CS233712B2

CS233712B2 - Processing of condensate

Info

Publication number: CS233712B2
Application number: CS798238A
Authority: CS
Inventors: Paul Rudolph; Dieter P Becker
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1985-03-14
Also published as: EP0012456B1; EP0012456A1; US4295864A; BR7908175A; DE2853989B1; DE2964920D1; PL220350A2; PL120391B2; DD147682A5; ZA795469B; DE2853989C2

Description

Vynález se týká způsobu zpracování kondenzátu obsahujícího vodu z chlazení surového plynu při zplynování pevných paliv za použití kyslíku, vodní páry a/nebo zplynovacích prostředků obsahnuících kysličník Ш-ičitý, za tlaku v rozmezí 0,5 až 15 M^pa, přičemž suro• vý plyn je chlazen v alespoň -jednom chladicím stupni.

Postup tohoto druhu je již popsán v DAS č. 25 43 532 a ve s tímto spisem korespond^^ícím USA patentu č. 4 065 273- Známý je rovněž způsob zplynování pevných paliv, obzvláště uhlí a hnědého Ц1И ze pou2žtí kyslíku, vodní páry nebo kysličníku uhličitého jako zplynovacích činidel, a ze tlaku v rozmezí 1 až 15 MPa. Vhodné způsoby, při nichž palivo tvoří pevné lože a nesppaitelné minerální součásti paliva se odtahují jako pevný popel pod pevným ložem, jsou popsány například v publikaci Ullmanns Eizyklopadie der technisden CHemie,

4. ^vydání (1977), díl 14, str. 363 a^ž 366. ^podrobmssi těcMo známých, mettod z^plynov^ání jsou 4 uvedeny například v USA patentech č. 3 540 667 a 3 654 695. Známé je také zplyňování pevných paliv v pevném loži, při kterém se ·pod pevným ložem odtahuje kapalná struska, což je popsáno v patentech Velké Britanie č. 1 507 905, 1 506 671 a 1 512 677.

Surový ^pl^yn ^při známých z^půso^bech z^pl^yňování v ^pevném loži odchází obvykle ^při ^teploté v rozmezí 3⁰⁰ a^{ž 900} °C. Obsahuje ^podstatn^é mnnžžtví vodní ^páry a vedle toto ješ^{tě p}rodukty nízkotepelné destilace mí, jako je dehet, fenoly, maatné kyseliny a amoniak. Při ochlazení surového plynu obsahuje vzniklý kondenzát tyto průvodní látky, které se musí v různých pracovních pochodech odstrannt. K tomuto účelu se kondenzát po oddělení dehtu a oleje podrobí extrakci fenolu, oddělení amoniaku a potom biologcckému zpracování.

Při rovněž známém zpracování uhelného prachu zplyňováním se nevyužívá pevného lože paliva. Při tomto způsobu vyrobený surový plyn je prostý dehtu a oleje a odchází při teplotě asi 1 ⁴⁰⁰ °C. ^pňi ochlazení toto^ surovéto ^plynu se rovn^ěž tvoří vodný tondenzát.

Z DOS č. 26 07 745 je známý způsob, při kterémse chlazení surového plynu provádí tak, že ^se ales^po^ň č^ás^t tondenzátu, ^který odpadá při dlazez^í a ^kte^rý m^á te^plotu mizⁱmálz^ě 11⁰ °C a tlak alespoň 0,2 M^pa, podrobí náhlému snížení tlaku, vzniklá pára se odvede, zbylý kondenzát se přivádí do dělicího zařízení, odkud se fáze kondenzátu, · sestávající převážně z vody, odtahuje a opět se používá jako chladicí medium pro surový plyn.

Nevýhodou tohoto způsobu je skutečnost, že se zde neodstrkují z páry, vzniklé snížením tlaku, v ní obsažené škodlivé látky, jako jsou fenoly, mastné kyseliny a amo^žak, které se vypomštějí do okolního prostředí.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob podle vynálezu, jehož poddtata spočívá v tom, že se pára, vzniklá náhlým snížením tlaku kondenzátu, obsahnuící fenoly, mastné kyseliny a amo^^z8k^, s^paluje ^při te^plotě vyšSí ne^{ž 600} °C, ^přiČem^ž se ^po^pi^:í^padě ^před svým s^palováním vede přes ales^poň jednu ^pl^ynovou Wtoinu.

Výhodou uvažovaného způsobu je skutečnoot, že se při zpracování vypo^tějí do okolního prostředí pouze spaliny, sestávajcí v podstatě z vody, kysličníku uh.ičitéto a dusíku , a nejsou tedy škodlivé okolnímu prostředí. Poddl kysličníku siřičiééto ve spalinách je všeobecně pod přípustnou hodnotou. Před tím, než se spaliny vyponStějí do atmosféry, může se jejich _w zbytkové teplo využít pro výrobu vodní páry.

Při snížení tlaku kondenzátu se tento ochladí. Když nastane pokles tlaku na tlak atmosfé- * rický, je uvolněné množní páry vzniklé snížením tlaku 2, které se dá spočítat z množtví vody ϊ před snížením tlaku a enthalpie 1 vody před snížením tlaku podle následujícího vztahu:

D = W . ( I - 100) / (639,1 - 100).

Je účelné, když se surový plyn vede přes větší počet chladicích stupňů, přičemž v alespoň jednom chladicím stupni nastává nepřímé chlazení bez zpětného vedení kondenzátu. Teplem, které se odvádí při tomto nepřímém chlazení se může nastavit množství vznikající páry při působení poklesu tlaku. Toto nastavení může probíhat tak, že množství vytvořené a odváděné páry je v rovnováze s množstvím nově vytvořeného kondenzátu.

Účelná forma provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, Že se kondenzát, vypadávající v několika chladicích stupních, odděleně podrobí snížení tlaku, odtlakovaný kondenzát se vede do oddělených dělicích zařízení, vzniklé proudy páry se spojí a společně spálí a fáze kondenzátů, sestávající převážně z vody, se společně použijí jako chladicí prostředek v minimálně jednom nepřímém chladicím stupni surového plynu. V tomto případě se nemusí kondenzát, který se znovu používá jako chladicí médium, natlakovat až na tlak zplyňování, nebot nepřichází do styku se surovým plynem.

Snížení tlaku kondenzátu se může provádět ve více stupních. Pára vzniklá snížením tlaku se může před svým spalováním vést přes alespoň jednu plynovou turbínu, aby se získala zpět její energie.

Provedení způsobu podle předloženého vynálezu je blíže objasněno pomocí přiložených obrázků. Tyto obrázky znázorňují:

obr. 1 provedení způsobu podle vynálezu a obr. 2 alternativní provedení tohoto způsobu.

U způsobu schematicky znázorněném na obr. i je do zplyňovacího. reaktoru 1 přiváděno zrnité uhlí o zrnitosti v rozmezí 3 až 60 nm pomocí vedení 2· Pomocí vedení J a i se do zplyňovacího reaktoru χ zavádí jako zplyňovací prostředky kyslík a vodní pára a vedením 2 se ze zplyňovacího reaktoru χ odvádějí nespalitelné součásti. Ve zplyňovacím reaktoru χ je tlak 0,5 až 15 MPa a palivo se zde nachází výhodně v pevném loži. Surový plyn opouští reaktor vedením £ a v promývacím chladiči 2 se do něj rozstřikuje kondenzát z vedení g. Přitom se surový plyn nasytí vodní parou a ochladí se na teplotu v rozmezí 150 až 220 °C. Tento surový plyn potom proudí přes dva další chladicí stupně ve formě výměníků tepla £ ^a10, ve kterých se nepřímo chladí. Surový plyn, který má ještě teplotu v rozmezí 110 až 130 °C a sestává především z vodíku, kysličníků uhlíku a methanu, se vede dále vedením 11 к dalšímu zpracování, které není znázorněno.

V chladicích stupních se vždy vytvoří kondenzát, který se shromažďuje pomocí vedení a 13 a společně s kondenzátem z promývacího chladiče 2 ^ae přivádí vedením 14 do zařízení 15 pro snížení tlaku. Ochlazený kondenzát se potom vede do odlučovače dehtu χ6, ve kterém se kapaliny separují na základě rozdílné specifické hmotnosti. Na spodním konci odlučovače dehtu 16 se odtahuje těžká fáze obsahující prach a dehet odtahem 16a. Tato fáze se může vést zpět zcela nebo z části do reaktoru X· Pára vzniklá poklesem tlaku se vede vedením 17 do spalovací komory 18. Palivo se přivádí do spalovací komory vedením 19. Spaliny se odtahují vedením 20, přičemž zbytkové teplo se využívá ve vyvíječi 21 páry.

Fáze kondenzátu, která převážně sestává z vody, je chudé na dehet a neobsahuje prakticky * žádné pevné látky, se vede z odlučovače dehtu 16 pomocí čerpadla 2Z vedením 23 nejdříve к výměníku tepla iQ. Potom proudí tento kondenzát vedením g do promývacího chladiče 2· Z tohoto vedení kondenzátu je vidět, že se tlak kondenzátu musí pomocí čerpadla 22 zvýšit minimálně * na tlak zplyňovacího reaktoru, který je stejný s tlakem v promývací» chladiči 2·

Varianta způsobu podle obr. 2 umožňuje, že kondenzát z odlučování dehtu, který se používá ke chlazení, může mít nižší tlak, než který je v promývacím chladiči 2· V části, kde souhlasí schéma podle obr. i se znázorněním podle obr. 2, jsou použity stejné vztahové značky e platí i stejné vysvětlení, jaké bylo podáno v souvislosti s obr. 1.

jako sušina)» Tento plyn sestává z následujících soldáti:

31,7% objemových
0,5	%	и
1,1	%	ft
17,2	%	W
37,7	%	ft
10,2	%	tt .
1,6 %	tt

V promývacím chladiči 2 podle obr. 2 se kondenzát vede v okruhu přes vedení 30 a čerpadlo 31» část kondenzátu, který se tvoří v tepelném výměníku 2 ee úo tohoto okruhu přidává přes vedení 32, Druhá část tohoto kondenzátu se vede vedením 33 do zařízení pro snížení tlaku .15» ochlazený kondenzát se shromažďuje v odlučovači dehtu 16 a vzniklá pára se odtahuje vedením 1'7» Těžší fáze opouutí odlučovač dehtu 1£ odtahem X6a·

Lehčí fáze z odlučovače dehtu 16, sestávající převážně z vody, se použije společně s odpovídající fází dalšího odlučovače dehtu 34 jako chladicí prostředek a k tomuto účelu se vedou společně pomocí čerpadla 35 přes vedení 36 do tepelného výměníku .10» Oltfátá chladicí kapalina se smísí s nově vytvořeným kondenzátem z vedení 36 ve vedení 37 a přivede se do zařízení pro snížení tlaku 39» Odtlakovaný kondenzát odtéká do odlučovače dehtu 34 a vzniklá pára proudí vedením 40 společně s párou z vedení .17 do spalovací komory 18. Pokud je tlak chladicí kapaliny ve vedení 36 nižší, než tlak surového plynu v tepelném výměníku 10, musí se vést kojadenziáL vedením 38 přes škrticí venntl, c®ž v obrázku není Wůli větší přehle(dnnvti znázorněno.

Příklad 1 ^V zařízení zrázorněném na oPr, i se z^plynuje uhlí o zrní.tosti 3 a^{ž 60} mm v pevném Ion· Při vsázce 1 000 kg uilí (počítáno bez vody a popeea), které ještě obsahuje 94 kg vlhkosti a 1O⁷ k^{g p}opela se spotřebuje jako z^plynwecí ^ostředek 295 Nm^ ^kysl^íku a 1 .35° ^kg vodní ^páry. ^Tla^k ve z^pl^yňvvecím reaktoru 1 čin^í 3 MPa. Surový ^plyn ve vedení 2 má tepotu ⁴²⁸ °C a o^bjem celkem 2 Ю⁸ Nm^ ^(počít^áno kysličník uh.ičitý sirvívdík kysličník uhelnatý vodík methan dusík

Kromě uvedených součástí obsahuje surový plyn ještě 69 kg dehtu, oleje a nafty, asi 8 kg fenolů, 1,3 kg mastných kyselin a 11 kg amonnaku, jakož i 1 547 kg vodní páry»

Surový plyn se vede do promítacího chladiče 2 a zde se intensivně chladí vodou z vedení g jejím rvz^prašov^áním. ^pl^yn o^eouU1t:í prom^ací cfrLadič 2 s te^otou 'i⁸⁶ °C a je přitom ^,nas^ycen vodní parou· V tepelném výměníku 2» se část přebytečného tepla plynu využije k výrobě ^pár^y» ^pl^yn ^po odvedení z te^peln^ého výměníku 2. má tepotu 1 ⁶4 °C a vstu^puje ^tom do tru^bkového tepelného výměníku 10, který je protékán obíhE^ící vodou (vedení 23 a £)» Plyn opo^tí celý proces vedením Ц ^při teptatě 120 °C»

Čer^dlem 22 pochází ⁸ 000 ^kg vod^y ve^dené v oběhu o 3^,1 MPa a o teplotě 100 °C»

Voda ^proudí nejdříve ^{jelxým výměníkem 10 a má ^tom ve vedení £ tepotu 141 °C» ^Touto v^odou se ^erc^mýv^á surový ^pl^yn v ^o^vacíto chladiči 2 a současně se clilacH na teplotu 1β6 °^C» ^Ve ve^dení 1⁴ se nacMzí směs ^kondenzátu v mn^tví ⁹ 421 ^kg a o tep^ě 1⁸² °^C» ^Tato směs, · která kromě vody obsahuje ještě dehet, prach, fenoly, mastné kyseliny a amodiak, se podrobí snížení tlaku na hodnotu 0,1 M^pa» Přitom vznikne 1 420 kg vodní páry a kromě toho páry fenolu, mastných kyselin a amonnaku» Tato směs par se vede vedením 17 do spalovací komory 1£, « kde se za původu ^l^a a vzduchu ^dcs^áhie s^ovací tepoty minimálně ⁶5⁰ °^C» ^Spaliny se vedou přes vyvíječ páry 21 pro výrobu páry.

V odlučovači dehtu 16, pracujícím na principu rozdílných specifických hnoVnivtí se z kondenzátu oddělí dehet a prach a plynová voda se vedením 23 vrací zpět k pcuuití do oběhu»

Př í к 1 a d 2

Opakuje se zplyňování uhlí podle príkl&au 1 a dále se pracuje způsobem podle obrázku 2. Surový plyn prochází stejným pochodem jako v příkladě 1 promývacím chladičem J a oběma výměníky tepla 2 ^β 10. Do promývacího chladiče 2 je ale nyní vedena voda z oběhu za pomoci čerpadla 31 promývacího chladiče. Kondenzát vznikající ve výměníku tepla 2 přivádí pres zařízení pro snížení tlaku 15 do odlučovače dehtu j6« Zde vzniká 957 kg kondenzátu o teplotě 170 °C a odpadá 123 kg vodní páry а к tomu páry fenolu, amoniaku a mastných kyselin. Oddělený dehet a prach se z odlučovače dehtu 16 odvádí vedením 16a.

Tepelný výměník 10 se chladí pomocí oběhové vody. V odlučovači dehtu 16 vzniká 834 kg vody o teplotě 100 °C, dalších 12 702 kg vody přichází z odlučovače dehtu Já. Čerpadlo 35 pumpuje celkem 13 536 kg vody na tlak asi 0,5 MPa. Tato voda se zahřívá ve výměníku tepla 10. Po přívodu 464 kg kondenzátu z vedení 38 se tlak celkem 14 000 kg vody o teplotě 150 °C před vstupem do odlučovače dehtu Já sníží na 0,1 MPa, přičemž jako pára odpadá 1 298 kg vody. Pára vzniklá snížením tlaku se vede společně vedeními 40 а Д7 do spalovací komory J8.

Claims

1. Způsob zpracování kondenzátu obsahujícího vodu z chlazení surového plynu ze zplyňování pevných paliv za použití kyslíku, vodní páry a/nebo zplyňovacích prostředků obsahujících kysličník uhličitý, za tlaku v rozmezí 0,5 až 15 MPa, přičemž surový plyn se chladí v alespoň jednom chladicím stupni, alespoň část kondenzátu vznikajícího při chlazení, který má teplotu alespoň ЦО °C a tlak alespoň 0,2 MPa, se podrobí snížení tlaku a pára vzniklá snížení· tlaku se odvede, zbylý kondenzát se odvede do dělicího zařízení, ze kterého se odvádí fáze kondenzátu sestávající převážně z vody, která se používá jako chladicí medium pro surový plyn, vyznačený tím, že se pára vzniklé snížením tlaku kondenzátu, obsahující fenoly, mastné kyseliny a amoniak, spaluje při teplotě vyšší než 800 °C.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se pára vzniklá snížením tlaku vede před svým spálením přes alespoň jednu plynovou turbinu.