Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia mieszaniny gazowej zawierajacej glównie CO i H2 takiej jak paliwo gazowe i gaz syntezowy ze stalych, zawierajacych wegiel paliw.Ze wzgledu na wzrastajace ceny ropy naftowej i spadek dostaw gazu ziemnego konieczne jest obec¬ nie stosowanie zasobów innych paliw naturalnych, które poprzednio byly nieekonomiczne. Chociaz w- niektórych krajach istnieja duze poklady stosun¬ kowo taniego wegla i lupków roponosnych, nie stanowia one dogodnej postaci dla wielu zastoso¬ wan. Materialy te czesto zawieraja nadmierna ilosc zwiazków siarki, które ograniczaja ich zastosowa¬ nie jako paliwa.Sposób wytwarzania gazu syntezowego znany jest na przyklad z opisu patentowego Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 2809104. Sposób ten polega na czesciowym utlenianiu paliwa weglowodorowego w reakcji z tlenem lub powietrzem, w strefie reakcyj¬ nej nie zawierajacej katalizatora, w temperaturze 982,2 — 1760,0°C. W procesie tym poczatkowo sto¬ sowano glównie ciekle paliwa weglowodorowe. Jed¬ nakze ze wzrostem zapotrzebowania na dostepne paliwa oraz ze wzgledu na niewystarczajace ich ilosci i wysokie ceny zaczeto szukac innych zródel paliw. Okazalo sie, ze paliwa ciekle mozna uzu¬ pelniac paliwami stalymi takimi jak koks lub wegiel.W brytyjskim opisie patentowym nr 1341242 przedstawiono sposób wytwarzania gazu syntezo- 2 wego przez czesciowe utlenianie, polegajacy na tym, ze tworzy sie szlam stalego, zawierajacego wegiel paliwa w cieklym paliwie weglowodorowym lub w wodzie. Szlam ten rozpyla sie w strefie reakcji generatora gazu syntezowego przez doprowadzenie do zetkniecia jego strumienia ze strumieniem gazu utleniajacego takiego jak powietrze lub tlen. Otrzy¬ mana, rozpylona dyspersja cieczy nosnej, utlenia¬ jacego gazu i stalego, zawierajacego wegiel paliwa - reaguje w strefie reakcji generatora gazu, korzyst¬ nie w temperaturze 982,2 — 1926,7°C, pod cisnie¬ niem od cisnienia atmosferycznego do 210 at, a w wyniku reakcji otrzymuj sie produkt gazowy.Stwierdzono, ze przez zastosowanie dwóch stru¬ mieni szlamu, z których jeden zawiera stale pali¬ wo w weglowodorze a drugi zawiera stale paliwo w wodzie, spalanie w generatorze gazu synte¬ zowego moze przebiegac bardziej wydajnie niz po¬ przednio i ze latwo dostepne, stale zawierajace wegiel paliwo mozna bardziej ekonomicznie prze¬ twarzac na czyste paliwo gazowe lub gaz synte¬ zowy.Okazalo sie ponadto, ze proces prowadzony przy uzyciu dwóch strumieni szlamu jest o wiele ko¬ rzystniejszy niz proces, w którym stosuje sie po¬ jedynczy strumien szlamu, bez wzgledu na to czy zawiera on ciekly weglowodór czy wode..Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze dwa rózne, oddzielne strumienie szlamu stalych, zawierajacych wegiel paliw wprowadza sie jedno- 97 274•7 274 3 4 czesnie do pojedynczego generatora gazu o swo¬ bodnym przeplywie, gdzie przez czesciowe utlenia¬ nie sa one wydajnie przetwarzane na gaz synte¬ zowy lub na czyste paliwo gazowe, które mozna spalac bez zanieczyszczenia srodowiska.Dwa dajace sie przepompowac strumienie szla¬ mu reagenta przeplywaja jednoczesnie przez pal¬ nik typu podwójnego pierscienia zamontowany w generatorze gazu. Jeden strumien szlamu stanowi stale, zawierajace wegiel paliwo z woda jako cie¬ klym nosnikiem, a drugi strumien szlamu stanowi stale, zawierajace wegiel paliwo z cieklym weglo¬ wodorowym paliwem jako nosnikiem. Jeden stru¬ mien szlamu przeplywa przez przewód srodkowy palnika, podczas gdy drugi przeplywa przez zew¬ netrzny pierscien palnika. Jednoczesnie przez po¬ sredni pierscieniowy kanal przeplywa strumien reagenta, którym jest gaz zawierajacy wolny tlen, przeplywajac tym samym pomiedzy obu pozosta¬ lymi strumieniami. Trzy strumienie reagentów wprowadza sie jednoczesnie do wylozonej ognio¬ trwala wykladzina strefy reakcji generatora gazu o swobodnym przeplywie, nie zawierajacego kata¬ lizatora, gdzie stykaja sie one ze soba, ulegaja/ rozpyleniu i mieszaja razem. Predkosc kazdego ze strumieni szlamu jest w granicach okolo 0,30 — — 152,4 m/sekunde. Predkosc gazu zawierajacego wolny tlen jest w granicach okolo 30,48 m/sekun¬ de do predkosci dzwieku.W strefie reakcji generatora gazu w autogenicz- nej temperaturze okolo 815,56 — 1926,7°C i pod cisnieniem okolo 1 — 250 atmosfer zachodzi rea¬ kcja czesciowego utleniania. Gaz wylotowy, opusz¬ czajacy generator dzieli sie na dwa strumienie.Pierwszy z rozdzielonych strumieni gazu chlodzi sie w kotle bezpaleniskowym wytwarzajac pare.Ochlodzony strumien gazu wymywa sie nastepnie cieklym paliwem weglowodorowym, ewentualnie woda w celu usuniecia porwanych czastek cial stalych. Mozna tez znanymi sposobami stosowanymi do oczyszczania gazów, usunac gazy kwasne, wy¬ twarzajac czysty, suchy gaz syntezowy lub paliwo gazowe. Drugi z rozdzielonych strumieni gazu wy¬ lotowego z generatora wprowadza sie do zbiornika chlodzacego, gdzie jest on chlodzony i wymywany woda. Otrzymany strumien przerabianego, nasyco¬ nego woda gazu, mozna wprowadzac do zmiennej strefy konwersji gazu wodnego, gdzie wzrasta w gazie stosunek molowy H2/CO.Stwierdzono, ze prowadzac proces sposobem we¬ dlug wynalazku, latwo dostepne stale, zawierajace wegiel paliwo mozna bardziej ekonomicznie prze¬ twarzac na czyste paliwo gazowe o cieple spalania okolo 667,5 kcal/m* — 3560,0 kcal/m8, lub na gaz syntezowy. Korzysci uzyskane w tym procesie po¬ legaja na zmniejszeniu stosunków wagowych wody do paliwa, tlenu do paliwa i cieklego weglowodo¬ ru do calkowitej ilosci stalego paliwa, przy czym z tej samej ilosci paliwa uzyskuje sie wieksze ilosci wodoru i tlenku wegla.Sposobem wedlug wynalazku wytwarza sie dwa strumienie gazowe zawierajace glównie wodór i tlenek wegla, oraz ewentualnie co najmniej jeden skladnik taki jak dwutlenek wegla, para wodna, metan, azot, argon, tlenosiarczek wegla i siarkowo¬ dór. Jeden ze wspomnianych strumieni gazowych moze byc nasycony para wodna, podczas, gdy dru¬ gi strumien moze zawierac maksymalnie 15*/o mo¬ lowych H2O. Ze strumieni gazu usuwa sie czastki wegla i ewentualnie kwasny gaz.Wytworzony strumien gazu mozna uwazac za paliwo gazowe lub gaz syntezowy, zaleznie od po¬ szczególnych jego zastosowan. Typowy sklad stru¬ mienia wytworzonego gazu (w °/o molowych) przed- stawinono w tablicy 1. v - Tablica 1 Wytworzony gaz H2 CO C02 H20 CH4.COS H2S N2 A °/o 8,0 — 60,0 8,0 — 70,0 1,0 — 50,0 2,0 — 50,0 0,0 — 30,0 0,0 — 0,7 0,0 — 1,0 0,0 — 85,0 0,0 — 2,0 Jako stale, zawierajace wegiel paliwo stosuje sie wegiel," koks weglowy, pólkoks, koks naftowy, lup¬ ki roponosne, piaski smolonosne, pak, rozdrobniony wegiel i ich mieszaniny. Z wyjatkiem rozdrobnio¬ nego wegla, który ma rozmiar czastek ponizej 10 mikronów, wszystkie inne stale, zawierajace wegiel paliwa, korzystnie miele sie do takich rozmiarów czastek aby 100% materialu przechodzilo przez sito Sieve Designation Standard 425 ^m (Alternatywa No. 40) wedlug ASTM E 11 —70 a co najmniej 80°/a przechodzilo przez sito Sieve Destignation Stan¬ dard 75 jjim (Alternatywa No. 200) wedlug ASTM Eli — 70. 1000 jjim = 1 mm.Wegiel moze byc dowolnego typu, na przyklad antracyt, wegiel kamienny i wegiel brunatny. Koks z wegla jest silnie porowata pozostaloscia zawiera¬ jaca wegiel i popiól mineralny, powstala gdy we¬ giel, na przyklad kamienny ogrzewa sie bez do¬ stepu powietrza w piecu koksowniczym. Pólkoks mozna wytwarzac przez pirolize wegla w tempera¬ turze 315,5 — 871,11°C, w obecnosci lub bez do¬ stepu powietrza, wodoru lub gazu syntezowego. Na przyklad pólkoks mozna wytwarzac w retorcie ze zlozem fluidalnym w sposób przedstawiony w opi¬ sie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3717301. Koks naftowy sklada sie z odwodornio- nych weglowodorów o pierscieniach skondensowa¬ nych i wysokim ciezarze czasteczkowym, w posta¬ ci siatki o znacznych rozmiarach fizycznych. Sta¬ nowi ja glównie wegiel i zawiera ona zdyspergo- wane w niej bardzo niewielkie ilosci zwiazków ty¬ pu asfaltów pochodzenia naftowego.Surowy koks naftowy, nadajacy sie do uzycia jako material wyjsciowy w sposobie wedlug wyna¬ lazku mozna wytwarzac w procesie „powolnego koksowania" lub w podobnym procesie konwersji ciezkiego pozostalosciowego oleju opalowego na benzyne, olej gazowy i koks. Typowy proces po¬ wolnego koksowania opisano w Kirk-Othmer, Encyklopedia of Chemical Technology, wydanie 2„ 40 45 50 55 6097 274 6 tom 15, Inter-Science Publisher 1968, strona 20 — — 23. Jako material wyjsciowy odpowiedni jest tak¬ ze spiekany koks naftowy i koks zlany. Pak jest czarna amorficzna, stala lub pólstala pozostaloscia z destylacji smól i produktów smolistych. Rozdrob¬ niony wegiel lub wolny wegiel w postaci sadzy moze byc porwany w strumieniu gazu wylotowego z generatora gazu pracujacego przy czesciowym utlenianiu w ilosci okolo 0 — 20% wagowych (w przeliczeniu na ciezar wegla w paliwie). Taki roz¬ drobniony wegiel jest zarówno oleofilowy jak i hy¬ drofobowy. Charakteryzuje sie on liczba adsorpcji oleju wynoszaca powyzej 1. Zazwyczaj 1 gram rozdrobnionego wegla absorbuje 2 — 3 cm2 oleju.Niektóre rodzaje stalych paliw zawierajacych wegiel opisano w tablicy 2.Stale zawierajace wegiel paliwa, stosowane w sposobie wedlug wynalazku, miele sie najpierw do wlasciwych rozmiarów i miesza z cieklym nosni¬ kiem, aby wytworzyc dajacy sie przepompowywac szlam. Pierwszy strumien szlamu reagenta moze sta¬ nowic szlam stalego, zawierajacego wegiel paliwa i cieklego paliwa weglowodorowego o zawartosci subtancji stalych od okolo 30 — 65% wagowych, a korzystnie 45 — 60% wagowych. Pierwszy zasilajacy strumien szlamu sporzadza sie przez zmieszanie cie¬ klego paliwa weglowodorowego ze stalym, zawiera¬ jacym wegiel paliwem, takim jak wegiel, koks we¬ glowy, pólkoks, lub koks naftowy otrzymany w pro¬ cesie powolnego koksowania, siekany koks naftowy, lupki roponosne, piaski smolowe, pak, rozdrobniony wegiel i ich mieszaniny. Ciekle paliwo weglowodo¬ rowe stanowia produkty destylacji ropy naftowej, olej gazowy, pozostalosciowy olej opalowy, czescio¬ wo oddestylowana ropa naftowa, surowa ropa naf¬ towa, asfalt, smola weglowa, olej weglowy, olej lupkowy, olej z piasków bitumicznych i ich mie¬ szaniny. Korzystnie cieklym paliwem weglowodo¬ rowym jest ciecz wymywajaca, która nastepme zuzywa sie w sposobie wedlug wynalazku i która zawiera rozdrobniony wegiel wyplukany ze stru¬ mienia gazu wyplywajacego z generatora.• Drugi strumien szlamu reagenta stanowi dajacy sie pompowac szlam stalego, zawierajacego wegiel paliwa i wody o zawartosci substancji stalych od okolo 30 — 65% wagowych, korzystnie okolo 45 — — 60% wagowych. Drugi zasilajacy strumien szla¬ mu sporzadza sie przez zmieszanie stalego paliwa zawierajacego wegiel lub mieszania tych paliw z woda.Trzeci strumien reagenta stanowi gaz zawiera¬ jacy wolny tlen, taki jak powietrze, powietrze wzbogacone w tlen zawierajace co najmniej 22% molowych tlenu, i w zasadzie czysty tlen, czyli gaz zawierajacy co najmniej 95% molowych tlenu (pozostalosc stanowia N2 i gazy szlachetne).Dla zmniejszenia ilosci azotu i innych zanie¬ czyszczen gazowych w wytwarzanym gazie, ko¬ rzystny jest w zasadzie czysty tlen. 1 Trzy opisane poprzednio strumienie reagentów wprowadza sie jednoczesnie do strefy reakcji kon. wencjonalnego generatora gazu o swobodnym prze¬ plywie, korzystnie przez palnik typu podwójnego pierscienia. Generator gazu nie zawiera wypelnie¬ nia ani katalizatora. Stanowi go pionowy stalowy zbiornik cisnieniowy wylozony wewnatrz materia¬ lem ogniotrwalym, taki jak opisano w opisie pa¬ tentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr J3097081. Odpowiedni wielopierscieniowy palnik przedstawiono w opisie patentowym Stanów Zjed¬ noczonych Ameryki nr 3705108. Jednak strumien zasilajacy i predkosci w procesie prowadzonym sposobem wedlug wynalazku róznia sie od ujaw¬ nianych we wspomnianym patencie.Sposobem wedlug wynalazku pierwszy lub drugi strumien szlamu reagenta wplywa do strefy reakcji Typowe stale, zawierajace wegiel paliwa Przyblizona analiza % wagowe (suchy) Czesci lotne Zwiazany wegiel Popiól Razem Analiza elementarna % wagowy (suchy) C H N S O Popiól Razem Wegiel 38,6 50,0 11,4 100,0 67,2 ,2 1,3 3,8 11,1 11,4 100,0 Koks z wegla kamiennego 2,0 88,0 ,0 ioo,a 78,9 7,5 1,1 1,1 7,2 4,2 100,0 Pólkoks 3,5 76,4 ,1 100,0 76,8 1,4 1,2 3,1 0,1 17,4 100,0 Koks naftowy ,0 94,3 0,7 100,0 88,4 7,0 2,1 1,5 0,4 0,6 100,0 Rozdrobniony wegiel 3,0 93 4,0 100,0 95,2 1,6 0,2 0,6 2,4 100,0 19 li en z 2,0 J8,0 L0,0 )0,C r8,9 7,5 1,1 1,1 7,2 4,2 )0,0 45 50 55 60 857 97 274 & przez srodkowa dysze trójotworowego palnika, przedstawionego na fig 2 rysunku opisu patento-. wego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3705103.Jednoczesnie, drugi strumien szlamu przeplywa przez zewnetrzna wspólosiowa pierscieniowa dysze umieszczona dookola wspólosiowej, pierscieniowej dyszy posredniej, która z kolei znajduje sie dooko¬ la dyszy srodkowej. Przez posrednia pierscieniowa dysze przeplywa jednoczesnie trzeci strumien rea¬ genta, stanowiacego gaz zawierajacy wolny tlen.Pierwszy i drugi strumien szlamu reagentów sta¬ nowia faze ciekla o temperaturze okolo 4,5 — — 371,1°C i przeplywaja przez palnik z predkoscia na koncówce palnika okolo 0,30 — 152,5 m/sek, korzystnie 1,52 — 75,12 m/sek. Trzeci strumien re¬ agenta stanowiacy gaz zawierajacy wolny tlen ma temperature okolo 4,5 — 815,56°C i przeplywa przez palnik z .predkoscia od okolo 30,48 m/sek do pred¬ kosci dzwieku, korzystnie okolo 60,96 — 137,16 m/sek.Dzieki takiemu rozmieszczeniu, gaz zawierajacy wolny tlen osiaga koncówke palnika w postaci wydrazonego w srodku strumienia o ksztalcie stoz¬ ka, skierowanego w kierunku podluznej osi palni¬ ka i znajdujacego sie pomiedzy pierwszym i dru¬ gim strumieniem szlamu reagentów. Dzieki temu strumien gazu zawierajacego wolny tlen moze gle¬ boko penetrowac do dwóch strumieni" szlamu i za¬ pewniac ich dokladne wymieszanie.Pierscieniowe kanaly wewnetrzny i posredni sa lekko nachylone ku podluznej osi palnika, tworzac kat okolo 10 — 70°. Gdy pierwszy i drugi strumien szlamu zderzaja sie ze soba w poblizu koncówki palnika, czasteczki stale tych dwóch strumieni sty¬ kaja sie ze soba i dalej zmniejszaja swe wymiary.Posredni wtryskiwany strumien gazu zawierajace¬ go wolny tlen styka sie z duza predkoscia z dwo¬ ma pozostalymi strumieniami, tworzac mgle bar¬ dzo drobnych stalych czastek. Powstaje w zasa¬ dzie jednorodna i jednolita dyspersja drobnych czastek stalego paliwa zawierajacego wegiel w roz¬ pylonym cieklym paliwie weglowodorowym, w wo¬ dzie i tlenie. W ten sposób poprawia sie wydaj¬ nosc spalania i mozna zmniejszyc stosunki wago¬ we pary do paliwa, tlenu do paliwa i calkowitej ilosci cieklego paliwa weglowodorowego do ilosci stalego zawierajacego wegiel paliwa.W strumieniach zasilajacych generator gazu do¬ kladnie reguluje sie wzajemne proporcje stalego, zawierajacego wegiel paliwa, cieklego paliwa we¬ glowodorowego, wody i tlenu tak, aby konwersji do tlenków wegla, na przyklad CO i CO2 ulegla zasadnicza czesc wegla, na przyklad co najmniej 80% wagowych i aby utrzymac autogeniczna tem¬ perature strefy reakcji w granicach okolo 815,56 — — l'926,7°C, korzystnie okolo 982,2 —1537,8°C. Cis¬ nienie w strefie reakcji jest w granicach 1 — 250 atmosfer. Czas w strefie reakcji wynosi 0,5 — 50 sekund, korzystnie 1,0 — 10,0 sekund, a stosunek wagowy pary do calkowitej ilosci paliwa (stale, za¬ wierajace wegiel paliwo^ oraz ciekle paliwo weglo¬ wodorowe wynosi w strefie reakcji okolo 0,1 — 1,3, korzystnie 0,2 — 0,50. Stosunek atomowy tlenu w gazie zawierajacym wolny tlen do wegla zawar¬ tego w calkowitej ilosci paliwa jest w granicach okolo 0,6 — 1,6, korzystnie 0,8 — 1,4. Stosunek wielkosci wyraza sie zwykle w ten sposób, ze mia¬ nownik wynosi 1, a licznik ma okreslone granice, na przyklad 0,6 — 1,6.Na jedna czesc wagowa szlamu stalego, zawie- rajacego wegiel paliwa z woda wprowadza sie do strefy reakcji 0,1 — 3 czesci wagowych, korzystnie 0,5 — 1,5 czesci wagowych szlamu stalego, zawie¬ rajacego wegiel paliwa i cieklego paliwa weglowo¬ dorowego. !0 W generatorze gazu poddaje sie reakcji okolo 0,8 — 12 czesci wagowych, korzystnie 2 — 12 czesci wagowych calkowitej ilosci stalego, zawierajacego wegiel paliwa na jedna czesc wagowa cieklego pa¬ liwa weglowodorowego.Strumien gazu wyplywajac ze strefy reakcji dzieli sie na dwa strumienie dla ochlodzenia, oczyszczenia i usuniecia porwanych cial stalych.Jeden strumien gazu chlodzi sie w kotle bezpale- niskowym, a drugi chlodzi sie woda w zbiorniku chlodzacym. W miare potrzeby, ze strumienia gazu wylotowego mozna usuwac gazy, tzn. H2S, COS, C02 i ich mieszaniny. W ten sposób mozna wytwarzac paliwo gazowe, które moze byc spalone bez zanieczyszczania srodowiska. Mozna takze zwiekszyc jego wartosc opalowa. Wytworzony gaz mozna ewentualnie stosowac jako gaz syntezowy, który nie oddzialywuje na krystalizatory wrazliwe na siarke.Strumien gazu wylotowego opuszczajacy genera¬ tor gazu syntezowego ma nastepujacy sklad wyra- zony w % molowych: H2 5,0 — 60,0; CO 8,0 — 70,0; C02 1,0 — 50,0; H20 2,0 — 50,0; CH4 0,0 — 30; H2S 0,0 — 1,0; COS 0,0 — 0,7; N2 0,0—85,0 i H 0,0 — 2,0.W strumieniu gazu wylotowego znajduje sie por¬ wane okolo 0,5 — 30% wagowych rozdrobnionego wegla (w przeliczeniu na ciezar wegla w surowcu wprowadzonym do generatora gazu). Strumien ga¬ zu wylotowego rozdziela sie nastepnie na dwa stru¬ mienie, które chlodzi sie oddzielnie.Pierwszy oddzielony strumien gazu wylotowego 40 stanowiacy okolo 5 — 95% objetosciowych, a ko¬ rzystnie okolo 75 — 95% calej objetosci gazu wy¬ lotowego z generatora chlodzi sie do temperatury okolo 93,3 — 982,2°C, korzystnie 204,4 — 315,5°C przez posrednia wymiane ciepla z woda w kotle 45 bezpaleniskowym. Jednoczesnie powstaje para o temperaturze okolo 204,4 — 343,3°C.Z pierwszego rozdzielonego strumienia' gazu wy¬ lotowego wyplukuje sie znanymi sposobami roz¬ drobniony wegiel, uzywajac jako cieczy wymywa¬ jacej cieklego paliwa weglowodorowego. Na przy¬ klad, jak przedstawiono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3639261, stru- ^mien przerabianego gazu moze przeplywac przez pluczke Venturiego lub pluczke strumieniowa, taka jak opisano w Parry s Chemical Engineer s Hand- book, IV wyd., Mc Graw Mili Co., 1963, strony 18 — 55 do 56 i byc wyplukiwany ciecza wymy¬ wajaca taka, jak ciekle paliwa weglowodorowe lub 60 dyspersje rozdrobnionego wegla w cieklym, weglo¬ wodorowym paliwie. Nastepnie strumien przera¬ bianego gazu oddziela sie w znanym odolejaczu od dyspersji rozdrobnionego wegla w cieklym paliwie weglowodorowym, zawierajacaej od okolo 1 — 20% 65 wagowych substancji stalych, która usuwa sie z.07 274 » 10 dna odolejacza i miesza ze zmielonym stalym pa¬ liwem z okresu karbonskiego w znanym ukladzie do mielenia. Wytwarza sie w ten sposób pierwszy strumien zasilajacy szlamu, który wprowadza sie do generatora gazu syntezowego. 5 Pozostaly rozdrobniony wegiel i inne porwane substancje stale, takie jak niewielkie ilosci popio¬ lu, o ile wystepuja jeszcze w przerobionym stru¬ mieniu gazu, mozna usunac w drugim etapie wy¬ mywania. W takim przypadku, strumien przerabia- io nego gazu moze przeplywac przez pluczke, podobna do pluczki w pierwszym etapie wymywania i byc wyplukiwany woda. Nastepnie otrzymany czysty gaz, zawierajacy mniej niz 1,76 mg rozdrobnionego wegla na 1 Nm3 gazu, oddziela sie w odwadniaczu is od wodnej dyspersji, zawierajacej od okolo 0,001 — — 0,2% wagowych porwanych cial stalych. Dys¬ persje te mozna nastepnie zatezyc i. uzywac jako czesc surowca do zasilania generatora gazu. Zanie¬ czyszczenia gazowe mozna usunac z przerabianego 20 strukmienia gazu w znany sposób.Drugi oddzielony strumien gazu wylotowego z generatora gazu chlodzi " sie przez bezposrednie chlodzenie w wodzie, w zbiorniku chlodzacym takim jak przedstawiony w opisie patentowym Sta- 25 nów Zjednoczonych Ameryki nr 2896927. Poniewaz strumien przerabianego gazu przeplywa w postaci pecherzyków przez wode utrzymywana w tempe¬ raturze okolo 10 — 232,2°C, zostaje z niego wyplu¬ kany zasadniczo wszystek rozdrobniony wegiel i 30 inne porwane substancje stale takie jak popiól, a woda zostaje odparowana. Otrzymany gaz nasyco¬ ny woda odprowadza sie w poblizu wierzcholka zbiornika gaszacego. Ewentualnie, strumien ten mozna poddawac reakcji przemiany w gaz wod¬ ny, aby zwiekszyc stosunek H2/CO. Nastepnie moz¬ na usuwac w znany sposób H^O i wszelkie za¬ nieczyszczenia gazowe.Wodna dyspersje rozdrobnionego wegla i popio¬ lu zawierajacego okolo .0,1 — 2,C°/o wagowych cial stalych z dna zbiornika do chlodzenia woda mie¬ sza sie z wodna dyspersja porwanych cial stalych, na przyklad rozdrobnionego wegla, z poprzednio opisanego odwadniacza. Przy uzyciu znanych spo¬ sobów oddzielania cieczy ód cial stalych, na przy¬ klad osadzania,' saczenia i odwirowania, od dys¬ persji tej oddziela sie klarowna woda. Na przyklad dyspersje mozna przesylac do osadnika, z którego usuwa sie nastepujace trzy strumienie: strumien gruboziarnistego popiolu, który usuwa sie z dna . osadnika, strumien wodnej dyspersji drobnego po¬ piolu i rozdrobnionego wegla zawierajacy okolo 1,0 — 20% wagowych cial stalych, który usuwa sie i przesyla do konwencjonalnego procesu flo- * tacji pianowej i strumien oczyszczonej wody, któ¬ ry zawraca sie do zbiornika do chlodzenia woda. 55 Mozna stosowac dwustopniowy uklad flotacji dla rozdzielenia wspomnianej wodnej dyspersji na od¬ dzielne strumienie wody, popiolu i stezonego szla¬ mu zawierajacego wode i rozdrobniony wegiel.Strumien stezonego szlamu rozdrobnionego wegla 60 i wody zawiera okolo 10,0 — 40,0% wagowych cial stalych i przechodzi do zbiornika do magazynowa¬ nia, z którego dostarcza sie ciecz do uzupelniania szlamu lub do mokrego mielenia stalych paliw. Do zbiornika do magazynowania i mieszania mozna 65 wprowadzic zmielone uzupelniajace stale, zawie¬ rajace wegiel paliwo. Uzupelnienie stanowi na przyklad 20 — 70% wagowych stalego pattwa, wprowadzonego do zbiornika do magazynowania i mieszania. Do generatora gazu jako drugi stru¬ mien szlamu reagentów korzystnie wprowadza sie ze zbiornika do magazynowania i mieszania da¬ jaca sie pompowac mieszanine stalych paliw i wo¬ dy, zawierajaca 30 — 65% wagowych substancji stalych.Ewentualnie, strumien gazu otrzymanego z od¬ wadniacza lub strumien gazu otrzymanego ze zbior¬ nika do chlodzenia woda mozna przesylac do dal¬ szych etapów oczyszczania znanymi sposobami w celu usuniecia pozostalych cial stalych lub co naj¬ mniej jednego skladnika takiego jak H2O, C02, CH4, H2S, COS, A i N2.Wynalazek jest wyjasniony na rysunku, na któ¬ rym fig 1 przedstawia schematycznie korzystna po¬ stac procesu, a fig. 2 przedstawia pionowy prze¬ krój korzystnego palnika do jednoczesnego wpro¬ wadzania do generatora gazu dwóch strumieni szlamu i jednego strumienia gazu zawierajacego wolny tlen.Przyklad. Szlam zawierajacy zmielone, stale paliwa weglowe, rozdrobniony' wegiel i wode w ilosci 1248,5 kg/godzine przeplywa przewodem 1 w fazie cieklej w temperaturze okolo 15,6°C przez ze¬ wnetrzny pierscieniowy przewód 2 i zostaje wpro¬ wadzony do strefy reakcji generatora gazu synte¬ zowego 20 przez zewnetrzny zbiezny pierscieniowy otwór 3 palnika 4 typu podwójnego pierscienia z predkoscia 24,38 m/sek. Powiekszony widok po¬ przecznego przekroju palnika 4 przedstawiono na fig. 2. Palnik 4 typu podwójnego pierscienia opi¬ sano dokladniej w opisie patentowym Stanów Zjed¬ noczonych Ameryki nr 3705108. Palnik posiada koncentryczny posredni pierscieniowy kanal 5, który prowadzi do koncentrycznej, stozkowej po¬ sredniej, pierscieniowej dyszy wylotowej 6 i prze¬ wód srodkowy 7, który prowadzi do srodkowej dyszy lub otworu 8. Na koncówce palnika znaj¬ duje sie pusta *w srodku pierscieniowa komora chlodzaca 9, do której przewodem 10 wprowadza sie wode chlodzaca. Wezownica 11, przez która przeplywa woda chlodzaca, otacza zewnetrzne na¬ czynie cylindryczne 12 palnika 4. Przy pomocy plyty montazowej 13 palnik 4 przymocowany jest do górnego kolnierza obudowy palnika 14. Obu¬ dowa 14 przymocowana jest do kolnierzowego wlc- tu 15 pionowego. generatora gazu syntezowego 20 o swobodnym przeplywie, pracujacego na zasadzie czesciowego utleniania bez katalizatora, posiadaja¬ cego komore reakcyjna 21 o pojemnosci 0,935 m3, wylozona ogniotrwala wykladzina.Powyzszy szlam zawierajacy stale paliwo weglo¬ we, rozdrobniony wegiel i wode pompuje sie do przewodu 1 przy pomocy pompy 22. Wodny szlam doplywa przewodem 23 ze zbiornika do magazyno¬ wania i mieszania 24. W serii nr 1 jego sklad w % wagowych obejmuje: 49% wegla kamiennego z Utah zmielonego na czastki o takich rozmiarach, ze 100% materialu przechodzi przez sito Sieve De- signation Standard 425 jim wedlug ASTME 11 — 70, a co najmniej 80% przechodzi przez sito Sieve De- signation Standard 75 urn wedlug ASTM Eli—70, 40 45 50 55 6011 97 274 12 1% rozdrobnionego wegla (wytwarzanego pózniej w • procesie) i 50% wody. Materialy, które wprowadza sie do zbiornika 24 i miesza razem stanowia zmie¬ lone uzupelnienie wegla kamiennego z Utah z prze¬ wodu 25 i stezona dyspersje rozdrobnionego wegla w wodzie z przewodu 26 zawierajaca 10% wago¬ wych substancji stalych.Analiza elementarna wegla kamiennego z Utah wykazala nastepujacy sklad w % wagowych: C 78,9 H 7,5, N 1,1, S 1,1, O 7,2 i popiól 4,2. Calkowite cieplo spalania wegla wynosi 8735 kcal/kg.Jednoczesnie do przewodu 33 wprowadza sie 1872,75 kg szlamu zmielonego, stalego zawieraja¬ cego wegiel paliwa, rozdrobnionego wegla i cie¬ klego paliwa weglowodorowego, który w fazie cie¬ klej, w temperaturze okolo 93,3°C przesyla sie przez srodkowy przewód 7 palnika 4, wprowadza¬ jac przez srodkowa dysze 8 do strefy reakcji 21 generatora gazu z predkoscia 152,4 m/sek. Szlam stalego paliwa z cieklym paliwem weglowodoro¬ wym w przewodzie 30 dla serii nr 1 sporzadza sie przez zmielenie razem w konwencjonalnym ukla¬ dzie do mielenia 31 936,6 kg uzupelniajacego wegla kamiennego z Utah z przewodu 32 i 936,15 kg dy¬ spersji z przewodu 33, zawierajacej 0,4% wagowych cial stalych, w sklad, której wchodzi rozdrobniony wegiel i czesciowo oddestylowana ropa naftowa California Reduced Crude o gestosci 13,7° API.Analiza elementarna czesciowo oddestylowanej ropy naftowej wykazuje nastepujacy sklad w % wagowych: C 85,8, H 11,26, iS 1,96, O 0,11, N 0,80, popiól 0,05. Calkowite cieplo spalania wynosi 10 218 kcal/kg.Jednoczesnie do przewodu 40 wprowadza sie w zasadzie czysty tlen (99,7% molowych C2) w ilosci 2459,3 kg, który przeplywa w temperaturze okolo 37,8°C przez posredni pierscieniowy kanal 5 i jest wyladowany do strefy reakcji 21 generatora gazu przez posrednia dysze pierscieniowa 6 z predkoscia 106,68 m/sek. Dzieki takiemu rozmieszczeniu stru¬ mieni zasilajacych, strumien w zasadzie czystego gazowego tlenu jest wyladowywany z palnika po¬ miedzy szlamem olejowym, a szjamem wodnym.Po wyladowaniu z palnika 4, trzy strumienie rea¬ gentów stykaja sie ze soba w strefie reakcji z taka sila, ze rozdrabniaja na proszek* czastki wegla ka¬ miennego. Strumienie szlamów ulegaja rozpyleniu i dokladnemu wymieszaniu ze strumieniem tlenu.Reakcja zachodzi w strefie reakcji 21 generato¬ ra gazu syntezowego 20, w temperaturze autoge- nicznej okolo 1426,7°C i pod cisnieniem okolo 28 atmosfer. Czas przebywania w strefie reakcji wy¬ nosi 2 sekundy. Przez kolnierzowy wylot 41 i prze¬ wód 42 z generatora gazu 20 odplywa strumien gazu syntezowego w ilosci 6838,86 Nm8/godzine o nastepujacym skladzie w % molowych dla serii nr 1: H2 33,5, CO 53,1, CC2 3,4, H2Q 9,3, CH4 0,1, COS 0,02, H2S 0,2, N 0,3, A ' 0,1 i 4% wagowych rozdrobnionego wegla (w przeliczeniu na calkowi¬ ty ciezar wegla w surowcach wprowadzonych do generatora gazu).Strumien wylotowy gazu syntezowego w prze¬ wodzie 42 dzieli sie na dwa strumienie. Pierwszy oddzielony strumien gazu wylotowego przewodem 43 przeplywa do bezpaleniskowego kotla 44 gdzie ochladza sie do temperatury 332,2°C przez posred¬ nia wymiane ciepla z woda zasilajaca kociol, wply¬ wajaca przewodem 45 w temperaturze 93,3°C i opuszczajaca kociol przewodem 46 w postaci pary o temperaturze 910,0°C. Drugi oddzielony strumien uchodzacego gazu przeplywa przez przewód 47 i jest chlodzony bezposrednio woda w zbiorniku chlo¬ dzacym 48. Zbiornik chlodzacy 48 opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2896927. Wytworzony gaz, opuszczajacy zbiornik chlodzacy 48 przewodem 49 jest nasycony woda.Ewentualnie, otrzymany gaz przewodem 49 mozna wprowadzic do znanej strefy odpylania i oczyszcza¬ nia gazu (nie pokazanej na rysunku), gdzie mozna usunac z niego wszystkie pozostalosci stale i jeden lub wiecej zanieczyszczajacych skladników gazo¬ wych takich jak CO2, H2S, COS, A, CH4, H20 i N2.Rozdrobniony wegiel, znajdujacy sie w pierwszym oddzielonym strumieniu gazu wylotowego, opusz- czajacego bezpaleniskowy kociol 44 przewodem 55 moze byc usuwany przez przepuszczenie strumienia gazu wylotowego przez konwencjonalny skruber56.Ciecz wymywajaca, która wplywa do skrubera 56 przewodem 57 stanowi mieszanina uzupelniajaca czesciowo oddestylowanej ropy naftowej California Reduced Crude (jak opisano poprzednio), która wchodzi do ukladu przewodem 58 i dyspersji z przewodem 59 zawierajacej rozdrobniony wegiel i czesciowo oddestylowana rope naftowa California Reduced Crude. Dyspersja ta sklada sie z okolo 0,4% wagowych substancji stalych i jest pompo¬ wana pompa 60 z dna odolejacza 61 przewodami 65, 66 i 59. Czesc tej dyspersji wprowadza sie prze¬ wodem 33 do ukladu mielacego 31. Mieszanina prze¬ rabianego strumienia gazu i oleju wymywajacego opuszcza skruber 56 przewodem 62 i przeplywa do odolejacza 61, gdzie normalnie ciekla dyspersje od¬ dziela sie i odprowadza w poblizu dna. Strumien oczyszczanego przerabianego gazu opuszcza odole¬ jacz 61 przewodem 68 umieszczonym w poblizu 40 wierzcholka. Ewentualnie, w celu usuniecia wszel¬ kich pozostalosci rozdrobnionego wegla, strumien gazu przeplywa przez konwencjonalny skruber 69 i jest wymywany woda z przewodu 70. Woda ta moze zawierac swieza wode uzupelniajaca. Prze¬ rabiany strumien gazu wprowadza sie nastepnie do rozdzielacza 75, z którego oczyszczony produkt ga¬ zowy usuwa sie przewodem 76 w poblizu wierz¬ cholka rozdzielacza 75.Sklad wytworzonego gazu jest podobny do skla¬ du w przewodzie 49 z ta róznica, ze zawartosc wo¬ dy wynosi ponizej 10% wagewych a zawartosc w % wagowych rozdrobnionego wegla (w przeliczeniu na calkowita ilosc wegla w surowcach zasilajacych generator gazu) wynosi ponizej 6 czesci na milion. 55 Ewentualnie ze strumienia gazu w przewodzie 70 mozna w konwencjonalnej strefie oczyszczania ga¬ zu, nie pokazanej na rysunku, usuwac H^O i jeden lub wiecej zanieczyszczajacych skladników gazo¬ wych takich jak C02, H2S, COS, A i N2. Wodna 60 dyspersje, zawierajaca 0,1% wagowych substancji stalych stanowiacych w zasadzie rozdrobniony we¬ giel i ewentualnie nieco popiolu, usuwa sie z dna rozdzielacza 75 przewodem 77.Dyspersje wody i czastek stalych, plynaca prze- 65 wodem 77 miesza sie w przewodzie 78 z dyspersja97 274 13 14 wody i czastek stalych, zawierajaca 1% wagowy czastek stalych na przyklad rozdrobnionego wegla i wszelkiego popiolu opuszczajacego przewodem 79 zbiornik chlodzacy 48. Mieszanina przeplywa do konwencjonalnego osadnika 8Q. Klarowna wode usuwa sie przewodem 81 i przy pomocy pompy 82 zawraca sie przewodem 83 do zbiornika chlodzace¬ go woda 48. Wodny szlam rozdrobnionego wegla i wszelkiego rozdrobnionego popiolu usuwa sie z osadnika 80 i przesyla przewodem 84 do znanej instalacji do flotacji pianowej 85. Wszelkie grupy popiolów mozna usuwac z osadnika 80 przewodem 86. W instalacji do flotowania 85 wszelki drobny popiól mozna usunac przewodem 87, a wode moz¬ na usunac przewodem 88. Czesc tej wody mozna poddac obróbce i usunac z ukladu do zagospoda¬ rowania, podczas gdy pozostala jej czesc mozna za¬ wrócic do zbiornika chlodzacego 48 lub do skrube- ru 70, lub do obu tych urzadzen. Stezona dyspersje rozdrobnionego wegla i wody usuwa sie przewo¬ dem 26 i przesyla do zbiornika do magazynowania i mieszania 24. Z ukladu przewodami 86 i 87 moz¬ na, usunac 111,23 kg popiolu i innych substancji stalych.W celu pokazania korzysci ze stosowania • spo¬ sobu wedlug wynalazku w stosunku do procesów, w których stosuje sie pojedynczy strumien szlamu zasilajacego, w tablicy 3 przedstawiono serie 2 i 3, które nie dotycza sposobu wedlug wynalazku, w porównaniu z procesem prowadzonym sposobem wedlug wynalazku (seria 1). Warunki pracy i ilosc gazu syntezowego wytworzonego we wszystkich trzech seriach sa w przyblizeniu takie same. W serii 2 surowcem do zasilania palnika jest dajacy sie pompowac szlam, który stanowi: wegiel — roz¬ drobniony wegiel — emulsja cieklego paliwa we¬ glowodorowego i wody oraz oddzielny strumien gazu zawierajacego Wolny tlen. W serii 3 surowiec do zasilania palnika stanowi: dajacy sie pompowac szlam wegiel — rozdrobniony wegiel — woda i od¬ dzielny strumien gazu zawierajacego wolny tlen.Z tablicy 3 widac, ze charakterystyki sprawnosci dla serii nr 1, która reprezentuje sposób wedlug wynalazku, sa wyzsze niz dla innych serii. Sposo¬ bem wedlug wynalazku uzyskuje sie znaczne oszczednosci gospodarcze i osiaga sie bardziej sta¬ bilny proces. Wynika to ze zwiekszenia ilosci wy¬ tworzonego H2O + CO na kg wsadu paliwa, wyz- szego stosunku calkowitej ilosci stalego paliwa do ilosci cieklego paliwa weglowodorowego, nizszego zuzycia tlenu na 1000 m8 H2O + CO, i zmniejszo¬ nej ilosci wody w stosunku do ilosci paliwa.Sposób wedlug wynalazku dla jasnosci i zilu- strowania- opisany zostal ogólnie i tylko w odnie¬ sieniu do szlamów cieklych i stalych paliw z okre¬ su karbonskiego oraz gazu syntezowego o okreslo¬ nym skladzie. Jest oczywiste, ze w procesie tym mozna dokonywac róznych modyfikacji nie wy- kraczajac poza zakres wynalazku. PL