| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2085477
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ СИНТЕЗ-ГАЗУ
Ім'я винахідника: Йозеф Хіббель [DE]; Хорст Ханке [DE]; Хорст Буркхард Хорріг [DE]
Ім'я патентовласника: Гегст АГ (DE)
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.03.18
Використання: при отриманні синтез-газу з високозольного вуглеводнів. Суть винаходу: високозольні вуглеводні піддають часткового окислення. Отриманий неочищений газ охолоджують в холодильнику, що працює за принципом випромінювання, а потім в конвекційному холодильнику. Після цього його промивають водою в мокрому сепараторі для відділення твердих речовин з газу. Промивну воду після мокрого сепаратора об'єднують з водною фазою холодильника, що працює за принципом випромінювання, і подають її на фільтрацію в розділову пристрій з отриманням відфільтрованого осаду. Відфільтрований осад піддають часткового зневоднення і подальшій обробці кислотою в роздільному пристрої. Газ після мокрого сепаратора, насичений водяними парами, охолоджують.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до способу отримання синтез-газу з рідких, напівтвердих до твердих вуглеводнів спеціально з метою відділення забруднюють навколишнє середовище важких металів, які утворюються, зокрема при застосуванні багатьох золою вихідних матеріалів, як, наприклад, мазут або бітуми в їх різних формах, включаючи виготовлення з бітумів емульсії разом з сажею.
Відомий спосіб отримання синтез-газу шляхом часткового окислення високозольних вуглеводнів. При цьому вуглеводні окислюються при таких умовах, що утворюється приблизно 0,1 до 0,3 мас. сажі по відношенню до використовуваного в якості вуглеводнів вуглецю. Сирий газ охолоджують спочатку в холодильнику, що працює за принципом випромінювання, потім в конвекційному холодильнику і промивають в мокрому сепараторі водою. Утвориться промивна вода містить, зокрема сажу, у вигляді суспензії, а й тверді і газоподібні речовини. Після об'єднання її з водною фазою холодильника, що працює за принципом випромінювання, її піддають фільтрування і направляють знову на газифікаційну установку. Насичений водяною парою сирої газ охолоджують в системі теплообмінників, а відокремлену воду, якщо вона не була і спрямована назад для підтримання водяного рівня в установці, направляють в установку для водопідготовки. За цим способом роботи важкі метали не виносяться з газифікаційною системи зі стічними водами.
Суттєвою ознакою цього способу є те, що більшу частину вводиться у вигляді вуглеводнів вуглецю перетворюють в моноокись вуглецю, так що лише 0,1-0,3 мас. вихідного вуглецю виходить у вигляді сажі. Таким чином, вихідний матеріал використовується оптимально. Одночасно випадає тверда фаза, що складається з сажі, яка діє як допоміжний фільтруючий засіб, і метали або сполуки металів високої конденсації. Вона містить і приблизно всі металеві забруднення мазуту, лише зникаюче мала частка відкладається в газифікаційною системі.
Величина частки сажі в реакційному продукті встановлюється відомим способом за допомогою введеного кількості кисню.
Відомий спосіб зарекомендував себе найкращим чином, так як він при великій економічності і задовольняє високим вимогам захисту навколишнього середовища. Лише подальша обробка складається з сажі і сполук важких металів твердої фази недостатньо задовільна. Безперервне повернення в газифікації процес з метою перетворення сажі призводить до небажаних відкладень металів і сполук металів в установці. і проблематичним є видалення суміші сажі, металів та / або сполук металів поза установки через великої кількості. Дуже дрібнозернисті тверді речовини утримують воду і утворюють з нею суміш, яка містить 80-90 мас. води. Крім того, метали знаходяться в ній у вигляді сульфідів, подальша обробка яких може здійснюватися не скрізь, так як вона вимагає спеціальних заходів. Мокре хімічне перетворення шляхом розчинення в кислотах призводить до виникнення сірководню, а окислювальна обробка до утворення двоокису сірки. Нарешті, добавка речовин, обробка яких з міркувань захисту навколишнього середовища вимагає спеціальних заходів, створює труднощі не тільки технологічні, але і та адміністративні. Тому ставиться завдання в рамках процесу виготовлення синтез-газу з вуглеводню створити спосіб, який дозволяв би безпечну для навколишнього середовища переробку сумішей з сажі, металів та / або сполук металів, які утворюються при очищенні синтез-газу.
Згідно винаходу, це завдання вирішується за допомогою способу отримання синтез-газу шляхом часткового окислення рідких або напівтвердих до твердих вуглеводнів, зокрема високозольних вуглеводнів при утворенні сирого синтез-газу, який містить 0,1 до 0,3 мас. сажі по відношенню до вживаного в вигляді вуглеводню вуглецю, охолодження сирого газу в холодильнику, що працює за принципом випромінювання, а потім в конвекційному холодильнику, промивання сирого газу в мокрому сепараторі водою, відділення промивної води, об'єднаної з водною фазою холодильника, що працює за принципом випромінювання, в роздільному пристрої (сепараторі) на осад, що містить в основному сажу, метали і / або сполуки металів, і очищену воду у вигляді фільтрату, і охолодження насиченого водяною парою сирого газу для відділення води і отримання синтез-газу, що не містить твердих речовин. Він відрізняється тим, що відфільтрований осад після часткового зневоднення в сепараторі обробляють кислотою, що виходить розчин солей металів відводиться і залишається сажу повертають для часткового окислення.
Спосіб даного винаходу виходить, зокрема з містять золу вуглеводнів в якості сировини для виробництва синтез-газ. Переважно у вигляді вихідних речовин використовують важкі масла, тобто суміші рідких вуглеводнів, які виходять при дистиляції нафти у вигляді висококиплячих фракцій, а й бітуми, тобто напівтверді до твердих суміші високомолекулярних вуглеводнів, і виготовлені з бітумів емульсії. Важкі масла, як і бітуми, містять в якості золообразующіх складових частин насамперед сполуки ванадію, нікелю і поряд з цим заліза, хрому і молібдену в кількостях від приблизно 1 до 2500 ррм металів. У цьому взаємозв'язку слід врахувати, що тенденція переробляти багаті металами сирі масла в вуглеводні різних меж кипіння, як, наприклад, бензин, гас, газойль, збільшується з такими наслідками, що зростає і вміст золи у важкому маслі і що для отримання синтез-газу освоюють нові джерела сировини, до яких відноситься і бітум.
Сирий газ, що виходить з газифікації реактора з температурою 1200-1500 o C, поряд з невеликими кількостями сажі, містить метали та сполуки металів в рідкому або твердому формі. Спочатку його піддають попередньому охолодженню до температур, при яких тверднуть металеві забруднення, тобто до 500-1000 o C. Тверді частки в невеликій кількості осідають у водостоку радіаційного холодильника і звідти вивантажуються. Для подальшого охолодження до температури, обмеженою тиском отриманого технологічного пара (наприклад, між 250-300 o C), сирої газ, що містить ще залишкові частки металу і частина сажі, направляють в конвекційний холодильник.
Майже безостаточного осадження твердих матеріалів здійснюють шляхом промивання газу водою. Цей етап способу можна здійснювати відомим чином за допомогою відомих мокрих сепараторів. Особливо виправдовують себе зрошувані водою вежі з насадками, які при нагоді можуть і застосовуватися в поєднанні зі скрубберами Вентурі. Необхідно підігрівати промивну воду, що направляється в основному в контурі, доцільно за допомогою теплообмінника із завантаженою промивної водою.
Слідом за промиванням газу слід піддати подальшій обробці два потоку матеріалу окремо: містить тверді речовини водну фазу (промивну воду) і не містить твердих речовин, збагачену водяною парою газову фазу.
Навантажену промивну воду нагрівають за допомогою тепла, яке передається з стоку промивного пристрою через теплообмінник, переважно після з'єднання зі стічною водою холодильника, що працює за принципом випромінювання, і після розрідження і відділення розрідженого газу в проміжному сховище, а потім направляється в розділову пристрій. Як розділового пристрою зазвичай використовують фільтри, зокрема камерні або мембранні, і фільтрпрессамі з газощільним ущільненням пластин, які мають велику поверхню фільтрів і достатній акумулює обсяг для фази твердої речовини. З їх допомогою здійснюють поділ водної фази і твердої речовини. Інформація, що міститься в промивної воді сажа діє при цьому як допоміжне фільтруючий засіб і сприяє осадженню металів та / або сполук металів. Особливо ефективною є дуже дрібнозернистий сажа. Подібна сажа виходить, якщо здійснюють часткове окислення вуглеводнів за допомогою пальників особливої конструкції і при дотриманні певних заходів, передбачених способом, і на фільтрі утворюється досить товстий шар сажі. Останнє можна забезпечити за допомогою доступного фахівця способу завдяки тому, що під час початкової фази процесу фільтрування не відводять ніякі стічні води. В цьому випадку фільтрат містить менше 0,5 мг / л нікелю. Він може тому безпосередньо виплеснутися у вигляді стічної води і не повинен, як це описано в ДЕ-А-4 117266, повернутися в процес газифікації. Надійність проти проходження твердої речовини, наприклад, внаслідок пошкодження фільтра, може бути досягнута завдяки тому, що фільтрат спрямовується через малий, що має параметри, що забезпечують лише пропускання стічних вод, допоміжний фільтр. Таким шляхом відводиться лише стільки стічних вод, що вміст хлору в промивної воді, яке в свою чергу залежить від вмісту хлору у важкому маслі, утримується в межах, обумовлених матеріалів. При звичайному якості масла і матеріалів це лише частинка всіх стічних вод, яка, таким чином, складається переважно з технологічного конденсату, практичні вільного від металів.
Відфільтрований осад містить сажу, сконцентровані метали і / або сполуки металів і воду. З метою кращого маніпулювання можна перед подальшою обробкою провести часткове зневоднення, наприклад, пропускаючи стиснене повітря. Згідно винаходу, цей осад потім обробляють кислотою в роздільному пристрої, щоб розчинити метали і сполуки металів і вивести їх з розчином.
Обробка в роздільному пристрої можна встановлювати перетворення шкідливих відходів як, наприклад, сірководень, який утворюється при наявності сульфідів металів, в нейтральні для навколишнього середовища продукти не окремої робочої операцією, а разом з відходами реакції газифікації, наприклад, за допомогою процесу Клауса.
Екстракцію металів та / або сполук металів здійснюють за допомогою кислоти. Для обробки кислотами придатні як неорганічні кислоти, як, наприклад, соляна кислота, сірчана кислота або азотна кислота, так і органічні кислоти, зокрема низькомолекулярні монокарбонові кислоти, як, наприклад, мурашина кислота, оцтова кислота або пропіонова кислота, переважно оцтова кислота, яка не створює труднощів для поводження з нею та добре сумісна зі звичайними матеріалами апаратів. Кислоти застосовують у вигляді водних розчинів, оцтову кислоту, наприклад, застосовують при концентрації 1-50 мас. по відношенню до розчину. Хоча процес екстрагування може проводитися при нормальній температурі, рекомендується для прискорення реакції працювати при підвищеній температурі в межах 20-80 o C, переважно 40-60 o C. Далі рекомендується кислоту ввести в контур, щоб обмежити споживання кислоти і отримувати розчини солей металів вищої концентрації. Що залишається в фільтрувальної виноградному розчин солей металів видаляється шляхом промивання водою відомим фахівцям способом, і промивний розчин додається до початкового розчину солей металів. Об'єднані розчини солей металів відводяться і можуть піддаватися обробці в залежності від цілей застосування. Що залишається після екстракції металів залишок складається майже виключно з вуглецю у вигляді сажі. Її можна повернути в реакцію газифікації, підмісивши до важкого маслу. Решта ще в твердій речовині металеві компоненти виявляться, завдяки цьому, знову в умовах реакції, при яких переводяться в сульфідну форму, розчинну в оцтової кислоти.
Чи не містить твердих речовин газ з установки для промивання газу насичується водяною парою. Для отримання корисної тепла його піддають одноступінчатому або багатоступінчатому охолодженню, переважно з отриманням технологічної пари нижчому щаблі тиску. При цьому виходить в рамках всього процесу друга частина води, що містить метали та / або з'єднання металів в кількості менше 0,1 мг / л. Ці стічні води можна направити безпосередньо на водопідготовку, щоб відокремити леткі сполуки, як, наприклад, сірководень, ціановодород і аміак, що є в наявності в пов'язаної або вільній формі.
Приклад. На кресленні докладно представлений варіант виконання способу роботи відповідно до винаходу.
У реакторі 1 горюча речовина, наприклад, важке масло з водяною парою і киснем перетворюється в неочищений синтез-газ (газ-сирець), піддається попередньому охолодженню в холодильнику 2, що працює за принципом випромінювання, а потім в холодильнику 3, що працює за принципом конвекції. У холодильнику, що працює за принципом випромінювання, осідають тверді речовини і у вигляді водної суспензії через шлюзовий затвор 4 направляються в резервуар 9. Газ-сирець, що містить ще тверді частинки, піддається промиванню в мокрому сепараторі 5 і після охолодження в холодильнику 6 виходить з установки через трубопровід 21. Сконденсована з газу вода надходить на проміжне зберігання в резервуар 7 і через трубопровід 22 направляється на водопідготовку або за допомогою насоса 8 повертається в процес. Промивна вода мокрого сепаратора 5, що містить тверді речовини, у вигляді суспензії, як і суспензія твердих речовин з шлюзового затвора 4, збирається в резервуарі 9. Звідти об'єднані і обезгаженние водні потоки за допомогою насоса 10 направляються на фільтр-прес 11. Само собою зрозуміло, можна встановити і два фільтр-преса, які б працювали по черзі. Фільтрат (звільнена від твердих речовин водна фаза) збирається в резервуарі 15 і за допомогою насоса 16 повертається в процес або через допоміжний фільтр 17 і трубопровід 22 виливається назовні. Відфільтрований залишок на фільтр-пресі 11 після зневоднення обробляють кислотою, яка подається з ємності 18 за допомогою насоса 20 на фільтр-прес, і промивають водою. Екстрагований відфільтрований залишок тиксотропія. Його знімають в спімальні ванні 12, оснащеної мішалкою, переводять в текучу форму, і він може бути відновлений в реактор через насос для суспензій 13 і трубопровід 14. Газоподібні відходи, як, наприклад, сірководень, разом з іншими зображеннями, що виходять в процесі газоутворення газоподібними побічними продуктами через трубопровід 23 направляють на подальшу переробку.
Для застосування процесу при більш низьких змістах важких металів у вихідних матеріалах можливі і варіанти виконання описаного способу. Так, наприклад, екстракція може проводитися в доцільно обраному ритмі, щоб підвищити вміст металу в твердому речовині до потрібного значення.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб отримання синтез-газу, що включає часткове окислення високозольних вуглеводнів з утворенням неочищеного синтез-газу, що містить 0,1 0,3 вагу. сажі по відношенню до вуглецю, використовуваному в вигляді вуглеводнів, охолодження неочищеного газу в холодильнику, що працює за принципом випромінювання, а потім в конвекційному холодильнику, промивку неочищеного газу водою в мокрому сепараторі для відділення твердих речовин з газу, об'єднання промивної води після мокрого сепаратора з водної фазою холодильника, що працює за принципом випромінювання, і подачу її на фільтрацію в роздільному пристрої з отриманням відфільтрованого осаду, що складається в основному з сажі, металів та / або сполук металів і води, і очищеної води в вигляді фільтрату, охолодження газу, насиченого водяною парою, після мокрого сепаратора для відділення води, що відрізняється тим, що відфільтрований осад піддають часткового зневоднення, а потім обробляють кислотою в роздільному пристрої, отриманий розчин солей металів відводять, а решту сажу повертають для часткового окислення.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в якості кислоти для обробки осаду після часткового зневоднення використовують оцтову кислоту.
3. Спосіб за пп.1 і 2, що відрізняється тим, що обробку кислотою ведуть при 20 80, переважно 40 60 o С.
4. Спосіб за пп.1 3, що відрізняється тим, що в якості розділового пристрою беруть фільтр-прес.
5. Спосіб за пп.1 4, який відрізняється тим, що часткове зневоднення відфільтрованого осаду здійснюють за допомогою стиснутого повітря.
Версія для друку
Дата публікації 02.03.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.