NO125306B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til samtidig kjøling og rensing av varme gasser.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte

til samtidig kjøling og rensing av varme

gasser som inneholder en mindre mengde

sot, og som er fremstilt ved partiell forbrenning av kullhydrogener.

Ved fremstilling av gassblandinger bestående av kullstoffmonoksyd og hydrogen

ved partiell forbrenning av kullhydrogener

med et bestemt underskudd av oksygen i

nærvær av damp, skulle det teoretisk være

mulig å utføre reaksjonen på en slik måte

at der ikke dannes sot. I praksis viser det

seg imidlertid umulig å unngå dannelse av

en viss mengde sot, og gassene bør derfor

renses slik at soten fjernes fullstendig før

den videre anvendelse.

For å oppnå dette foretar man en samtidig kjøling og rensing av de gasser som

kommer fra reaksjonsbeholderen og som

normalt har en meget høy temperatur,

nemlig ca. 1000° C, ved innsprøyting av

store mengder vann i gassene.

På grunn av de ved den kjente kjøling

og rensing anvendte store mengder vann

kan det ikke unngåes at kullstoffet skilles

fra gassene i form av en uønsket tynn,

vandig sotsuspensjon. Vanligvis fraskilles

soten fra skyllevannet for opparbeidelse av

kjønrøk og for oppnåelse av sotfritt indu-strivann for ytterligere bruk. Denne fraskillelse kan f. eks. oppnåes ved å la det

sotholdige vann bli stående i store bunn-fellingstanker i lang tid.

Oppfinnelsen har til formål å tilveie-bringe en fremgangsmåte til samtidig kjø-ling og rensing av de varme gasser fra den

partielle forbrenning av kullhydrogener

under anvendelse av betydelig mindre

vannmengder enn hittil, slik at der oppnåes en mere konsentrert sotsuspensjon. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at gassene avkjøles under et trykk på minst 3 ata. i en første skyllesone til en temperatur av høyst 40 ° C under gassenes duggpunkt ved innsprøyting av fint forstøvet vann i et antall av på hverandre følgende trinn, hvorved den sot som er i gassene fjernes, hvorefter de nu praktisk talt sotfri gasser avkjøles til den ønskede temperatur ved innsprøyting av fint forstøvet vann i en annen skyllesone.

De behandlede gasser bør ha et trykk på minst 3 ata. fortrinnsvis fra 10 til 30 ata. Duggpunktet eller vanndampens metnings-temperatur i en gassblanding er proporsjo-nal med trykkets størrelse, d.v.s. der kreves mindre vannmengder til metning av gasser under høyt trykk enn til metning av gasser under lavere trykk. Ved utøvelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det derfor fordelaktig å foreta vanninnsprøytingen i gasser som har et forholdsvis høyt trykk, idet det så kreves mindre vannmengder til å fjerne soten. Det har vist seg at den vann-mengde som kreves til å mette gassen og senke dens temperatur til høyst 40° C under metningstemperaturen ved det herskende trykk, er rikelig til å bevirke en praktisk talt fullstendig fraskillelse av soten i vandig suspensjon fra gassene i den første skyllesone. Normalt er det ikke nødvendig å senke temperaturen samtlige 40° C, da det som regel vil være tilstrekkelig å mette gassen og forstøve noe vann overalt i gassen i form av små dråper. Efter denne innledende sprøyting ved hjelp av et antall sprøyte-munnstykker, som er anbragt i en rekke langs strømningsbanen i den første skyllesone, vil gassene normalt ha en temperatur på 75—250° C, fortrinnsvis 120—200° C. Fra en separator til fraskillelse av vanndamp føres de praktisk talt sotfri gasser til den annen skyllesone, hvor temperaturen senkes til den ønskede endelige verdi, f. eks. 20° C.

Eventuelle sotrester som ikke er blitt fraskilt ved den første sprøyting, fjernes ved den annen sprøyting.

Den totale mengde vann som kreves til kjøling av gassene i den første skyllesone er slik at den fra denne sone kommende vandige sotsuspensjon har et kullstoff-innhold på 0,5—5 %. I de fleste tilfeller er det mulig fra den første skyllesone å få en vandig sotvelling som inneholder 2—4 % kullstoff. Dette er en betydelig forbedring sammenlignet med de normale vandige sot-suspensjoner, hvor soten er tilstede i meget lavere konsentrasjon.

Om ønskes kan avløpsvannet fra den annen skyllesone resirkuleres til den første skyllesone, slik at der oppnåes en vesentlig vannbesparelse.

Ved en foretrukket utførelsesform for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen av-kjøles generatorgassen før den innledende sprøyting med vann først ved indirekte varmeutveksling til en temperatur av ca. 150—500° C, fortrinnsvis til 200—350° C. Kjølingen foretas hensiktsmessig ved at forbrenningsgassen føres gjennom en dampkjele. Ved senking av temperaturen av de varme gasser før sprøytingen kreves der enda mindre vannmengder til rensing av gassene for kullstoff. Disse delvis avkjølte gasser fra dampkjelen bevarer det ønskede trykk, da trykkfallet i kjelen ikke er stort.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan benyttes til behandling av gasser fra en hvilken som helst prosess, ved hvilken der skjer en ufullstendig forbrenning av kullhydrogener under slike betingelser at forbrenningsgassen inneholder en forholdsvis stor mengde hydrogen og kullstoffmonoksyd sammen med en liten mengde fritt kullstoff eller sot. Disse gasser fremstilles som oven-for omtalt, under slike reaksjonsbetingelser at de forlater gassgeneratoren eller ovnen for kjøling og fjernelse av sot ved et trykk på minst 3 ata., fortrinnsvis 10—30 ata.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, på hvilken: Fig. 1 skjematisk viser et anlegg til innledende avkjøling av gassene ved indirekte varmeutveksling og påfølgende sprøyting med vann, og Fig. 2 viser likeledes skjematisk et annet anlegg, som avviker fra det som er vist på fig. 1 derved at de varme gasser går direkte til sprøyteanlegget uten innledende av-kjøling.

Ved det på fig. 1 viste anlegg innføres et hensiktsmessig kullhydrogenmateriale gjennom en ledning 6 i et forbrennings-kammer 1 i en gassgenerator 2. Kullhydrogenet blandes i forbrenningskammeret intimt med et gassformet oksydasjons-rniddel f. eks. oksygen eller luft, som til-føres gjennom ledningen 7. Om ønskes kan der gjennom den sistnevnte ledning også tilføres damp. Den forbrenningsgass som dannes, består hovedsakelig av kullstoffmonoksyd og hydrogen sammen med en liten mengde sot, og har en temperatur på ca. 1300° C. Den varme gass forlater gassgeneratoren 2 gjennom en ledning 8, som munner ut i en varmeutveksler 3, som kan være en dampkjele i forbindelse med en overheter. Her avkjøles den varme gass til en temperatur av f. eks. 250° C. Efterat den således avkjølte gass har forlatt varmeutveksler en, strømmer den ut gjennom den første skyllesone, som består av en heldende ledning 9. Denne ledning munner ut med sin nedre ende i en vannfraskiller 4 av kjent art, f. eks. en dråpefjerner med hensiktsmessig prelleplate for å tilbakeholde til-stedeværende væske. Fordelt over lednin-gens lengde er der anbragt syv sprøyte-munnstykker 10 til innsprøyting av for-støvet vann. Da ledningen 9 helder i gas-sens strømningsretning, vil den væske som eventuelt er utskilt fra den skylte gass sammen med den sot som inneholdes i den, strømme til væskeutskilleren. Gassen skyl-les fortrinnsvis til en temperatur som lig-ger noe under dens duggpunkt, f. eks. til 145° C. Den nøyaktige temperatur avhenger av de herskende betingelser, herunder også trykket. Soten og vannet fraskilles lett fra gasstrømmen som en vandig sotsuspensjon som ledes bort fra fraskilleren gjennom en ledning 15.

Gassene forlater den øvre ende av fraskilleren gjennom en ledning 11, som fører til den nedre ende av en annen skyllesone, bestående av et vasketårn 5, hvor gassene føres i motstrøm med vann som tilføres gjennom en ledning 13, og som kan ha en temperatur på ca. 15° C, slik at gassenes temperatur senkes til den ønskede lave verdi, f. eks. 20° C. Eventuelle rester av sot vil forlate gassen sammen med vannet. De avkjølte gasser fjernes fra tårnets øvre ende gjennom en ledning 12. Vannet ledes bort fra den nedre ende av tårnet gjennom en ledning 14. Om ønskes kan vannet re-

sirkuleres til sprøytemunnstykkene 10 i den

første skyllesone.

Det på fig. 2 viste anlegg virker på lig-nende måte som det som er vist på fig. 1,

fra hvilket det adskiller seg bare ved at der

ikke benyttes noen varmeutveksler eller

dampkjele 3. Også her trer kullhydrogenet

inn i gassgeneratoren 2 gjennom en ledning 6, og blandes med luft eller oksygen,

samt eventuelt damp, som innføres gjennom en ledning 7. De innførte stoffer for-brenner og den dannede gass føres fra

generatoren til den første skyllesone som

har sprøytemunnstykker 10 langs sin

heldende strekning, og derfra til en væske-fraskiller 4. De mettede gasser trer inn i

væskefraskilleren, hvor der dannes en

vandig sotsuspensjon, som ledes bort fra

fraskillerens nedre ende gjennom en ledning 15. De hovedsakelig sotfri gasser forlater fraskilleren gjennom en ledning 11,

som munner ut i den nedre ende av et

vasketårn 5. De kullstoff-fri gasser stiger

opp gjennom vasketårn 5 i motstrøm med

innsprøytet vann, som tilføres gjennom en

ledning 13, og som ytterligere avkjøler gassene til omtrent rumtemperatur. Vannet

forlater tårnet ved dettes nedre ende gjennom en ledning 14, og de avkjølte gasser

strømmer ut fra tårnets øvre ende gjennom en ledning 12. Også ved denne ut-førelsesform kan det vann som strømmer ut

gjennom ledningen, 14 resirkuleres til

sprøytemunnstykkene i den første skyllesone.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til samtidig kjøling og rensing av varme gasser, som inneholder

mindre sotmengder og som er fremstilt ved partiell forbrenning av kullhydrogener, karakterisert ved at gassene kjøles under et trykk på minst 3 ata. i en første skyllesone til en temperatur som er høyst 40° C under gassenes duggpunkt, ved innsprøyting av fint forstøvet vann ved et antall på hverandre følgende steder, hvorved den sot som er i gassene fjernes, hvorefter de nu praktisk talt sotfrie gasser avkjøles til den ønskede temperatur ved innsprøyting av fint forstøvet vann i en annen skyllesone.

2. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at trykket i den første skyllesone er mellom 10 og 30 ata.

3. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1 eller 2, karakterisert ved at gassene før innføringen i den første skyllesone føres gjennom en varmeutveksler.

4. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, 2 eller 3, karakterisert ved at de i den første skyllesone innførte gasser har en temperatur på mellom 150 og 500° C.

5. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 4, karakterisert ved at de i den første skyllesone innførte gasser har en temperatur på mellom 200 og 350° C.

6. Fremgangsmåte som angitt i hvilken som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at det vann som bortledes fra den annen skyllesone resirkuleres til den første skyllesone.