RU2068041C1 - Способ регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2068041C1 RU2068041C1 SU925011004A SU5011004A RU2068041C1 RU 2068041 C1 RU2068041 C1 RU 2068041C1 SU 925011004 A SU925011004 A SU 925011004A SU 5011004 A SU5011004 A SU 5011004A RU 2068041 C1 RU2068041 C1 RU 2068041C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooler
- gas turbine
- gases
- compounds
- gas
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 title claims abstract description 7
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title abstract description 15
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 92
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 26
- 150000003388 sodium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 22
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 3
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M disodium;sulfanide Chemical compound [Na+].[Na+].[SH-] VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005108 dry cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
- F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
- C01B17/96—Methods for the preparation of sulfates in general
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D7/00—Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
- D21C11/06—Treatment of pulp gases; Recovery of the heat content of the gases; Treatment of gases arising from various sources in pulp and paper mills; Regeneration of gaseous SO2, e.g. arising from liquors containing sulfur compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
- D21C11/12—Combustion of pulp liquors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Paper (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов. Способ регенерации основан на использовании газовой турбины и компрессора, подвода черного щелока в раствор газификации, в котором черный щелок газифицируют до давления выше атмосферного в присутствии некоторого количества кислорода, посредством чего неорганические соединения регенерируют как жидкофазные соединения, используемые для образования пульпы, а энергия органических соединений черного щелока соединяется, главным образом, с химическими соединениями газовой фазы. Газы, образовавшиеся при газификации и содержащие соединения натрия, подводят в охладитель частиц, в котором соединения переходят в твердое состояние, а газы, охлажденные в охладителе частиц, очищают фильтром и затем направляют в газовую турбину. Отличия устройства для реализации указанного выше способа заключаются в том, что фильтр выполнен в виде волокнистого фильтра, а охладитель частиц выполнен с псевдоожиженным слоем и содержит смесь частиц спеченных химических соединений Na2S и Na2CO3 или песок, снабжен бойлером и испарителем, генератором и циклоном расплава. Изобретение позволяет существенно повысить уровень производства электричества и пара. 13 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов.
Известен способ регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов, основанный на использовании газовой турбины и компрессора, приводимого в действие газовой турбиной, подвода черного щелока, содержащего твердые сухие вещества в реактор газификации, газификации в реакторе указанного щелока при давлении выше атмосферного в присутствии кислорода, количество которого меньше стехиометрического, путем введения в реактор газификации горячего газа и создания в нем заданной температуры газификации, сжатии воздуха с помощью компрессора до давления выше атмосферного, отделении от горячего газа соединений натрия и подвода этого газа в турбину /PCT WO 86/07396, кл. D 21 C 11/12, 1986/.
В данном способе неорганические соединения регенерируют в виде соединений жидкой фазы, которую используют для получения пульпы, а энергию органических соединений связывают, в основном, с их газовой фазой.
Регенерация химических соединений и энергии черного щелока в этом способе происходит в так называемом испарителе восстановителе кристаллической соды. Нижняя часть указанного испарителя всегда остается восстановительной благодаря поэтапному вводу воздуха. При регенерации из испарителя-восстановителя химические соединения получают, главным образом, в виде Na2S и Na2CO3, как соединения жидкой фазы. В испарителе-восстановителе химическую энергию черного щелока используют для выработки пара, который затем подводят в паровую турбину. Пар для получения пульпы по данному способу частично получают за счет отработанного пара, однако, главным образом, путем так называемого обратного фильтрационного давления пара, полученного за турбиной: необходимый уровень этого давления /противодавления/ при получении пульпы при данном способе составляет 0,4 МПа, поэтому степень расширения пара в турбине оказывается низкой. Наиболее существенными недостатками известного способа являются низкий уровень производства электричества и большая стоимость вложений в указанный способ, что вызывает необходимость поиска более результативных способов регенерации.
В известном способе соединения натрия регенерируют, как отмечалось, в виде Na2S и Na2CO3. В этом способе, как и в подобных ему, получаемые после этапа газификации газы обрабатывают методом мокрой очистки, связанным с затратами энергии, которая могла бы быть использована в газовой турбине. Этот метод оказывается неэффективным при удалении соединений натрия, просачивающихся из реактора газификации. По этой причине срок службы лопаток газовой турбины при использовании метода мокрой очистки слишком мал.
Газы, выходящие из реактора газификаций, содержат большие количества натрия в жидкой и газовых фазах, поэтому холодильник, работающий по принципу непрямой передачи тепла, трудно поддерживать в чистом виде. Другая проблема, связанная с использованием регенерационных холодильников, заключается в том, что размер частиц, образующихся в фазе перехода испаренного натрия, очень мал, что делает процесс их отделения практически не осуществимым.
Эти проблемы, связанные со способами регенерации, основанные на применении газовой турбины, ранее не были решены удовлетворительным образом.
Задачей настоящего изобретения является повышение уровня производства электричества и пара.
Эта задача согласно изобретению с помощью способа регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов, основанного на использовании газовой турбины и компрессора, приводимого в действие газовой турбиной, подводе черного щелока, содержащего твердые сухие вещества, в реактор газификации, газификации в реакторе указанного щелока при давлении выше атмосферного в присутствии кислорода, количество которого меньше стехиометрического, путем введения в реактор газификации горячего газа и создания в нем заданной температуры газификации, сжатии воздуха с помощью компрессора до давления выше атмосферного, отделении от горячего газа соединений натрия и подводе этого газа в турбину, решается тем, что соединения натрия в виде расплавленной смеси сульфида натрия и карбоната натрия пропускают через реактор газификации для их регенерации, а горячие газы, содержащие расплавленный и выпаренный натрий, подводят от реактора газификации в охладитель частиц, в котором соединения натрия переводят в твердое состояние путем подвода к охладителю сжатого воздуха от компрессора и получения заданной температуры охладителя, при этом по крайней мере часть воздуха, нагретого в охладителе частиц, подводят в реактор газификации, а газы, охлажденные в охладителе частиц, очищают фильтром и затем подводят в газовую турбину, а также тем, что содержание твердых сухих веществ в черном щелоке составляет от 75 до 80% температура газификации составляет от 900 до 1100oC, а температура охладителя частиц составляет от 400 до 500oC. Задача решается и тем, что соединения натрия отделяют от газов с помощью волокнистого фильтра, а черный щелок выпаривают в испарителе паром, причем черный щелок превращают, главным образом, в сухой порошок, который транспортируют вместе с образовавшимся при этом паром в реактор газификации, а пар для выпаpивания вырабатывают в бойлере, к которому подводят отработанные газы от газовой турбины.
Задача решается также тем, что порошок натрия, накапливающийся в фильтре, вновь выводят в цикл в реакторе газификации, а газ между охладителем частиц и фильтром охлаждают до значений температуры от 200 до 250oC c помощью теплообменника или путем впрыскивания воды в газ.
Изобретение относится также к устройству для регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов, содержащему газовую турбину, компрессор, соединенный с турбиной, реактор газификации, средства для сепарации соединений натрия от газов, образовавшихся в реакторе газификации, средства для подачи газов в газовую турбину /PCT WO 86/07396, кл. D 21 C 11/12, 1986/. Предлагаемое устройство отличается тем, что средства для сепарации натрия от газов выполнены в виде охладителя частиц, снабженного дополнительными средствами для подачи в охладитель сжатого воздуха от компрессора и аналогичными средствами для подачи от охладителя в реактор газификации нагретого воздуха, а средства очистки газов от частиц выполнены в виде фильтра, при этом фильтр выполнен в виде волокнистого фильтра, расположенного между охладителем частиц и газовой турбиной, а охладитель частиц выполнен в виде охладителя с псевдоожиженным слоем и содержит смесь частиц из спеченных химических соединений Na2S и Na2CO3 или песок.
Устройство отличается и тем, что дополнительно снабжено бойлером для выработки пара, соединенным со средствами отвода отработавших газов от газовой турбины, и испарителем, соединенным с бойлером, для концентрирования черного щелока до требуемого содержания сухих веществ, а также тем, что дополнительно снабжено генератором, соединенным с газовой турбиной, и содержит циклон расплава, размещенный в реакторе газификации.
На фиг. 1 показана технологическая схема способа регенерации и схема устройства согласно изобретению, а на фиг. 2 то же, но с циклоном расплава.
Работа изобретения происходит следующим образом.
Черный щелок по трубопроводам 1a и 1b подают в испаритель 1, который может быть выполнен на псевдоожиженном слое или быть любым другим пригодным для этих целей испарителем. В испарителе 1 при повышенной температуре из черного щелока испаряют воду до тех пор, пока содержание твердых сухих веществ не будет составлять величину от 60 до 80%
Для улучшения испарения горячий пар и газ подводят в трубопровод 1с, где пар конденсируется и конденсат с помощью насоса 2 затем снова возвращают в нижнюю часть испарителя 1. По трубопроводу 1d концентрированный щелок подводят в реактор газификации 3. В этот реактор по трубопроводу 4а подводят также воздух, нагретый в охладителе частиц 4, чтобы получить температуру в реакторе газификации в пределах от 800 до 1200oC /предпочтительнее от 900 до 1100o/. Cодержание твердых сухих веществ в нагретом воздухе составляет от 40 до 50 моль/кг.
Для улучшения испарения горячий пар и газ подводят в трубопровод 1с, где пар конденсируется и конденсат с помощью насоса 2 затем снова возвращают в нижнюю часть испарителя 1. По трубопроводу 1d концентрированный щелок подводят в реактор газификации 3. В этот реактор по трубопроводу 4а подводят также воздух, нагретый в охладителе частиц 4, чтобы получить температуру в реакторе газификации в пределах от 800 до 1200oC /предпочтительнее от 900 до 1100o/. Cодержание твердых сухих веществ в нагретом воздухе составляет от 40 до 50 моль/кг.
Почти весь сжатый воздух от компрессора 8 с температурой от 270 до 300oC, зависящей от степени сжатия, подводят в охладитель частиц 4, чтобы его температура составляла от 300 до 600oC /предпочтительнее от 400 до 500oC/. Расплавленную смесь сульфида натрия и карбоната натрия из реактора газификации 3 по трубопроводу 3а направляют к растворителю. Горячие же газы, содержащие расплавленный и испаренный натрий, из реактора газификации 3 подводят в охладитель частиц 4, в котором эти газы охлаждают потоком воздуха из компрессора, а соединения натрия переводят в твердое состояние.
В данном изобретении под охладителем частиц понимают аппарат, в котором для быстрого охлаждения газы контактируют с твердыми частицами. С точки зрения способа регенерации использование охладителя частиц позволяет получать следующие основные преимущества:
1/ соединения натрия, содержащиеся в газах и являющиеся нежелательными для поверхностей нагрева, осаждаются на поверхности твердых частиц и, таким образом, не вызывают загрязнения поверхности нагрева;
2/ для испаряемого натрия имеет место большое количество ядер конденсаций, а поэтому количество субмикрочастиц, трудно отделимых по сравнению с малыми частицами, остается незначительным.
1/ соединения натрия, содержащиеся в газах и являющиеся нежелательными для поверхностей нагрева, осаждаются на поверхности твердых частиц и, таким образом, не вызывают загрязнения поверхности нагрева;
2/ для испаряемого натрия имеет место большое количество ядер конденсаций, а поэтому количество субмикрочастиц, трудно отделимых по сравнению с малыми частицами, остается незначительным.
Охладитель частиц может быть выполнен, например, с псевдоожиженным слоем, температуру которого регулируют охлаждением. Охладитель частиц содержит смесь частиц спеченных химических соединений Na2S и Na2CO3 или песок.
Соединения натрия, накапливающиеся в охладителе частиц, вновь вводят в цикл реактора газификации, откуда они поступают в диссольвер для образования в нем зеленого раствора /жидкости/.
В охладителе частиц газы, поступающие из реактора газификации, охлаждают до температуры, при которой они могут быть очищены простым и эффективным фильтром 5, например волокнистым фильтром или керамическим. В настоящее время рабочей температурой для большинства широко используемых волокнистых фильтровочных материалов является температура около 200-250oC. На выходе компрессора температура потока воздуха составляет около 300oC. Поэтому этот поток охлаждают непосредственно водой до указанного значения температуры.
Натриевый порошок, накапливающийся в фильтре 5, направляют по трубопроводу 5а назад в реактор газификации 3, из которого удаляют в расплавленном состоянии в диссольвер зеленого раствора.
После фильтра 5 газы, практически очищенные от щелочей, вместе с нагретым в охладителе частиц воздухом подводят в камеру сгорания 6 газовой турбины, в которой температуру газов, вплоть до максимальных значений, определяемых газовой турбиной 7, регулируют за счет количества воздуха, поступающего в камеру сгорания по трубопроводу 4b. При таком регулировании максимальная температура газов в камере сгорания находится в пределах от 850 до 1000oC и зависит от типа турбины и ее изготовителя. В газовой турбине энергия горячих газов преобразуется в механическую энергию, которая используется для приведения в действие компрессора 8 и генератора 9.
Температура отработавших газов после газовой турбины составляет около 450oC. Их тепловая энергия используется для получения пара при образовании пульпы путем постановки одного или нескольких бойлеров. В варианте изобретения, показанного на фиг. 1, для получения пара при давлении 6,0 МПа эта задача решается в бойлере 10, из которого пар по замкнутому циклу подводится в испаритель 1. Циркуляционный процесс в указанном цикле обеспечивается насосом 10, а в замкнутой системе труб 10b за счет того, что пар, нагретый в бойлере 10, поступает в испаритель 1, отдает в нем свое тепло, конденсируется и конденсат с помощью насоса 10а закачивают обратно в бойлер 10. Эта схема способа необходима, если содержание сухих твердых веществ в черном щелоке после испарительной установки при образовании пульпы будет оставаться низким. Для образования газа было бы более предпочтительным увеличить содержание сухих твердых веществ с 60% например, как минимум до 75-80% Особенностью испарителя 1 является то, что в нем испарение осуществляют до превращения черного щелока в сухой порошок, который затем вместе с испарившимся паром транспортируют по трубопроводу Id в реактор газификации 3. В случае необходимости дополнительная энергия для образования газа может быть получена путем введения в реактор газификации 3 дополнительного топлива через трубопровод 3b.
Для дальнейшего повышения эффективности установки газы из бойлера 10 могут быть затем направлены в бойлер 11, из которого получают пар низкого давления /1,0 МПа/ для общего использования в установке.
Была произведена оценка эффективности способа согласно настоящему изобретению по сравнению с другими способами. При этом в качестве контрольного количества сухого черного щелока была взята величина, равная 10 кг, и черный щелок, содержащий следующий состав сухих твердых веществ (вес.ч.): С 0,352; H 0,037; O 0,358; N 0,0; S 0,047; Na 0,206.
Эффективная термическая величина сухих твердых веществ: 14 МДж/кг
Температура в реакторе газификации 950oС
Температура воздуха до реактора газификации 400oC
Температура черного щелока 150oC
Поток твердых сухих веществ 10 кг/сек
Степень сжатия 10
Степень сжатия в турбине 9
Температура воздуха после компрессора 306oC
Температура газа перед турбиной 900oC.
Температура в реакторе газификации 950oС
Температура воздуха до реактора газификации 400oC
Температура черного щелока 150oC
Поток твердых сухих веществ 10 кг/сек
Степень сжатия 10
Степень сжатия в турбине 9
Температура воздуха после компрессора 306oC
Температура газа перед турбиной 900oC.
При расчетах предполагается, что с целью увеличения выхода электрической энергии пар в способе вырабатывается только отработанными газами газовой турбины.
Сравнительная оценка способа для установки, показанной на фиг. 1, была проведена для трех случаев.
1. Вода, содержащаяся в черном щелоке /0,25 кг/кг твердых сухих веществ/, подается как вода в реактор газификации. Количество воздуха для газификации выбирают из условия получения в реакторе газификации расчетной температуры, равной 950oC.
2. Воду, содержащуюся в черном щелоке /0,25 кг/кг твердых сухих веществ/, подают в реактор газификации в виде пара. Количество воздуха для газификации регулируют из условия, чтобы расчетная температура в реакторе газификации составляла 950oC.
3. То же, что в случае по п. 1, но сухая очистка газов заменена мокрой очисткой, при которой газы охлаждают водой при температуре 15oC до температуры 115oC.
Результаты сравнительной оценки приведены в таблице 1.
Из таблицы 1 следует, что предлагаемый способ регенерации по сравнению со способами регенерации, основанными на использовании бойлеров для восстановления каустической соды, позволяет получать практически в два раза больший выход электрической энергии. Кроме того, стоимость вложений в способ регенерации, основанный на использовании газовой турбины, значительно меньше, чем в способе, основанном на использовании бойлера для восстановления каустической соды. Из таблицы 1 видно также, что при использовании мокрой очистки электричества получают меньше, чем при использовании сухого способа очистки согласно настоящему изобретению. Другим основным недостатком техники мокрой очистки является слабая возможность сепарации щелочи, в результате чего срок службы газовой турбины оказывается очень коротким.
На фиг. 2 показана технологическая схема способа регенерации и соответствующего ему устройства, соответствующая в основных своих операциях способу, показанному на фиг. 1, за исключением того, что в ней в технологический цикл и устройство дополнительно включен циклон расплава, обозначенный позицией 12. Практически циклон расплава размещают в газификаторе 3. Он предназначен для отделения больших расплавленных частиц от горячих газов перед тем, как газы пройдут от газификатора к охладителю части 9. Стрелка 12а показывает, как вещество, отделенное в циклоне расплава, проходит через газификатор, чтобы затем попасть в диссольвер, как показано стрелкой 3а.
В деталях способ и устройство могут изменяться в пределах заявленной формулы изобретения. Например, этапы способа могут быть приспособлены к каждой конкретной мельнице путем выработки части пары по способу в охладителе частиц или же в бойлере, расположенном между камерой сгорания и газовой турбиной. ТТТ1 ТТТ2
Claims (14)
1. Способ регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов, основанный на использовании газовой турбины и компрессора, приводимого в действие газовой турбиной, подводе черного щелока, содержащего твердые сухие вещества, в реактор газификации, газификации в реакторе указанного щелока при давлении выше атмосферного в присутствии кислорода, количество которого меньше стехиометрического, путем введения в реактор газификации горячего газа и создания в нем заданной температуры газификации, сжатии воздуха с помощью компрессора до давления выше атмосферного, отделении от горячего газа соединений натрия и подводе этого газа в турбину, отличающийся тем, что соединения натрия в виде расплавленной смеси сульфида натрия и карбоната натрия пропускают через реактор газификации для их регенерации, а горячие газы, содержащие расплавленный и выпаренный натрий, подводят от реактора газификации в охладитель частиц, в котором соединения натрия переводят в твердое состояние путем подвода к охладителю сжатого воздуха от компрессора и получения заданной температуры охладителя, при этом по крайней мере часть воздуха, нагретого в охладителе частиц, подводят в реактор газификации, а газы, охлажденные в охладителе частиц, очищают фильтром и затем подводят в газовую турбину.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание твердых сухих веществ в черном щелоке составляет 75 80%
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что температура газификации составляет 900 1100°С.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что температура газификации составляет 900 1100°С.
4. Способ по любому из пп. 1 3, отличающийся тем, что температура охладителя частиц составляет от 400 до 500°С.
5. Способ по любому из пп. 1 4, отличающийся тем, что соединения натрия отделяют от газов с помощью волокнистого фильтра.
6. Способ по любому из пп. 1 5, отличающийся тем, что черный щелок выпаривают в испарителе паром, причем черный щелок превращают главным образом в сухой порошок, который транспортируют вместе с образовавшимся при этом паром в реактор газификации, а пар для выпаривания вырабатывают в бойлере, к которому подводят отработанные газы от газовой турбины.
7. Способ по любому из пп. 1 6, отличающийся тем, что порошок натрия, накапливающийся в фильтре, вновь вводят в цикл в реакторе газификации.
8. Способ по любому из пп. 1 7, отличающийся тем, что газ между охладителем частиц и фильтром охлаждают до значений температуры от 200 до 250°С с помощью теплообменника или путем впрыскивания воды в газ.
9. Устройство для регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов, содержащее газовую турбину, компрессор, соединенный с турбиной, реактор газификации, средства для сепарации соединений натрия от газов, образовавшихся в реакторе газификации, средства для очистки газов от частиц и средства для подачи газов в газовую турбину, отличающееся тем, что средства для сепарации натрия от газов выполнены в виде охладителя частиц, снабженного дополнительными средствами для подачи в охладитель сжатого воздуха от компрессора и аналогичными средствами для подачи от охладителя в реактор газификации нагретого воздуха, а средства очистки газов от частиц выполнены в виде фильтра.
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что фильтр выполнен в виде волокнистого фильтра, расположенного между охладителем частиц и газовой турбиной.
11. Устройство по п. 9 или 10, отличающееся тем, что охладитель частиц выполнен в виде охладителя с псевдоожиженным слоем.
12. Устройство по любому из пп. 9 11, отличающееся тем, что охладитель частиц содержит смесь частиц из спеченных химических соединений Na2S и Na2CO3 или песок.
13. Устройство по любому из пп. 9 12, отличающееся тем, что дополнительно снабжено бойлером для выработки пара, соединенным со средствами отвода отработавших газов от газовой турбины, и испарителем, соединенным с бойлером для концентрирования черного щелока до требуемого содержания твердых сухих веществ.
14. Устройство по любому из пп. 9 13, отличающееся тем, что дополнительно снабжено генератором, соединенным с газовой турбиной.
15. Устройство по любому из пп. 9 14, отличающееся тем, что содержит циклон расплава, размещенный в реакторе газификации.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI910730A FI91290C (fi) | 1991-02-14 | 1991-02-14 | Menetelmä ja laitteisto energian ja kemikaalien talteenottamiseksi sulfaattiselluprosessissa |
| FI910730 | 1991-02-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2068041C1 true RU2068041C1 (ru) | 1996-10-20 |
Family
ID=8531922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU925011004A RU2068041C1 (ru) | 1991-02-14 | 1992-02-13 | Способ регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов и устройство для его осуществления |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5211002A (ru) |
| JP (1) | JPH0586590A (ru) |
| KR (1) | KR920016341A (ru) |
| CN (1) | CN1064118A (ru) |
| AU (1) | AU644038B2 (ru) |
| CA (1) | CA2061108A1 (ru) |
| DE (1) | DE4204088A1 (ru) |
| FI (1) | FI91290C (ru) |
| RU (1) | RU2068041C1 (ru) |
| SE (1) | SE9200420L (ru) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW245651B (en) * | 1994-02-24 | 1995-04-21 | Babcock & Wilcox Co | Black liquor gasifier |
| US6030493A (en) * | 1994-11-04 | 2000-02-29 | Kvaerner Pulping, Ab | Process for recovering chemicals and energy from cellulose spent liquor using multiple gasifiers |
| SE9403786L (sv) * | 1994-11-04 | 1996-05-05 | Kvaerner Pulping Tech | Selektiv utvinning av kemikalier ur celluloaavlutar genom förgasning |
| CN1143714C (zh) * | 1997-06-06 | 2004-03-31 | 德士古发展公司 | 黑水料浆除气和冷却的方法及所用的装置 |
| WO2004005610A1 (en) | 2002-07-04 | 2004-01-15 | Kvaerner Power Oy | Method for treatment of spent liquor |
| FI20085416L (fi) | 2008-05-06 | 2009-11-07 | Metso Power Oy | Menetelmä ja laitteisto sellutehtaan mustalipeän käsittelemiseksi |
| FI123110B (fi) | 2009-10-05 | 2012-11-15 | Metso Power Oy | Menetelmä ja laitteisto sellutehtaan mustalipeän käsittelemiseksi |
| FI20096152A (fi) | 2009-11-06 | 2011-05-23 | Metso Power Oy | Menetelmä ja laitteisto sellutehtaan mustalipeän käsittelemiseksi |
| CN102877350B (zh) * | 2012-09-29 | 2014-10-15 | 广西大学 | 一种木素提取联合碱回收的黑液处理方法 |
| CN103063039B (zh) * | 2012-12-24 | 2016-08-03 | 刘立文 | 一种硫酸钙生产硫酸的热循环设备与工艺 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL203871A (ru) * | 1955-02-09 | 1900-01-01 | ||
| US3718446A (en) * | 1970-02-18 | 1973-02-27 | Univ California | Pollutant-free process for producing a clean burning fuel gas from organic-containing waste materials |
| US3759036A (en) * | 1970-03-01 | 1973-09-18 | Chevron Res | Power generation |
| US4013560A (en) * | 1975-04-21 | 1977-03-22 | Sterling Drug Inc. | Energy production of wet oxidation systems |
| US4135968A (en) * | 1976-04-09 | 1979-01-23 | Weyerhaeuser Company | Spent liquor treatment |
| US4682985A (en) * | 1983-04-21 | 1987-07-28 | Rockwell International Corporation | Gasification of black liquor |
| US4773918A (en) * | 1984-11-02 | 1988-09-27 | Rockwell International Corporation | Black liquor gasification process |
| US4574714A (en) * | 1984-11-08 | 1986-03-11 | United States Steel Corporation | Destruction of toxic chemicals |
| US4930429A (en) * | 1988-08-11 | 1990-06-05 | Ahlstromforetagen Svenska Ab | Apparatus and process for generating steam from wet fuel |
-
1991
- 1991-02-14 FI FI910730A patent/FI91290C/fi not_active IP Right Cessation
-
1992
- 1992-02-06 AU AU10781/92A patent/AU644038B2/en not_active Ceased
- 1992-02-10 US US07/832,891 patent/US5211002A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-12 DE DE4204088A patent/DE4204088A1/de not_active Withdrawn
- 1992-02-12 CA CA002061108A patent/CA2061108A1/en not_active Abandoned
- 1992-02-13 SE SE9200420A patent/SE9200420L/xx not_active Application Discontinuation
- 1992-02-13 RU SU925011004A patent/RU2068041C1/ru active
- 1992-02-14 KR KR1019920002215A patent/KR920016341A/ko not_active Application Discontinuation
- 1992-02-14 CN CN92100837A patent/CN1064118A/zh active Pending
- 1992-02-14 JP JP4028108A patent/JPH0586590A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РСТ WO 86/07396, кл. D 21 C 11/12, 1986. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI910730A0 (fi) | 1991-02-14 |
| DE4204088A1 (de) | 1992-08-20 |
| CA2061108A1 (en) | 1992-08-15 |
| JPH0586590A (ja) | 1993-04-06 |
| AU644038B2 (en) | 1993-12-02 |
| SE9200420D0 (sv) | 1992-02-13 |
| US5211002A (en) | 1993-05-18 |
| CN1064118A (zh) | 1992-09-02 |
| FI91290C (fi) | 1994-06-10 |
| FI91290B (fi) | 1994-02-28 |
| AU1078192A (en) | 1992-08-20 |
| SE9200420L (sv) | 1992-08-15 |
| KR920016341A (ko) | 1992-09-24 |
| FI910730A (fi) | 1992-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2135273C1 (ru) | Система производства целевого газа, устройство для извлечения тепла и удаления кислого газа на ее основе и способ получения целевого газа | |
| RU95102316A (ru) | Система производства целевого газа, устройство для извлечения тепла и удаления кислого газа на ее основе и способ получения целевого газа | |
| RU2061184C1 (ru) | Способ получения тепловой энергии из водосодержащего топлива на газотурбинной электростанции и газотурбинная электростанция, работающая на водосодержащем топливе | |
| US20100170453A1 (en) | Steam generation process for enhanced oil recovery | |
| RU2068041C1 (ru) | Способ регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов и устройство для его осуществления | |
| CN108217795A (zh) | 高盐气田水蒸发结晶处理装置 | |
| RU2580740C2 (ru) | Способ очистки синтез-газа из биомассы при отрицательном давлении для получения нефтепродуктов и конфигурация его системы | |
| US4486959A (en) | Process for the thermal dewatering of young coals | |
| JP5473732B2 (ja) | 低品位炭乾燥システム | |
| JPH07507333A (ja) | ガス・蒸気・組み合わせ過程のためのかっ炭精選法 | |
| GB2060418A (en) | Combustion process with waste gas purification | |
| CA2054799C (en) | Method and arrangement for treating black liquor | |
| JPH03137193A (ja) | 燃料を処理する方法およびそのための装置 | |
| KR20110022580A (ko) | 석탄 가압 가스화 공정과 통합한 변형된 가스 및 스팀 터빈 공정 | |
| CN110564455B (zh) | 一种煤制气装置细渣干燥方法 | |
| JPH02123246A (ja) | 回転軸動力の発生方法 | |
| CN1026122C (zh) | 一种煤气化的方法 | |
| US4878441A (en) | Apparatus and process for generating steam from wet fuel | |
| RU2039918C1 (ru) | Способ сушки содержащего воду материала, осуществляемый на электростанции, и устройство для его осуществления | |
| EP0261116B1 (en) | Method of recovering alkaline chemicals from flue gases containing alkaline metal vapor | |
| RU2192136C1 (ru) | Способ сушки свекловичного жома | |
| CN208032295U (zh) | 一种火力发电厂废气处理及余热发电一体化系统 | |
| JPH06504568A (ja) | ガス・蒸気・組み合わせ過程のためのかっ炭精選法 | |
| CA1337013C (en) | Drying method in a power-plant process and dryer used in the method | |
| RU2087526C1 (ru) | Установка для газификации топлива |