NO130316B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til å fjerne sot fra varme sotholdige gassblandinger.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte

til å fjerne sot fra varme sotholdige gassblandinger, særlig gassblandinger utvunnet

ved partiell forbrenning av eventuelt gassformige kullvannstoffer ved tilsetning, for-trinnsvis innsprøytning, av vann og fra-skillelse av den herved dannede vandige

sotsuspensjon.

I kjente fremgangsmåter av denne art

sprøytes der i den varme gassblanding inn

så store mengder vann at hele den tilstedeværende mengde sot tas opp av vannet så at man får en vandig suspensjon

som skilles fra gassblandingen. Ved inn-sprøytningen av vannet skjer der først en

fullstendig omdannelse av dette til vanndamp under samtidig avkjøling av gassblandingen til blandingens duggpunkt, dvs.

den temperatur ved hvilken der begynner

en kondensasjon av vanndamp, er nådd, og

først derefter dannes den vandige sotsuspensjon, som kan skilles fra gassblandingen. Til en praktisk talt fullstendig fjernelse av soten fra gassblandingen kreves

der store mengder vann og der dannes en

sterkt fortynnet vandig sotsuspensjon.

Ved hjelp av oppfinnelsen skaffes der

en fremgangsmåte av den angitte art i

hvilken der med en vesentlig minsket

mengde vann kan oppnåes en fullstendig

fjernelse av sot fra varme sotholdige gassblandinger under dannelse av vandige sot-suspensjoner med en forholdsvis høy sot-konsentrasjon, hvorved det blir billigere å

isolere soten fra sotsuspensjonen.

De karakteristiske hovedtrekk ved

oppfinnelsen er at man i en fremgangsmåte

av den ovenfor angitte art ved tilsetting av

vann metter gassblandingen med vanndamp og avkjøler den til en temperatur under 40° C, fortrinvis under 10° C, under duggpunktet, hvorpå man praktisk talt fullstendig fjerner den dannede vandige sotsuspensjon og tilstedeværende vanndråper fra gassblandingen, derefter blander denne med mettet vanndamp, hvorpå man avkjø-ler blandingen ytterligere ved direkte eller indirekte varmeutveksling, og skiller den herved dannede vandige sotsuspensjon fra gassblandingen under avkjølingen.

I denne fremgangsmåte er det av. vesentlig betydning at ikke alene den vandige sotsuspensjon som dannes ved tilsetning av vann til gassblandingen, men også de tilstedeværende vanndråper skilles praktisk talt fullstendig fra gassblandingen før den mettede vanndamp tilføres. Skjer ikke dette vil nemlig den tilførte vanndamp i det vesentlige kondenseres og opptas av de forholdsvis kolde vanndråper, hvorved vann-forbruket vil stige. Når derimot vanndråpene sammen med den vandige sotsuspensjon som dannes ved tilsetningen av vann til den varme gassblanding er fjernet praktisk talt fullstendig fra blandingen, når den mettede vanndamp tilføres, vil denne i det vesentlige kondenseres på de ennu tilstedeværende sotpartikler som antas å virke som kondensasjonskjerner, og omgi disse med en tynn vannhinne som begunstiger dannelsen av en vandig sotsuspensjon med en forholdsvis høy sotkonsentra-sjon ved den etterfølgende direkte eller indirekte kjøling av blandingen.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilsettes vannet til den varme sotholdige gassblanding, fortrinsvis i motstrøm i en loddrett vaskesone, i hvilken fint forstøvet vann sprøytes inn ved toppen, mens gassblandingen tilføres ved bunnen. Den vandige sotsuspensjon som dannes i denne sone fjernes ved bunnen, mens den ennu sotholdige gassblanding som fører med seg vanndråper, som kan inneholde sotpartikler, forlater vaskesonen ved toppen. Den passerer derefter, før den mettede vanndamp blåses inn, en sone som f. eks. er anbragt over vaskesonen. I denne sone fraskilles vanndråpene og sonen kan til dette formål være forsynt med flere prellplater eller være formet som en cyklon. Tilsetningen av vannet til den varme sotholdige gassblanding kan imidlertid også utføres i medstrøm, og den herved dannede blanding av gassblanding, vandig sotsuspensjon og vanndråper derefter ledes gjennom en eller flere separatorer, f. eks. cyk-loner, i hvilke sotsuspensjonen og vanndråpene fjernes praktisk talt fullstendig før den mettede vanndamp blåses inn. Efter innblåsningen av vanndamp ledes blandingen gjennom en kjøler med direkte eller Indirekte kjøling. Herved skilles resten av sotpartiklene fra gassblandingen i form av en vandig sotsuspensjon.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes som nevnt særlig til fjernelse av sot fra varme sotholdige gassblandinger som er fremstillet ved ufullstendig forbrenning av kullvannstoffer med oxygen eller oxygen-luft-blandinger, eventuelt i nærvær av vanndamp. Slike gassblandinger består hovedsakelig av hydrogen og kulloxyd. Når slike gassblandinger er fremstillet av gassformige kullvannstoffer, f. eks. av naturgass, inneholder de i regelen forholdsvis små mengder sot. Fjernelse av denne ved hjelp av de hittil kjente fremgangsmåter ved avkjøling og vaskning med vann er forbundet med store vanskelig-heter som unngåes ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Denne fremgangsmåte kan brukes til fjernelse av sot fra varme sotholdige gassblandinger som er erholdt på annen måte, f. eks. ved omsetning av gassformige kullvannstoffer med vanndamp i nærvær eller fravær av en katalysator eller ved termisk spaltning av kullvannstoffer, særlig for fremstilling av etylen.

En hensiktsmessig utførelsesform for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at man arbeider ved et trykk på minst 5 atm. abs., fortrinsvis på 10—30 atm. abs. Ved et slikt overtrykk oppnåes en praktisk talt fullstendig fjernelse av sot fra gassblandingene med særlig små mengder vann og vanndamp. Denne utførelsesform egner seg særlig til fjernelse av sot fra gassblandinger som er fremstillet ved ufullstendig forbrenning av kullvannstoffer da denne i regelen gjennom-føres ved forhøyet trykk.

Fremgangsmåten kan imidlertid også utføres ved atmosfæretrykk eller andre overtrykk enn de ovenfor angitte. Når fremgangsmåten skal brukes til fjernelse av sot fra sotholdige gassblandinger som har en særlig høy temperatur, er det ifølge oppfinnelsen hensiktsmessig å avkjøle gassblandingen ved indirekte kjøling, f. eks. ved å bruke den som varmekilde for damp-kjeler, f. eks. til 150—500° C, fortrinsvis 200—350° C før vannet tilsettes. Herved minsker forbruket av vann. Forbruket av vanndamp i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er varierende, idet det f. eks. av-henger av den anvendte gassblandings sot-innhold og det anvendte trykk. I almin-nelighet er en mengde på 10—200 kg vanndamp pr. 1000 kg vannfri gassblanding som inneholder de i regelen forekommende sot-mengder, tilstrekkelig.

I det følgende forklares fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen nærmere under henvisning til tegningen som skjematisk viser en utførelsesform for et anlegg til utførelse av fremgangsmåten.

Gjennom en ledning 10 tilføres kullvannstoffer til et forbrenningskammer i en gassgenerator 12. Kullvannstoffet blandes og forbrennes i generatoren 12 ved hjelp av luft eller oxygen som tilføres en ledning 14. Om ønskes kan der gjennom ledningen 14 også tilføres vanndamp. Forbren-ningsproduktene, som har en temperatur på ca. 1300° C, strømmer fra generatoren gjennom en lédning 16 til en varmeutveksler 17 som kan være en dampkjel. Her av-kjøles den varme gassblanding til en temperatur på f. eks. 250° C. Den avkjølte gassblanding strømmer fra varmeutveks-leren 17 gjennom en ledning 19 til den ne-dre del av et vasketårn 20. Gassblandingen strømmer i oppadgående retning gjennom tårnet 20 i kontakt med nedad-strømmende vann som i forstøvet form tilføres fra flere munnstykker 22, som til-føres vann gjennom en ledning 24. Stør-stedelen av den sot som er tilstede i gassblandingen fjernes fra gassblandingen i form av en vandig sotsuspensjon, ved foten av vasketårnet 20 gjennom en ledning 26. I den øvre del av tårnet 20 ovenfor munn-stykkene 22, støter gassblandingen mot flere prellplater 28, som praktisk talt fullstendig fjerner de tilstedeværende vanndråper. Den med vanndamp mettede gassblanding forlater toppen av tårnet 20 gjennom en ledning 30, som munner ut i et annet vasketårn 33. I ledningen 30 er der innskutt organer gjennom hvilke der føres inn mettet vanndamp fra en ledning 34. Gassblandingen blandet med vanndamp strømmer inn i et annet vasketårn 33 i nærheten av dettes bunn og strømmer i oppadgående retning gjennom tårnet 33 i kontakt med nedadstrømmende vann som tilføres 1 forstøvet form fra flere munnstykker 36. Denne ytterligere innsprøyt-ning av vann avkjøler gassblandingen vi-dere og begunstiger kondensasjonen av vanndampen på sotpartiklene i en slik grad at disse lett kan fjernes som en vandig sotsuspensjon ved bunnen av tårnet 33. Om ønskes kan en del av den vandige sotsuspensjon som strømmer fra tårnet 33 sirkuleres tilbake til det første eller det annet vasketårn eller til begge. Det annet vasketårn 33 kan erstattes med en indirekte varmeutveksler, hvor den vann-dampholdige gassblanding avkjøles uten direkte tilsetning av vann, og hvor vanndampen ved avkjøling kondenseres på sotpartiklene. Her ved opptas der efterhån-den så meget vann i vannhinnene omkring sotpartiklene at der dannes en vandig sotsuspensjon som kan skilles fra gassblandingen.

Eksempel.

Der ble brukt en sotblanding av hydrogen og kulloxyd som var fremstilt ved partiell forbrenning av kullvannstoff med oxygen ved et trykk på 28 kg/cm<2> og som hadde en temperatur på 1300° C. Gassblandingen ble først avkjølet ved indirekte varmeutveksling til en temperatur på 250° C og inneholdt derefter 130 kg vanndamp pr. 1000 kg vannfri blanding samt ca. 6 kg sot. Den ble derefter vasket i en loddrett vaske-kolonne med 320 kg vann, hvis temperatur var 30° C pr. 1000 kg vannfri blanding. Av vannet ble 32 kg fordampet, mens 288 kg ble fjernet i form av en vandig sotsuspensjon fra bunnen av vaskekolonnen. Sotsuspensjonen inneholdt 5970 g sot. Den gassblanding som strømmet fra vaskeko-

[ lonnen hadde en temperatur på ca. 140° C,

dvs. 8° C under duggpunktet. Mettet vanndamp med en temperatur på 235° C, til-svarende et trykk på 31 kg/cm<2>, ble derpå ført inn i den vaskede gassblanding i en mengde på 80 kg damp pr. 1000 kg vannfri gassblanding, som derefter ble ledet gjennom en prellesone for å fjerne praktisk talt alle vanndråper. Efter tilførsel av vanndamp ble blandingen avkjølet ved indirekte varmeutveksling til 20° C. Som følge av avkjølingen ble der kondensert og utskilt 241 kg vann, som pr. 1000 kg vannfri gassblanding inneholdt 20 g sot. Den således rensende gassblanding inneholdt ca. 1 g sot pr. 1000 kg vannfri gassblanding.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til fjernelse av sot fra varme, sotholdige gassblandinger, særlig gassblandinger erholdt ved partiell forbrenning av kullvannstoffer, eventuelt gassformige sådanne, ved i én sone å til-sette vann til de sotholdige gasser så at disse mettes med vanndamp og samtidig avkjøles til en temperatur som ligger mindre enn 40° C, fortrinsvis mindre enn 10° C, under dukkpunktet, og derpå — i en annen sone å avkjøle gassene ytterligere, karakterisert ved at man efter be-handlingen i den første sone skiller det vesentlige av sot-i-vannsuspensjonen og eventuelle vanndråper fra gassen og derpå tilfører mettet damp til denne, og derefter foretar avkjølingen av gassene i den annen sone ved innsprøytning av vann eller ved indirekte kjøling, hvorved der oppnåes praktisk talt fullstendig fjernelse av sot fra gassene.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at den utføres ved et absolutt trykk på minst 5 atmosfærer, fortrinsvis 10—30 atmosfærer.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at gassblandingen avkjøles indirekte før den før-ste tilsetning av vann.