PL59779B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 10.IV.1970 59779 KI. 12 i, 1/16 MKP C 01 b *\lt UKD 661.961.6 Wlasciciel patentu: Shell Internationale Research Maatschappij N. V., Ha¬ ga (Holandia) Sposób wytwarzania mieszanek gazowych zawierajacych wodór i tlenek wegla Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania miesza¬ nek gazowych zawierajacych wodór i tlenek wegla przez czesciowe spalanie cieklych weglowodorów z gazem zawierajacym tlen ewentualnie z dodatkiem parywodnej. 5 Znany jest sposób wytwarzania takich mieszanek przez czesciowe spalanie cieklych weglowodorów w reaktorze pod cisnieniem wyzszym od atmosfe¬ rycznego, z gazem zawierajacym tlen i ewentual¬ nie z dodatkiem pary wodnej, jednakze otrzymana 10 mieszanka gazowa zawsze zawiera wzglednie duza ilosc sadzy, poniewaz wskutek niecalkowitego spa¬ lania, tworzenie sie wolnego wegla jest praktycz¬ nie nieuniknione.Ilosc sadzy w takich mieszankach moze byc 15 zmniejszona przez odpowiedni dobór warunków procesu i urzadzen do wykonywania tego procesu.Proces, w którym mieszanka gazowa otrzymana jest przez czesciowe spalanie weglowodorów za¬ wiera bardzo malo sadzy Jest podany w brytyjskim 20 opisie patentowym nr 780 120.W sposobie tym rozpylony strumien weglowodo¬ rów wtryskuje sie w postaci stozka wewnatrz pu¬ stego do górnej czesci komory spalania o ksztalcie cylindrycznym i srednicy przekraczajacej piecio- 25 krotnie wymiar dlugosci tej komory a gaz zawie¬ rajacy tlen wprowadza sie ruchem wirowym stoz¬ kowa dysza, umieszczona w tej samej czesci komo¬ ry, do któreji doprowadzany jest strumien weglo¬ wodoru. W ten sposób wewnatrz komory tworza 30 sie dwa toroidalne wiry, powodujace szybkie zmie¬ szanie weglowodorów z gazem zawierajacym tlen i szybkie spalanie, w czasie ponizejl 4 sekund, przy cisnieniu w komorze co najmnieji 3 atmosfery.Mieszanki gazowe, otrzymane przez czesciowe spalanie w wyzej opisany sposób, zawierajia jeszcze male ilosci sadzy.Istnieje mozliwosc usuwania sadzy przez trakto¬ wanie otrzymanego produktu czesciowego spalania woda i/lub olejem weglowodorowym i wytworzenie zawiesiny sadzy w wodzie lub w olejii weglowodo¬ rowym oraz wydzielenie sadzy w postaci zwartych zlepków, skladajacych sie z sa¬ dzy i olejiu weglowodorowego lub w postaci zawiesiny w tych weglowodorach. Otrzyma¬ ny produkt uboczny moze byc nastepnie wykorzys¬ tany jajko paliwo w normalnym spalaniu, ale w wie¬ lu przypadkach nie jest mozliwe calkowite zuzycie tego paliwa w samym zakladzie gazyfikacyjnym lub w jego poblizu a dalszy transport tego produk¬ tu ubocznego moze byc kosztowny. Z tego wzgledu osiagnieciem technicznym byloby dalsze obnizenie ilosci tworzacej sie sadzy jlako produktu ubocznego.Obecnie stwierdzono, ze cel ten mozna osiagnac przez wprowadzenie wody do weglowodorów sto¬ sowanych jako paliwo, przed poddaniem ich proce¬ sowi czesciowego spalania. Dodanie wody powodu¬ je zmniejszenie ilosci tworzacej' sie sadzy w sto¬ sunku do ilosci sadzy powstajacej z cieklego pali¬ wa, bez dodatku wody. 59 779*j. 3 Do paliwa weglowodorowego wprowadza sie naj¬ wyzej 4% wagowych wody, jednak najbardziej ko¬ rzystne wyniki uzyskuje sie gdy zawartosc wody w paliwie doprowadzanym do komory spalania wy¬ nosi 0,3—0,7%. Obecnosc niewielkiej ilosci wody 5 w strumieniu paliwa powoduje w paliwie doprowa¬ dzanym do reaktora pod cisnieniem gwaltowne, niejako „wybuchowe" wytwarzanie sie pary wod¬ nej wskutek naglego wzrostu temperatury, co po¬ lepsza rozproszenie paliwa w postaci rozpylonej. 10 Im dokladniejsze jest rozpylanie paliwa, tym lat¬ wiej mozna uniknac powstawania sadzy przy cze¬ sciowym spalaniu.Inna zaleta domieszki niewielkiej ilosci wody po¬ lega na tym, ze parowanie wody i jej reakcja che- 15 miczna z paliwem weglowodorowym wywiera dzia¬ lanie obnizajace temperature plomienia. Poniewaz ; jednym z ograniczen dozowania tlenu jiest dziala¬ nie ciepla na wykladzine reaktora, wprowadzanie wody umozliwia zwiekszenie ilosci doprowadzane- 20 go tlenu, co przyczynia sie do dalszego zmniejsze¬ nia powstawania sadzy.Stwierdzono w praktyce, ze stopien zmniejszenia ilosci sadzy moze byc doprowadzony do okolo 20% wagowych ilosci sadzy powstajacej w normalnym 25 procesie czesciowego spalania, w którym woda nie jiest dodawana do strumienia paliwa.Zgodnie z wynalazkiem woda moze byc wpro¬ wadzana do paliwa weglowodorowego przed pod¬ daniem paliwa cisnieniu wymaganemu do wtryski- 3 wania paliwa przez rozpylacz cisnieniowy.Mieszanina wodno-paliwowa moze byc wstepnie podgrzana do co najwyzej 350°C przed wprowadze¬ niem do reaktora, lecz po doprowadzeniu jej do cisnienia zasilania reaktora. „Wybuchowe" wlas- 35 nósci parowania wody równiez w znacznym stop¬ niu wynikaja z róznicy miedzy cisnieniem mieszan¬ ki wodno-paliwowej, które wynosi na ogól 60—160 atmosfer a cisnieniem wewnatrz reaktora, które jest znacznie nizsze i na ogól nie przekracza 40 at- 40 mosfer.Jak juz zaznaczono, mieszanka gazowa otrzyma¬ na przez czesciowe spalanie materialu weglowodo¬ rowego zawsze zawiera sadze, poniewaz przy nie¬ calkowitym spalaniu powstawanie wolnego wegla 45 jest praktycznie nieuniknione. Z tych wzgledów otrzymane gazy przed dalszym ich uzytkowaniem nalezy poddac obróbce w celu usuniecia sadzy, cze¬ go mozna dokonac przez jednoczesne ochlodzenie - goracych gazów i oczyszczanie za pomoca wody i,/ 50 /lub pary. wodnej, otrzymujlac sadze w postaci roz¬ cienczonej wodnej zawiesiny.Ochlodzone i oczyszczone gazy sa produktem koncowym do dalszego wykorzystania, lecz wodna zawiesina sadzy wymaga dalszeji obróbki, gdyz nie 55 moze byc odprowadzana do wód sciekowych, ze wzgledu na rodzaj i ilosc zanieczyszczenia. Z tych wzgledów wodna zawiesine sadzy poddaje sie ob¬ róbce ciecza organiczna, np. cieklymi weglowodo¬ rami, które wykazuja wieksze napiecie adhezyjne 60 wzgledem czastek sadzy niz woda, a przez odpo¬ wiedni dobór ilosci cieczy organicznej i stezenia ¦ fazy wodnej otrzymuje sie zwarte zlepki sadzy i cieczy organicznej, które moga byc latwo oddzie¬ lone od fazywodnej. 65 4. .. '¦; Co najmnieji czesc wydzielonej sadzy miesza sie jednorodnie z cieklymi weglowodorami, tak aby 0- trzymac weglowodory zawierajace sadze i kontro¬ lowana ilosc wody wprowadzonej ze zlepkami sa¬ dzy. Ilosc wody w paliwie naweglonym regulujie sie przez dobranie ilosci paliwa, jaka '-ma byc do¬ mieszana do zlepków sadzy. Zawartosc procentowa wody w zlepkach sadzy wynosi 10—15 Wynalazek objasnia zalaczony rysunek, na któ¬ rym przedstawiono schematycznie przyklad czesci instalacji nadajacej sie do wytwarzania mieszanki gazowej Co+H2 sposobem wedlug wynalazku.Przyklad. Ze zbiornika 4 cieklego weglowo¬ doru paliwo jest pompowane przewodem 2 za po¬ moca niskocisnieniowej pompy 2, pod cisnieniem nie przekraczajacym 6 atmosfer. Woda z przewodu 4 jest dozowana za pomoca pompy 5 przewodem 7 do przewodu 2, w którym laczy sie ze strumieniem paliwa. Dokladne wymieszanie wody w strumie¬ niu paliwa nastepuje w dostatecznym stopniu we wspólnym przewodzie 8, pompie wysokocisnienio¬ wej 9 majacej urzadzenia napedowe 10 i w prze¬ wodzie 11. Pompa wysokocisnieniowa 9 podnosi cisnienie mieszaniny do okolo 60—160 atmosfer.Mieszanina paliwa z woda moze byc przed wpro¬ wadzeniem do reaktora podgrzana, korzystnie do temperatury bliskiej temperatury reaktora, np. za pomoca parowego wymiennika ciepla 12, po czym jiest wprowadzana dysza cisnieniowa 13 do reak¬ tora 14, w którym nastepuje rozpylanie paliwa wskutek zawartosci wody w paliwie weglowodoro¬ wym i naglego obnizenia cisnienia w wysokiej tem- .peraturze. Gazy wytworzone w reaktorze odpro¬ wadza sie przewodem 15 do dalszego wykorzystania.W instalacji moga byc zastosowane uklady regu¬ lacyjne, np. regulator 16 sterujacy urzadzenie do¬ zujace 6, sprzezony z przeplywomierzem wlaczo¬ nym do przewodu 2, jak pokazano na rysunku schematycznym liniami przerywanymi 17 i 18.Nja rysunku schematycznym pokazano tylko gló¬ wne elementy i przewody, a wszelkiego rodzaju 0- sprzet pomocniczy, jiak np. przewody wlotowe i wy¬ lotowe, zawory, inne urzadzenia regulacyjne itp. zostaly pominiete.Przeprowadzone w zakladzie przemyslowym pró¬ by czesciowego spalania cieklych weglowodorów sposobem wedlug wynalazku daly wyjatkowo ko¬ rzystne wyniki. Wiadomo, ze tworzenie sie wolne¬ go wegla w postaci sadzy normalnie wzrasta w wa¬ runkach zwiekszenia stosunku ilosciowego paliwa do ilosci doprowadzanego tlenu. Próby czesciowego spalania sposobem wedlug wynalazku wykazaly, ze wtryskiwanie niewielkiej ilosci wody do paliwa po¬ woduje zmniejszenie nie tylko ilosci tworzacej sie sadzy lecz przy równoczesnym obnizeniu ilosci tworzacej) sie sadzy mozna zwiekszyc ilosc czescio¬ wo spalanego paliwa przy stalym doplywie tlenu. PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania mieszanek gazowych za¬ wierajacych wodór i tlenek wegla przez czesciowe spalanie w reaktorze cieklych weglowodorów pod cisnieniem wyzszym od atmosferycznego, w obec¬ nosci gazu zawierajacego tlen i ewentualnie z do-5 59 779 6 datkiem pary wodnej, znamienny tym, ze do ciek¬ lego paliwa weglowodorowego, przed wprowadze¬ niem go do reaktora spalania dodaje sie mala ilosc wody.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do cieklego paliwa weglowodorowego dodaje sie 0,3— 4°/o wagowych wody, korzystnie 0,5%.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze wode do cieklego paliwa weglowodorowego do¬ daje sie przed podniesieniem cisnienia paliwa do cisnienia zasilania dysza cisnieniowa reaktora spa¬ lania.

4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, znamienny tym, ze mieszanine cieklego paliwa weglowodorowego z woda pod cisnieniem zasilania podgrzewa sie wste¬ pnie do temperatury nie przekraczajacej 350°C. 10 15

5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, znamienny tym, ze stosuje sie cisnienie zasilania reaktora spalania 60—160 atmosfer a w reaktorze stosuje sie cisnienie spalania nie wieksze niz 40 atmosfer.

6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, znamienny tym, ze mieszanke gazu zawierajlaca sadze chlodzi sie, plucze woda i/lub para wodna, przy czym usuwa sadze w postaci wodnej zawiesiny, a nastepnie wodna zawiesine sadzy poddaje sie obróbce ciek¬ lym weglowodorem do wytworzenia zwartych zlep¬ ków sadzy, które oddziela sie od wody i co naj¬ mniej czesc otrzymanych zlepków sadzy miesza sie jednorodnie z cieklymi weglowodorami w taki spo¬ sób, aby wytworzyc naweglone paliwo o zawartos¬ ci wody nie wiecej niz 4% wagowych. Dokonano jednej poprawki "L-J-n PL PL