PL193202B1

PL193202B1 - Sposób oddzielania kwaśnych gazów od gazu syntezowego

Info

Publication number: PL193202B1
Application number: PL337213A
Authority: PL
Inventors: Paul S. Wallace; Kay Anderson Johnson; Delome D. Fair
Original assignee: Ge Energy Usa
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2007-01-31
Also published as: DE69804787T2; ATE215908T1; CN1268098A; JP4063339B2; DE69804787D1; CA2292945C; ES2175719T3; DK0986514T3; CN1110448C; JP2002504059A; AU7822498A; CZ434199A3; EP0986514A1; CA2292945A1; CZ294691B6; KR100518753B1; KR20010013496A; PL337213A1; WO1998055392A1; EP0986514B1

Abstract

1. Sposób oddzielania kwasnych gazów od gazu syntezowego, znamienny tym, ze a) styka sie mieszanine zawierajaca gaz syntezowy i gaz kwasny z ciecza, która reaguje z kwasnym gazem i tworzy sie material staly w postaci czastek, zdyspergowany w cie- czy i gazie syntezowym, b) oddziela sie gaz syntezowy od zawiesiny zawierajacej ciecz i material staly w postaci czastek, c) oddziela sie material staly w postaci czastek od cieczy za pomoca dajacego sie rege- nerowac filtra, d) plucze sie zwrotnie material staly w postaci czastek z dajacego sie regenerowac filtra za pomoca cieczy do plukania zwrotnego i tworzy sie dajaca sie pompowac zawiesine zawierajaca mieszanine materialu stalego w postaci czastek i ciecz do plukania zwrot- nego, e) pompuje sie dajaca sie pompowac zawiesine do generatora gazu, przy czym zawiesine zgazowuje sie tworzac gaz syntezowy i zeszklony material staly. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania kwaśnych gazów od gazu syntezowego. Sposób obejmuje także oddzielanie i zawracanie otrzymanego materiału stałego w postaci cząstek do generatora gazu.

Wytwarzanie gazu syntezowego ze stałych i ciekłych paliw węglowych, a zwłaszcza węgla, koksu i ciekłych surowców węglowodorowych, stosuje się od dłuższego okresu czasu, a ostatnio jest poddawane znacznym ulepszeniom dzięki wzrastającemu zapotrzebowaniu na energię. Gaz syntezowy można wytwarzać przez ogrzewanie paliw węglowych z reaktywnymi gazami, takimi jak tlen albo powietrze, często w obecności wody w generatorze gazu, otrzymując paliwo gazowe, które odciąga się z generatora gazu. Gaz syntezowy poddaje się następnie szeregowi operacji oczyszczania w celu pozbycia się różnych zanieczyszczeń, które tworzą się albo uwalniają z paliwa w czasie operacji zgazowania. Takie materiały, jeżeli nie są właściwie poddane obróbce w czasie operacji zgazowania, mogą łatwo zanieczyszczać urządzenia procesowe.

Do materiałów często znajdywanych w gazie syntezowym należy na przykład siarkowodór, amoniak, cyjanki i cząstki stałe w postaci węgla i śladów metali. Zawartość zanieczyszczeń w materiale zasilającym zależy od materiału zasilającego i szczególnego stosowanego procesu zgazowania, jak również od warunków roboczych. W każdym razie usunięcie tych zanieczyszczeń decyduje o uczynieniu ze zgazowania procesu żywotnego.

Gdy produkt gazowy jest odprowadzany z generatora gazu, to zwykle poddaje się go chłodzeniu i operacji oczyszczania z zastosowanie techniki płukania, w której gaz wprowadza się do płuczki i poddaje zetknięciu z wodą natryskową, która chłodzi gaz i usuwa z gazu syntezowego cząstki i składniki jonowe. Przed wykorzystaniem produktu gazowego wstępnie ochłodzony gaz można następnie poddać obróbce w celu jego odsiarczenia.

Sposób oddzielania kwaśnych gazów od gazu syntezowego, charakteryzuje się według wynalazku tym, że

a) styka się mieszaninę zawierającą gaz syntezowy i gaz kwaśny z cieczą, która reaguje z kwaśnym gazem i tworzy się materiał stały w postaci cząstek, zdyspergowany w cieczy i gazie syntezowym,

b) oddziela się gaz syntezowy od zawiesiny zawierającej ciecz i materiał stały w postaci cząstek,

c) oddziela się materiał stały w postaci cząstek od cieczy za pomocą dającego się regenerować filtra,

d) płucze się zwrotnie materiał stały w postaci cząstek z dającego się regenerować filtra za pomocą cieczy do płukania zwrotnego i tworzy się dającą się pompować zawiesinę zawierającą mieszaninę materiału stałego w postaci cząstek i ciecz do płukania zwrotnego,

e) pompuje się dającą się pompować zawiesinę do generatora gazu, przy czym zawiesinę zgazowuje się tworząc gaz syntezowy i zeszklony materiał stały.

Korzystnie ciecz, która reaguje z kwaśnym gazem, zawiera aminę.

Korzystnie materiał stały w postaci cząstek zawiera siarczek żelaza.

Korzystnie ciecz do płukania zwrotnego zawiera wodę.

Korzystnie ciecz, która reaguje z kwaśnym gazem, zawiera związek żelaza.

Korzystnie dający się regenerować filtr jest filtrem tkaninowym.

Korzystnie w etapie (c) stosuje się szereg filtrów tkaninowych.

Korzystnie oddziela się materiał stały w postaci cząstek od cieczy za pomocą, co najmniej jednego z co najmniej dwóch dających się regenerować filtrów, i tym, że obejmuje ponadto etap regulowania procesu, tak że co najmniej jeden filtr oddziela materiał stały w postaci cząstek od cieczy, która reaguje z kwaśnym gazem, podczas gdy co najmniej jeden dający się regenerować filtr jest płukany zwrotnie.

Korzystnie ciecz, która reaguje z kwaśnymi gazami w etapie (a), stosuje się jako ciecz do płukania zwrotnego w etapie (d).

Korzystnie ciecz do płukania zwrotnego zawiera związek wybrany z grupy obejmującej węglowodór, alkohol, wodę i ich mieszaniny.

Korzystnie obejmuje ponadto wypieranie cieczy, która reaguje z kwaśnym gazem, z dających się regenerować filtrów za pomocą jednego albo więcej związków wybranych z grupy obejmującej węglowodór, alkohol, wodę albo ciecz do płukania zwrotnego przed płukaniem zwrotnym.

PL 193 202 B1

Zgodnie z wynalazkiem mieszaninę zawierającą gaz syntezowy i gaz kwaśny styka się z cieczą, która reaguje z kwaśnym gazem tworząc zawiesinę materiału stałego w postaci cząstek, zdyspergowanego w cieczy i gazie syntezowym. Zawiesinę zawierającą ciecz i materiał stały w postaci cząstek oddziela się od gazu syntezowego w konwencjonalnym separatorze albo za pomocą innych środków. Następnie zawiesinę filtruje się w celu oddzielenia od cieczy materiału stałego w postaci cząstek za pomocą dającego się regenerować filtra. Materiał stały w postaci cząstek usuwa się z dającego się regenerować filtra drogą płukania zwrotnego za pomocą cieczy do płukania zwrotnego z utworzeniem dającej się pompować zawiesiny zawierającej mieszaninę materiału w postaci cząstek i cieczy z przemywania zwrotnego.

Stosowane tu określenie „ciecz, która reaguje z kwaśnym gazem obejmuje ciecze, które rozpuszczają korzystnie kwaśne gazy, jak również ciecze, które zawierają jeden albo więcej związków, które są w nich rozpuszczone, zdyspergowane albo zawieszone, i reagują z kwaśnymi gazami. Sama ciecz może być obojętna.

Stosowane tu określenie „kwaśne gazy obejmuje siarkowodór, dwutlenek węgla albo ich mieszaninę, przy czym mogą być obecne śladowe ilości innych kwaśnych gazów. Ciecz może reagować z jednym albo z obydwoma z tych kwaśnych gazów. Typowe ciecze mogą zawierać aminę, taką jak etanoloamina. Ciecze mogą być rozpuszczalnikami, takimi jak niższe alkohole jednowodorotlenowe, takie jak metanol, albo alkohole wielowodorotlenowe, takie jak glikol etylenowy, itp.

Stosowane tu określenie „gaz syntezowy” albo „syngaz” obejmuje gazy zawierające tlenek węgla, wodór i ewentualnie gazy obojętne, takie jak azot.

Stosowane tu określenie „filtr dający się regenerować” oznacza filtr, który po załadowaniu i częściowym zapchaniu się materiałem stałym można regenerować, przy czym regeneracji dokonuje się zwykle drogą usuwania filtra z obiegu roboczego, a następnie odwracania kierunku przepływu i wymywania zwrotnego cząstek z powierzchni filtracyjnej. Wymyty zwrotnie materiał jest zawiesiną, którą oddziela się korzystnie od strumienia procesowego. Następnie, gdy wypłukano już wystarczającą ilość materiału, zmienia się ponownie kierunek przepływu i wprowadza filtr ponownie do służby.

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania kwaśnych gazów od gazu syntezowego i obróbki otrzymanego materiału stałego. Gaz syntezowy można wytwarzać przez ogrzewanie paliw węglowych z gazami reaktywnymi, takimi jak tlen albo powietrze, często w obecności pary, w generatorze gazu otrzymując paliwo gazowe, które odciąga się z generatora gazu. Tak wytworzony gaz syntezowy zawiera często zanieczyszczenia, takie jak kwaśne gazy. Mieszaninę zawierającą gaz syntezowy i gaz kwaśny styka się z cieczą, która reaguje z kwaśnym gazem tworząc materiał stały w postaci cząstek, który jest zdyspergowany w cieczy i gazie syntezowym. Stykanie prowadzi się w przeciwprądowej barbotażowej kolumnie talerzowej albo z wypełnieniem, przy czym można stosować jakikolwiek sposób stykania się, włącznie ze strumieniowymi płuczkami gazowymi, odwróconymi strumieniowymi płuczkami gazowymi i zwężkowymi płuczkami gazowymi. Rodzaj urządzenia kontaktowego nie jest przy tym ważny.

Podobnie nie jest ważny rodzaj cieczy, która reaguje z kwaśnym gazem. Istnieje wiele cieczy, substancji stałych w postaci cząstek i zawiesin znanych w technice do usuwania kwaśnych gazów (patrz na przykład amerykańskie opisy patentowe nr US-4039619, US-4052176, US-4496371, US4769045, US-5289676 i US-5447702, włączone tu tytułem referencji). Ciecz może zawierać aminę, taką jak dwuetanoloamina, metanol, N-metylopirolidon albo eter dwumetylowy poliglikolu etylenowego. Ciecz może zawierać żelazo ziarniste, sole kaustyczne, węglany, tlenki żelaza, nikiel, tlenki niklu albo ich połączenia.

Zawiesinę zawierającą ciecz i materiał stały w postaci cząstek oddziela się od gazu syntezowego w strefie rozdzielania kolumny, w konwencjonalnym separatorze albo innymi środkami. Oddzielanie zawiesiny od gazu jest dobrze znane w technice.

Następnie zawiesinę filtruje się w celu oddzielenia materiału stałego w postaci cząstek od cieczy za pomocą dającego się regenerować filtra, przy czym często korzystne są etapy wstępnej koncentracji, takie jak osadzanie w odstojniku albo wirowanie, w celu zwiększenia obciążenia zawiesiny przed filtrowaniem. Na ogół jednak zawiesinę filtruje się bez wstępnej koncentracji.

Zawiesinę filtruje się drogą przetłaczania przez filtry pod zmniejszonym ciśnieniem. Filtry usuwają część, często więcej niż 70% materiału stałego z zawiesiny. Filtry umożliwiają przechodzenie cieczy i ewentualnie części materiału stałego i zawracanie ich do urządzenia kontaktowego. W miarę jak ten materiał stały gromadzi się na filtrze tworzy się placek filtracyjny. Różnica ciśnień rośnie do

PL 193 202 B1 punktu, w którym przepływ przez filtr staje się utrudniony. W pewnym momencie, zanim filtr będzie całkowicie zatkany, usuwa się go z obiegu.

Płyn, który reaguje z kwaśnym gazem, jest kosztowny, tak że może okazać się korzystne zastąpienie go mniej kosztowną cieczą do płukania zwrotnego. Korzystne jest przetłaczanie cieczy, która reaguje z kwaśnym gazem, przez filtr w tym samym kierunku, w którym biegnie normalnie proces, tak aby nie obciążać cieczy, która reaguje z gazem, materiałem stałym. Ciecz zastępująca ciecz, która reaguje z gazem, nie jest punktem krytycznym. Ciecz, która reaguje z kwaśnymi gazami, można zastąpić między innymi wodą, węglowodorem, alkoholem, gazem albo parą. Korzystne jest zastąpienie cieczy, która reaguje z kwaśnym gazem, cieczą do płukania zwrotnego.

Materiał stały w postaci cząstek usuwa się z dającego się regenerować filtra drogą płukania zwrotnego za pomocą cieczy do płukania zwrotnego z utworzeniem dającej się pompować zawiesiny zawierającej mieszaninę materiału stałego w postaci cząstek i cieczy do płukania zwrotnego. Taką zawiesinę można traktować jako odpad albo zawracać do generatora gazu, w którym prowadzi się zgazowanie materiału organicznego, a cząstki poddaje się zeszkleniu, przez co obydwa stają się nieszkodliwe dla środowiska. Ciecz do płukania zwrotnego powinna być zgodna z dalszym jej przeznaczeniem. Ciecz do płukania zwrotnego może być wodą, węglowodorem, alkoholem albo inną kompatybilną cieczą.

Oczywiście może okazać się prostsze i bardziej ekonomiczne stosowanie jako cieczy do płukania zwrotnego cieczy, która reaguje z kwaśnym gazem. Ciecz do płukania zwrotnego nie musi koniecznie mieszać się z cieczą, która reaguje z kwaśnym gazem, chociaż jest to często korzystne. Często zalecana jest woda, ponieważ nie jest kosztowna i sama może pochodzić ze strumienia odpadowego z innego procesu.

Dający się regenerować filtr może być jakimkolwiek filtrem nadającym się do płukania zwrotnego. Jednym z korzystnych rozwiązań handlowych jest filtr tkaninowy, to jest filtr tkaninowy pokrywający wewnętrzne podłoże, do którego ciecz może wchodzić i być z niego odciągana. Strumień procesowy płynie z zewnątrz tkaniny, przez tkaninę i do wewnętrznego podłoża. Materiał stały gromadzi się na zewnątrz tkaniny do czasu płukania zwrotnego.

Korzystne jest mieć do dyspozycji dwie albo więcej tkanin, które nadają się do równoległej pracy w systemie.

System regulacji może wyłączać jeden filtr z linii technologicznej przez oddzielenie go od urządzenia kontaktowego. Następnie płyn, który reaguje z kwaśnym gazem, można korzystnie usunąć z filtra. Wreszcie płyn można wstrzykiwać przez środkowe podłoże i na zewnątrz przez tkaninę z prędkością wystarczającą do usunięcia materiału stałego w postaci cząstek. Z kolei ciecz do płukania zwrotnego wypiera się korzystnie cieczą, która reaguje z kwaśnym gazem, a filtr wprowadza ponownie do eksploatacji.

Zawiesina jest korzystnie zawiesiną, która daje się pompować, co zmniejsza koszty manipulacji i umożliwia łatwe zawracanie do generatora gazu. Dającą się pompować zawiesinę pompuje się korzystnie z powrotem do generatora gazu. Ciecz i wszelki materiał organiczny poddaje się zgazowaniu w reaktorze. Materiał stały poddaje się zeszkleniu, co stabilizuje go do dalszego bezpiecznego zagospodarowania.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób oddzielania kwaśnych gazów od gazu syntezowego, znamienny tym, że

a) styka się mieszaninę zawierającą gaz syntezowy i gaz kwaśny z cieczą, która reaguje z kwaśnym gazem i tworzy się materiał stały w postaci cząstek, zdyspergowany w cieczy i gazie syntezowym,

b) oddziela się gaz syntezowy od zawiesiny zawierającej ciecz i materiał stały w postaci cząstek,

c) oddziela się materiał stały w postaci cząstek od cieczy za pomocą dającego się regenerować filtra,

d) płucze się zwrotnie materiał stały w postaci cząstek z dającego się regenerować filtra za pomocą cieczy do płukania zwrotnego i tworzy się dającą się pompować zawiesinę zawierającą mieszaninę materiału stałego w postaci cząstek i ciecz do płukania zwrotnego,

PL 193 202 B1

e) pompuje się dającą się pompować zawiesinę do generatora gazu, przy czym zawiesinę zgazowuje się tworząc gaz syntezowy i zeszklony materiał stały.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciecz, która reaguje z kwaśnym gazem, zawiera aminę.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał stały w postaci cząstek zawiera siarczek żelaza.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciecz do płukania zwrotnego zawiera wodę.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciecz, która reaguje z kwaśnym gazem, zawiera związek żelaza.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dający się regenerować filtr jest filtrem tkaninowym.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie (c) stosuje się szereg filtrów tkaninowych.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oddziela się materiał stały w postaci cząstek od cieczy za pomocą co najmniej jednego z co najmniej dwóch dających się regenerować filtrów, i tym, że obejmuje ponadto etap regulowania procesu, tak że co najmniej jeden filtr oddziela materiał stały w postaci cząstek od cieczy, która reaguje z kwaśnym gazem, podczas gdy co najmniej jeden dający się regenerować filtr jest płukany zwrotnie.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciecz, która reaguje z kwaśnymi gazami w etapie (a), stosuje się jako ciecz do płukania zwrotnego w etapie (d).
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciecz do płukania zwrotnego zawiera związek wybrany z grupy obejmującej węglowodór, alkohol, wodę i ich mieszaniny.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje ponadto wypieranie cieczy, która reaguje z kwaśnym gazem, z dających się regenerować filtrów za pomocą jednego albo więcej związków wybranych z grupy obejmującej węglowodór, alkohol, wodę albo ciecz do płukania zwrotnego przed płukaniem zwrotnym.