Спосіб обробки гарячого неочищеного газу і установка для його здійснення (варіанти)

Реферат: За допомогою способу й установки для обробки гарячого неочищеного газу, генерованого установкою газифікації у зваженому потоці, повинно відбуватися відділення сірко- і вуглеводневих сполук так, що для подальшого застосування надається у розпорядження гарячий газ. Це досягнуто за рахунок того, що послідовно за напрямком потоку гарячого газу за газифікатором (2) підключене знесірчення (7), за ним підключене відділення (8, 9) твердих речовин, при цьому за відділенням (8, 9) твердих речовин парціальний потік (13) газу підключений через водне охолодження (14), газоочисник (15) Вентурі, охолоджувач (16) неочищеного газу, а також відділення (17) води й компресор (18), напрямок (19) потоку яких за газифікатором (2) перед установкою знесірчення охолодженим повертається у циркуляційний контур. UA 101683 C2 (12) UA 101683 C2 UA 101683 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід відноситься до способу й установки для обробки генерованого установкою газифікації у зваженому потоці гарячого неочищеного газу. Проблемою при газифікації вуглеводневовмісного палива у зваженому потоці (вугілля, біомаса, залишки з хімічних установок, Orimulsion® або тому подібне) є те, що підключені компоненти установки піддаються негативному корозійному впливу хлор- і сірководню. Відповідно прикладаються зусилля для істотного зниження концентрації хлор- і сірководню. Дотепер відділення хлор- і сірководню виробляється переважно у холодній зоні мокрим способом за допомогою придатних реагентів або ж мийних засобів. Недоліком способів у холодній зоні є те, що для очищення газу газ повинен охолоджуватися. Звідси випливають значні втрати ККД і високі технічні витрати. З енергетичної й економічної точки зору у деяких процесах бажано проводити відділення хлор- і сірководневмісних газових компонентів по можливості у високотемпературній зоні для запобігання охолодження Гарячий газ може без охолодження передаватися, наприклад, для прямого відновлення заліза. Поліпшення ККД також можна домогтися, наприклад, якщо відновлювальний газ без істотного охолодження переводиться безпосередньо у газову турбіну. Також можливий перенос цього методу на інші процеси. Обробка неочищених газів відома у різних варіантах виконання. Винятково як приклад можна було б послатися на DE 3537493 А1 або на DE 3531918 Al, DE 4238934 С2, DE 4317319 В4 або DE 69003183 Т3 з великої кількості інших публікацій. Тому, виходячи з вищевказаних причин, завданням винаходу є відділення сірко-і вуглеводневих сполук таким чином, щоб для подальшого застосування надавався у розпорядження гарячий газ. За допомогою способу вищевказаного типу дане завдання відповідно до винаходу вирішене таким чином, що гарячий неочищений газ, гарячіший ніж 600 °C, подається на знесірчення й видалення хлороводню, при цьому далі відбирають парціальний потік для утворення охолодженого потоку охолодного газу, і після охолоджень, тонкого знепилювання, сушіння й стиску знову подають у гарячий потік неочищеного газу за газифікатором зваженого потоку. У газифікаторі зваженого потоку у реакторній зоні виникають температури від 1200 до 1600 °C. У даному температурному діапазоні частки шлаків, що залишилися, рідкі й/або клейкі, і тому для запобігання забруднення їх потрібно перевести у твердий стан. Для запобігання відкладень або ж блокувань у підключених частинах установки й використання переваги видалення хлор- і сірковмісних сполук за допомогою сорбентів в ідеальному температурному вікні має сенс охолоджувати гарячий відновлювальний газ за допомогою рециркульованого неочищеного газу з процесу газифікації. Рециркульований неочищений газ для охолодження виникає з процесу одержання охолодного газу, де він, крім усього іншого, охолоджується й звільняється від пилу. У процесі одержання охолодного газу парціальний потік неочищеного газу охолоджується водою у водному охолодженні й частково звільняється від хлороводню (НCl). Охолоджений, зі зниженим вмістом хлороводню неочищений газ варто додатково очищати від пилу. Для тонкого знепилювання використовується газоочисник Вентури. Охолоджений і звільнений від залишків пилу неочищений газ поки ще містить воду. Воду, яка міститься у неочищеному газі, ще потрібно сконденсувати. Для цього неочищений газ охолоджується за рахунок поверхонь теплообмінника, і сконденсована вода відділяється за допомогою сепараторів. Неочищений газ треба за допомогою компресора для неочищеного газу довести до тиску газифікації. Після стиску у потік неочищеного газу можна ввести сорбент. Охолоджений, стиснутий неочищений газ дозволяє використовувати його для охолодження неочищеного газу з реакторної зони процесу газифікації. Також перевагою є використання отриманого потоку охолодного газу після його наступного стиску для комбінованого очищення за допомогою фільтруючих елементів для втримання пилу й сірковмісних сполук. Перевага запропонованого способу полягає у тому, що запобігається занадто сильне охолодження цього газу, при цьому за допомогою рециркуляції парціального потоку можливе оптимальне керування запропонованим способом. Варіанти виконання винаходу випливають зі залежних пунктів формули винаходу. При цьому може бути, наприклад, передбачено, що у гарячий неочищений газ із метою знесірчення й/або видалення хлороводню подаються сорбенти. Дані сорбенти можуть являти собою, наприклад, оксид кальцію або ж вапняк, а також карбонат кальцію, гідрооксид кальцію або також залізну руду. Наступне виконання винаходу полягає у тому, що сорбенти (присадки) подаються у рециркульований потік охолодною газу й/або у газифікатор зваженого потоку й/або у паливо й/або перед знепилюванням і/або після знепилювання. 1 UA 101683 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Додавання подібного типу сорбентів або ж місце додавання при цьому визначається, як правило, типом використовуваної установки й/або застосовуваної присадки. Краще вдосконалювання винаходу полягає у тому, що відводний потік охолодного газу перед подачею у генерований гарячий неочищений газ проходить через водне охолодження, газоочисник Вентури, охолоджувач неочищеного газу, віддільник води й компресор для неочищеного газу, при цьому також може бути передбачено, що частина рециркульованою потоку охолодного газу через наступний стиск неочищеного газу як очищений газ подається у свічковий фільтр. Наступне виконання винаходу полягає переважно у тому, що генерований гарячий неочищений газ очищається за допомогою циклона й/або свічкового фільтра, при цьому циклон і/або свічковий фільтр розташовані до або після знесірчення. Для особливо економічної організації способу відповідно до винаходу може бути передбачено, що як сорбент використовується оксид кальцію або ж вапняк, які після зниження його здатності осадження заміняється або регенерується за допомогою збагачених водними парами димових газів і/або, що використовуються інші сорбенти, наприклад, залізна руда або тому подібне. Також винахід передбачає установку для здійснення способу за одним із попередніх пунктів формули винаходу, яка відрізняється тим, що послідовно за напрямком потоку гарячого газу за газифікатором розташоване знесірчення, за ним розташоване відділення твердих речовин, при цьому за віддільником твердих речовин парціальний потік газу через водне охолодження, підключений за газоочисником Вентури, охолоджувачем неочищеного газу, а також за віддільником води й компресором, потік яких за газифікатором перед установкою знесірчення охолодженим повертається у циркуляційний контур. Трохи модифікований варіант виконання установки у відповідність винаходам полягає у тому, що послідовно за напрямком потоку гарячого газу за газифікатором розташоване відділення твердих речовин, за ним слідує знесірчення й ще одне відділення твердих речовин, при цьому за віддільником твердих речовин парціальний потік газу через водне охолодження, підключений за газоочисником Вентури, охолоджувачем неочищеного газу, а також за віддільником води й компресором, потік яких за газифікатором перед установкою знесірчення охолодженим повертається у циркуляційний контур. Наступне переважне виконання полягає у тому, що з охолодженого парціального потоку газу перед підведенням в основний потік газу відбирається інший парціальний потік за допомогою газового компресора, що очищає виконаний у вигляді свічкового фільтра віддільник твердих речовин. При цьому може бути переважно, якщо до газифікатора, поряд із наливом і киснем, також приєднана подача присадки й/або до рециркуляційної магістралі охолодженого парціального потоку газу приєднана подача присадки. У модифікованому варіанті виконання установки подача присадки також може бути передбачена між циклоном і знесірченням. Інші ознаки, подробиці й переваги винаходу проясняються на підставі нижченаведеного опису, а також на підставі креслення. Показано на: Фіг. 1 принципова схема установка для здійснення способу відповідно до винаходу, а також Фіг. 2 модифікована принципова схема. З посиланням на фіг. 1 запропонована, позначена загальним посилальним позначенням 1 установка має газифікатор 2, при цьому у газифікатор 2, що на фігурах позначений лише символічно, подається паливо 3, кисень 4 і, при відомих обставинах, присадка 5. З газифікатора виходять шлаки 6, що показано штриховою стрілкою. Газ, який залишає газифікатор при температурі від 1200 до 1600 °C, охолоджується за допомогою потоку охолодного газу приблизно до 800 °C і подається у пристрій знесірчення, який, у свою чергу, завантажує у сенсі подачі газу, позначений посилальним позначенням 8 циклон і свічковий фільтр 9, видалення пилу або ж видалення використаної присадки у цих частинах установки показане пунктиром і позначене посилальними позначеннями 10 і 11. Нарешті, гарячий корисний газ залишає систему, що позначено блоком 12. За свічковим фільтром 9 показана магістраль 13, через яку частина гарячих газів подається на водне охолодження 14, звідти на газоочисник 15 Вентури, потім на охолодження 16 неочищеного газу, далі на відділення 17 води, стиск 18 неочищеного газу, при цьому стиснутий і охолоджений у такий спосіб парціальний потік газу через магістраль 19 подається для регулювання температури в основний потік між газифікатором 2 і пристроєм 7 знесірчення. Нарешті на фіг. 1 також показано, що у цьому останньому місці магістралі 19 може підмішуватися присадка, що позначено пунктирною стрілкою 20. 2 UA 101683 C2 5 10 15 20 25 30 У прикладі виконання згідно фіг. 2 різниця полягає в основному у тому, що за газифікатором 2 спочатку включений виконаний у вигляді циклопа 8 віддільник твердих речовин, за яким потім слідує знесірчення 7, при цьому всі інші елементи установки на фіг. 2 мають ті ж самі посилальні позначення, що й на фіг. 1. Можливість додавання присадок відображена на фіг. 2 пунктирною стрілкою 21, при цьому подача у цьому випадку відбувається між циклоном 8 і пристроєм 7 знесірчення. Загальним в обох схемах є те, що парціальний потік рециркульованого охолодного газу також подається у компресор неочищеного газу по магістралі 22, яка подає у свічковий фільтр 9 очищувальний газ, що представлений пунктирною магістраллю 22а. СПИСОК ПОСИЛАЛЬНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 1 Установка 2 Газифікатор 3 Подача палива 4 Подача кисню 5 Подача присадки 6 Видалення шлаків 7 Знесірчення 8 Циклон 9 Свічковий фільтр 10 Видалення твердих речовин 11 Видалення твердих речовин 12 Корисний газ 13 Магістраль 14 Водне охолодження 15 Газоочисник Вентури 16 Охолодження неочищеного газу 17 Відділення води 18 Стиск неочищеного газу 19 Магістраль 20 Подача присадки 21 Подача присадки 22 Магістраль 22а Магістраль 23 Компресор неочищеного газу 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 60 1. Спосіб обробки гарячого неочищеного газу, генерованого установкою газифікації у зваженому потоці, при цьому неочищений газ гарячіший ніж 600 °C, подається на знесірчення й видалення хлороводню, який відрізняється тим, що далі відбирають парціальний потік для утворення охолодженого потоку охолодного газу, і після охолоджень, тонкого знепилювання, сушіння й стиску знову подають у гарячий потік неочищенного газу за газифікатором зваженого потоку. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що у гарячий потік неочищеного газу для знесірчення й/або видалення хлороводню подають сорбенти. 3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що сорбенти (присадки) подають у рециркульований потік охолодного газу й/або у газифікатор зваженого потоку, й/або у паливо, й/або перед знепилюванням, і/або після знепилювання. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що відвідний потік охолодного газу перед подачею у генерований гарячий неочищений газ проходить через водне охолодження, газоочисник Вентурі, охолодження неочищеного газу, відділення води й стиск неочищеного газу. 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що частину рециркульованого потоку охолодного газу через наступний стиск неочищеного газу подають як очищувальний газ у свічковий фільтр. 6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що генерований гарячий потік неочищеного газу очищають за допомогою циклона й/або свічкового фільтра, при цьому циклон і/або свічковий фільтр розташований до або після знесірчення. 7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що як сорбент використовують оксид кальцію або ж вапняк, який при зниженні його здатності осадження заміняють або регенерують за допомогою збагачених водними парами димових газів. 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що використовують інші сорбенти, такі як залізна руда або тому подібне. 3 UA 101683 C2 5 10 15 20 25 9. Установка для здійснення способу за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що послідовно за газифікатором (2) за напрямком потоку гарячого газу підключене знесірчення (7), за ним підключене відділення (8, 9) твердих речовин, при цьому за відділенням (8, 9) твердих речовин парціальний потік (13) газу підключений через водне охолодження (14), газоочисник (15) Вентурі, охолоджувач (16) неочищеного газу, а також відділення (17) води й компресор (18), напрямок (19) потоку яких за газифікатором (2) перед установкою знесірчення охолодженим повертається у циркуляційний контур. 10. Установка для здійснення способу за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що послідовно за газифікатором (2) за напрямком потоку гарячого газу підключене відділення (8) твердих речовин, за ним слідує знесірчення (7) і ще одне відділення (9) твердих речовин, при цьому за відділенням (8, 9) твердих речовин парціальний потік (13) газу підключений через водне охолодження (14), газоочисник (15) Вентурі, охолоджувач (16) неочищеного газу, а також відділення (17) води й компресор (18), напрямок (19) потоку яких за газифікатором (2) перед установкою знесірчення охолодженим повертається у циркуляційний контур. 11. Установка для здійснення способу за п. 9 або п. 10, яка відрізняється тим, що з охолодженого парціального потоку (19) перед подачею в основний потік газу інший парціальний потік (22) відбирають газовим компресором (23), який очищає виконаний у вигляді свічкового фільтра (9) віддільник твердих матеріалів в основному потоці газу. 12. Установка для здійснення способу за п. 11, яка відрізняється тим, що до газифікатора (2), поряд із паливом (3) і киснем (4), приєднана подача (5) присадки. 13. Установка для здійснення способу за п. 9, яка відрізняється тим, що до магістралі (19) рециркуляції охолодженого парціального потоку приєднана подача (20) присадки. 14. Установка для здійснення способу за п. 9 або одним із наступних, яка відрізняється тим, що між виконаним у вигляді циклона (8) віддільником твердих речовин і пристроєм (7) знесірчення передбачена подача (21) присадки. 4 UA 101683 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5