(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 R Z E C Z PO SPO L IT A POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) N um er zgłoszenia: Urząd Patentowy (22) D ata zgłoszenia: (51) Int.Cl.5: B01D 53/02 B01D 53/34 R zeczypospolitej Polskiej Sposób desorbcji adsorbentu obciążonego szkodliwymi substancjami oraz urządzenie (54) do desorbcji adsorbentu obciążonego substancjami szkodliwymi (30) Pierwszeństwo: ,DE,P (73) Uprawniony z patentu: Hugo Petersen Gesellschaft fr verfahrenstechnischen Anlagenbau mbh und Co. KG, Wiesbaden, DE (43) Z głoszenie ogłoszono: BUP 4/90 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/93 (72) Twórcy wynalazku: Jrgen Seipenbusch, Wiesbaden, DE Herbert Kotsch, Heusenstamm, DE (74) Pełnom ocnik: PHZ "Polservice", Warszawa, PL PL B1 (57) 1. Sposób desorbcji adsorbentu obciążonego szkodliwymi substancjami, przykładowo zwłaszcza aktywnego koksu obciążonego tlenkami siarki i/lub tlenkami azotu 2 gazów spalinowych, w których adsorbent ogrzewa się do temperatury desorbcji, zbiera się desorbowane gazowe substancje szkodliwe i następne ochładza się adsorbent po desorbcji, znamienny tym, że do obciążonego adsorbentu doprowadza się zawierający tlen utleniający gaz, przy czym ogrzewa się adsorbent do temperatury desorbcji przez częściowe utlenienie. Fig.2

2 SPOSÓB DESORBCJI ADSORBENTU OBCIĄŻONEGO SZKODLIWYMI SUBSTANCJAMI ORAZ URZĄDZENIE DO DESORBCJI ADSORBENTU OBCIĄŻONEGO SUBSTANCJAMI SZKODLIWYMI Z a s t r z e ż e n i a p a t e n t o w e 1. Sposób desorbcji adsorbentu obciążonego szkodliwymi substancjami, przykładowo zwłaszcza aktywnego koksu obciążonego tlenkami siarki i/lub tlenkami azotu z gazów spalinowych, w którym adsorbent ogrzewa się do temperatury desorbcji, zbiera się desorbowane gazowe substancje szkodliwe i następne ochładza się adsorbent po desorbcji, z n a m i e n n y t y m te do obciążonego adsorbentu doprowadza się zawierający tlen utleniający gaz, przy czym ogrzewa się adsorbent do temperatury desporcji przez częściowe utlenienie. 2. Sposób według zastrz. 1, z n a m i e n n y t y m, że adsorbent podgrzewa się przed doprowadzeniem utleniającego gazu zawierającego tlen. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, z n a m i e n n y t y m, że utleniający gaz zawierający tlen doprowadza się w przeciwprądzie do adsorbentu w ruchomym złożu. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, z n a m i e n n y t y m, że utleniający gaz zawierający tlen doprowadza się do adsorbentu w złożu fluidalnym. 5. Sposób według zastrz. 4, z n a m i e n n y t y m, że ciepło oddane przy chłodzeniu do gazu chłodzącego stosuje się do podgrzania obciążonego adsorbentu za pomocą gazu podgrzewającego. 6. Sposób według zastrz. 1., zastrz. 5, z n a m i e n n y t y m, że ogrzane przy ochłodzeniu powietrze stosuje się bezpośrednio do podgrzania adsorbentu. 7. Sposób według zastrz. 1, z n a m i e n n y t y m, że ciepło od ogrzanego gazu chłodzącego przenosi się w wymienniku ciepła do gazu podgrzewającego. 8. Sposób według zastrz. 1, z n a m i e n n y t y m, że powietrze ogrzane przy chłodzeniu stosuje się jako utleniający gaz zawierający tlen. 9. Sposób według zastrz. 1, z n a m i e n n y t y m, że adsorbent po desorbcji chłodzi się dodatkowo wodą poza chłodzeniem gazem chłodzącym. 10. Urządzenie do desorbcji adsorbentu obciążonego szkodliwymi substancjami mające zbiornik, stopień desorbcji i stopień chłodzenia, z n a m i e n n e t y m, że do stopnia desorbcji włączona jest komora spalania /8/ stanowiąca urządzenie rozruchowe utleniania, przy czym do komory spalania dołączony jest przewód doprowadzający utleniający gaz zawierający tlen. 11. Urządzenie według zastrz. 10, z n a m i e n n e t y m, że stopień desorbcji stanowi adsorber ze złożem ruchomym /4/. 12. Urządzenie według zastrz. 10, z n a m i e n n e t y m, że stopień desorbcji stanowi adsorber ze złożem fluidalnym /16/. 13. Urządzenie według zastrz. 10 albo 11 albo 12, z n a m i e n n e t y m, że zawiera przewód doprowadzający ciepło do podgrzania przeznaczonego do desorbcji adsorbentu z chłodnicy /6/ do stopnia podgrzewania. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób desorbcji adsorbentu obciążonego szkodliwymi substancjami, przykładowo zawierającego ziarnisty węgiel, zwłaszcza aktywnego koksu obciążonego tlenkami siarki i/lub tlenkami azotu z gazów spalinowych, przez ogrzanie adsorbentu do temperatury desorbcji, zebranie desorbowanych gazowych substancji szkodliwych i następne ochłodzenie adsorbentu do desorbcji oraz urządzenie do desorbcji adsorbentu obciążonego szkodliwymi substancjami.

3 Znany jest sposób /BMFT-FM-T /, w którym desorbent rurowy wykorzystuje się do regenaracji aktywnego koksu, który obciążono szkodliwymi substancjami w urządzeniu do odsiarczania gazów spalinowych. W desorberze rurowym ciepło gorącego gazu przenoszone jest przez ściany rur na styły koks przepływający przez rury. Ze względu na to, że przejście ciepła odbywa się na wskroś przez ściany rur, temperatury gorącego gazu i ściany rury muszą być znacznie wyższe od temperatury desorbcji. Odciągnięty z rur koks poddaje się ochłodzeniu, które odbywa się przez pośrednie oziębienie powietrzem aktywnego koksu płynącego w rurach. Z opisu patentowego RFN nr DE-OS znany jest sposób, w którym ogrzanie desorbentu do temperatury desorbcji następuje za pomocą promieniowania, które adsorbowane jest wprost przez ziarna. Przy tym adsorbent po wydzieleniu szkodliwych substancji oziębia się obojętnym gazem prowadzonym w obiegu, który to gaz ze swej strony oddaje ciepło poprzez wymiernik ciepła w obiegu chłodzenia. Poza tym proponowano już, aby przeznaczony do desorbcji adsorbent doprowadzić do temperatury desorbcji wprost gorącym gazem obojętnym. Wszystkie znane sposoby odznaczają się tym, że podczas całego czasu desorbcji należy doprowadzić energię cieplną z zewnętrznego źródła. Celem wynalazku jest podanie sposobu i odpowiedniego urządzenia, dzięki którym wprowadzanie zewnętrznej energii cieplnej podczas całego czasu desorbcji nie będzie już potrzebne. Zadanie to rozwiązano w ten sposób, że do obciążonego adsorbentu doprowadza się zawierający tlen utleniający gaz tak, że adsorbent ogrzewa się do temperatury desorbcji przez częściowe utlenienie. Przy tym jest to możliwe przez to, że niektóre ziarna adsorbentu zawierającego węgiel osiągają ewentualnie także temperaturę płomienia. Doprowadzanie tlenu reguluje się tak, żeby nie było możliwe palenie się adsorbentu. Zależnie od użytego adsorbentu temperatura desorbcji leży w zakresie C, a temperatura płomienia wynosi około 550 C. Korzystnie, podgrzewa się adsorbent przed doprowadzeniem gazu utleniającego zawierającego tlen, aby móc odpowiednio obniżyć ilość ciepła wprowadzanego przez częściowe utlenienie i móc ekonomicznie użyć ilość ciepła uwalnianą przy chłodzeniu wyładowywanego adsorbentu po desorbcji. Sposób według wynalazku przeprowadza się korzystnie tak, że gaz utleniający zawierający tlen doprowadza się do adsorbentu w ruchomym złożu w przeciwprądzie. Korzystnie gaz zawierający tlen doprowadza się do adsorbentu w złożu fluidalnym. Jak już wyżej wspomniano, jest ewentualnie korzystne użycie ciepła oddanego do gazu chłodzącego przy ochłodzeniu do podgrzania obciążonego adsorbentu za pomocą gazu podgrzewającego. Jeżeli przy podgrzewaniu nie osiągnie się temperatury podgrzania, która już prowadzi do względnej desorbcji, ogrzane przy chłodzeniu powietrze stosuje się wprost do podgrzania adsorbentu. Jeżeli przy podgrzaniu osiągnie się temperatury, które prowadzą do wymaganego rozmiaru desorbcji, korzystne jest, gdy ciepło od ogrzanego gazu chłodzącego zostanie przeniesione przez wymiennik ciepła na gaz podgrzewający. Gaz chłodzący i gaz podgrzewający prowadzi się wówczas w zamkniętych obiegach. Jeżeli jako gaz chłodzący stosuje się powietrze, wówczas korzystnie takie powietrze ogrzane przy chłodzeniu stosuje się jako gaz utleniający zawierający tlen. Jest również ewentualnie korzystne, gdy do chłodzenia adsorbentu po desorbcji do gazu chłodzącego stosuje się wodę. Przedmiotem wynalazku jest także urządzenie do przeprowadzenia sposobu według wynalazku, ze zbiornikiem zapasowym, stopniem desorbcji i stopniem chłodzenia. Zgodnie z wynalazkiem przewidziane jest przy tym, że do stopnia desorbcji włączona jest urządzenie rozruchowe utleniania, korzystnie komora spalania, i do niej doprowadzony utleniający gaz zawierający tlen. Stopień desorbcji stanowi złoże ruchome albo złoże fluidalne. Dalej korzystne jest takie postępowanie, że do podgrzania przeznaczonego do desporcji adsorbentu daje się doprowadzić na etapie podgrzewania ciepło z etapu chłodzenia.

4 Przedmiotem wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do przeprowadzania sposobu według wynalazku ze złożem ruchomym, zaś fig. 2 - urządzenie do przeprowadzania sposobu ze złożem fluidalnym. Jako adsorbent zawierający węgiel wchodzą w rachubę szczególnie antracyt, aktywny koks, koks z pieca trzonowego, koks naftowy i/albo węgiel aktywny. W przypadku urządzenia według fig. 1 aktywny koks wprowadza się przez śluzę 1 tarczowokomórkową /gwiazdową/ do podgrzewacza 2. Przez drugą śluzę 3 tarczowo-komórkową doprowadza się go do adsorbera z ruchomym złożem 4, z którego koks przechodzi przez trzecią śluzę 5 tarczowo-komórkową, do chłodnicy 6 koksu aktywnego, z niej odciąga się go ewentualnie przez czwartą śluzę 7 tarczowo-komórkową. Jak widać z fig. 1, desorber z ruchomym złożem 4 zaopatrzony jest w wymurówką 4a, która stanowi ochronę przed względnie wysoką temperaturę desorbcji wynoszącą około 500 C. Do desorbera ze złożem ruchomym dołączona jest komora spalania 8, do której doprowadza się gaz opałowy przewodem 9. Do chłodnicy 6 aktywnego koksu dołączona jest dmuchawa powietrzna 10, która wprowadza powietrze w dolną sferę chłodnicy, a powietrze płynie w górę przez aktywny koks po desorbcji i jest odciągane przez przewód 11. Przewodem 11a z dmuchawy 10 ewentualnie doprowadza się do komory spalania 8 powietrze potrzebne do procesu spalania. Komora spalania służy do tego, aby na początku pracy urządzenia koks znajdujący się w desorberze z ruchomym złożem ogrzać blisko albo do temperatury desorpcji. Gdy osiągnie się temperaturę, wyłącza się komorę spalania 8 z ruchu i prowadzi się drugim przewodem 11b ogrzany cząstkowy strumień powietrza wychodzącego z chłodnicy 6 aktywnego koksu do przewodu łączącego między komorą i desorberem ze złożem ruchomym. Powietrze to prowadzi do częściowego utleniania koksu aktywnego znajdującego się w desorborze z ruchomym złożem, tak że zostaje on ogrzany do temperatury desorpcji wynoszącej około 500 C, także przy odłączonej komorze spalania. Wprowadzony przewodem 11b gaz zawierający tlen służy jednocześnie jako gaz płuczący do pobierania gazu utworzonego przy desorbcji, który składa się z SO 2, CO 2 i pary wodnej. Tę mieszaninę gazową odciąga się na górnym końcu desorbera ze złożem ruchomym 4 przez przewód 12 jako gaz bogaty w SO 2 i odprowadza go przez chłodnicę 13 bogatego gazu. Przez odgałęziony przewód 11c prowadzi się powietrze ogrzane w chłodnicy 6 do podgrzewacza 2, aby w bezpośrednim kontakcie podgrzać aktywny koks do temperatury około 200 C. W tej temperaturze nie odbywa się jeszcze desorbcja, tak że gaz podgrzewający bez trudności można odciągnąć przewodem 14. Jeżeli chłodzenie przeciwprądowe powietrzem w chłodnicy 6 nie jest wystarczające, wówczas ewentualnie na koks wychodzący ze śluzy 5 tarczowo-komórkowej i wprowadzany do chłodnicy 6 natryskuje się jeszcze wodą za pomocą urządzenia dyszowego 15, w celu ochłodzenia wstępnego koksu do temperatury około C. Aktywny koks po desorbcji, o temperaturze około 50 C, pobiera się na dolnym końcu chłodnicy 6 przez śluzę 7 tarczowo-komórkową. Opisany wyżej przykład wykonania sposobu według wynalazku prowadzi więc do autotermicznej desorbcji, to znaczy do desorbcji bez doprowadzania z zewnątrz energii cieplnej, przy czym oczywiście do zapoczątkowania desorbcji należy wprowadzić energię cieplną, ponieważ częściowe utlenienie uwalniające ciepło nie rozpoczyna się jeszcze w przypadku zimnego koksu. Na figurze 2 przedstawiono urządzenie do automatycznej desorbcji, w przypadku którego desorber wykonany jest nie jako desorber z ruchomym złożem, lecz jako desorber ze złożem fluidalnym 16. Do adsorbera ze złożem fluidalnym 16 należy pojemnik 16a, z dennicą 16b konwertora, która od dołu regulowana przez klapy 16c zasilana jest przez przewody 17, 18 i 19 za pomocą dmuchawy 20 prowadzonym w obieg gazem obiegowym. Powietrze potrzebne do częściowego utlenienia jest domieszkowane do gazu obiegowego przez przewód 21 w sposób regulowany przed wejściem gazu obiegowego do złoża fluidalnego. W przewód 17 /wyjście gazu obiegowego z warstwy fluidalnej/ wmontowany jest separator pyłu 22, za pomocą którego odpyla się gaz obiegowy. Otrzymany pył zawraca się do pojemnika 16a przez śluzę tarczowo-komórkową 23.

5 Przewodem 24 odbiera się z obiegu wytworzony przez desorbcję bogaty gaz i prowadzi go do urządzenia dalszego przerobu. W chłodnicy 6 chłodzony jest koks w przeciwprądzie wprost gazem doprowadzanym do obiegu przez przewód obiegowy 25 i dmuchawę 26. Do przewodu obiegowego 25 włączony jest wymiennik ciepła 27, którego inny przewód utworzony jest przez przewód obiegowy 28, który razem ze znajdującą się w nim dmuchawą 29 tworzy obieg gazu podgrzewającego dla podgrzewacza 2. Układ ten wybiera się na przykład wówczas, gdy już jest osiągnięte tak wysokie podgrzanie, że co najmniej część szkodliwych substancji jest desorbowana. Rozdzielenie przez wymiennik ciepła 27 zapobiega przy chłodzeniu ponownemu nanoszeniu na aktywny koks zdesorbowanych gazów szkodliwych. Także w przypadku desorbera ze złożem fluidalnym przez częściowe utlenienie względnie częściowe spalenie osiąga się temperaturę desorbcji, to znaczy następuje autotermiczna desorbcja. Jeżeli w przypadku przykładu wykonania według fig. 1 i fig. 2 w chłodnicy aktywnego koksu 6 nie osiągnie się jeszcze temperatury składowania, dołącza się ewentualnie jeszcze chłodnicę końcową, nie przedstawioną na fig. 1 i fig. 2. F i g. 2

6 Fig. 1 Zakład W ydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena zł