PL120391B2 - Method of treatment of water-containing condensate - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazkujest sposób obróbki zawierajacego wode kondensatu, pochodzacego z chlodze¬ nia surowego gazu pochodzacego z gazyfikacji paliw stalych przy uzyciu srodków gazyfikujacych zawieraja¬ cych tlen, pare wodna i/lub dwutlenek wegla pod cisnieniem 0,5-15 MPa, przy czym surowy gaz chlodzi sie w przynajmniej jednym stopniu chlodzenia.Sposób taki znany jest juz z opisu, ogloszeniowego RFN nr 2 543 532 i z patentu St. Zjedn. Am. nr 4065 273. Znanajest równiez gazyfikacja paliw stalych, zwlaszcza wegla kamiennego lub brunatnego, przy uzyciu jako srodków gazyfikujacych tlenu, pary wodnej lub dwutlenku wegla pod cisnieniem 1-15 MPa.Odpowiedni sposób, przy którym paliwo tworzy zloze stale, a niepalne skladniki mineralne paliwa sa odprowadzane jako stale popioly pod zlozem stalym, przedstawiony jest na przyklad w publikacji Enzyklo- pfidie der technischen Chemie, Ullmann, wydanie 4 (1977), t 14, s. 383-386. Szczególy tego znanego sposobu gazyfikacji podane sa w opisach patentowych St. Zjedn. Am. 3 540867 i 3 854 895. Znana jest równiez gazyfikacja paliwa w zlozu stalym z odprowadzeniem plynnego zuzla, przy czym nalezy tu wskazac na opisy patentowe Wielkiej Brytanii nr 1 507905, 1 506671 i 1 512677.Surowy gaz powstajacy przy znanych sposobach gazyfikacji ze zlozem stalym ma zwykle temperature 500-900°C. Zawiera on znaczne ilosci pary wodnej i oprócz tego jeszcze takie produkty jak smola, fenole, kwasy tluszczowe i amoniak. Przy chlodzeniu surowego gazu powstajacy kondensat zawiera te materialy towarzyszace, które trzeba usuwac w róznych stopniach procesu. W tym celu kondensat po oddzieleniu smoly i oleju poddaje sie ekstrakcji fenolu, usuwaniu amoniaku i wreszcie obróbce biologicznej.Przy innym znanym sposobie gazyfikacji pylu weglowego nie ma zloza stalego. Powstajacy surowy gaz zostaje pozbawiony smoly i oleju i ma temperature do okolo 1400°C. Przy chlodzeniu takiego gazu równiez powstaje kondensat wodny.W sposobie znanym z opisu patentowego RFN nr 2607 744 czesc kondensatu powstajacego przy chlodzeniu rozpreza sie, odprowadza sie rozprezona para a rozprezony kondensat doprowadza sie do urzadzenia rozdzielajacego, z którego odprowadza sie faze kondensatu, która stosuje sie ponownie jako czynnik chlodzacy surowy gaz.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu chlodzenia surowego gazu w prosty i ekonomiczny sposób.Sposób obróbki zawierajacego wode kondensatu, pochodzacego z chlodzenia surowego gazu z gazyfika¬ cji paliw stalych przy uzyciu srodków gazyfikujacych zawierajacych tlen, pare wodna i/lub dwutlenek wegla pod cisnieniem 0,5 do 15 MPa, przy czym surowy gaz chlodzi sie przynajmniej w jednym stopniu chlodzenia, czesc kondensatu powstajacego przy chlodzeniu, który ma temperature przynajmniej I10°C i jest pod2 120 391 cisnieniem przynajmniej 0,2 MPa, rozpreza sie, rozprezona pare odprowadza sie, rozprezony kondensat doprowadza sie do urzadzenia rozdzielajacego, z którego odciaga sie faze kondensatu zlozona w duzym stopniu z wody i wykorzystuje sie te faze ponownie jako czynnik do chlodzenia surowego gazu, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze rozprezona pare zawierajaca fenole, kwasy tluszczowe i amoniak spala sie w temperaturze powyzej 800°C.Korzystnie rozprezona pare przed spalaniem przeprowadza sie przez przynajmniej jedna turbine gazowa, aby odzyskac energie.Rozwiazanie wedlug wynalazku zostanie dokladniej objasnione w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwszy przyklad realizacji sposobu wedlug wynalazu, a fig. 2 przedstawia drugi przyklad realizacji tego sposobu.Wedlug schematu przedstawionego na fig. 1 do reaktora gazyfikacyjnego 1 przewodem 2doprowadza sie ziarnisty wegiel o wielkosci ziaren 3-60 mm. Przewodami 3 i 4 doprowadza sie do reaktora jako srodki gazyfikujace tlen i pare wodna, a skladniki niepalne odprowadza sie przewodem 5. W reaktorze gazyfikacyj¬ nym panuje cisnienie 5-15 MPa, a paliwo znajduje sie w reaktorze korzystnie w zlozu stalym. Surowy gaz opuszcza reaktor poprzez przewód 6 i jest skrapiany kondensatem z przewodu 8 w chlodnicy pluczkowej 7.Surowy gaz zostaje przy tym nasycony para wodna i ochlodzony do temperatury 150-220°C. Gaz ten przeplywa nastepnie przez dwa dalsze stopnie chlodzenia w postaci wymienników ciepla 9 i 10, w których nastepuje posrednie chlodzenie gazu. Surowy gaz, który ma jeszcze temperature 1I0-130°C i sklada sie glównie z wodoru, tlenków wegla i metanu, doprowadzany jest przewodem U do dalszej obróbki czego nie przedstawiono na rysunku.W stopniach chlodzenia powstaje kondensat, który gromadzi sie w przewodach 12 i 13 i wraz z kondensatem z chlodnicy pluczkowej 7 doprowadzany jest przewodem 14 do urzadzenia rozprezajacego 15.Rozprezony i ochlodzony kondensat dostaje sie do oddzielacza smoly 16, w którym ciecze sa rozdzielane grawitacyjnie. Z dolnego konca oddzielacza smoly w miejscu 16a, odprowadza sie faze ciezka zawierajaca pyly i smole. Faza ta moze byc calkowicie lub w duzym stopniu doprowadzana z powrotem do reaktora 1.Rozprezona pare podaje sie przewodem 17 do komory spalania 18. Dodatkowo paliwo doprowadza sie do komory spalania przewodem 19. Gazy spalinowe odprowadza sie przewodem 20, przy czym cieplo tych gpzów wykorzystuje sie w wytwornicy pary 21.Faza kondensatu, która w duzym stopniu sklada sie z wody,jest uboga w smole i praktycznie nie zawiera zadnych skladników stalych, odprowadzana jest z oddzielacza smoly 16 za pomoca pompy 22przewodem 23 do wymiennika ciepla 10. Nastepnie kondensat ten plynie przewodem 8 do chlodnicy pluczkowej 7. Przy takim prowadzeniu kondensatu musi on byc za pomoca pompy 22 sprezony w reaktorze gazyfikacyjnym 1 przynajmniej do takiego cisnienia, jakie panuje równiez w chlodnicy pluczkowej 7.Odmiana sposobu wedlug fig. 2 umozliwia sprezanie kondensatu z oddzielania smoly wykorzystywa¬ nego do chlodzenia do cisnienia nizszego niz panuje w chlodnicy pluczkowej 7. Tam, gdzie schemat z fig. 2jest zgodny z fig. 1 zastosowano takie same oznaczenia cyfrowe i obowiazuja tam równiez objasnienia odnoszace sie do fig. I.W chlodnicy pluczkowej 7 z fig. 2 kondensat prowadzi sie w obwodzie przez przewód 30 i pompe 31.Czesc kondensatu powstajacego w wymienniku ciepla 9doprowadza sie do tego obwodu przewodem 32. Inna czesc kondensatu doprowadza sie przewodem 33 do rozprezarki 15. Ochlodzony kondensat gromadzi sie w oddzielaczu smoly 16, a rozprezona pare odprowadza sie przewodem 17. Faza ciezka opuszcza oddzielacz smoly 16 przewodem 16a.Lekka faza z oddzielacza smoly 16 zlozona w duzym stopniu z wody wykorzystywana jest ponownie wraz z odpowiednia faza dalszego oddzielacza smoly 34 jako czynnik chlodzacy. W tym celu obie te fazy sa prowadzone razem za pomoca pompy 35 przewodem 36 do wymiennika ciepla 10. Ogrzany czynnik chlodzacy w przewodzie 37 laczy sie z nowo powstalym kondensatem z przewodu 38 i poddaje sie do rozprezarki 39. Rozprezony kondensat plynie do oddzielacza smoly 34, a rozprezna para przeplywa przewo¬ dem 40 wraz z rozprezona para z przewodu 17 do komory spalania 18. Poniewaz cisnienie cieczy chlodzacej w przewodzie 36 jest nizsze niz cisnienie surowego gazu w wymienniku ciepla 10, kondensat w przewodzie 38 musi byc prowadzony przez zawór rozprezny, który na rysunku pominieto dla lepszej przejrzystosci.Przyklad I. Przy przeprowadzeniu sposobu w ukladzie urzadzen wedlug fig. 1 wegiel o wielkosci ziarna 3-60 mm zgazowywuje sie w zlozu stalym. Przy wsadzie 1000 kg wegla (liczone bez wody i popiolu), który zawiera jeszcze 94 kg wilgoci i 107 kg popiolu, jako srodek gazyfikujacy stosuje sie 295 Nm tlenu i 1350 kg pary wodnej. Cisnienie w reaktorze gazyfikujacym 1 wynosi 3 MPa. Surowy gaz w przewodzie 6 ma temperature 428°C i sumaryczna objetosc 2108 Nm3 (liczone w stanie suchym). Gaz ten sklada sie objetos¬ ciowo z 31,7% C02, 0,5% H2S, 1,1% C„Hm, 17,2% CO, 37,7% H2, 10,2% CH4i 1,6% N2. Ponadto surowy gaz zawiera jeszcze 69 kg smoly, oleju i ropy naftowej oraz okolo 8 kg fenolu, 1,3 kg kwasówtluszczowych i 11 kg amoniaku, jak równiez 1547 kg pary wodnej.120391 3 Surowy gaz doprowadza sie do chlodnicy pluczkowej 7, gdzie jest on intensywnie spryskiwany woda z przewodu 8. Gaz opuszczajacy chlodnice pluczkowa ma temperature 186°C i jest przy tym nasycony para wodna. W wymienniku ciepla 9 czesc ciepla gazu wykorzystywana jest do wytworzenia pary wodnej. Gaz z wymiennika ciepla 9 ma temperature 164°C i doprowadzany jest nastepnie do rurowego wymiennika ciepla 10, przez który przeplywa woda w obiegu zamknietym (przewody 23i 8). Gaz wychodzi z procesu przewodem 11 z temperatura 120°C.Pompa 22 dostarcza 8000 kg prowadzonej w obwodzie wody pod cisnieniem 3,1 MPa i o temperaturze 100°C. Woda przeplywa najpierw przez wymiennik ciepla 10, a potem ma w przewodzie 8 temperature I41°C.Woda ta przemywa w chlodnicy pluczkowej 7 surowy gaz i chlodzi go równoczesnie do temperatury 186°C.W przewodzie 14 znajduje sie mieszanka kondensatu w ilosci 9421 kg o temperaturze 182°C. Mieszanka ta, która oprócz H2O zawierajeszcze smole, fenole, kwasy tluszczowe i amoniak, zostaje rozprezona do cisnienia 0,1 MPa. Powstaje przy tym 1420 kg pary wodnej oraz pary fenoli, kwasów tluszczowych i amoniaku. Taka mieszanina par doprowadzana jest przewodem 17 do komory spalania 8, gdzie przy doprowadzaniu paliwa i powietrza wytwarzana jest temperatura spalania przynajmniej 850°C. Gazy spalinowe dla wytworzenia pary wodnej, sa przeprowadzane przez konwencjonalny kociol 21.W oddzielaczu smoly 16 pracujacym na zasadzie grawitacyjnej z rozprezonego kondensatu oddziela sie smole i pyl, a w przewodzie 23 otrzymuje sie z powrotem wode obiegowa.Przyklad II. Gazyfikacje wegla wedlug przykladu 1 powtarza sie, ale przeprowadza sie ja sposobem wedlug fig. 2. Surowy gaz przeplywa w taki sposób jak w przykladzie 1 przez chlodnice pluczkowa 7 i oba wymienniki ciepla 9 i 10. W chlodnicy pluczkowej 7 dziala jednak teraz woda prowadzona w obwodzie za pomoca pompy 31. Kondensat powstajacy w wymienniku ciepla 9 w wiekszosci doprowadzany jest do zbiornika rozpreznego 15 na oddzielaczu smoly 16. Nastepuje to rozprezenie 957 kg kondensatu o temperatu¬ rze 170°C, przy czym jako rozprezona para powstaje 123 kg pary wodnej i pary fenoli, amoniaku i kwasów tluszczowych. Smola i pyl sa odprowadzane z oddzielacza smoly przewodem 16a.Wymiennik ciepla 10 chlodzi sie za pomoca wody z obiegu zamknietego. Z oddzielacza smoly 16 pochodzi 834 kg wody o temperaturze 100°C. Dalsze 12 702 kg wody pochodzi z oddzielacza smoly 34.Pompa obiegowa 35 pompuje razem 13 536 kg wody pod cisnieniem okolo 0,5 MPa. Woda ta ogrzewanajest w wymienniku ciepla 10. Po doprowadzeniu 464 kg kondensatu z przewodu 38, razem 14 000 kg wody o temperaturze 150°C rozpreza sie do cisnienia 0,1 MPa przed wprowadzeniem do oddzielacza smoly 54, przy czym jako rozprezona para powstaje 1298 kg H2O. Rozprezone pary sa prowadzone przewodami 40 i 17 razem do komory spalania 18.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób obróbki zawierajacego wode kondensatu, pochodzacego z chlodzenia surowego gazu z gazyfikacji paliw stalych przy uzyciu srodkówgazyfikujacych zawierajacych tlen, pare wodna i/lub dwutle¬ nek wegla pod cisnienia 0,5-15 MPa, przy czym surowy gaz chlodzi sie przynajmniej w jednym stopniu chlodzenia, czesc kondensatu powstajacego przy chlodzeniu, o temperaturze przynajmniej 110°C i pod cisnieniem przynajmniej 0,2MPa, rozpreza sie, odprowadza sie rozprezona pare, a rozprezony kondensat doprowadza sie do urzadzenia rozdzielajacego, z którego odciaga sie faze kondensatu zlozona w znacznym stopniu z wody i faze te stosuje sie ponownie jako czynnik chlodzacy surowy gaz, znamienny tym, ze rozprezona para zawierajaca fenole, kwasy tluszczowe i amoniak spala sie w temperaturze powyzej 800°C. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rozprezona pare przed spalaniem przeprowadza sie przez spalaniem przeprowadza sie przez przenajmniej jedna turbine gazowa.120 391 Fig.1 JUb _JLeJ Fig.2 Pracownia Poligraflczna UP PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób obróbki zawierajacego wode kondensatu, pochodzacego z chlodzenia surowego gazu z gazyfikacji paliw stalych przy uzyciu srodkówgazyfikujacych zawierajacych tlen, pare wodna i/lub dwutle¬ nek wegla pod cisnienia 0,5-15 MPa, przy czym surowy gaz chlodzi sie przynajmniej w jednym stopniu chlodzenia, czesc kondensatu powstajacego przy chlodzeniu, o temperaturze przynajmniej 110°C i pod cisnieniem przynajmniej 0,2MPa, rozpreza sie, odprowadza sie rozprezona pare, a rozprezony kondensat doprowadza sie do urzadzenia rozdzielajacego, z którego odciaga sie faze kondensatu zlozona w znacznym stopniu z wody i faze te stosuje sie ponownie jako czynnik chlodzacy surowy gaz, znamienny tym, ze rozprezona para zawierajaca fenole, kwasy tluszczowe i amoniak spala sie w temperaturze powyzej 800°C.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rozprezona pare przed spalaniem przeprowadza sie przez spalaniem przeprowadza sie przez przenajmniej jedna turbine gazowa.120 391 Fig.1 JUb _JLeJ Fig.2 Pracownia Poligraflczna UP PRL. Naklad 120 egz. Cena 100 zl PL