EA029238B1 - Способ и устройство для газификации твердых веществ - Google Patents

Способ и устройство для газификации твердых веществ Download PDF

Info

Publication number
EA029238B1
EA029238B1 EA201401126A EA201401126A EA029238B1 EA 029238 B1 EA029238 B1 EA 029238B1 EA 201401126 A EA201401126 A EA 201401126A EA 201401126 A EA201401126 A EA 201401126A EA 029238 B1 EA029238 B1 EA 029238B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
water
stream
gasification
purity
steam
Prior art date
Application number
EA201401126A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201401126A1 (ru
Inventor
Фредерик Юдас
Ганеш Арумугам
Михаэль Зауэр
Original Assignee
Л'Эр Ликид Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплутасьон Де Просед Жорж Клод
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Л'Эр Ликид Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплутасьон Де Просед Жорж Клод filed Critical Л'Эр Ликид Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплутасьон Де Просед Жорж Клод
Publication of EA201401126A1 publication Critical patent/EA201401126A1/ru
Publication of EA029238B1 publication Critical patent/EA029238B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/06—Continuous processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/04—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by cooling to condense non-gaseous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F2001/007—Processes including a sedimentation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916—Biomass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093—Coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1687—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with steam generation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/169—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with water treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

При газификации содержащих углерод твердых веществ с помощью кислорода и/или пара на первом технологическом шаге твердые вещества, по меньшей мере, частично превращают в CO и H. На втором технологическом шаге поток, содержащий воду, отдаляют от полученного смешанного продукта. Наконец, на третьем технологическом шаге поток, содержащий воду, подвергают водоочистке. Водоочистку проводят так, что получают три потока (31, 36, 37) с разной степенью чистоты, по меньшей мере один из которых рециркулируют в процесс.

Description

изобретение относится к способу и устройству для газификации содержащих углерод твердых веществ, причем на первом шаге способа твердые вещества, по меньшей мере, частично в процессе газификации превращают в СО и Н2, причем на втором шаге способа отделяют содержащий воду пар и причем на третьем шаге способа полученный на втором шаге содержащий воду пар подвергают процессу водоочистки.
Газификацией называется химико-физический процесс, в котором по меньшей мере часть твердого вещества превращается в газообразный конечный продукт. Газообразный конечный продукт является смесью, которая состоит главным образом из монооксида углерода (СО) и водорода (Н2). Одновременно протекают многие реакции, которые до сих пор были известны не полностью.
Фактическая газификация происходит благодаря экзотермическому сгоранию твердых веществ. Продукты этой реакции могут затем реагировать с твердыми веществами и дополнительно введенным паром или друг с другом. За исключением реакции горения, все основные реакции являются равновесными реакциями, так что превращение может также идти в обратном направлении. При сравнительно высоких температурах при газификации угля (от 600 до 1600°С) состав газообразного продукта обычно является близким к равновесному.
В принципе, известны три разных типа способа газификации твердых веществ: газификация в псевдоожиженном слое, газификация в неподвижном слое, образованном твердыми веществами, и, наконец, газификация в реакторе с газификацией в потоке.
Независимо от того, как протекает реакция газификации, полученный в ней синтез-газ из СО и Н2 должен быть затем очищен. Поскольку во время реакции в качестве исходного реагента требуется пар, и вода является одним из возможных продуктов реакции, вода, среди прочего, должна быть удалена из потока газа.
В потоке выделенной воды также содержатся примеси, такие как твердые вещества, аммиак, фенолы и т.п., так что поток воды должен очищаться.
Такой способ известен, например, из ΌΕ 4107109 С1. Твердые топлива газифицируют при давлении в диапазоне от 10 до 100 бар с помощью содержащей кислород и пар газифицирующей среды для выработки сырого газа. Выходящий из процесса газификации сырой газ охлаждают до температур от 20 до 200°С, посредством чего получается богатый водой конденсат. Конденсат отделяют и, по меньшей мере, частично выпаривают, при этом пар конденсата и содержащий соль рассол отводят отдельно. Содержащий соль рассол сжигают, пар конденсата частично добавляют к очищенному сырому газу.
ΌΕ 3515484 описывает, что конденсат, полученный при ступенчатом охлаждении газообразного продукта, охлаждается в устройстве для промывки и охлаждения, в который подается циркулирующая вода, посредством чего галогены в значительной степени вымываются. Использованная промывочная вода, которая имеет температура от 120 до 220°С, расширяется до более низкого давления, посредством чего получаются выпар и жидкая фаза. Выпар, практически свободный от галогенов, отводится, основная часть жидкой фазы снова подается в устройство для промывки и охлаждения, и остаточная жидкая фаза подается на утилизацию.
ΌΕ 3207779 А1 описывает, что конденсат, полученный из синтетического газа, расширяется и подается к разделительному устройству, из которого отбирается конденсатная фаза, в значительной степени состоящая из воды. Конденсатная фаза охлаждается при прямом контакте с более холодным газом, прежде чем она используется для охлаждения потока сырого газа. Нагретый, содержащий пар охлаждающий газ подается на сжигание и используется, например, для нагревания реактора.
ΌΌ 147679 описывает рециркуляцию потока, состоящего в основном из воды, который происходит из гидроклона, в котором богатый твердыми веществами поток отделяется от бедного твердыми веществами потока. Поток из верхнего слива, бедный твердыми веществами, подмешивается к исходному потоку газификатора и служит как источник требуемого в реакции пара. Поток из нижнего слива, богатый твердыми веществами, перегоняется при атмосферном давлении для дальнейшей очистки.
ОБ 2198744 А, наконец, описывает газификацию угля в неподвижном слое, в которой после отделения газов поток сточной воды направляется в устройство для выпаривания. Оттуда газообразный компонент рециркулируется в реактор как газификационная среда.
Рециркуляция потока воды, который частично содержит значительные количество твердых веществ, иначе известна из совершенно разных процессов. Например, И8 5586510 описывает производство цемента во вращающейся печи, причем шлам, который получается при производстве цемента, рециркулируется во вращающуюся печь, распыляется там и обжигается.
Все способы имеют общим то, что большие количества сточной воды не могут быть далее использованы в способе. Поэтому необходима дорогостоящая последующая очистка сточной воды для обработки потока или потоков так, чтобы при утилизации соблюдались нормы по охране окружающей среды.
Поэтому целью изобретения является уменьшение выработки сточной воды при газификации твердых веществ.
Согласно изобретению эта цель решена способом с признаками п.1 формулы изобретения. Содержащее углерод твердое вещество газифицируется и, по меньшей мере, частично преобразуется в монооксид углерода и водород в присутствии кислорода и пара. Затем выработанная газовая смесь подается к
- 1 029238
разделительному устройству, в котором жидкие фракции отделяются от газовых фракций, посредством чего получаются поток так называемого сырого газа и поток, содержащий воду. Жидкий поток, содержащий воду, в заключение подвергается водоочистке.
Согласно изобретению водоочистка проводится так, что получаются три потока с разной степенью чистоты. Первый поток имеет наибольшую степень чистоты, почти полностью состоит из воды и имеет следующий состав:
Таблица 1. Соединения, содержащиеся в первом потоке
рН 7-8
Общее количество железа (Ре) мкг/л < 200, предпочтительно < 20
Общее количество меди (Си) мкг/л <30, предпочтительно < 3
Обще количество двуокиси кремния (δΐθ2) мкг/л < 200, предпочтительно < 20
Общее количество натрия (Ка) мкг/л < 100, предпочтительно <10
Органические компоненты (химическое потребление кислорода, сокращенно ΟΟϋ) мкг/л < 2000, предпочтительно < 200
Электропроводность мкСм/см < 0,2-2, предпочтительно < 2
Кислород (О2) мкг/л 50-1000, предпочтительно 50250
Таким образом, подобный поток пригоден для использования для выработки пара. Если поток не достигает этих предельных значений, то первый поток может быть использован как охлаждающая вода внутри предприятия. Второй поток имеет среднюю степень чистоты.
Таблица 2. Соединения, содержащиеся во втором потоке
Органические компоненты (химическое потребление кислорода, сокращенно СОО) мг/л 100 - 10000
Органические компоненты (биохимическое потребление кислорода, сокращенно ΒΟϋ) мг/л 10 - 1000
Аммонийный азот (сокращенно ΝΗ4-Ν) мг/л 5 - 500
Нитратный азот (сокращенно ΝΟ3-Ν) мг/л 5 - 1000
Фосфатный фосфор (сокращенно РОд-Р) мг/л 2 - 100
Общее содержание взвешенных веществ (сокращенно Т88) мг/л 5 - 1000
Общее содержание растворенных веществ мг/л 100 - 25000
(сокращенно Τϋ8)
Третий поток имеет наименьшую степень чистоты и имеет высокое содержание твердых веществ.
Таблица 3. Соединения, содержащиеся в третьем потоке
Органические соединения % по массе 5-80
Азот- и/или фосфорсодержащие соединения % по массе 1 - 5
Гидроксиды металлов % по массе 5 - 15
Процедура согласно изобретению предусматривает рециркуляцию каждого из этих трех потоков. Поток воды, который имеет наибольшую степень чистоты, подается к впуску воды парогенератора; поток воды, который имеет среднюю степень чистоты, подается на дальнейшую обработку золы, полученной в реакторе газификации; и/или поток воды, который имеет наименьшую степень чистоты и богат твердыми веществами, направляется назад в реактор газификации.
Является особо предпочтительным, когда все три потока рециркулируют в самой установке газификации. Количество сточной воды, полученной в процессе, таким образом не только может быть значительно снижено, но может быть полностью снижено до нуля.
В то же время потоки со средней и самой низкой степенью чистоты также могут быть совместно рециркулированы в зону газификации, посредством чего может быть осуществлена особо высокое использование содержащихся органических соединений.
Частично, степень чистоты первого потока не достигает чистоты, необходимой для выработки пара. При одной и той же величине рН он тогда имеет состав, при котором отдельные компоненты присутствуют в концентрации в три раза или частично даже в шесть раз выше по сравнению концентрацией, указанной в табл. 1. Поток с этим составом может быть использован как поток охлаждающей воды в любой точке процесса без выпаривания охлаждающей воды или может быть добавлен к охлаждающей башне установки газификации.
В одном предпочтительном аспекте изобретения поток с наименьшей степенью чистоты отделяется декантацией на первом шаге. Можно еще уменьшить содержание воды, например выпариванием. На втором шаге оставшийся поток затем подается к установке обратного осмоса. Обратный осмос является физическим процессом для концентрирования веществ, растворенных в жидкостях, в котором естественный процесс осмоса обращен с помощью давления. Среда, в которой должна быть уменьшена концентрация определенного вещества, отделяется от среды, в которой концентрация должна быть увеличена, посредством полупроницаемой мембраны. В данном случае концентрация твердых веществ во входящем
- 2 029238
потоке воды должна быть уменьшена, и увеличена в выходящем потоке с наименьшей степенью чистоты. Та среда, в которой концентрация должна быть увеличена, подвергается давлению, которое должно быть выше, чем давление, которое получается при осмотическом требовании для выравнивания концентраций. Это приводит к миграции частиц против направления распространения. В данном процессе получающийся очищенный первый поток, предпочтительно, снова подвергается второму обратному осмосу для получения потока с самой высокой и потока со средней степенью чистоты.
Части потока со средней степенью чистоты также могут быть получены посредством ионообменной установки, размещенной вверх по течению от устройства обратного осмоса. Два частичных потока со средней степенью чистоты из ионообменной установки и установки обратного осмоса затем смешиваются.
Перед выделением трех потоков и/или между выделением потока с самой низкой степенью чистоты, содержание воды в котором лежит ниже 80 мас.%, предпочтительно ниже 50 мас.% и особо предпочтительно ниже 30 мас.%, и обратным осмосом могут быть предусмотрены дальнейшие шаги очистки, такие как денитрификация, нитрификация и/или удаление органические соединений.
Под денитрификацией понимают превращение азота, связанного в нитрат (ΝΟ3 -), в молекулярный азот (Ν2) посредством гетеротрофных и некоторых автотрофных бактерий, которые закреплены на мембране. В этом процессе, который служит для выработки бактерией энергии, различные окисляемые вещества (доноры электронов), такие как органические вещества, водород, сульфид водорода (Н2§) и молекулярный водород, окисляются нитратом как окислителем (окисляющим агентом) в отсутствие молекулярного кислорода (Ο2) (бескислородные условия).
Нитрификация обозначает бактериальное окисление аммиака (ΝΗ3) до нитрата (ΝΟ3). Он состоит из двух связанные частичных процессов: в первой части аммиак окисляется до нитрита, во втором частичном процессе он окисляется до нитрата.
Удаление органических соединений предпочтительно осуществляется анаэробной обработкой бактериями в бескислородном окружении. Кроме того, было найдено выгодным использовать пар, выработанный в процессе выработки пара, внутри системы подачи пара для процесса газификации, например, для предварительного нагрева исходных материалов, например, в процессе дистилляции и/или использовать пар для выработки электрической энергии, например для приведения в действие турбины. Таким образом может быть уменьшена потребность процесса в воде.
Прежде всего, когда газификация осуществляется в реакторе с неподвижным слоем, полученная там зола должна промываться. Для этой цели согласно усовершенствованию изобретения используется поток воды со средней степенью чистоты.
При газификации в неподвижном слое эта зола получается в результате реакции содержащих углерод веществ, таких как уголь или биомасса, и падает через колосниковую решетку, предусмотренную в донной области неподвижного слоя. Для дальнейшей транспортировки золы вводится вода и, таким образом, зола вымывается.
В способе газификации, который осуществляется в псевдоожиженном слое, было найдено особо выгодным рециркулировать поток со средней степенью чистоты в реактор.
При газификации в потоке является рекомендуемым подмешивать поток со средней степенью чистоты или к исходным веществам, подаваемым в реактор как шлам, и/или после резкого охлаждения к шламу/потоку сточной воды.
Кроме того, может быть необходимым подвергать поток воды, который имеет наивысшую степень чистоты, и/или тот поток воды, который имеет среднюю степень чистоты, дальнейшей очистке перед рециркуляцией в устройство для выработки пара или дальнейшей обработкой золы. Такая дальнейшая очистка обеспечивает значительную рециркуляцию потоков сточной воды даже когда, когда большое количество загрязнений вводится в процесс используемым твердым исходным материалом.
Возможными процессами дальнейшей очистки могут быть химические процессы, такие как реакция Фентона (окисление органических субстратов перекисью водорода в кислой среде, катализируемое солями железа), озонирование (стерилизация путем ввода озона), использование активированного угля (как адсорбента) и/или добавление гидроксида кальция (для снижения жесткости воды путем ионообмена). Возможно также использование осаждающих или коагулирующих агентов. В дополнение, могут быть использованы сепараторы и/или установки для обработки сточных вод.
Один предпочтительный аспект изобретения в дополнение предусматривает, что твердые вещества газифицируются в неподвижном слое.
При газификации в неподвижном слое было найдено выгодным вводить поток воды, которая имеет наименьшую степень чистоты, над неподвижным слоем, причем поток впрыскивается так тонко распределенным, насколько это возможно.
Когда используется реактор с газификацией в потоке, является возможным подавать поток воды с самой низкой степенью чистоты напрямую через питающие трубопроводы в пламя горелки. В реакторе с псевдоожиженным слоем должно также приниматься во внимание распыление над псевдоожиженным слоем. Когда топливо при газификации в потоке подается как шлам, рекомендуется подмешивать поток к этому шламу перед входом в область реактора.
- 3 029238
Как твердое вещество, с одной стороны, может быть использован уголь. Процессы газификации угля используются в течение десятилетий. С другой стороны, биомасса также может служить как исходный материал, посредством чего возобновляемое сырье может быть преобразовано в синтез-газ. Прежде всего, при газификации биомасс вышеописанный способ может представлять интерес, поскольку основное количество несгоревшего материала выгружается потоком воды.
Кроме того, изобретением предлагается установка для газификации содержащего углерод твердого вещества с признаками п.9 формулы изобретения. Соответственно установка содержит реактор газификации, в котором твердые вещества, по меньшей мере, частично превращаются в монооксид углерода и водород, разделительное устройство, в котором сырой газ отделяется от жидкого водного потока, и устройство для очистки воды, в котором водный жидкий поток полученный в разделительном устройстве, очищается. При очистке воды водяной поток разделяется на три потока с разной степенью чистоты. Через первый трубопровод поток воды, который имеет наивысшую степень чистоты, подается к патрубку подвода воды устройства для выработки пара; через второй трубопровод этот поток воды, который имеет среднюю степень чистоты, подается к устройству для дальнейшей обработки золы из реактора газификации; и/или через третий трубопровод тот поток воды, который имеет самую низкую степень чистоты, направляется назад в реактор газификации.
Предпочтительно, устройство для отделения газовой фракции от жидкого потока выполнено в виде конденсатора или в виде каплеотделителя. Конструкция в виде конденсатора имеет преимущество, что одновременно газовый поток далее охлаждается. Когда используется каплеотделитель, газовый поток может быть уже предварительно охлажден и тепловая энергия, отобранная при охлаждении, может быть использована в каком-нибудь другом месте.
Установка согласно изобретению предпочтительно также включает в себя устройство для охлаждения газа между реактором газификации и разделительным устройством, что рекомендуется, прежде всего, когда газожидкостный сепаратор выполнен в виде каплеотделителя и, таким образом, охлаждение должно осуществляться в способе в каком-нибудь другом месте.
Кроме того, установка согласно изобретению предпочтительно включает в себя устройство для извлечения аммиака между разделительным устройством и устройством для обработки золы.
При разделении газа и жидкости полученный из устройства для охлаждения газа поток жидкости далее разделяется путем декантации, причем в значительной степени отделяются смолы, масла, фенолы и аммиак (ΝΗ3).
Дальнейшая очистка воды может осуществляться вниз по течению процессом "феносолван" (РПсио8о1уаи®). В процессе "феносолван" содержащая фенол вода тщательно смешивается с феносолваном (коммерческое название диизопропилового эфира) в многоступенчатом экстракторе в соответствии с принципом миксера-сепаратора. После последующего разделения фаз большая часть фенолов присутствует в растворителе. Этот процесс повторяется несколько раз, причем фенолсодержащая вода и растворитель направляются в противотоке. Растворитель отделяется от фенолов дистилляцией и снова течет назад в экстрактор для вымывания фенолов.
После процесса "феносолван" может быть осуществлен процесс СЬЬ (СНспис ипх-Б-игср®). В этом процессе кислые газы и аммиак удаляются из конденсата процесса "феносолван" избирательной отгонкой.
Благодаря этой конструкции установки, особо в связи с все более и более ограничительными требованиям в защите окружающей среды, инвестиционные затраты и эксплуатационные затраты могут быть заметно снижены, поскольку дорогостоящая очистка подлежащей утилизации сточной воды может быть полностью или частично исключена. Путем введения потока, содержащего основную долю твердых веществ, назад в процесс газификации, может быть исключено отделение твердых веществ от воды с помощью энергоемкой операции сушки.
Когда поток воды со средней степенью чистоты используется для вымывания золы, можно сэкономить на стоимости дополнительной свежей воды и стоимости дальнейшей очистки воды со средней степенью чистоты.
Другие признаки, преимущества и возможные применения изобретения могут быть также взяты из нижеследующего описания приведенного в качестве примера варианта осуществления и рисунков. Все признаки, описанные или проиллюстрированные, образуют предмет изобретения сами по себе или в любом сочетании, независимо от их включения в пункты формулы изобретения или их обратных ссылок.
На рисунках
фиг. 1 показывает схему последовательности операций обычного способа газификации с последующей обработкой сточной воды согласно известному уровню техники;
фиг. 2 показывает схему последовательности операций способа согласно изобретению.
В обычном способе, как показано на фиг. 1, твердые вещества вводятся в реактор 10 газификации через трубопровод 1, и кислород вводится через трубопровод 2. Через эти трубопроводы или не показанный другой трубопровод в реактор 10 подается пар. Через трубопровод 14 газовая смесь, образованная в результате реакции, подается из реактора 10 к устройству 20 охлаждения газа. Из этого устройства охла- 4 029238
ждения газа сырой синтез-газ отбирается через трубопровод 21. Через трубопровод 22 полученный жидкий поток подается к газожидкостному сепаратору 23. Оттуда он вводится в устройство 25 для извлечения аммиака через трубопровод 24. Между газожидкостным сепаратором 23 и устройством 25 для извлечения аммиака может быть предусмотрен процесс "феносолван" (на фиг. 1 не показан).
Из устройства 25 для извлечения аммиака жидкий поток, содержащий воду, передается в устройство 30 обработки воды через трубопровод 26. Из устройства обработки воды сточная вода, с одной стороны, выгружается через трубопровод 31 и по возможности обрабатывается так, что сточные воды могут быть утилизированы. Через трубопровод 32 отбирается поток, который содержит большую часть твердых частиц и поэтому называется также потоком шлама.
Поток, содержащий твердые вещества, подается к сушилке 33, в которой содержащаяся вода выпаривается путем подвода энергии и выделяется в атмосферу. Высушенный шлам затем, например, может быть доставлен к месту свалки.
Из реактора 10 газификации, в особости, если имеет место газификация в неподвижном слое, зола выгружается через трубопровод 11 и подается на устройство 12 для дальнейшей обработки золы. Текучая зола затем выводится через трубопровод 13.
В этом способе вода, полученная из устройства обработки сточной воды, утилизируется как сточная вода, но не рециркулируется в процесс. Вместо этого, в некотором месте способа вводится свежая вода.
На фиг. 2 показана конфигурация способа согласно изобретению в виде схемы последовательности операций, причем подлежащие газификации твердые вещества также подаются к реактору 10 газификации через трубопровод 1, и кислород подается через трубопровод 2. Из реактора 10 газификации зола выводится через трубопровод 11 и подается на устройство 12 для дальнейшей обработки золы. Из этого устройства для дальнейшей обработки золы зола затем выводится через трубопровод 13.
В показанном варианте осуществления газификатор 10 спроектирован как реактор с неподвижным слоем и включает в себя в основном цилиндрический вертикальный реактор с наружной водяной рубашкой. Уголь или биомасса подаются сверху через шлюз в распределитель твердых веществ, имеющийся внутри реактора, посредством чего образуется неподвижный слой, который покоится на вращающейся колосниковой решетке, расположенной в нижней области реактора 10. Из этой нижней области также вводятся кислород и пар. Благодаря поднимающимся горячим газам, в верхней части газификатора 10 происходит высушивание использованного угля или биомассы, а также десорбция физически адсорбированных газов. Ниже зоны сушки расположена реакционная зона, в верхней части которой происходит дегазация угля или биомассы. Внутри реакционной зоны за дегазацией следует фактическая газификация угля или биомассы в соответствии с реакцией Будуа. В следующей, самой низкой зоне происходит сгорание угля или биомассы, а также реакция образования водяного газа и реакция конверсии водяного газа. Получающийся газ падает через колосниковую решетку и оттуда выгружается. Горячие газы, которые направляются в противотоке относительно угля или биомассы, падающих сверху, выводятся через выхлопную трубу, расположенную выше неподвижного слоя.
Через трубопровод 14 газовая смесь, полученная реакцией газификации, выводится из реактора 10 и подается к холодильнику 20. В результате охлаждения получается сырой синтез-газ, который выводится через трубопровод 21. Через трубопровод 22 жидкий поток, содержащий воду, течет в газожидкостный сепаратор (разделительное устройство) 23. Также возможно, что разделение газа и жидкости вызывается исключительно конденсацией в газовом холодильнике 20.
Из газожидкостного сепаратора 23, который может быть оформлен как конденсатор или каплеотделитель, полученный жидкий поток рециркулируется в устройство 25 для извлечения аммиака через трубопровод 24. Между газожидкостным сепаратором 23 и устройством 25 для извлечения аммиака может быть предусмотрен процесс "феносолван" (на фиг. 2 не показан). От устройства 25 извлечения аммиака трубопровод 26 затем ведет к устройству 30 обработки воды. Полученный там водный поток разделяется на три потока. Тот поток, который имеет наивысшую степень чистоты, подается через трубопровод 31 к не показанному парогенератору. Выработанный там пар может быть затем использован как теплоноситель в текущем способе газификации, например, для нагревания исходных веществ, или использован для выработки энергии в турбине. В принципе также представляется возможным подавать поток воды как охлаждающую жидкость в охлаждающий контур. Возможно, потребуется не показанная очистка этого потока.
Поток со средней степенью чистоты через трубопровод 37 направляется на дальнейшую обработку 12 золы и служит там в качестве ожижающего агента. Таким образом может быть полностью исключено введение подпиточной воды. Возможно, может быть также предусмотрена дальнейшая очистка 38 воды для потока в трубопроводе 37.
Через трубопровод 36 тот поток, который содержит большую часть твердых веществ, наконец транспортируется назад в газификацию. Когда реактор 10 спроектирован как реактор с неподвижным слоем, рекомендуется распылять поток, содержащий твердые вещества, на неподвижный слой сверху. Таким образом можно избежать потребляющей много энергии и поэтому дорогостоящей сушки твердых веществ. В дополнение, ценные продукты, все еще в нем содержащиеся, могут таким образом подаваться на газификацию.
- 5 029238
С помощью этого способа можно обеспечить газификацию твердых веществ, при которой не получается никакая сточная вода.
Перечень ссылочных обозначений 1, 2 трубопровод
10 реактор газификации
11 трубопровод
12 дальнейшая обработка золы 13, 14 трубопровод
20 холодильник 21, 22 трубопровод
23 разделительное устройство
24 трубопровод
25 извлечение аммиака
26 трубопровод
30 последующая обработка воды 31, 32 трубопровод 33 сушка твердых веществ 34-37 трубопровод 38 последующая обработка воды 40 трубопровод

Claims (8)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ газификации твердых углеродсодержащих веществ, включающий следующие стадии: первая стадия - по меньшей мере, частичное превращение твердых углеродсодержащих веществ в
    СО и Н2 с получением газового потока, содержащего пар;
    вторая стадия - выделение из полученного газового потока жидкого потока, содержащего воду; и третья стадия - водоочистка потока, содержащего воду, полученного на предыдущей стадии, отличающийся тем, что при водоочистке поток, содержащий воду, разделяют на три потока с разной степенью чистоты,
    причем первый поток воды, который имеет наивысшую степень чистоты, направляют на выработку
    пара,
    второй поток воды, который имеет среднюю степень чистоты, направляют на вымывание образующейся золы из реактора газификации или в специальное устройство для обработки золы в качестве ожижающего агента с последующим образованием в нем шлама, выводимого из системы,
    третий поток воды, который имеет самую низкую степень чистоты, рециркулируют в реактор газификации твердых веществ.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что третий поток воды отделяют декантацией, а затем первый и второй потоки воды получают способом обратного осмоса.
  3. 3. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пар, выработанный в парогенераторе, используют для обеспечения процесса газификации паром и/или для выработки электрической энергии.
  4. 4. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первый поток воды, который имеет наивысшую степень чистоты, и/или второй поток воды, который имеет среднюю степень чистоты, подвергают дальнейшей очистке перед рециркуляцией.
  5. 5. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что газификацию твердых веществ осуществляют в неподвижном слое.
  6. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что третий поток воды, который имеет самую низкую степень чистоты, распыляют в реактор газификации твердых веществ над неподвижным слоем.
  7. 7. Установка для газификации твердых углеродсодержащих веществ способом по любому из предшествующих пунктов, содержащая реактор (10) газификации, в котором обеспечивается, по меньшей мере, частичное превращение твердых углеродсодержащих веществ в СО и Н2 с получением газового потока, содержащего пар, разделительное устройство (20), в котором обеспечивается выделение из сырого синтез-газа, полученного в процессе указанной газификации, жидкого потока, содержащего воду, и устройство (30) водоочистки, в котором обеспечивается очистка полученного потока, содержащего воду, отличающаяся тем, что устройство (30) водоочистки выполнено с возможностью разделения потока, содержащего воду, на три потока с разной степенью чистоты и устройство (30) водоочистки через трубопровод (31) для потока, имеющего наивысшую степень чистоты, соединено с устройством выработки пара и через трубопровод (37) для потока, имеющего среднюю степень чистоты, с устройством (12) для обработки золы, включающим ожижение золы и превращение ее в шлам, или с реактором (10) для вымывания золы из реактора газификации твердых веществ и через трубопровод (36) с реактором (10) газификации.
    - 6 029238
  8. 8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что разделительное устройство (20) является конденсатором или каплеотделителем.
EA201401126A 2012-07-03 2013-04-23 Способ и устройство для газификации твердых веществ EA029238B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012013139.9A DE102012013139B4 (de) 2012-07-03 2012-07-03 Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von Feststoffen
PCT/EP2013/058337 WO2014005738A1 (en) 2012-07-03 2013-04-23 Process and apparatus for the gasification of solids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201401126A1 EA201401126A1 (ru) 2015-01-30
EA029238B1 true EA029238B1 (ru) 2018-02-28

Family

ID=48236894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201401126A EA029238B1 (ru) 2012-07-03 2013-04-23 Способ и устройство для газификации твердых веществ

Country Status (9)

Country Link
KR (1) KR102038725B1 (ru)
CN (1) CN204803273U (ru)
AU (1) AU2013286304B2 (ru)
DE (1) DE102012013139B4 (ru)
EA (1) EA029238B1 (ru)
IN (1) IN2014MN01869A (ru)
UA (1) UA114198C2 (ru)
WO (1) WO2014005738A1 (ru)
ZA (1) ZA201406985B (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114702987A (zh) * 2022-04-18 2022-07-05 李冶 一种纯氧气化装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2198744A (en) * 1986-12-16 1988-06-22 British Gas Plc Gasification process
US20090178338A1 (en) * 2007-10-26 2009-07-16 Thomas Frederick Leininger Fuel feed system for a gasifier and method of gasification system start-up
US20090188867A1 (en) * 2008-01-30 2009-07-30 Dinh-Cuong Vuong Methods and systems for processing waste water
US20100172819A1 (en) * 2009-01-06 2010-07-08 Paul Steven Wallace Methods and systems for zero discharge water treatment
US20110259014A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 General Electric Company Refinery residuals processing for integrated power, water, and chemical products

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4222847A (en) 1978-12-15 1980-09-16 Gulf Oil Corporation Coal liquefaction process with improved slurry recycle system
DE3207779A1 (de) 1982-03-04 1983-09-08 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zum behandeln von wasserhaltigem kondensat aus der kuehlung des rohgases der kohledruckvergasung
DD224611A5 (de) 1984-09-06 1985-07-10 British Gas Corp Kohlevergasungsverfahren
DE3515484A1 (de) 1985-04-30 1986-10-30 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zum behandeln von kondensat aus dem produktgas der vergasung fester brennstoffe
DE4107109C1 (en) 1991-03-06 1992-10-08 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt, De Environmentally friendly purificn. of crude gas - by cooling to contain condensate, sepg. condensate and evaporating to obtain saline soln. which is combusted and condensate stream which is added to pure gas
US5586510A (en) 1994-03-16 1996-12-24 Cement Industry Environment Consortium Method and system for controlling pollutant emissions in combustion operations
US6610112B1 (en) * 1999-12-07 2003-08-26 Texaco Inc. Method for oil gasification
DE102007035301B4 (de) * 2007-07-27 2009-04-30 Lurgi Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von bei der biologischen Aufbereitung von Gaskondensat anfallender Salzlauge

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2198744A (en) * 1986-12-16 1988-06-22 British Gas Plc Gasification process
US20090178338A1 (en) * 2007-10-26 2009-07-16 Thomas Frederick Leininger Fuel feed system for a gasifier and method of gasification system start-up
US20090188867A1 (en) * 2008-01-30 2009-07-30 Dinh-Cuong Vuong Methods and systems for processing waste water
US20100172819A1 (en) * 2009-01-06 2010-07-08 Paul Steven Wallace Methods and systems for zero discharge water treatment
US20110259014A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 General Electric Company Refinery residuals processing for integrated power, water, and chemical products

Also Published As

Publication number Publication date
UA114198C2 (uk) 2017-05-10
DE102012013139A1 (de) 2014-01-09
AU2013286304A1 (en) 2014-11-06
KR102038725B1 (ko) 2019-10-30
AU2013286304B2 (en) 2018-02-22
EA201401126A1 (ru) 2015-01-30
ZA201406985B (en) 2015-11-25
CN204803273U (zh) 2015-11-25
DE102012013139B4 (de) 2022-05-05
KR20150027062A (ko) 2015-03-11
WO2014005738A1 (en) 2014-01-09
IN2014MN01869A (ru) 2015-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4319981B2 (ja) フィッシャー・トロプシュ生成水の浄化方法
JP4888911B2 (ja) 有機性廃棄物の処理設備および処理方法
RU2571146C2 (ru) Способ выделения
KR101243605B1 (ko) 열수분해에 의한 폐기물 처리와 고효율 에너지를 생산하는 방법및 장치
KR20130032865A (ko) 가스화 그레이 워터 처리 시스템
US20200190613A1 (en) Plant and method for the thermal treatment of solids
JP2006274013A (ja) バイオマスガス化システム
CN115321630B (zh) 煤炭分级利用废水零排放耦合制氢的方法和***
JP4597099B2 (ja) ガス精製システムとガス精製方法
JP2016131549A (ja) エタノール合成方法及び装置
AU2012250295B2 (en) Method for gasifying solid raw material containing carbon
RU2475677C1 (ru) Способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением синтез-газа
CN104593079B (zh) 一种碎煤生产洁净合成气的工艺
EA029238B1 (ru) Способ и устройство для газификации твердых веществ
JPH09150143A (ja) し尿系汚水の処理方法
JP2005068435A (ja) 有機物に富む供給原料から除染合成ガスを高効率で製造する方法およびプラント
CN112226250B (zh) 一种煤制气多污染物净化治理***
CN212559482U (zh) 固体废盐的纯化处理***
JP5672791B2 (ja) ガス化ガス製造システム及び方法
EP2653451A1 (en) Method and apparatus for the treatment of process water from an organic material conversion process
CZ2006617A3 (cs) Zpusob energetického zhodnocení produktu z cištení výpalku z výroby biolihu a zarízení k provádení tohoto zpusobu
CN106915862B (zh) 一种基于煤气二级气液分离的煤化工废水处理***及其处理方法
JP2018102170A (ja) 廃棄物処理システムおよびガス処理装置
WO2021149765A1 (ja) 有機物質の製造方法及び有機物質製造装置
TW202313450A (zh) 氫及氨製造系統

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG TJ TM