Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania i chlodzenia gazów po czesciowym utlenieniu, za¬ wierajacych zanieczyszczenia pyliste.Wiadomo, ze na drodze zgazowania stalych i/lub plynnych materialów opalowych, np. wegla, pylu weglowego lub ciezkich olejów opalowych, za po¬ moca powietrza lub tlenu, mozna otrzymac gazy po czesciowym utlenfeniu zasadniczo zanieczyszczo¬ ne cialami stalymi, które wystepuja w postaci py¬ lów. Gazy te natomiast nie zawieraja zadnych lub zawieraja nieznaczne ilosci wyzej wrzacych weglo¬ wodorów takich, jak oleje, smoly, benzeny, fenole i zwiazki podobne. Znanym i sprawdzonym w prak¬ tyce sposobem zgazowania jest sposób Koppers- -Totzek'a w który dotychczas stosowano normalne lub nieco podwyzszone cisnienie zgazowania.Pyliste zanieczyszczenia tego typu gazów po czesciowym utlenieniu skladaja sie zasadniczo z sadzy, pylu weglowego i lotnego popiolu, które otrzymuje sie w ilosci okolo 60—100 g/Nm3 gazu jako pozostalosc po zgazowaniu i które czesciowo sa wyprowadzane z gazami z odparowywacza, a zatem musza byc oddzielone od strumienia gazu.Poza tym gazy uzyskane po czesciowym utlenieniu zawieraja zanieczyszczenia gazowe, w szczególnosci H2S, HCN, COS i C02, które równiez musza byc usuniete w trakcie dalszego przebiegu procesu. Ze wzgledu na nieobecnosc poprzednio omówionych wyzej wrzacych weglowodorów w tego rodzaju ga¬ zach, w dotychczasowej praktyce gorace gazy wy- 20 30 prowadzane z odparowywacza wprowadzano do tzw. pluczki chlodzacej. Gazy byly w niej chlodzo¬ ne wskutek bezposredniego zetkniecia z woda i jednoczesnie byly wymywane pyliste zanieczyszcze¬ nia. Schemat sposobu dla tego rodzaju obróbki ga¬ zu jest przedstawiony na przyklad w czasopismie „Erdól und Konie", tom 28 (1975), strona 84, ry¬ cina 6.Taki sposób postepowania ma jednak te wade. ze powstaja przy tym stosunkowo duze ilosci scie¬ ków, poniewaz wyprowadzane z pluczek chlodza¬ cych popluczyny z powodu prowadzonych razem z nimi w postaci zawiesiny zanieczyszczen pylistych nie moga byc zrzucone bez odpowiedniego oczysz¬ czenia. Poza tym popluczyny w zaleznosci od cis¬ nienia stosowanego podczas przemywania chlodza¬ cego zawieraja rozpuszczone mniejsze lub wieksze ilosci cuchnacych i trujacych skladników takich jak H2S, HCN i COS, które równiez musza byc usuniete w odpowiedni sposób. Obróbka scieków otrzymywanych podczas chlodzacego przemywania gazów po czesciowym utlenieniu stanowi zatem bardzo powazny problem. Problematyka ta jeszcze ostrzej uwidacznia sie dodatkowo wskutek tego, ze przy zgazowaniu wegla istnieje tendencja stosowania urzadzen o wielkiej zdolnosci przero¬ bowej, powodujaca staly wzrost ilosci scieków.Na podstawie omówionych problemów wydawa¬ loby sie celowe oddzielanie pylistych zanieczysz¬ czen od gazu na drodze suchego oczyszczania gazu. 108 917108 917 3 Okazalo sie jednak, ze za pomoca odpylaczy o znanej budowie nie jest mozliwe calkowite oddzie¬ lenie pylistych zanieczyszczen ze strumienia gazu, poniewaz zawieraja one zawsze pewna ilosc ziaren . o wielkosci ponizej 10 ju, których odpylacze juz nie zatrzymuja. Takze zastosowanie w tym przypadku elektrofiltrów i im podobnych nie jest uzyteczne.Przy zaklóceniach eksploatacji odparowywacza, móglby bowiem nieprzereagowany tlen reakcyjny przedostac sie razem z 'gazem po czesciowym utle- io nieniu do elektrofiltru i doprowadzic do eksplozji.Celem wynalazku jest zatem opracowanie takie¬ go sposobu oczyszczania i chlodzenia gazów po czesciowym utlenieniu, zawierajacych pyliste za¬ nieczyszczenia* który zapewnilby mozliwie calkowi- 15 te wydzielenie z gazu skladników pylistych a takze powodowalby powstawanie mozliwie najmniejszych ilosci, scieków. Sposób ten powinien byc przy tym absolutnie- bezpieczny w eksploatacji i umozliwiac 20 znkczrra elastycznosc .pod wzgledem chlodzenia ga¬ zu.Cel ten osiaga sie w sposobie wedlug wynalazku, polegajacym na tym, ze gorace gazy najpierw wpro¬ wadza sie do odpylacza w takich warunkach, aby 25 w nim oddzielic 70^95% zanieczyszczen pylistych, zawartych w gazie, po czym gazy przemywa sie w mokrym oczyszczaniu gazu taka iloscia wody, któ¬ ra jest akurat wystarczajaca do usuniecia pozo¬ stalych iloscipylu. 30 W sposobie wedlug wynalazku unika sie wiec w pierwszym etapie sposobu bezposredniego zet¬ kniecia goracych gazów z woda. Wprowadza sie je od razu do odpylacza w takich warunkach, w których osiaga sie tylko 70—95%-owe usuniecie 33 pylu. Jako odpylacze moga byc korzystnie stoso¬ wane odpylacze cyklonowe ó znanej budowie. Po¬ trzebna do osiagniecia zamierzonego stopnia od¬ dzielenia predkosc wlotowa gazu wynosi 15—25 m/sek. Moga jednak byc stosowane na tym etapie 40 procesu takze tak zwane separatory grawitacyjne lub blaszane separatory odbojowe.Czesc pylów nie usunieta z gazu w odpylaczu wymywa sie nastepnie w mokrym oczyszczaczu gazu o znanej budowie. Moze tu chodzic na przy- 45 klad o pluczki — dezyntegratory, pluczki natrysko¬ we lub pluczki Venturiego. Te ostatnie stosuje sie wtedy, gdy zgazowanie przeprowadza sie pod pod¬ wyzszonym cisnieniem a gazy po czesciowym utle¬ nieniu sa odpowiednio sprezone. Jesli postepowa- 50 nie prowTadzi sie natomiast pod cisnieniem normal¬ nym lub tylko nieco podwyzszonym o okolo 0,3 atm. to wtedy korzystne sa pluczki — dezyntegratory.Zgodnie z wynalazkiem mokremu oczyszczaczowi gazu nie jest przyporzadkowana funkcja chlodze- 55 nia. Doprowadza sie do niego zaledwie taka ilosc wody, która wystarcza akurat do wymycia resztko¬ wych ilosci pylu ze strumienia gazu. Odpowiednio do tego ilosc wody pluczacej potrzebnej dla mo- 60 krego oczyszczania gazu wynosi tylko okolo 20% ilosci wody pluczacej dotychczas niezbednej w tak zwanych pluczkach chlodzacych. Ze wzgledu na stosunkowo nieznaczne ilosci pylu, które jeszcze musza byc usuniete na drodze oczyszczania mokre¬ go, jak i ze wzgledu na potrzebne do tego stosun- 65 4 kowo male ilosci wody pluczacej jest potrzebne dla obróbki odprowadzanej z tego etapu postepowania zawiesiny, skladajacej sie z pylu i popluczyn, tyl¬ ko stosunkowo male urzadzenie do obróbki scie- - ków.Wzgledem chlodzenia gazu sposób wedlug wy¬ nalazku moze byc prowadzony wyjatkowo elastycz¬ nie. Zwykle strumien gazu wychodzacy z odparo¬ wywacza chlodzi sie wstepnie w kotle na cieplo od¬ padowe przed wprowadzeniem gazu do odpylacza.Kociol na cieplo odpadowe umieszcza sie przy tym bezposrednio za odparowywaczem, lub laczy sie go z odparowywaczem w jedna jednostke konstrukcyj¬ na.Oczywiscie strumien gazu w dalszym przebiegu postepowania np. podczas przeplywu przez odpylacz i mokry oczyszczacz gazu, doznaje odpowiednie¬ go ochlodzenia. Gdyby gazy wyprowadzane z mo¬ krego oczyszczacza gazu wymagaly jeszcze dalsze¬ go ochlodzenia, to moze juz po zaszlym, daleko po¬ sunietym odpyleniu tych gazów nastepowac na dro¬ dze bezposredniego chlodzenia gazów, np. w chlod¬ nicy z wypelnieniem, z wypelnieniem kratowym lub natryskowej. Takie konczace bezposrednie chlo¬ dzenie gazu ma sens przede wszystkim w przy¬ padku niskich cisnieniach gazu ze wzgledu na du¬ za zawartosc pary wodnej w gazie. Wykroplenie tej pary wodnej jest celowe szczególnie wtedy, gdy w dalszym biegu procesu musialoby nastapic sil¬ niejsze sprezenie strumienia gazu a para wodna wskutek swojej objetosci i tworzenia kondensatu powodowalaby zaklócenia w dalej podlaczonych sprezarkach i chlodnicach. Zgodnie z wynalazkiem chlodnica przeznaczona do bezposredniego chlodze¬ nia gazu ma wewnetrzny*- obieg wody chlodzacej.Oznacza to, ze wode chlodzaca odprowadzana z bezposredniej chlodnicy gazu doprowadza sie po odpowiednim ochlodzeniu w chlodnicy posredniej ponownie do glowicy bezposredniej chlodnicy gazu.Ten obieg wody chlodzacej jest w tym przypadku mozliwy z powodu daleko posunietego odpylenia gazu.Wreszcie istnieje jeszcze mozliwosc poddania go¬ racych gazów miedzy operacyjnemu chlodzeniu, prowadzonemu miedzy odpylaczem a mokrym oczyszczaczem gazu. Poniewaz jednak te gazy wy¬ kazuja jeszcze pewna zawartosc pylu, korzystne byloby w tym przypadku posrednie chlodzenie ga¬ zu. Jesli w tym etapie sposobu nalezaloby stoso¬ wac rzeczywiscie bezposrednie chlodzenie gazu, to celowym powinnoby byc takie uprzednie oblicze¬ nie ilosci wody dodawanej do strumienia gazu w celu ochlodzenia, aby woda ta w strumieniu gazu calkowicie odparowywala i aby na tej drodze za¬ pobiec wytwarzaniu zbednych scieków, zawieraja¬ cych pyl. Przedstawione chlodzenie miedzyopera- cyjne powinno sie stosowac jedynie w przypadku wystapienia szczególnych okolicznosci, na przyklad gdy temperatura strumienia gazu uchodzacego z cyklonu sluzacego jako odpylacz jest tak wysoka, ze nie mozna dobrac pluczki dezyntegratora pra¬ cujacej w tej temperaturze gazu.W sposobie wedlug wynalazku zwykle osiaga sie nastepujace temperatury podczas chlodzenia stru¬ mienia gazu:5 108 917 6 Temperatura gazu °C a) przy wylocie z odparowywacza 1 500 b) za kotlem na cieplo odpadowe 300 c) za odpylaczem 295 d) za mokrym oczyszczaczem gazu (bez miedzyoperacyjnego chlodzenia gazu) 100 e) za bezposrednia chlodnica gazu 35 Jedna z postaci wykonania sposobu wedlug wy¬ nalazku unaoczniono przykladowo na rysunku, któ¬ ry przedstawia technologiczny schemat przeplywu gazów.Przyklad dotyczy oczyszczania i chlodzenia ga¬ zu po czesciowym utlenieniu, który zostal otrzy¬ many przez zgazowanie pylu weglowego w od- parowywaczu Koppersa-Totzeka pod cisnieniem 1,03 atm (0,03 atm). Gaz ten zawiera w tym przy¬ padku okolo 100 g/Nm3 pylistych zanieczyszczen.Najpierw ochladza sie go do temperatury 300°C w kotle na cieplo odpadowe, nie przedstawionym na schemacie przeplywu, a zlaczonym z odparo- wywaczem Koppers'a-Totzek'a w jedna jednostke konstrukcyjna. W tej temperaturze gaz wprowadza sie przewodem 1 do cyklonu 2 z szybkoscia wste¬ pujaca 20 m/sek i cisnieniu 1,02 atm (0,02 atn), a cyklon sluzy w tym przypadku jako odpylacz. Od¬ prowadzany pyl w ilosci 90 g/Nm3 usuwa sie prze¬ wodem 3. Odprowadzany z górnej czesci cyklonu 2 gaz, który w tym momencie • jest juz odpylony w 90%, wprowadza sie przewodem 4 do mokrego oczyszczacza gazu, który w tym przypadku zostal uksztaltowany jako pluczka-dezyntegrator 6, W przewodzie 4 zaznaczone jest linia przerywana urzadzenie 5. Tym sposobem zwraca sie uwage, ze w tym miejscu mozna w trakcie postepowania wlaczyc chlodzenie miedzyoperacyjne gazu, rodza¬ ju i sposobu opisanego ponizej. W opisywanym tutaj przykladzie postepowania takie chlodzenie miedzyoperacyjne nie zostalo jednak stosowane.W dezyntegratorze 6 gaz przemywa sie taka ilo¬ scia wody, która akurat wystarcza do usuniecia po¬ zostalego w gazie pylu. W tym celu podaje sie do dezyntegratora 6 przewodem 7 wode pluczaca w ilosci 1,1 1/Nm3 gazu. Wyplywajace z dezyntegratora 6 popluczyny zawieraja okolo 80 g pylu/l wody.Przewodem 8 odprowadza sie je do nie uwidocz¬ nionego na schemacie technologicznym urzadzenia do obróbki scieków.Gaz, odpylony w znacznej mierze, miedzyopera- cyjnie ochlodzony do temperatury 100°C wprowa¬ dza sie nastepnie przewodem 9 do dolnej czesci bezposredniej chlodnicy gazu, uksztaltowanej w postaci chlodnicy natryskowej 10. W niej wznosza¬ cy sie gaz chlodzi sie spadajaca woda do tempe¬ ratury okolo 35°C. Gaz o takiej temperaturze scia¬ gany przewodem 11, wykazuje nastepujacy sklad: C02 8,4 % objetosciowych CO 63,2 % objetosciowych H2 26,1 % objetosciowych N2 0,8 % objetosciowych Ar 0,53% objetosciowych CH4 0yl % objetosciowych H2S 0,78% objetosciowych COS 0,09% objetosciowych Poza tym gaz ten zawiera jeszcze najwyzej 10 mg pylu/Nm3. Teraz juz jako tak zwany surowy gaz syntezowy moze on byc odprowadzany do dalszej przeróbki. 5 Wyplywajaca z chlodnicy natryskowej woda chlodzaca plynie przewodem 12 do zbiornika wy¬ równawczego 13. Z niego za pomoca pompy 14 przenosi sie ja przewodem 15 do chlodnicy posred¬ niego chlodzenia z obiegiem wody chlodzacej 16. 10 Chlodnica ta moze byc na przyklad wykonana ja¬ ko chlodnica posrednia, na która podaje sie wode chlodzaca lub tez jako chlodnica powietrzna po¬ srednia, wzglednie jako polaczenie obu rodzajów chlodzenia. Po odpowiednim ochlodzeniu wode 15 chlodzaca ponownie doprowadza sie przewodem 17 do glowicy chlodnicy natryskowej 10.Od przewodu 15 odgaleziony jest przewód 7, sciagajacy te ilosc wody, która musi byc zasilany dezyntegrator 6. Aby wyrównac wystepujace w 20 zwiazku z tym straty wody, w razie potrzeby do¬ prowadza sie dodatkowa wode przewodem 18 i po¬ przez zbiornik wyrównawczy 13 wpuszcza sie do wewnetrznego obiegu wody chlodzacej chlodnicy natryskowej 10. 25 Zalety sposobu wedlug wynalazku daja sie stre¬ scic jak nastepuje: 1) W zaleznosci od rozdrobienia, rodzaju i ilosci pylów oddziela sie do 95%. zawartych w gazie z czesciowego utlenienia zanieczyszczen pylistych w 30 odpylaczu. Te pyly moga byc bez trudnosci usunie¬ te z procesu i skierowane do odpowiedniego skla¬ dowania lub innego wykorzystania. 2) Do mokrego oczyszczacza gazu doprowadza sie^w sposobie wedlug wynalazku tylko taka ilosc 35 wody, która jest niezbednie potrzebna do usunie¬ cia z gazu resztkowych ilosci pylu. Na tym eta¬ pie procesu nie stosuje sie jednak zadnych dodat¬ kowych ilosci wody do chlodzenia gazu. Z tego wzgledu zapotrzebowanie na wode wynosi tutaj 40 tylko okolo 20% dotychczas uzywanej ilosci wody. 3) Ze wzgledu na tak male ilosci popluczyn i fakt, ze jest w niej zawieszone lub rozpuszczone zaledwie okolo 10% pylu zawartego w gazie, po- 45 trzebne jest tylko stosunkowo male urzadzenie do obróbki scieków w celu przystosowania popluczyn odprowadzanych z mokrego oczyszczacza gazu, wymagajace odpowiednio malo miejsca. 4) Taka stosunkowo mala ilosc popluczyn zawie- so ra naturalnie takze odpowiednio mniej wymytych z gazu skladników toksycznych, takich jak HCN, H2S i COS, co równiez bardzo upraszcza przerób¬ ke scieków. Moze ona wiec byc przeprowadzana w stosunkowo malym, zamknietym urzadzeniu; 55 przez co zmniejsza sie ryzyko zanieczyszczenia sro¬ dowiska. 5) W przeciwienstwie do znanych metod odpada tutaj powrotne chlodzenie scieków wodnych opusz¬ czajacych mokry oczyszczacz gazu, do czego w 60 wielu przypadkach byla dotad konieczna wieza chlodzaca. Równiez w przypadku bezposredniej chlodnicy chlodzenie prowadzonej w wewnetrznym obiegu wody chlodzacej jest mozliwe stosunkowo malym nakladem za pomoca chlodnicy posredniej zajmujacej malo miejsca. Wieza chlodzaca w tym „ przypadku równiez nie jest potrzebna.7 108 917 6) Wskutek tego, ze dochodzi do zetkniecia ga¬ zu oczyszczanego ze stosunkowo mala iloscia wody, niepozadane wprowadzenie tlenu do gazu jest sto¬ sunkowo nieznaczne. Brak wiezy chlodzacej jest przy tym nadzwyczaj korzystny, poniewaz zwykle prowadzi ona do znacznego obciazenia popluczyn tlenem.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób oczyszczania i chlodzenia gazów po czesciowym utlenieniu, zawierajacych zanieczysz¬ czenia pyliste, znamienny tym, ze gazy, ochlodzone w umieszczonym za .odparowywaczem kotle na cieplo odpadowe, wprowadza sie do odpylacza cy¬ klonowego z szybkoscia wlotowa 15—25 m/sekun¬ de, i w nim osadza sie 70—90% zanieczyszczen py- iistych, zawartych w gazie, po czym gazy te dla usuniecia resztkowych ilosci pylu przemywa sie 10 20 w mokrym oczyszczaczu gazu za pomoca 1,1 litra wody na 1 Nm3 gazu. 2. Sposób, wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze gazy odprowadzane z mokrego oczyszczacza gazu chlodzi sie w bezposredniej chlodnicy gazu, wypo¬ sazonej w wewnetrzny obieg wody chlodzacej. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze miedzy odpylaczem a mokrym oczyszczaczem ga¬ zu prowadzi sie dodatkowo posrednie lub bezpo¬ srednie chlodzenie gazów. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze bezposrednie chlodzenie gazów miedzy odpyla¬ czem a mokrym oczyszczaczem gazu nastepuje przez wtryskiwanie wody w takiej ilosci, która cal¬ kowicie odparowuje w strumieniu gazu. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ilosc wody zasilajaca mokry oczyszczacz gazu do¬ prowadza sie odgalezieniem z wewnetrznego obie¬ gu chlodzacej wody z bezposredniej chlodnicy ga¬ zu.± X Jr2 V l _U5 I T i i Xl ^ L v- 7? X •10 1^12 4 x 17 .13 16^h 15- }—<3— D.S. Zam. 1347 nakJ. 95 egz.Cena 45 zl PL