzi u góry od zbiornika osadowego.

Zastosowanie zbiornika osadowego daję tę korzyść, że lżejsze składniki skroplin, wolne w znacznym stopniu od pyłu, można doprowadzać jako czynnik przemywający do płuczki gazu.

Przykładowo wychodzący ze zbiornika osadowego odpływ nadmiaru kondensatu jest połączony z hydrocyklonem, od którego odchodzi odpływ lżejszej frakcji i odpływ cięższej frakcji. Odpływ lżejszej frakcji ma ujście w górnej części zbiornika osadowego. Odpływ cięższej frakcji uchodzi w dolnej części zbiornika osadowego. W hydrocyklonie następuje znów oddzielenie doprowadzanych skroplin. Uzyskuje się jeszcze lepsze rozdzielenie lżejszej, czystej części składowej od cięższej, zapylonej części. Lżejszy składnik wchodzi z góry do zbiornika osadowego, natomiast cięższy składnik dostaje się do dolnej części tego zbiornika. Dzięki temu doprowadza się korzystnie oddzielone w hydrocyklonie frakcje do odpowiednich ilości skroplin w zbiorniku osadowym. Eliminuje się w ten sposób w znacznym stopniu ponowne przemieszanie w zbiorniku osadowym. Dzięki zastosowaniu hydrocyklonu uzyskuje się korzystnie jeszcze lepsze rozdzielenie skroplin na cięższą i lżejszą składową.

Przykładowo zbiornik osadowy ma komorę główną i komorę pomocniczą. Odpływ cięższej frakcji z hydrocyklonu uchodzi do dolnej części komory pomocniczej. Ta ostatnia ma przelew uchodzący do komory głównej i jest połączona u dołu z odpływem nadmiaru skroplin. Uzyskiwana w ten sposób korzyść polega na ty, że istnieją trzy kolejne stopnie separacji skroplin. Po sedymentacji cięższej składowej skroplin w komorze głównej zbiornika osadowego składowa ta dostaje się do hydrocyklonu. Oddzielona tam cięższa składowa dostaje się do komory pomocniczej zbiornika osadowego, gdzie odbywa się znów proces osadzania. Lżejsza składowa płynie stąd przelewem do komory głównej, a cięższa składowa jest odprowadzana na przykład do destylatora. Dzięki zastosowaniu zbiornika osadowego, który ma komorę główną i komorę pomocniczą, poprawia się jeszcze bardziej rozdzielanie skroplin.

Sposób i urządzenie według wynalazku mają tę zaletę, że oczyszczony gaz ma bardzo wysoką wartość opałową, gdyż jest on wolny od pyłu mogącego obniżać tę wartość i ponieważ uzyskuje się przez destylację substancje dające wysoką wartość opałową oraz domieszkuje się je do gazu oczyszczonego. Poza tym korzystne jest to, że nie powstają żadne odpady, które trzeba byłoby obrabiać w specjalny sposób. Nie ma ani ścieków ani substancji, których nie można

173 632 byłoby doprowadzić do instalacji spalania, na przykład do bębna wytlewnego. W temperaturze powyżej 100°C w destylatorze ewentualnie istniejąca woda dostaje się w postaci pary do strumienia gazu oczyszczonego. Mała ilość pary wodnej nie pogarsza wartości opałowej gazu oczyszczonego, ponieważ gazjest i tak wilgotny. Korzyść polega jednak na tym, że nie ma ścieków. W szczególności poza fazą rozruchu instalacji nie potrzeba czynnika zewnętrznego do oczyszczania gazu palnego.

Na przykładzie rysunku objaśnia się niżej odmianę wykonania urządzenia według wynalazku, za pomocą którego można zrealizować sposób według wynalazku.

Oczyszczany, palny gaz G może być na przykład w całości lub w części gazem wytlewnym SG ze znanego jako taki bębna wytlewnego 7, z którego wychodzi przewód gazu wytlewnego 7a. Palny gaz G dostaje się dopływem la, który może łączyć się z przewodem 7a, do płuczki gazu 1, którą może być płuczka Venturiego. Płuczka 1 ma również dopływ 1b czynnika płuczącego W i odpływ 1c skroplin K oraz gazu oczyszczonego R. Odpływ ten łączy się poprzez oddzielacz 11 aerozoli skroplin z odpływem 6 przemywanego gazu (gazu oczyszczonego) R.

Odpływ 1c płuczki 1 jest połączony ze zbiornikiem osadowym 2. Osadzają się tu cięższe składniki skroplin K. Te cięższe składniki zawierają dużo pyłu, natomiast w pokrywającej je warstwie lżejszych składników jest mało pyłu i warstwa ta może składać się z oleju i wody. Gdy temperatura w zbiorniku osadowym 2 przewyższa 100°C, to tylko olej stanowi lżejszy składnik skroplin K. W przybliżeniu na środku zbiornika 2 wychodzi z niego dopływ 1b doprowadzający do płuczki 1 czynnik przemywający W. Dzięki temu część lżejszych, pozbawionych pyłu składników skroplin K dochodzi jako czynnik przemywający W do płuczki gazu 1. Dopływowi 1b można przyporządkować chłodnicę 10.

Ze zbiornika osadowego 2 wychodzi u dołu odpływ 2a cięższego składnika skroplin K. Również nadmiar lżejszych skroplin K odprowadza się odpływem 2a.

Ze zbiornika osadowego 2 wychodzi u góry odpływ 6 płukanego gazu (gazu oczyszczonego) R. Odpływ 2a skroplin K może łączyć się z hydrocykłonem 3, gdzie następuje dalsze oddzielanie skroplin. Lżejsza frakcja dostaje się odpływem 3a z góry do zbiornika osadowego 2, a cięższa frakcja dostaje się odpływem 3b do dolnej części zbiornika 2. Obie frakcje są więc odprowadzane we właściwe miejsce w zbiorniku osadowym 2.

Przykładowo zbiornik osadowy 2 może mieć komorę główną 2A i komorę pomocniczą 2B. Cięższa frakcja z hydrocyklonu 3 jest wtedy doprowadza odpływem 3b do dolnej części komory pomocniczej 2B, gdzie następuje trzeci proces oddzielania w skroplinach K. Lżejszy składnik spływa przelewem 5 z komory pomocniczej 2B do komory głównej 2A. Pozostający po trzech separacjach nadmiar kondensatu U dostaje się odpływem 2b do destylatom 4. Odpływ 6 gazu oczyszczonego R może wychodzić z górnej części komory pomocniczej 2B zbiornika osadowego 2. Za komorą pomocniczą 2B i przed odpływem 6 może być włączony oddzielacz 11 aerozoli skroplin.

W podgrzewanym grzejnikiem 9 destylatorze 4 następuje oddzielanie lotnych składników F nadmiaru kondensatu U od jego nielotnych składników N. Przewód 4a lotnych składników F wychodzi z górnej części destylatora 4 i uchodzi do odpływu 6 przemytego gazu (gazu oczyszczonego) R. Przewód 4b nielotnych składników N wychodzi z dolnej części destylatora 4. Składniki nielotne N zawierają cały pył usunięty z oczyszczanego gazu palnego G. Ponadto składniki nielotne zawierają także substancje smoliste. Nielotne składniki N są palne i mogą być wytlewane na przykład w bębnie wytlewnym 7 znanej jako taka instalacji wytlewno-paleniskowej. W tym celu przewód 4b może łączyć się z bębnem wytlewnym 7. Wzbogacony lotnymi składnikami F gaz oczyszczany R może służyć jako paliwo gazowe w bębnie wytlewnym 7. Dlatego odpływ 6 oczyszczonego gazu R jest połączony z palnikiem gazowym 8, który jest elementem składowym bębna wytlewnego 7. W palniku 8 spalany jest gaz oczyszczony R, a powstająca w ten sposób energia cieplna służy do pogrzewania bębna wytlewnego 7.

Podgrzewanie destylatora 4 odbywa się poprzez podgrzewanie cyrkulującej fazy ciekłej w wymienniku ciepła 9. We wszystkich przewodach mogą występować pompy P do tłoczenia czynnika.

Z przedstawionego urządzenia nie wychodzą ani ścieki ani gazy odlotowe. Nielotne składniki N nadmiaru kondensatu U mogą być łatwo wytlewane w bębnie wytlewnym 7. Lotne

173 632 składniki F nadmiaru kondensatu U podwyższają wartość opałową wolnego od pyłu gazu oczyszczonego R, tak że może on być stosowany jako paliwo gazowe w bębnie wytlewnym 7. Do usuwania pyłu z oczyszczonego gazu G nie potrzeba czynnika zewnętrznego, oprócz fazy rozruchu instalacji. Czynnik płuczący W gazu G uzyskuje się ze skroplin K. W układzie z bębnem wytlewnym 7 nie występują żadne dodatkowe odpady.

W przypadku doprowadzania śmieci M lub innych odpadków do bębna wytlewnego 7 odprowadza się z niego resztki z wytlewania SR i nadmiaru gazu wytlewnego SG, które w znany sposób można dalej przetwarzać w znanej jako taka instalacji wytlewno-paleniskowej.

173 632

W

Ib

f^1a (^G r7a

1»

k ¹	’ ¹	rN
V		5
— . _

-3a i³

3b

4b•M *4a

I?

TL

SR

SG

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zi

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób oczyszczania gazu palnego (G), w szczególności gazu wytlewnego (SG), przy czym gaz (G) przemywa się i odprowadza jako gaz oczyszczony (R) i przy czym odprowadza się skropliny (K), znamienny tym, że skroplmy (K, U) destyluje się i że lotne składniki (F) domieszkuje się do gazu oczyszczonego (R) oraz odprowadza się składniki nielotne (N).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nielotne składniki (N) wytlewa się lub spala i że gaz oczyszczony (R) jako paliwo gazowe dostarcza do tego energii cieplnej.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że skropliny (K) rozdziela się na ciężką i lekką frakcję, że gaz (G) płucze się lekką frakcją i że destyluje się ciężką frakcję oraz nadmiar lekkiej frakcji.
4. Urządzenie do oczyszczania gazu palnego (G), w szczególności gazu wytlewnego (SG), z płuczką gazu (1), która ma dopływ (la) gazu (G), dopływ (1b) czynnika płuczącego (W) i odpływ (1c) skroplin (K) oraz jest połączona z odpływem (6) płukanego gazu (gazu oczyszczonego) (R), znamienne tym, że odpływ (1c) skroplin (K) łączy się z destylatorem (4), z którego wychodzi przewód (4a) lotnych składników (F) i przewód (4b) nielotnych składników (N), i że przewód (4a) lotnych składników (F) łączy się z odpływem (6) gazu oczyszczonego (R).
5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że przewód (4b) nielotnych składników (N) jest połączony z urządzeniem wytlewnym (7) i/lub z urządzeniem paleniskowym.
6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że odpływ (6) gazu płukanego (gazu oczyszczonego) (R) jest połączony z palnikiem gazowym (8).
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że palnik gazowy (8) przyporządkowano urządzeniu wytlewnemu (7) lub urządzeniu paleniskowemu.
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że urządzeniem wytlewnym (7) jest bęben wytlewny instalacji wytlewno-paleniskowej.
9. Urządzenie według eastrz. 4, znamienne tym, ze odpływ (lc) skw>plic (K) jest połączony ze zbiornikiem osadowym (2), od którego wychodzi na poziomie jego środka dopływ (1b) czynnika płuczącego (W) do płuczki gazu (1) i od którego odchodzi u dołu odpływ (2a) nadmiaru skroplin i u góry odpływ (6) gazu płukanego (gazu oczyszczonego) (R).
10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że odpływ (2a) nadmiaru skroplin łączy się z hydrocyklonem (3), od którego wychodzi odpływ (3a) lżejszej frakcji, który ma ujście w górnej części zbiornika osadowego (2), oraz odpływ (3b) cięższej frakcji, który ma ujście w dolnej części zbiornika osadowego (2).
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że zbiornik osadowy (2) ma komorę główną (2A) i komorę pomocniczą (2B), że odpływ (3b) hydrocyklonu (3) dla cięższej frakcji uchodzi w dolnej części komory pomocniczej (2B) i że komora pomocnicza (2B) ma przelew (5) uchodzący do komory głównej (2A) i u dołu jest połączona z odpływem (2b) nadmiaru kondensatu (U), który to odpływ łączy się z destylatorem (4).