PL118627B1 - Method of thermally transforming gaseous and/or liquid waste materialskh otbrosnykh vehhestv - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazkujest sposób termicznej przemiany gazowych i/lub cieklych substancji odpado¬ wych. W przemysle z procesów technologicznych usuwa sie czesto gazowe i szkodliwe dla otoczenia substancje. W celu ochrony srodowiska nalezy zanieczyszczenia te przeprowadzac w substancje, które mozna wykorzystac i które sa nieszkodliwe dla otoczenia. Jedna z mozliwych i czesto stosowanych metod usuwania zanieczyszczen jest termiczna przemiana ich. Cieplo potrzebne do tej przemiany doprowadza sie najczesciej przez wymieszanie powstajacych przy ogrzewaniu palnymi gazami albo cieczami produktów spalania o wysokiej temperaturze z substancja odpadowa wzglednie z zanieczyszczonym gazem albo z ciecza. Zpunktu widzenia skutecznosci i ekonomiki mieszanie odgrywa tu decydujaca role.Substancje, które nalezy poddac termicznej przemianie wystepuja na ogól w malym stezeniu w srodowi¬ sku o duzej objetosci, a w ciagu krótkiego czasu musza zetknac sie z duza iloscia gazu bedacego nosnikiem ciepla.W znanych procesach termicznego rozkladu cieplonosny gaz o wysokiej temperaturze wytwarza sie za pomoca wbudowanego w odpowiednia czesc reaktora palnika gazowego lub olejowego, przy czym medium zawierajace przeznaczona do rozkladu substancje, na ogól kierowane za pomoca elementów wirowych, doprowadza sie przez korzystnie zorientowane otwory. W celu uzyskania lepszego wymieszania stosuje sie duze szybkosci biegu strumieni, co zwiazanejest z duzym nakladem energii oraz czesto z duzym halasem. W • innych przypadkach substancje przeznaczona do termicznej przemiany kieruje sie doosi plomienia i miesza z paliwem o wysokiej temperaturze przez rozpylenie za pomoca elementów wirowych wzglednie za pomoca pary o duzej szybkosci albo powietrza. Jednakze w duzych urzadzeniach wymieszaniejest niewystarczajace, wystepuja niejednorodne warunki reakcji i proces przemiany rozciaga sie w czasie i w przestrzeni.Sposób wedlug wynalazku dotyczy ciaglej przemiany termicznej gazowych i/lub cieklych substancji odpadowych. Ilosc ciepla potrzebna do przemiany termicznej doprowadza sie do procesu przemiany przez wymieszanie substancji odpadowych z palnymi gazami, parami albo powstajacymi przy paleniu cieczy gazami cieplonosnymi. Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze strumienie wszystkich materialów bioracych udzial w termicznej przemianie dzieli sie na jednakowa ilosc strumieni czastkowych, o powierzchni przekroju 3-30cm2 i strumienie czastkowe materialów palnych i utleniajacych stosowanych do produkcji ciepla miesza sie ze soba w czastkowych strumieniach, po czym palna mieszanine gazów zapala, a powstale strumienie gazu o wysokiej temperaturze miesza ze strumieniami czastkowymi produktów kierowanych do2 118 627 termicznej przemiany i wszystkie biorace udzial w reakcji produkty kieruje w przeplywie razem az do zakonczenia reakcji. Liczbe strumieni czastkowych okresla sie z objetosci strumieni bioracych udzial w przemianie termicznej na podstawie szybkosci spalania palnych strumieni mieszanych. Pole przekroju poprzecznego strumienia utworzonego z polaczonych strumieni czastkowych bezposrednio przed zapale¬ niem wynosi korzystnie 3-30cm2.W korzystnym rozwiazaniu sposobu wedlug wynalazku ogrzewa sie wstepnie strumienie materialów bioracych udzial w termicznej przemianie albojeden ze strumieni. Najwyzsza temperature strumieni materia¬ lów reguluje sie tak, aby nie przekraczala ona temperatury zaplonu palnych strumieni mieszanych. Na skutek ogrzania wstepnego zmniejsza sie ilosc paliwa i tlenu potrzebnych do termicznej przemiany oraz udzial pary wodnej i dwutlenku wegla w gazie odlotowym z procesu termicznej przemiany. Do wstepnego ogrzania wykorzystuje sie przewaznie cieplo goracych gazów pochodzacych z procesu termicznej przemiany. Do termicznej przemiany substancji odpadowych w obojetne gazy stosuje sie technicznie czysty tlen albo powietrze wzbogacone w tlen i w ten sposób zmniejsza sie ilosc gazu bioracego udzial w procesie.Korzysc sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze odpowiednio rozdzielone strumienie czastkowe ulegaja szybkiemu wymieszaniu, przez co przemiane termiczna prowadzi sie w mniejszej przestrzeni reakcyj¬ nej, z mniejszymi stratami ciepla, czyli w wyzszej temperaturze i w ten sposób utrzymuje sie jednakowe warunki reakcji, przez co przemiana zachodzi korzystnie. Poza tym wykorzystuje sie cala ilosc zanieczy¬ szczen albo przeprowadza je w nieszkodliwe substancje, a potrzebna do wymieszania szybkosc biegu strumieni jest duzo mniejsza niz w znanych sposobach, przez co zapotrzebowanie energii oraz halas sa mniejsze. Dalsze szczególy sposobu wedlug wynalazku przedstawione sa w ponizszych przykladach, nie ograniczajacych zakresu wynalazku.Przyklad I. Powstajacy podczas rafinacji weglowodorów parafinowych prowadzonej przy uzyciu kwasu siarkowego kwas parafinacyjny zawierajacy przecietnie 73,6% wagowych kwasu siarkowego, 18,4% wago¬ wych trójtlenku siarki i 8% wagowych ciezszych weglowodorów, nalezy przeprowadzic w gaz zawierajacy dwutlenek siarki, który mozna dalej przerobic w piecu Claus'a. W celu termicznej przemiany kwasu porafinacyjnego w ilosci 315 kg/godzine, do reaktora, w którym prowadzi sie rozklad, wprowadza sie 9,2 m3 (w warunkach normalnych) na godzine gazu opalowego, zawierajacego przecietnie 5% objetosciowych wodoru, 5% objetosciowych metanu, 8% objetosciowych etanu, 30% objetosciowych propanu i 52% objetos¬ ciowych butanu, oraz 332m3 (w warunkach normalnych) na godzine powietrza ogrzanego wstepnie do temperatury 400°C. Kwas porafinacyjny, gaz opalowy i powietrze dzieli sie na 7-7 strumieni czastkowych i gaz opalowy oraz powietrze miesza sie w strumieniach czastkowych, utworzone palne strumienie mieszane ¦: zapala sie i 7strumieni czastkowych kwasu porafinacyjnego wprowadza siew srodek 7 palacych sie strumieni ¦ mieszanych. Pole przekroju poprzecznego poszczególnych strumieni mieszanych skladajacych sie z gazu opalowego, powietrza i kwasu porafinacyjnego bezposrednio przed zapaleniem wynosi 9,5cm2.Po szybkim wymieszaniu strumieni mieszanych przeprowadzenie kwasu siarkowego i trójtlenku siarki w dwutlenek siarki w temperaturze 1200°C zostaje zakonczone w ciagu 5sekund, a wprowadzone weglowodory zostaja calkowicie spalone. Z procesu termicznej przemiany usuwa sie 522 m3(w warunkach normalnych)na godzine produktu gazowego o przecietnym skladzie: 50% objetosciowych N2, 14,1% objetosciowych CO2, 21,7% objetosciowych H2O, 13,3% objetosciowych SO2, 0,6% objetosciowego 02.Z tego gazu pochodzacego z termicznej przemiany mozna wytwarzac siarke w piecu Claus'a.PrzykladH. Przy utlenianiu bitumów powietrzem tworzy sie tak zwany wydmuchowy gaz koncowy, zawierajacy przecietnie 80% objetosciowych azotu, 9% objetosciowych tlenu, 2% objetosciowe weglowodo¬ rów, 0,5% objetosciowego siarkowodoru i 0,5% objetosciowego dwutlenku wegla. Gazu tego nie mozna odprowadzac wprost do otoczenia. Korzystna jest przemiana termiczna weglowodorów i siarkowodoru znajdujacych sie w tym gazie wydmuchowym, poniewaz cieplo ze spalania mozna stosowac w zakladzie utleniania bitumów w piecu sluzacym do ogrzania wstepnego surowca. W celu przemiany termicznej znajdujacych sie w 800 m3 (w warunkach normalnych) na godzine gazu wydmuchowego z bitumów skladni¬ ków palnych w ilosci 2,5% objetosciowych potrzeba 16,8 Nm3/godzine gazu opalowego w skladzie podanym w przykladzie I oraz 588 m3 (w warunkach normalnych) na godzine powietrza.Gaz wydmuchowy z bitamów, gaz opalowy i powietrze dzieli sie na 31-31 strumieni czastkowych, gaz opalowy i powietrze miesza sie w strumieniach czastkowych i tak powstale palne strumienie mieszane zapala sie i 31 strumieni czastkowych gazu wydmuchowego wprowadza sie do srodka 31 palacych sie strumieni mieszanych. Pole przekroju poprzecznego poszczególnych strumieni mieszanych, skladajacych sie z gazu opalowego, powietrza i gazu wydmuchowego przed zapaleniem wynosi 5,8cm2. W czasie termicznej prze¬ miany palne skladniki zostaja calkowicie utlenione i otrzymuje sie 1424Nm3/godzine gazu o nastepujacym skladzie: 82,1% objetosciowych N2, 6,3% objetosciowych CO2, 6,8% objetosciowych H20,0,3% objetoscio¬ wego SO2, 2,5% objetosciowego O2.118 627 3 Z ulegajacych spaleniu skladników gazu wydmuchowego z bitumów uwalnia sie cieplo w ilosci 240000 Kcal/godzine, co stanowi 38,7% obiegu calego ciepla. W ten sposób nie tylko zapobiega sie zanieczy¬ szczeniu powietrza, ale równiez zaoszczedza znaczna ilosc paliw stosowanych w podgrzewaczu.Przedstawione rozwiazania sluza tylko jako przyklady, sposób wedlug wynalazku mozna stosowac w wielu róznych dziedzinach.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób ciaglej przemiany termicznej gazowych i/lub cieklych substancji odpadowych przez wykorzy¬ stanie ciepla powstajacego przy spalaniu palnych gazów, cieczy albo utleniajacych gazów, znamienny tym, ze strumienie wszystkich materialów bioracych udzial w termicznej przemianie dzieli sie na jednakowa ilosc strumieni czastkowych o powierzchni przekroju 3-30cm2 i strumienie czastkowe materialów palnych i utleniajacych stosowanych do produkcji ciepla miesza ze soba w czastkowych strumieniach, po czym palna mieszanine gazów zapala sie, a powstale strumienie gazu o wysokiej temperaturze miesza ze strumieniami czastkowymi produktów kierowanych do termicznej przemiany i wszystkie biorace udzial w reakcji produkty kieruje razem w przeplywie ai do zakonczenia reakcji. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do termicznej przemiany stosuje sie technicznie czysty tlen albo powietrze wzbogacone w tlen. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumienie materialów bioracych udzial w przemianie termicznej albo jeden ze strumieni poddaje sie ogrzewaniu wstepnemu. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze temperature palnych strumieni mieszanych powstalych przez zmieszanie strumieni czastkowych utrzymuje sie o co najmniej 10°C ponizej temperatury zaplonu tych strumieni. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób ciaglej przemiany termicznej gazowych i/lub cieklych substancji odpadowych przez wykorzy¬ stanie ciepla powstajacego przy spalaniu palnych gazów, cieczy albo utleniajacych gazów, znamienny tym, ze strumienie wszystkich materialów bioracych udzial w termicznej przemianie dzieli sie na jednakowa ilosc strumieni czastkowych o powierzchni przekroju 3-30cm2 i strumienie czastkowe materialów palnych i utleniajacych stosowanych do produkcji ciepla miesza ze soba w czastkowych strumieniach, po czym palna mieszanine gazów zapala sie, a powstale strumienie gazu o wysokiej temperaturze miesza ze strumieniami czastkowymi produktów kierowanych do termicznej przemiany i wszystkie biorace udzial w reakcji produkty kieruje razem w przeplywie ai do zakonczenia reakcji.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do termicznej przemiany stosuje sie technicznie czysty tlen albo powietrze wzbogacone w tlen.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumienie materialów bioracych udzial w przemianie termicznej albo jeden ze strumieni poddaje sie ogrzewaniu wstepnemu.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze temperature palnych strumieni mieszanych powstalych przez zmieszanie strumieni czastkowych utrzymuje sie o co najmniej 10°C ponizej temperatury zaplonu tych strumieni. PL