CZ83692A3 - Method of solid and liquid waste gasification - Google Patents

Description

Vynález se týká oblasti zplyňování a zejména pak tlakového zplynění v pevném loži.Tlakové zplynění v pevném loži se provádí s různými látkami vsázky jako surovým hmědým uhlím,briketami hnědého uhlí,tvrdým hnědým uhlím, a černým uhlím.Kvalita těchto vsázkových látek může s ohledem na obsah popele a vody kolísat v širokém rozmezí.Náklad na úpravu zplyňované látky je malý.The present invention relates to the field of gasification, and more particularly to fixed bed gasification. ash and water content fluctuate in a wide range.The basis for treatment of the gasified substance is small.

Dosavádní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Základní princip tlakového zplyňování v pevném loži popsaný mimo jiné v W. Teters Kohlavergasung,nakládat eis tví Glůckauf GmbH,Essen byl dále vyvinut v řadě modifikací. Jsau proto známa další vývojová stádia podle DE patentního spisu 2640130 a 273544,ve kterých byly navržena kombinace s fluidní vrstvou.V dalších řešeních ,tak mimo jiné v DD patentních spisech 38791, 110297,119814,121 796,132980,133818 a DE patentním spisu 2705558 jsou na vrženy cesty a možnosti zvyšování výkonu, odvádění kapalné strusky, snížení obsahu prachu v surovém plynu a pro zamezení zanesení tlakových zplynovaóů s pevným ložem struskou.The basic principle of fixed-bed gasification described, inter alia, by W. Teters Kohlavergasung, loading the Glückauf GmbH, Essen was further developed in a number of modifications. Therefore, further developmental stages are known according to DE patents 2640130 and 273544, in which a combination with a fluidized bed has been proposed. In other solutions, inter alia, in the patents DD 38791, 110297,119814,121 796,132980,133818 and DE patents 2705558 proposes ways and means of increasing power, draining liquid slag, reducing the dust content of the raw gas and preventing clogging of fixed bed gasifier.

Zásadním nedostatek všech dosud praktikovaných, řešení spočívá v tom,že v surovém plynu je obsažen prach,vysokovroucí a nízkovroucí uhlovodíky a ve vodě rozpustné organické sloučeniny jako alkoholy a aromáty,jakož i jejich deriváty a vyžadují nákladná vedlejší zařízení pro získávání a zhodnocení jednotlivých produktů jakož i pro zamezení ohrožení životního prostředí.A major drawback of all hitherto practiced solutions is that the raw gas contains dust, high-boiling and low-boiling hydrocarbons and water-soluble organic compounds such as alcohols and aromatics, as well as derivatives thereof, and requires costly by-products for the recovery and recovery of individual products. also to avoid threats to the environment.

Bodle DB patentního spisu 259875 ja znám návrh,podle něhož se pro zahranění vzniku odpadních produktů se výška nasypaného palivav tlakovém zplynovaói s pevným ložem extrémně sníží a v důsledku takto získaných teplot v plynovém prostoru ,které dosahují asi 1000 °C se mají dehty,oleje a prachové částice obsažené v surovém plynu přeměnit v plynovém prostoru na surový plyn.Tento způsob není z hlediska technické bezpečnosti zvládnutelný, neboi v důaledku extrémně nízkého nasypání pevného lože provokují se průniky kyslíku,které mohou vést v dále zařazených zařízeních k explozi plynu. Dále je znám návrh podle DD patentního spisu 43253 při kterém se mají plynné a pevné složky obsažené v plynu při opouštění generátoru autooxidací za přívodu zplynovacího prsstředku přeměnit na plyn. Tento způsob nemá ale ekonomický význam, neboi část vyrobeného plynu se spálí.Bezpečně ji definovaná konverze kapalných a pevných složek není při provádění tohoto způsobu zaručena. Vzhledem k tomu, že návrh neobsahuje dále žádnou bezpečnou nauku ,která se dá dopracovat ,je nutné počítat u uvedeného způsobu s explozemi plynu.According to DB 259875, there is a suggestion that, in order to avoid the formation of waste products, the height of the fuel in the fixed bed pressure gasifier is extremely reduced and, as a result, the temperatures in the gas space, which reach about 1000 [deg.] C. This method is not manageable from the technical safety point of view, because of the extremely low spillage of the fixed bed, oxygen breakthroughs can be provoked, which can lead to a gas explosion in downstream equipment. Further, a proposal according to DD-A-43253 is known in which gaseous and solid constituents contained in a gas are to be converted into gas when leaving the generator by autooxidation with the gasifier. However, this process is of no economic importance since some of the gas produced is burned. The safe conversion of the liquid and solid components defined herein is not guaranteed in the process. Furthermore, since the proposal does not contain any safe doctrine that can be elaborated, it is necessary to take into account gas explosions in this method.

V DD patentním spisu 150473 se upozorňuje na řešení, podle něhož se mají při použití hydrogenačního katalyzátoru při dodatečném zplyňování surového plynu z tlakového zplyňování v pevném loži vyšší uhlovodíky konvertovat hydrogenačním krakováním.Tento způsob vykazuje ten nedo statek,že se vstupní teploty surového plynu v dodatečném zplyňovači musí nastavit na pracovní teplotu katalyzátoru. Toto lze při použití hnědého uhlí při zplyňování jen s pomocí komplikované řídící techniky a techniky chemického inženýrství dosáhnout.Další nedostatek způsobu je rychlé znečištění katalyzátoru částicemi uhelného prachu a popele, které jsou strhávány surovým plynem a tím vznikajících vysokých provozních nákladů. Dále jsou v BB-OS 2532197 a 2532198 uvedeny návrhy pro dodatečné zpJjňování uhlovodíkůDD 150473 draws attention to a solution according to which, when using a hydrogenation catalyst, after the gasification of the raw gas from the fixed bed gasification, higher hydrocarbons are to be converted by hydrogenation cracking. This method shows the drawback that the raw gas inlet temperatures in the additional the gasifiers must be set to the working temperature of the catalyst. This can only be achieved with the use of brown coal in gasification with the help of complicated control and chemical engineering techniques. Another drawback of the process is the rapid contamination of the catalyst with coal dust and ash particles entrained with raw gas and resulting high operating costs. In addition, BB-OS 2532197 and 2532198 provide suggestions for additional hydrocarbon refinement

-3ze surového plynu ze zplynování v pevném loži jeho zavá děním za přídavku kyslíku do přídavného zplyňovaěe ,kte rý obsahuje pevné lože z inertního materiálu nebo z materiálu katalyzátoru, čímž má dojít v důsledku zvýšení teploty ke zplynování nebo ke krakování ·-3Orig gas from fixed bed gasification by introducing oxygen into the afterburner, which contains a fixed bed of inert material or catalyst material, to cause gasification or cracking due to temperature increase ·

Tento způsob má velký nedostatek , který spočívá v tom, že zde není možné řídit složení surového plynu a množ ství surového plynu v přídavném zplyňovači a násyp pevného lože v přídavném zplyňovači může vést v důsledku zne čištění zaneseným prachem nebo popelem ke snížení výkonu popřípadě k zastavení procesu zplyňování.This method has a major drawback in that it is not possible to control the composition of the raw gas and the amount of raw gas in the afterburner, and the filling of the fixed bed in the afterburner can lead to a reduction in performance or stop gasification process.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Cíl a úloha vynálezu spočívá v tom, aby se kapalné a pevné odpadní látky odstranily pomocí procesu zplyňování ekonomicky a pro životní prostředí relevantním způso bem. Podle vynálezu je tato úloha vyřešena tím, že se do tlakového zplyňovaěe s pevným ložem vnese 1 až 70 % zplyňované látky jako například odpadní látky, která obsahuje síru a/nebo uhlovodíky a/nebo PCB a/nebo dioxin a/nebo těžké kovy. Tyto pevné odpadní látky ,jako například vyčerpaný aktivní koks, kontaminované zeminy, odřezky starých pneumatik, hadry, textilní odpady znečištěné olejem nebo odpady plastických hmot se mohou spojit briketová ním do uhlíkové matrice nebo se mohou vnášet ve směsi s uhlím do tlakového zplyňovaěe s pevným ložem. Obsažené těžké kovy se vážou převážně se vznikající struskou,která se může používat jako stavební materiál nebo se může deponovat. Vznikající surový plyn z tlakového zplyňovaěe s pevným ložem , obsahující škodliviny a prach se zahřívá v přímo připojeném přídavném zplyňovači společně s ka-4palnou odpadní látkou, kter^ vykazuje výhřevnost nad 20000 kJ/kg , a obsahuje uhlovodíky a/nebo PCB , na te plotu vyšší než 1000 °G , přičemž kapalná odpadní látka a/nebo surový plyn se částečně spálí a částečně zplynuje. Nejmenší množství kyslíku je při tom to množství , které je nezbytné pro zahřátí plynné směsi na teplotu vyšší než 1000 °G.It is an object and object of the invention to remove liquid and solid waste materials by means of a gasification process in an economically and environmentally relevant manner. According to the invention, this object is achieved by adding to the fixed bed gasification gasifier 1 to 70% of a gasified substance, such as a waste substance, which contains sulfur and / or hydrocarbons and / or PCBs and / or dioxin and / or heavy metals. These solid waste materials such as spent active coke, contaminated soil, scrap of old tires, rags, oil-polluted textile or plastic waste can be combined by briquetting into a carbon matrix or can be mixed with coal into a fixed bed gasification gasifier. . The heavy metals contained are predominantly bound to slag that can be used as a building material or can be deposited. The resultant raw gas from a fixed bed gasifier containing pollutants and dust is heated in a directly connected after-gasifier together with a liquefied waste material having a calorific value above 20000 kJ / kg and containing hydrocarbons and / or PCBs on the fence. above 1000 ° C, wherein the liquid effluent and / or raw gas is partially incinerated and partially gasified. The smallest amount of oxygen is that which is necessary to heat the gas mixture to a temperature greater than 1000 ° C.

Celkové množství plynu se při provádění způsobu nastaví nejen pomocí množství surového plynu z tlakového zplyňovače s pevným ložem , nýbrž i pomocí množství ka palné odpadní látky . Jako kapalné odpadní látky se mo hou pomocí navrženého způsobu odstraňovat například upotřebené oleje nebo produkty ze zařízení pro štěpění emulzí.In carrying out the process, the total amount of gas is set not only by the amount of raw gas from the fixed bed gasifier but also by the amount of liquid waste. For example, spent oils or products can be removed from the emulsion breaker as liquid waste.

Přídavný zplyňovač je co se týká geometrického tva ru konstruován tak, že doba prodlevy veškerého množství plynu v přídavném zplyňovači činí y 2 s · Po opuštění přídavného zplynovače se odstraňovaný plyn ochladí šokem na teplotu nižší než 200 °C.The auxiliary gasifier is designed with respect to the geometric shape such that the residence time of all the gas in the auxiliary gasifier is y 2 s. · After leaving the auxiliary gasifier, the gas to be removed is cooled by shock to a temperature below 200 ° C.

Podle vynálezu se při provádění způsobu přídavný zplyňovač provozuje se surovým plynem z tlakového zply ňovače s pevným ložem nebo pro odstranění kapalných od padních látek.According to the invention, in the process, the additional gasifier is operated with the raw gas from a fixed bed pressure gasifier or for the removal of liquid waste.

Přednost způsobu spočívá v tom, že se látky obsažené v surovém plynu z tlakového zplynovače s pevným lo žem, jejichž úprava popřípadě odstranění vyžaduje nutně pomocné zařízení, a které jako například fenol a jiné, za normálního stavu, kapalné uhlovodíky, jakož i póly ~ chlorované benzeny, dioxiny a furany ,zatěžují životní prostředí , jakož i uhelný prach , bezpečně převedou na surový plyn.The advantage of the process is that the substances contained in the raw gas from a fixed bed gasifier whose treatment or removal necessarily requires an auxiliary device and which, for example, phenol and other, normally, liquid hydrocarbons, as well as chlorinated poles benzenes, dioxins and furans, which pollute the environment as well as coal dust, are safely converted into raw gas.

-bPříklad provedení vynálezuExemplary embodiments of the invention

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na výkrese a je blíže popsán.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and described in more detail.

Do tlakového zplyňovače 1 s pevným ložem, který je provozován s tlakem 25 barů se každou hodinu vnášíThe fixed bed gasifier 1, which is operated at a pressure of 25 bar, is introduced every hour

13,7 t hnědouhelných briket 2 / obsah vody 18,5 /0 , obsah dehtu 8 /0 , obsah popele 8 % /13,7 t brown coal briquettes 2 / water content 18,5 / 0, tar content 8/0, ash content 8% /

3,1 t kontaminované zeminy 2 ^s obsahem uhlovodíků 5 $3.1 t of contaminated soil 2 ^with a hydrocarbon content of $ 5

1,7 t upotřebených pneumatik 21,7 t spent tires 2

1,7 t hadrů 21,7 t rags 2

Přes otočný rošt 4 se do reaktoru jako směs 2 vnáší 2500 m^i.N kyslíku /h a 16,4 t zplyňovaoí páry /h. Přes otočný rošt 4 se vynáší inertní směs 6 popele a strusky v celkovém množství 4 t/h, která se může používat jako stavební přísada nebo zához nebo se může bezpečně deponovat. V tlakovém zplyňovači s pevným ložem se oddestilují,uhlovodíky obsažené v kontaminované zemině nebo se rozštěpí nebo zplynují. Podíly upotřebených pneu matik a hadrů se převedou ze 40 až 70 % v plynné složky a ze 20 až 50 $ v uhlovodíky. 3 až 12 0 přechází v závislosti na složení do frakce popela a strusky. Zbytkové složky se vynesou jako směs popela a strusky přes otočný rošt 4 .Through the rotary grate 4, 2500 m @ 3 N of oxygen / h and 16.4 t of gasification vapor / h are introduced into the reactor as a mixture 2. An inert mixture of ash and slag 6 is discharged through the rotary grate 4 in a total amount of 4 t / h, which can be used as a building additive or slurry or can be safely deposited. In a fixed bed gasifier, the hydrocarbons contained in the contaminated soil are distilled off or split or gasified. The proportions of spent tires and rags are converted from 40 to 70% into gaseous components and from 20 to 50 $ into hydrocarbons. 3 to 120, depending on the composition, passes into the ash and slag fraction. The residual components are carried as a mixture of ash and slag through the rotary grate 4.

Suchý surový plyn v množství 20700 m^i.N se vede přes sběrný prostor 7 pro surový plyn a 13800 nPi.N vodní páry s teplotou asi 450 °C se vede přes sběrné vedení 8 pro surový plyn, přes hořák 10 do přídavného zplyňovače 2 » který je provozován stlakem 24 barů. Zavádě-6ný surový plyn vykazuje následující složení :The dry raw gas in an amount of 20700 m @ 2 N is passed through the raw gas collection chamber 7 and 13800 nPi.N water vapor at a temperature of about 450 DEG C. is passed through the raw gas collection line 8 through a burner 10 to an additional gasifier 2. is operated by a pressure of 24 bar. The feed gas 6 has the following composition:

33,5 33.5 1° 1 ° co what 15,0 15.0 1° 1 ° ^H2 ^H 2 36,0 36.0 1» 1 » ch₄ ch ₄ 12,5 12.5 % % v 2 in 2 0,9 0.9 % % °2 ° 2 0,1 0.1 % % ^Cl-^C4 ^C 1 - ^C 4 2,0 2,0 % %

Dále obsahuje surový plyn asi 90 g oyklickýhh a alifatických uhlovodíků/m^i.N a 10 g prachu m^i.N , který obsahuje asi 20 $ složek popele.Further, the raw gas contains about 90 g of cyclic and aliphatic hydrocarbons / m @ 2 N and 10 g of dust m @ 2 N containing about 20 $ ash components.

Třes hořák 10 se zavádí současně 11 t upotřebeného oleje s výhřevností 32000 kJ/kg a s obsahem 100 mg/kg PCB do přídavného zplyňovače .Iři vsázce kyslíku 12 v množství 11000 m^si.N se podrobí jak surový plyn z tlakového zplyňovače s pevným ložem tak i upotřebený olej autotermálnímu zplyňování s vysokým stupněm konverze.konverze se provádí ve vyzděném reaktoru o obsahu 75 při teplotě 1350 °C. Převedení uhlovodíků obsažených v surovém plynu z tlakového zplyňovače s pevným ložem,jakož i obsahových látek upotřebeného oleje se provádí přímým stykem s plameny, sálavým teplem, jakož i stykem s horkým vnutřním pláštěm přídavného zplyňovače . Vznikající odstraňovaný plyn 13 v množství 62000 nri.N opouští * o po průměrné prodlevě přídavný zplynovač s teplotou 1350 0 a s následujícím složením,vztaženo na suchý stav:Tremor burner 10 is simultaneously introduced 11 t of used oil with a calorific value of 32000 kJ / kg, and containing 100 mg / kg of PCB into the additional feedstock .Iři gasifier oxygen in an amount of 12 ^to 11000 m in is subjected to a crude gas from a pressurized fixed bed gasifier and spent oil for autothermal gasification with a high degree of conversion. The conversion is carried out in a walled reactor of 75 content at 1350 ° C. The conversion of the hydrocarbons contained in the raw gas from the fixed bed gasifier as well as the spent oil constituents is effected by direct contact with the flames, radiant heat as well as by contact with the hot shell of the after-gasifier. The resulting gas removed 13 in an amount of 62000 nri.N * leaves after an average delay a supplementary gasifier having a temperature of 1350 0 and having the following composition, based on the dry state:

00, co'00 what '

H₂ H ₂

CH_Z CH _Z

N₂ N ₂

OnHe

18,6 18.6 ϊ ϊ 33,5 33.5 46,6 46.6 % % 0,3 0.3 % % 1,0 1.0 1> 1> 0,1 0.1 1° 1 °

-7Vzxiikající odstraňovaný plyn 13 je prostý PCB a uhlo vodíků a podrobí se přímému ochlazení na 4 200 °C nebo vřazenému získávání odpadního tepla 15 pro využití tepelného potenciálu až asi 500 °C. Vznikající odstraňovaný plyn 13 se může po průchodu konvečním čištěním plynu vy užívat jako materiál nebo energie. Kondenzáty 16 odpadající v nádrži 17 s vodou a sazemi jsou prosté dehtu,oleje fenolu a PCB a vyžadují jen jednoduchou úpravu.The evacuating removal gas 13 is free of PCBs and hydrogen and is subjected to direct cooling to 4200 ° C or in-line recovery of waste heat 15 to exploit a thermal potential of up to about 500 ° C. The resulting gas 13 can be used as a material or energy after passing through conventional gas purification. The condensates 16 discharged in the water and soot tank 17 are free from tar, phenol and PCB oils and require only a simple treatment.

Claims (2)

1. Způsob odstraňování pevných a kapalných odpad nich látek způsobem zplyňování pomocí tlakového zplynování v pevném loži as přídavným zplynovačem,zapojeným za tlakovým zplynovačem s pevným ložem, na straně suro vého plynu, přičemž veškeré množství plynu se po opuštění přídavného zplynovače ochladí šokem na 200 °C , vyznačující se tím , že se do tlakového zplynovače s pevným ložem vsadí 1 až 70 $ zplyňované látky , jako například odpadní látky,která obsahuje síru a/nebo uhlovodíky a/nebo BOB a/nebo dioxin a/nebo těžké kovy, vznikající surový plyn z tlakového zplyňovače s pevným ložem ,obsahující škodliviny a prach, se zahřívá v přídavném zplynovači společně s kapalnou od pední látkou ,která vykazuje výhřevnost vyšší než 20000 kJ/kg a která obsahuje uhlovodíky a/nebo 3?CB, jakož i s plynem obsahujícím kyslík,pomocí hořáku,při prodlevě veškerého množství plynu v přídavném zplynovači1. A method of removing solid and liquid waste by gasification by means of a fixed bed gasification gasifier with an auxiliary gasifier connected downstream of a fixed gasification gasifier on the raw gas side, wherein all of the gas is cooled by shock to 200 ° after leaving the auxiliary gasifier. C, characterized in that from 1 to 70% of the gasified substance, such as waste material containing sulfur and / or hydrocarbons and / or BOB and / or dioxin and / or heavy metals, resulting from the crude gas, is charged into a fixed bed gasifier. The gas from the fixed bed gasifier containing pollutants and dust is heated in an additional gasifier together with a liquid from the front substance which has a calorific value greater than 20000 kJ / kg and which contains hydrocarbons and / or 3? CB as well as oxygen-containing gas. , by means of a burner, when all the gas is delayed in the make-up gas burners 2 s na teplotu vyšší než 1000 °C·2 s for temperature higher than 1000 ° C · 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že se při provádění způsobu může přídavný zplyňovač provozovat se surovým plynem z tlakového zplynovače s pevným ložem nebo pro odstranění kapalných odpadních látek·Method according to claim 1, characterized in that, in carrying out the method, the auxiliary gasifier can be operated with raw gas from a fixed bed pressure gasifier or for the removal of liquid waste materials.