Спосіб і установка для сепарування кислих компонентів, пилу і смоли з гарячих газів установок газифікації

Реферат: За допомогою способу й установки для сепарування кислих сполук HF, HC1, H2S, пилу і смоли з гарячих газів установок газифікації повинен бути створений економічний спосіб з відповідною установкою, які уможливлюють надійне сепарування кислих сполук HF, HC1, H2S, пилу і смоли в максимально високому температурному діапазоні. Це досягнуто за рахунок того, що вище 700 °C гарячий потік середовища з добавками, який виходить з газифікації, підводять до установки видалення сірки, а потім до комбінованого циклона (9) з доданими фільтрувальними свічками (17) в одному загальному резервуарі (8), і газ для подальшого використання відводять за фільтрувальними свічками. UA 110201 C2 (12) UA 110201 C2 UA 110201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При газифікації викопних видів палива, таких як, наприклад, кам'яного або бурого вугілля, біомас, залишків нафтопереробки, хлор або сірка, які містяться, реагують із утворенням кислих газів, що приводить до пов'язаних з ерозією і корозією проблем у послідовно підключених компонентів установки. При газифікації біомас, крім того, утворюються значні кількості смол, які варто видаляти, тому що смоляні конденсати також можуть приводити до значних проблем в послідовно підключених установках. З EP 1 870 444 A2 відомий спосіб очищення газів з апарату для сухої перегонки деревини, який використовує фільтрувальні свічки і надає газоподібному продукту більше часу для хімічних реакцій перед фільтрувальними свічками. Сепарування в циклоні там не передбачено. Можливе сепарування кислих шкідливих газів може також відбуватися завдяки тому, що використовуються способи мокрого промивання, що, однак, має той недолік, що гази повинні сильно охолоджуватися. Сепарування смоли проводиться як так зване каталітичне сепарування в окремих каталітичних смоловідокремлювачах, при цьому подібний апарат, як правило, підключений після сепарування H2S і пиловидалення. Якщо перед фільтром підключений відповідний каталізатор, то необхідно, щоб синтез-газ внаслідок теплових втрат був знову нагрітий до робочої температури між 800 °C і 1000 °C, що приводить до занадто високих втрат коефіцієнта корисної дії і до відповідних технічних витрат. Метою винаходу є створення економічного способу з відповідною установкою, яка робить можливим надійне сепарування кислих сполук HF, HCl, H2S, пилу і смоли в максимально високому температурному діапазоні. За допомогою способу описаного спочатку виду це завдання відповідно до винаходу вирішене тим, що вище 700 °C гарячий потік середовища з добавками, який виходить з газифікації, підводиться до установки видалення сірки, а потім до комбінованого циклона з відповідними фільтрувальними свічками в загальному резервуарі, і газ для подальшого використання відбирається після фільтрувальних свічок. За допомогою винаходу досягається, що завдяки комбінованому відділенню твердих речовин в одному загальному апараті при високій температурі можуть бути досягнуті малі втрати тепла, при цьому одночасно введення добавок може відбуватися залежно від здійснення способу в різних позиціях. Введення добавок може відбуватися або одночасно з паливом, або в зоні газифікації, або із циркулюючим охолоджуючим газом, як це, наприклад, описано в DE 10 2008 049 579 заявника, при цьому, у принципі, є можливість вводити добавки, насамперед, перед пиловидаленням залежно від послідовності стадій способу. В одному варіанті здійснення відповідно до винаходу передбачено, що сепарування кислих газових компонентів, наприклад сепарування H2S, проводиться перед пиловидаленням шляхом введення добавок. Ще один варіант здійснення винаходу полягає в тому, що сепарування смол шляхом введення добавок проводиться перед пиловидаленням або що сепарування залишкової смоли проводиться на фільтрувальній свічці і/або усередині фільтрувальної свічки. Для вирішення вищезгаданих завдань винахід передбачає також установку для сепарування кислих компонентів, пилу і смоли з гарячих газів, які відходять, установки газифікації, яка відрізняється тим, що циклонний сепаратор і фільтрувальна свічка передбачені усередині резервуара один над одним в напрямку сили тяжіння, при цьому центральна труба циклонного сепаратора введена в оснащену фільтрувальними свічками фільтрувальну камеру. Поєднання циклонного сепаратора і фільтрувальної свічки усередині одного агрегату з розташуванням відповідно до винаходу приводить до малих втрат у потоці при одночасній високій ефективності. У цьому місці варто згадати, що самі по собі комбіновані агрегати з фільтра і циклона відомі, наприклад, з німецького патенту на корисну модель 1 879 283, при цьому там не звертається особливої уваги на вивантаження тонкого пилу. Малогабаритні фільтри відповідної конструкції показані також в DE 26 22 938 B, DE 32 30 709 A або DE 34 22 592 A, якщо назвати лише деякі приклади. Змінені варіанти здійснення показані в US 2 941 621 або WO83/03556. У варіанті здійснення винахід передбачає, що розділова стінка між циклонним сепаратором і фільтрувальною камерою виконана у вигляді лійкоподібного дна, через яке проходить центральна труба циклонного сепаратора, при цьому в центральній трубі розташована менша по діаметру спускна труба для тонкого пилу з елементами, які підводять, для тонкого пилу від лійкоподібного дна в спускну трубу. Цей спеціальний варіант здійснення установки відповідно до винаходу додатково відрізняється тим, що елементи, які підводять, виконані у вигляді розташованих по типу спиць патрубків між головною ділянкою спускної труби і центральною трубою в нижній точці 1 UA 110201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 лійкоподібного дна. Трохи змінений варіант здійснення відповідної установки полягає відповідно до винаходу в тому, що на відстані від центральної труби у фільтрувальній камері передбачене похиле дно з бічним відводом для тонкого пилу і ексцентричним проходом для газу, який протікає по центральній трубі. Незалежно від виконання апарату, винахід передбачає також, що фільтрувальні свічки оснащені каталітичним покриттям і/або каталітичним наповнювачем. Інші ознаки, подробиці і переваги винаходу виходять із нижченаведеного опису, а також малюнків, на яких показані: Фіг. 1 принципова схема установки для здійснення способу відповідно до винаходу, Фіг. 2 спрощене зображення в перерізі конструкції апарату відповідно до винаходу, Фіг. 3 злегка збільшений вигляд фрагмента центральної труби по стрілці III на фіг. 2, а також Фіг. 4 змінена конструкція апарату в подібному фіг. 2 зображенні. Позначена в цілому посилальним позначенням 1 на фіг. 1 установка представлена у вигляді принципової схеми. При цьому там до газифікатора 2 підводиться паливо (пунктирна стрілка 3), кисень (суцільна стрілка 4) і, при необхідності, добавки (штрихова стрілка 5). Відвід шлаку позначений посилальним позначенням 6. За газифікатором 2 слідує установка 7 видалення сірки, і потім апарат 8, у якому об'єднані циклон 9 і зона 10 фільтрувальної свічки. Підведення газу в циклон 9 показано стрілкою 11, вихід корисного газу за фільтрувальною свічкою 10 - стрілкою 12. Корисний газ, позначений у цілому посилальним позначенням 13, направляється на подальшу переробку. Повернення охолоджуючого газу з потоку 12 у зону перед установкою видалення сірки відображено штриховою стрілкою 14. У цій зоні перед установкою видалення сірки може також вводитися добавка, яка позначена штриховою стрілкою 15. Можна побачити, що, наприклад, сепарування кислих газових компонентів, наприклад сепарування H2S, перед пиловидаленням може відбуватися за допомогою введення добавки (газифікатор і/або з охолоджуючим газом). Можливе також сепарування смоли перед пиловидаленням за допомогою добавок, при цьому попереднє сепарування цієї добавки і пилу відбувається в циклоні, а сепарування тонкого пилу - у фільтрувальній свічці. Можливе також сепарування залишкової смоли на фільтрувальній свічці і/або усередині фільтрувальної свічки, при цьому на виході фільтрувальних свічок може бути послідовно підключений захисний фільтр, наприклад, з пінокераміки. Ці захисні фільтри можуть бути також каталітично активними. Охолоджуючий газ, наприклад позначений за допомогою часткового потоку 14а, може бути використаний для очищення фільтрувальних свічок, як ще буде показано нижче. На фіг. 2 спрощено показаний апарат 8 у розрізі, який утворений комбінацією циклона 9 з фільтрувальною камерою 10. До циклона 9 через вхідний отвір 16 циклона підводять гази, які містять частки, при цьому через різні умови тиску більшість часток зміщається вниз. Попередньо очищені в такий спосіб гази проходять у центральній трубі циклонного сепаратора 9 нагору в зону 10 фільтрувальних свічок і очищаються за допомогою позначеного посилальним позначенням 17 фільтрувальної свічки. Очищений у такий спосіб газ проходить через захисний фільтр, який знаходиться у верхній частині фільтрувальних свічок, позначений посилальним позначенням 18, щоб потім покинути апарат 8 по стрілці 12. Коли фільтрувальні свічки очищаються, наприклад за допомогою поверненого по трубопроводу 14а назад охолоджуючого газу, пил, який пристав до фільтра падає на нахилене вниз розділове дно 19 між циклоном 9 і зоною 10 фільтрувальних свічок, при цьому центральна труба 20 циклона в області дна 19 має вставку, яка показана на фіг. 3 у трохи збільшеному вигляді. Розташовані по типу спиць труби 24 відводу тонкого пилу ведуть від дна 19 у центральну відвідну трубу 21, яка проходить через циклон і закінчується внизу у вузлі 22 виносу пилу, при цьому там через відповідні шлюзи пил підводиться до збірника 23 пилу. На фіг. 4 показаний змінений приклад здійснення. Тут розвантажувальна труба 21а для тонкого пилу із зони 10а фільтрувальних свічок апарату 8а розташована збоку, при цьому під фільтрувальними свічками 17а в цьому прикладі передбачена ексцентрична, похила донна пластина 19а, на яку при очищенні фільтрувальних свічок 17а падає і відводиться збоку тонкий пил. Газ, який протікає по центральній трубі 20а циклона 9а, підводиться через ексцентрично розташований прохід 25 до фільтрувальних свічок 17а. Фільтрувальні свічки 17а, так само як і фільтрувальні свічки 17 (фіг. 1), у розташованій у напрямку потоку верхній зоні оснащені каталітично активними захисними фільтрами 26. В іншому, функціонально однакові елементи в прикладі здійснення фіг. 4 має такі ж посилальні позначення, що й фіг. 2. 2 UA 110201 C2 Звичайно, описані приклади здійснення винаходи можуть бути змінені в багатьох відносинах без відхилення від основної ідеї, так, на фіг. 2-4 показані лише істотно спрощено існуючі апарати 8 або 8а, які істотно для винаходу виконані у вигляді комбінованого сепаратора. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб сепарування кислих компонентів, пилу і смоли з гарячих газів установок газифікації, в якому гарячі гази температурою вище 700 °C з добавками, які виходять з газифікатора (2), підводять до установки (7) видалення сірки, який відрізняється тим, що потім гази підводять до апарата (8), у якому в одному загальному резервуарі об'єднані циклонний сепаратор (9) і зона (10) фільтрувальних свічок, при цьому в циклонному сепараторі (9) через центральну трубу (20) циклонного сепаратора (9) попередньо очищені гази проходять нагору в зону (10) фільтрувальних свічок, очищують гази за допомогою фільтрувальної свічки, розташованої в зоні (10) фільтрувальних свічок, і за фільтрувальними свічками (17) відводять гази для подальшого використання, при цьому фільтрувальні свічки (17) очищуються за допомогою поверненого назад охолоджуючого газу, пил, який пристав до фільтрувальних свічок (17), падає на нахилене вниз розділове дно (19) між зоною (10) фільтрувальних свічок і циклонним сепаратором (9) і через центральну відвідну трубу (21), яка проходить через циклонний сепаратор (9), або через розташовану збоку розвантажувальну трубу (21а) підводиться до збірника (23) пилу. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що сепарування кислих газових компонентів, наприклад сепарування H2S, проводять шляхом подачі добавок перед пиловидаленням. 3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що сепарування смоли проводять шляхом подачі добавок перед пиловидаленням. 4. Спосіб за одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що сепарування залишкової смоли проводять на фільтрувальній свічці і/або усередині фільтрувальної свічки. 5. Установка для сепарування кислих компонентів, пилу і смоли з гарячих газів установок газифікації, при цьому циклонний сепаратор (9) і зона (10) фільтрувальних свічок передбачені усередині резервуара (8) один над одним в напрямку сили тяжіння, при цьому центральна труба (20) циклонного сепаратора (9) введена в оснащену фільтрувальними свічками (17) зону фільтрувальних свічок (10), яка відрізняється тим, що розділова стінка (19) між циклонним сепаратором (9) і зоною (10) фільтрувальних свічок виконана у вигляді лійкоподібного дна, через яке проходить центральна труба (20) циклонного сепаратора (9), при цьому в центральній трубі (20) розташована менша по діаметру спускна труба (21) для тонкого пилу з підвідними елементами (24) для тонкого пилу з лійкоподібного дна (19) у спускну трубу (21). 6. Установка за п. 5, яка відрізняється тим, що підвідні елементи (24) виконані у вигляді розташованих по типу спиць патрубків між верхньою зоною спускної труби (21) і центральною трубою (20) у нижній точці лійкоподібного дна (19). 7. Установка для сепарування кислих компонентів, пилу і смоли з гарячих газів установок газифікації, при цьому циклонний сепаратор (9) і зона (10) фільтрувальних свічок передбачені усередині резервуара (8) один над одним в напрямку сили тяжіння, при цьому центральна труба (20) циклонного сепаратора (9) введена в оснащену фільтрувальними свічками (17) зону фільтрувальних свічок (10), яка відрізняється тим, що на відстані від центральної труби (20а) у зоні (10а) фільтрувальних свічок передбачене похиле дно (19а) з бічним відводом (21а) для тонкого пилу і ексцентричним проходом (25) для газу, який протікає по центральній трубі (20а). 8. Установка за одним з пп. 5-7, яка відрізняється тим, що фільтрувальні свічки (11, 17а) оснащені каталітичним покриттям і/або каталітичним наповнювачем. 9. Установка за п. 8, яка відрізняється тим, що кожна фільтрувальна свічка (17, 17а) оснащена каталітично активним захисним фільтром (26). 3 UA 110201 C2 4 UA 110201 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5