PL141902B1 - Method of separating aqueous and organic phases in effluents from coal gasification processes - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdzielania fazy wodnej i organicznej w odciekach z procesu zgazowania wegla.W produkcji gazów syntezowych metoda parowo- -tlenowego zgazowania wegla w zlozu nierucho¬ mym, wytwarzane odcieki plynne zawieraja wode pochodzaca z nie przereagowanej'pary i z wilgoci wegla, oraz skladniki pochodzace z wegla, takie jak smoly i oleje.Ekonomika metody i wzgledy srodowiskowe wy¬ magaja, aby odcieki te byly poddane obróbce, za¬ nim jakakolwiek ich czesc zostanie odrzucona ja¬ ko odpad. Nowoczesne metody zgazowania wegla, w których stosuje sie warunki ozuzlania popiolu, przewiduja zuzycie mniejszej ilosci pary, co wy¬ raza sie mniejszym stosunkiem para/zasilanie, ani¬ zeli mialo to miejsce we wczesniejszych metodach zgazowania suchopopiolowego; w rezultacie, od¬ cieki plynne sa bardziej stezone. W konsekwencji sa one szkodliwe, a takze trudniejsze do obróbki zmniejszajacej do uzyskania mozliwego do przyje¬ cia rozdzielenia faz.W zwyklych sposobach obróbki gazu, takich jak 'metody opisane w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Am. nr nr 4187080 i 4097539, suro¬ wy gaz syntezowy oziebia sie, np. przez szybkie chlodzenie, po którym nastepuje posrednia wymia¬ na ciepla w kotle utylizacyjnym. Ciekle skropliny, zawierajace smole, olej i wode wraz z rozpusz¬ czonymi skladnikami takimi jak fenole, odbiera sie 10 15 20 25 30 2 ze zbiornika sciekowego kotla, oziebia, rozpreza i przekazuje do pewnej liczby osadników pracuja¬ cych szeregowo pod cisnieniem bliskim cisnieniu atmosferycznemu.Te duze zbiorniki zapewniaja odpowiednio dlugi okres czasu odstawania, aby umozliwic rozdziele¬ nie wpierw miedzy smola a innymi skladnikami, a nastepnie wydzielenie oleju z cieczy, przy czym obie te operacje zachodza dzieki odpowiednim róz¬ nicom gestosci faz cieklych. Ten standardowy spo¬ sób odznacza sie szeregiem wad. Po pierwsze, ko¬ niecznosc dlugiego czasu odstawania oznacza, ze po¬ trzebne sa duze zbiorniki i ponoszone sa wysokie koszta. Po drugie, separatory musza pracowac w waskim zakresie temperatur, przy czym temperatu¬ ra wyzsza powinna stanowic temperature wrzenia jednej z faz, a temperatura nizsza powinna byc do¬ statecznie wysoka, aby umozliwic przemieszczanie sie z natury lepkiej smoly.Dalsza niekorzystna cecha tego sposobu jest to, ze rozprezanie strumieni skraplanej cieczy za zwez¬ kami ukladu rurociagów, np. zaworami reguluja¬ cymi poziom, moze spowodowac tworzenie emulsji wskutek powaznej turbulencji wokól obszarów zwe¬ zenia, co utrudnia, a nawet uniemozliwia rozdziele¬ nie w przypadku uzycia zwyklych osadników.Stwierdzono, ze problemy te mozna zlagodzic lub opanowac za pomoca prowadzenia rozdzielania pod zasadniczo wyzszym cisnieniem oraz, z wieksza 141 902141 902 korzyscia, w wyzszej temperaturze, anizeli dotych¬ czas stosowano.Sposób wedlug wynalazku rozdzielania skrapla¬ jacych sie substancji wodnych i organicznych z gazu syntezowego, w którym substancje wodne i 5 organiczne wykrapla sie za pomoca oziebiania wspomnianego gazu, korzystnie przez wstepne bez¬ posrednie oziebienie w trakcie kontaktu z faza wodna, a. nastepnie przez posrednia wymiane ciep¬ la, przy czym skroplenie prowadzi sie pod cisnie- 10 niem w zakresie 5-105Pa — l,5-107Pa, polega na tym, ze dokonuje sie rozdzielenia skroplin na fa¬ ze wodna i organiczna faze smoly pod cisnieniem oV5-'l05'Pa do l,5-.107Pa i w temperaturze 125 — 250°C. 15 Gaz syntezowy korzystnie poddaje sie dalszemu chlodzeniu w celu wykroplenia cieczy zawierajacej faze olejowa i faze wodna pod cisnieniem od 5* •105 Pa do l,5-107Pa, w temperaturze 30 — 200°C.Korzystnie faze olejowa ogrzewa sie po skrople- 20 niu, a przed rozdzielaniem.Wynalazek zostanie opisany i objasniony przy¬ kladowo w odniesieniu do rysunku, który jest schematycznym wykresem przeplywu dotyczacym obróbki odcieków z surowego gazu syntezowego. 25 Przyklad. Surowy gaz syntezowy, np. o tem¬ peraturze 550°C przy nadcisnieniu 3,5-106Pa, z pod¬ stawowego reaktora syntezy (nie pokazanego) prze¬ kazywany jest do pierwszej chlodnicy (1) przewo¬ dem 11. W chlodnicy 1 gaz bezposrednio kontaktu- 30 je sie i nasyca wodna ciecza szybkiego chlodzenia, zawierajaca ciecz z zasobnika 14, zawrócona do obiegu ciecz 15 otrzymana z procesu rozdzielania oraz zawrócony do obiegu strumieni 23 z chlodnicy od strony odplywu. W trakcie szybkiego chlodzenia 35 i nasycania tworza sie skropliny, które usuwa sie przewodem 13. Gaz obciazony para przechodzi al¬ bo razem ze skroplinami przewodem 13, albo od¬ dzielnie przewodem 12 do drugiej chlodnicy 2, sta¬ nowiacej kociol utylizacyjny. W chlodnicy 2 gaz 40 zostaje uzyty do wytwarzania pary 22 w posredniej wymianie ciepla z woda zasilajaca kociol 21. W trakcie oziebiania gazu pewna czesc wody, obec¬ nej w nasyconym gazie, wykrapla sie i dodaje sie ja do skroplin z przewodu 13 w nizszej czesci zbiór- 45 nika 2.Zachodzi w pewnym stopniu rozdzial miedzy fazami smoly i wody i pewna czesc oddzielonej fa¬ zy wodnej mozna zawrócic do obiegu do pierw¬ szej chlodnicy fi. Typowo, temperatura gazu i od- 50 cieku obniza sie od okolo 550°C na wlocie pierw¬ szej chlodnicy do 150 — 190°C na wylocie drugiej chlodnicy.Nastepnie oziebiony gaz przekazuje sie przewo¬ dem 24 do odsmalacza 3, w którym usuwane sa 55 ostatnie slady smoly. Ciekly odciek 32 z odsmala¬ cza 3 laczy sie z odciekiem z drugiej chlodnicy 2 z utworzeniem strumienia 25, który bez dekompre¬ sji przeplywa do separatora wysokocisnieniowego 6, w którym smola i ciecz wodna rozdzielaja sie 60 w zasadzie calkowicie.Normalnie przy natezeniu przeplywu cieczy wy¬ noszacym 2000 kg/godz i natezeniu przeplywu smo¬ ly wynoszacym 600 kg/godz., uzyskuje sie dosta¬ teczne rozdzielenie w ciagu 10 minut przy nadcis- 65 nieniu 3,l.-106Pa i w temperaturze 165°C przy uzy¬ ciu separatora o objetosci 0,46 m8.Wedlug dotychczasowej metody, np. w tempera¬ turze 70°C i przy nadcisnieniu 0,2-104 Pa koniecz¬ ny bylby zbiornik o objetosci 36 m* oraz czas osa¬ dzania 12 godzin, aby osiagnac zadowalajacy roz¬ dzial przy tych samych natezeniach przeplywu.Strumienie cieczy i smoly, 61 i 62 usuwa sie od¬ dzielnie ze zbiornika 6. Strumien smoly 62 oziebia sie do temperatury okolo 70°C, aby nie zmniejszyc zbytnio lepkosci i usuwa sie przewodem 71, roz¬ preza przy uzyciu zaworu 72 i kieruje do zasobni¬ ka.Gaz 31 z odsmalacza 3 oziebia sie w dalszym cia¬ gu w trzeciej chlodnicy 4 do temperatury okolo 35°C, po czym usuwa przewodem 41 poprzez za¬ wór regulacyjny 43. W chlodnicy 4 substancje ule¬ gajace skropleniu zostaja zasadniczo usuniete i tworzy sie odciek, zawierajacy faze olejowa oraz faze wodna, który przekazywany jest przewodem 42 do separatora wysokocisnieniowego olej-faza wodna 5.Tak wiec, przy natezeniu przeplywu oleju wy¬ noszacym 130 kg/godz. oraz natezeniu przeplywu fazy wodnej 4300 kg/godz., uzyskuje sie dostatecz¬ ny rozdzial w ciagu 10 minut w zbiorniku o obje¬ tosci 0,75 m3 pracujacym przy nadcisnieniu 3,1-106 Pa, w temperaturze 35°C.Alternatywnie, ciecz 42 mozna ponownie pod¬ grzac (podgrzewacza nie pokazano), przed wprowa¬ dzeniem do separatora olej-faza wodna 5, do tem¬ peratury nie wyzszej niz 200°C.Faze olejowa ze zbiornika 5 usuwa sie przewo¬ dem 51 i po zredukowaniu cisnienia zaworem 52 kieruje do, przechowania.Faze wodna ze zbiornika 5 i faze wodna z od¬ dzielacza smoly 6 laczy sie z utworzeniem strumie¬ nia 61. Czesc strumienia 61 zawraca sie do obiegu przewodem 15 w celu uzycia jako czynnika szyb¬ kiego chlodzenia w pierwszej chlodnicy 1.W pozostalej czesci strumienia redukuje sie cis¬ nienie zaworem 63 i przewodem 14 kieruje ja do przechowania oraz do ponownego ewentualnego uzycia.Przy postepowaniu zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku unika sie niekorzystnych cech wiaza¬ cych sie z metodami dotychczasowymi, w wyniku czego uzyskuje sie szybkie rozdzielenie bez two¬ rzenia emulsji i to we wzglednie niewielkich zbior¬ nikach.Dodatkowo, dzieki pracy w wyzszej temperatu¬ rze i pod wyzszym cisnieniem, mozna skutecznie rozdzielic substancje o zblizonych gestosciach. Sku¬ teczne rozdzielenie tych substancji przy uzyciu standardowych osadników mogloby zajac cale mie¬ siace.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób rozdzielania fazy wodnej i organicznej w odciekach z procesu zgazowania wegla, w któ¬ rym substancje wodne i organiczne wykrapla sie za pomoca oziebiania pod cisnieniem w zakresie 5*105 Pa — 1,5 *107 Pa, znamienny tym, ze doko-141 902 nuje sie rozdzielenia skroplin na faze wodna i or¬ ganiczna faze smoly pod cisnieniem od 5'105 Pa do 1,5-107 Pa i w temperaturze od 125°C do 250°C. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze skroplenia dokonuje sie za pomoca wstepnego bez¬ posredniego oziebienia w trakcie kontaktu z faza wodna, a nastepnie przez posrednia wymiane ciep¬ la. 3. Spbsób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze gaz syntezowy oziebia sie dalej w celu wykroplenia fazy cieklej zlozonej z fazy olejowej i fazy wodnej, a nastepnie dokonuje sie rozdziele¬ nia fazy olejowej i wodnej pod cisnieniem od 5* •105 Pa do 1,5-107 Pa i w temperaturze 0|d 30°C do 200°C. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze po wykropieniu ogrzewa sie faze olejowa w celu spowodowania rozdzielenia. 74, '11' Y-L 22 23 '12 l13 (15 31~\ 21, h 2< 32 25 M Iz .47 5h £ 42 61 -oi—*— 52, -ob-—*¦ h£] r\ Jl—*-t ¦y K62 I 7 71 72 -J—1 PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób rozdzielania fazy wodnej i organicznej w odciekach z procesu zgazowania wegla, w któ¬ rym substancje wodne i organiczne wykrapla sie za pomoca oziebiania pod cisnieniem w zakresie 5*105 Pa — 1,5 *107 Pa, znamienny tym, ze doko-141 902 nuje sie rozdzielenia skroplin na faze wodna i or¬ ganiczna faze smoly pod cisnieniem od 5'105 Pa do 1,5-107 Pa i w temperaturze od 125°C do 250°C.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze skroplenia dokonuje sie za pomoca wstepnego bez¬ posredniego oziebienia w trakcie kontaktu z faza wodna, a nastepnie przez posrednia wymiane ciep¬ la.

3. Spbsób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze gaz syntezowy oziebia sie dalej w celu wykroplenia fazy cieklej zlozonej z fazy olejowej i fazy wodnej, a nastepnie dokonuje sie rozdziele¬ nia fazy olejowej i wodnej pod cisnieniem od 5* •105 Pa do 1,5-107 Pa i w temperaturze 0|d 30°C do 200°C.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze po wykropieniu ogrzewa sie faze olejowa w celu spowodowania rozdzielenia. 74, '11' Y-L 22 23 '12 l13 (15 31~\ 21, h 2< 32 25 M Iz .47 5h £ 42 61 -oi—*— 52, -ob-—*¦ h£] r\ Jl—*-t ¦y K62 I 7 71 72 -J—1 PL PL