PL99674B1 - Sposob obrobki skroplin z chlodzenia gazu surowego z cisnieniowego zgazowania paliw stalych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki skroplin z chlodzenia gazu surowego z cisnieniowego zgazowania paliw stalych tlenem i para wodna. Jako dalszy czynnik zgazowujacy mozna równiez stosowac dwutlenek wegla.Jako paliwa stale nadajace sie do cisnieniowego zgazowania uwaza sie przede wszystkim wegiel, wegiel brunatny lub torf. Zgazowanie tych stalych paliw w zakresie cisnien od okolo 5 do 150 • 10s Pa, zwlaszcza 10 do 80* 105 Pa, jest zasadniczo znane. Szczególnie odpowiednim dla cisnieniowego zgazowywania jest generator gazowy systemu Lurgi, który zostal szczególowo opisany w niemieckim opisie wylozeniowym nr 1021116, niemieckim opisie patentowym nr 2352900 i opisach patentowych Stanów Zjednoczonych nr nr 3540867, 3902872 i 3930811.W znanym procesie zgazowania cisnieniowego surowy gaz opuszcza generator w zakresie temperatur od 400 do 700°C i zawiera na normalny metr szescienny suchego gazu 20 do 80% pary wodnej a ponadto okolo 1 do 10g/Nm3 drobnoziarnistych cial stalych. Próby wykazaly, ze uziarnienie pylu unoszonego z gazem surowym w znacznym stopniu zalezy od obciazenia generatora. Ustalono, ze przy zgazowaniu spiekajacych sie, a w szczególnosci równiez peczniejacych wegli, unos cial stalych jest wiekszy niz przy zgazowaniu wegli niespiekalnych i nie peczniejacych. Na cialo stale skladaja sie w wiekszosci nie zgazowane paliwo i czastki popiolu.Gaz surowy opuszczajacy cisnieniowy generator poddaje sie najpierw plukaniu podczas którego styka sie on bezposrednio z woda i ochlodzonym skroplinami. Z gazu surowego zostaja przy tym nie tylko wymyte ciala stale lecz równiez wykroplona czesc weglowodorów, smól i pary wodnej. W praktyce ruchowej, przy wysokiej zawartosci cial stalych w gazie surowym, powstajace skropliny moga juz po krótkim czasie nie nadawac sie do pompowania. Wiadomo dalej, ze eksploatacje, z zastosowaniem spiekajacych sie i peczniejacych wegli mozna powaznie ulepszyc zawracajac do cisnieniowego zgazowania przynajmniej czesc, powstajacej podczas schlodzenia gazu surowego mieszaniny zawierajacej smoly, weglowodory i ciala stale.2 99 674 gazu surowego mieszaniny zawierajacej smoly, weglowodory i ciala stale.Aktualny stan rozwoju cisnieniowego zgazowania stalych paliw pozwala na stosowanie generatorów cisnieniowych o wysokiej zdolnosci przerobowej, tzn. okolo 10 do 201 paliwa na godzine. W nastepstwie tego ilosc cial stalych unoszona z gazem surowym bezwzglednie rosnie, z czym wiaze sie zwiekszenie przecietnej srednicy ziarna tych cial stalych. Moze to doprowadzic po pewnym czasie produkcji do zaklócen w systemie rurociagów i pomp. Próby uzycia sit do wydzielania gruboziarnistych cial stalych z mieszaniny skroplin nie doprowadzily do zadowalajacego rozwiazania, poniewaz koszt czyszczenia tych zgrubnych oddzielaczy jest znaczny. Wydzielone przy czym grube ziarno zawiera jeszcze pewna ilosc wysokowrzacych smól, które trzeba niszczyc duzym nakladem kosztów, poniewaz gromadzenie nie wchodzi w rachube z uwagi na ochrone srodowiska.Zadaniem wynalazku jest zatem wyeliminowanie wad wspomnianego na wstepie procesu i zapewnienie niezaklóconej, ekonomicznej produkcji Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku powyzsze osiaga sie, kierujac skropliny zawierajace smole, ciala stale i wode do urzadzenia rozdzielczego, z którego odbiera sie ciezka frakcje o wysokiej zawartosci cial stalych i przynajmniej czesciowo wprowadza do urzadzenia rozdrabniajacego ciala stale i czesc cial stalych o uziarnieniu zasadniczo ponizej 2 mm w skroplinach pochodzacych z cisnieniowego zgazowania dodaje sie do zgazowania, a nastepna czesc zawraca sie do urzadzenia rozdzielczego.Frakcja skroplin bogata w ciala stale zostaje, droga obróbki w urzadzeniu rozdrabniajacym ciala stale, zasadniczo pozbawiona swego grubego ziarna o srednicach powyzej 2 mm, przy czym równoczesnie powoduje sie pewne wymieszanie czastek w skroplinach i homogenizacje mieszaniny. Okazalo sie, ze mieszanina poddana takiej obróbce nie ma juz sklonnosci do tworzenia szkodliwych osadów w przewodach i pompach.Celowe jest utrzymywanie skroplin, zarówno kierowanych do cisnieniowego zgazowania, jak i zawracanych do urzadzenia rozdzielczego, w temperaturze powyzej 50°C, korzystnie powyzej 70°C. Podwyzszona temperatura przeciwdziala przede wszystkim zestalaniu sie skladników smolowych w skroplinach, które mogloby sprzyjac tworzeniu narostów i czopowaniu. Odbierana z urzadzenia rozdzielczego ciezka frakcja o wysokiej zawartosci cial stalych moze zawierac ciala stale w przedziale od 10 do 60% wagowych. Równiez wówczas gdy udzial cial stalych zbliza sie do tej górnej granicy lub ja osiaga mozna jeszcze bez zaklócen operowac taka mieszanina.Korzystna jest taka obróbka skroplin w urzadzeniu rozdrabniajacym ciala stale, aby ciala state w tych skroplinach wykazywaly uziarnienie przewazajace ponizej 0,5 mm. Ciala stale o drobniejszym uziarnieniu mozna latwiej utrzymywac w tym stanie w zawierajacych smole skroplinach, w zwiazku z czym nie moga praktycznie stac sie przyczyna zaklócen.Sposób wedlug wynalazku zostanie wyjasniony w przykladzie wykonania przedstawionym na rysunku.Do generatora cisnieniowego 1 doprowadza sie przewodem 2 stale paliwo, w szczególnosci wegiel, w postaci ziarnistej. Przewodem 3 podaje sie do generatora gaz zawierajacy tlen a przewodem 4 pare wodna.Popiól pozostajacy do zgazowaniu odbiera sie przewodem 5. Podczas zgazowania utrzymuje sie paliwo w generatorze w zlozu nieruchomym poruszajace sie przy tym w przeciwpradzie w stosunku do czynników zgazowujacych — tlenu i pary wodnej. Gaz surowy w temperaturze od* okolo 400 do 700°C odplywa z generatora 1 do chlodnicy natryskowej 7. W chlodnicy natryskowej 7 gaz surowy styka sie bezposrednio z mieszanka zlozona zwody i skroplin w temperaturach od okolo 160 do 220°C. Przemyty i nasycony para wodna gaz doprowadza sie przewodem 8 do kotla utylizacyjnego 9, do którego dodaje sie równiez przewodem czesc skroplin nagromadzonych w chlodnicy natryskowej 7. Gaz schlodzony w kotle utylizacyjnym opuszcza go przewodem 11. Skropliny zebrane w osadniku kotla utylizacyjnego zawraca sie przewodem 12 do chlodnicy natryskowej 7; wode swieza podaje sie przewodem 13. W wielu przypadkach konieczne jest odprowadzanie gazu do dalszego oczyszczania i np. do zastosowania w kombinowanym procesie turbin gazowo-parowych w temperaturze nasycenia 160-180°C. W tych przypadkach moze odpasc instalowanie kotla utylizacyjnego.Nasycony gaz z chlodnicy natryskowej doprowadza sie wówczas do ewentualnego koniecznego stopnia oczyszczania.Mieszanine skroplin zawierajaca ciala stale usuniete z gazu surowego w chlodnicy natryskowej 7 odprowadza sie przewodem 15 i rozpreza do cisnienia atmosferycznego w jednym lub kilku stopniach rozprezajacych 16. Rozprezona mieszanine wprowadza sie do urzadzenia rozdzielczego 17, w którym nastepuje pod dzialaniem sil ciezkosci jej rozdzial na czesci skladowe.W najnizszej czesci urzadzenia rozdzielczego 17 gromadzi sie wiekszosc cial stalych wraz z ciezka, wysokowrzaca smola. Wyzej gromadza sie weglowodory, nizej wrzace smoly i oleje smolowe, które zawieraja jedyiiie niewiele pylu i zostaja doprowadzone do dalszej obróbki przewodem 18. W górnej czesci grawitacyjnego urzadzenia rozdzielczego 17 znajduje sie mieszanina zawierajaca wode pogazowa, lekkie weglowodory i lekkie oleje. Do odprowadzania tej mieszaniny przewidziano przewód 19. Gaz z rozprezania opuszcza urzadzenie rozdzielcze przewodem 20.99 674 3 Ciezka o wysokiej zawartosci cial stalych frakcje mieszaniny z urzadzenia rozdzielczego 17 kieruje sie zdolnej czesci urzadzenia rozdzielczego przewodem 21 do urzadzenia rozdrabniajacego 22. Ciala stale zawieszone w nosniku o duzej lepkosci zostaja tam rozdrobnione do tego stopnia, ze w koncu wykazuja juz tylko maksymalna wielkosc ziarna 2 mm. W wyniku rozdrobnienia cial stalych osiaga sie równoczesnie takze homogenizacje mieszaniny przeplywajacej przez urzadzenie rozdrabniajace 22. Jako urzadzenia do rozdrabniania nadaja sie np. znane w przemysle farmaceutycznym urzadzenia dyspergujace (Ullma nn's-Enzyklopadie der technischen Chemie, tom 4 (1953), strony 21 i 22). Zawierajace ciala stale skropliny z urzadzenia do rozdrabniania 22 podaje sie za pomoca pompy 23 czesciowo poprzez przewód 24 i pompe dozujaca 25 z powrotem do cisnieniowego zgazowania, kierujac je w tym celu przez przewód 26 do górnej przestrzeni generatora cisnieniowego 1. Zbywajaca czesc mieszaniny skroplin zawraca sie przez przewód 27 do urzadzenia rozdzielczego 17, wprowadzajac do niego przewodem 28 z zaworem 29 albo przewodem 30 z zaworem 31. W ten sposób czesc skroplin o wysokiej zawartosci cial stalych wprowadza sie w obieg zamkniety. W okreslonych sprzyjajacych warunkach zgazowania mozna calosc materialu odprowadzanego przewodem 21 z urzadzenia rozdzielczego 17 podawac do generatora cisnieniowego 1 likwidujac przeplyw obiegowy przewodem 27.Przyklad I. Generator gazowy systemu Lurgi o wydajnosci 200QNm3/godz. wilgotnego gazu surowego zim2 wewnetrznego przekroju generatora zasila sie weglem nastepujacej jakosci: Zawartosc smól (wg Fischera) 12,5%wag.Liczba spiekania (wg Damma) 12 Uziarnienie wegla (zakres wielkosciziarna) 3 do 30 mm Wskaznikpecznienia 4 Generator gazowy pracujacy pod cisnieniem 20 barów opuszcza w temperaturze 550°C surowy gaz, który schladza sie w chlodnicy natryskowej do 180°C. Mieszanine skroplin zawierajaca smole i pyl doprowadza sie do rozdzielacza grawitacyjnego 17, z którego dolnego konca odbiera sie ciezka frakcje z zawartoscia cial stalych o przecietnej srednicy ziarna okolo 1,5 mm; zawartosc cial stalych w mieszaninie wynosi 20% wag.Typowe pompy przewidziane do zawracania mieszaniny do generatora cisnieniowego 1 jak równiez do cyrkulacji przewodem 27 odmówily posluszenstwa po ok. 10 godzinach pracy, zmuszajac do przerwania zgazowania. Wbudowanie sit w przewód 21 przedluzylo okres zgazowania, jednakze trzeba bylo przy tym odprowadzac z instalacji i niszczyc 1001/godz. mieszaniny smoly z cialami stalymi z kazdego generatora cisnieniowego.Przyklad II. Ten sam generator gazowy co w przykladzie I prowadzono z 2 1/2 krotna wydajnoscia, tzn. 5000Nm3/godz. surowego gazu zim2 wewnetrznego przekroju generatora. Wegiel zasilajacy oraz zasadnicze parametry ruchowe byly takie same jak w przykladzie I. W wyniku zwiekszenia wydajnosci wzrosla do 5 mm przecietna srednica ziarna cial stalych zawartych w gazie surowym. Stosujac przedstawiony na rysunku sposób postepowania tak znacznie rozdrobniono za pomoca urzadzenia rozdrabniajacego 22 ciala stale zawarte w mieszaninie w przewodzie 21, ze wykazywaly one juz tylko uziarnienie ponizej 2 mm. Przecietna srednica ziarna wynosila okolo 0,5 mm. Zawartosc cial stalych w skroplinach wynosila 45% wag. Pomimo, ze nie odprowadzano w ogóle z instalacji skroplin zawierajacych ciala stale, zgazowanie mozna bylo prowadzic w sposób ciagly przez wiele miesiecy. \ PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób obróbki skroplin z chlodzenia gazu surowego z cisnieniowego zgazowania paliw stalych tlenem i para wodna, znamienny tym, ze skropliny zawierajace smole, ciala stale i wode kieruje sie do urzadzenia rozdzielczego, z którego odbiera sie ciezka frakcje o wysokiej zawartosci cial stalych i przynajmniej czesciowo wprowadza do urzadzenia rozdrabniajacego ciala stale i czesc skroplin zawierajacych ciala stale o uziarnieniu zasadniczo ponizej 2 mm dodaje sie do cisnieniowego zgazowania a nastepna czesc zawraca sie do urzadzenia rozdzielczego.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze temperatura skroplin kierowanych zarówno do cisnieniowego zgazowaniajak i do urzadzenia rozdzielczego wynosi powyzej 50°C, korzystnie ponad 70°C.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawartosc cial stalych w odbieranej z urzadzenia rozdzielczego ciezkiej frakcji o wysokiej zawartosci cial stalych wynosi od 10 do 60% wag.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze uziarnienie cial stalych w skroplinach opuszczajacych urzadzenie do rozdrabniania cial stalych wynosi przewazajaco ponizej 0,5 mm.99 674 26- Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl PL