本发明涉及一种清洗或净化可燃气体尤其是低温干馏气的方法,其中气体被清洗并作为纯气体排出,而且排出冷凝液。本发明还涉及一种清洗可燃气体,尤其是低温干馏气的设备,它包括一个气体清洗器,该气体清洗器有一个气体输入管道,一个清洗介质输入管道和一个冷凝液排出管道并且与一个已清洗气体(纯气体)的排出管道相连。 DE 2701800 A1公开了一种清洗热解气体的方法和设备,其目标在于获得尽可能纯净的气体。该气体应不含油、焦油或水。为此在一个气体清洗器中清洗该热解气体,其中作为清洗介质的是一种清洗油,该清洗油在气体清洗器中被完全冷凝并再次使用。为了开动设备,需要准备好一定数量的清洗油。作为清洗油的不需要的那些冷凝液放置于一个热解反应器中烧掉。从气体清洗器出来的气体则不含油和焦油,此后在一个振动式反应器中继续进行处理。清洗后的气体作为燃气经过一个风机输送给热解反应器的燃气燃烧器。由于清洗后的气体仍含有尘粒,因而燃气燃烧器中的发热量受到沉积灰尘的影响。
在先有技术中,燃气燃烧器中输入的是很纯的但仍然含有灰尘的气体。公知的方法和设备的目标是获得一个良好的清洗效果,然而这种纯燃气的热值却相当低,而且该热值由于灰尘成分的影响而进一步减小。此外在清洗中还产生一些物质。这些物质必须在费用昂贵的、专为此目的所需的设备中进一步处理才行。例如,为了继续处理来自振动式反应器的过滤残渣,需要有一个筛子和一个燃烧室。而此时在筛子中又重新产生残渣,而这些残渣是必须要清除掉地。
本发明的目的是,提供一种方法和设备,由此产生一种几乎无尘的但具有尽可能高的热值的气体。
上述方法的这一目的,本发明是这样达到的,即对冷凝液蒸馏,使挥发性组成部分与纯气体混合,而排出非挥发性组成部分。
通过对冷凝液蒸馏,冷凝液的可燃的组成部分中的大部分,即挥发性部分,都变成气体状态。这些挥发性的组成部分具有很高的热值。通过将从蒸馏中产生的挥发性组成部分混入纯气体中,人们获得了一种具有很高热值的气体混合物(混合气)。气体中原先含有的灰尘在清洗过程中跑入冷凝液中。蒸馏时,这些灰尘则留在非挥发性组成部分中,该些非挥发性组分可被导出或烧掉。因此灰尘不会影响混合气的热值。
必须排出冷凝液中所含的水份,这本身会产生废水问题。该水最迟在蒸馏时变成蒸汽,该蒸汽与纯气体混合。这部分蒸汽是对纯气体的热值只有很微小的影响,因为蒸汽部分中的含水量与气体中总是存在的水份含量相比是相当低的。
采用本发明的方法可以获得这样的好处,即在清洗一种可燃气体时不会产生诸如过滤尘渣或废水等必须清除掉的物质。一个特别的优点在于获得一种除了尘并且热值极高的已清洗纯气体。在有利的方式下除去了纯气体中的灰尘,而能够提高热值的其它物质则留作为纯气体的组成部分。在除尘的条件下也不会使燃气管道遭到堵塞。
除了纯气体外,多余的只是从蒸馏中产生的非挥性组成部分,这部分可以被低温干馏或者烧掉,而纯气体可以作为燃气为非挥发性组成部分的低温干馏或燃烧提供热能。只是在启动设备时才需要一外部燃气。
要清洗的可燃气体可以是在一个低温干馏过程中构成的低温干馏气的一部分。
例如可以将冷凝液分离成一个重的组分(馏分)和一个轻的组分(馏分)。气体则用轻组分来清洗,而重组分以及轻组分的多余部分则被蒸馏。当只有冷凝液的轻组分用作清洗介质时,那么就不能泵送任何例如含有灰尘的冷凝液重组分,这意味着给设备部件增加附加的灰尘负荷。
提供一种清洗可燃气体的合适设备的这一目的,本发明是这样达到的,即让冷凝液的排出管道与一个蒸馏装置相连,从蒸馏装置上引出一根挥发性组成部分的管道和一根非挥发性组成部分的管道,挥发性组成部分的管道与已清洗气体(纯气体)的排出管道相连。
由此获得的好处的,在蒸馏时产生冷凝液的挥发性组成部分与纯气体混合,以便提高纯气体的热值。在有利的方式下消除了纯气体中的灰尘。留下的残剩物质只由非挥发性组成部分的管道排出。但是对这些也包含了由气体中分离出来的灰尘的残剩物质也可以进行低温干馏或烧掉。
例如使非挥发性组成部分的管道与一个低温干馏装置和/或一个燃烧装置相连。该低温干馏装置能够提供低温干馏气,而该低温干馏气可以是本发明设备中的要清洗的可燃气体。
例如使已清洗的气体(纯气体)的排出管道与一个燃气燃烧器相连。该燃气燃烧器可以是所述低温干馏装置或燃烧装置的一部分。
本发明的设备可以是一个在很大程度封闭的系统的一部分,可以由此清洗由一个低温干馏装置产生的低温干馏气的一部分,其中剩下的只是无灰尘的纯气体和在蒸馏时产生的非挥发性物质,这些物质可以在低温干馏装置中进行低温干馏。纯气体可以在一个燃气燃烧器中燃烧,用于加热低温干馏装置。除了低温干馏残余物和多余的低温干馏气,没有产生任何要消除的废物。
低温干馏装置可以是例如EP-0302310 B1中公开的那种低温干馏与燃烧设备的一个低温干馏滚筒。
例如来自气体清洗器的冷凝液的排出管道与一个沉淀器相连。冷凝液收集在该沉淀器中,此时较重的组成部分沉淀下来,较轻的组成部分则在较重组成部分上方的各层上。较重的组成部分主要含有灰尘,较轻的组成部分则是水和/或油。
沉淀器的中部分支出气体清洗器的清洗介质的输入管道,由此保证冷凝液的不含灰尘的较轻组成部分作为清洗介质进入气体清洗器。从沉淀器下部引出用于排出多余冷凝液的排出管道,由该管道排出含有灰尘的冷凝液较重的组成部分。已清洗了的气体的排出管道则从沉淀器上部引出。
通过采用一个沉淀器有利地保证了能够将冷凝液中几乎不含灰尘的较轻组成部分作为清洗介质输入到气体清洗器中。
例如使从沉淀器引出的多余冷凝液排出管道与一个水力旋流器相连,从该水力旋流器上则引出一根较轻组分的排出管道和一根较重组分的排出管道。较轻组分的排出管道汇入沉淀器上部,较重组分的排出管道沉入沉淀器下部。在水力旋流器中输入的冷凝液被重新分离,从而更好地分离成一个较轻的更纯的部分和一个较重的含灰尘的部分。较轻的部分从上部进入沉淀器,较重的部分从下部进入沉淀器。由此很有利地将水力旋流器中分离出的组分输入到沉淀器中的相应数量的冷凝液中。这样在很大程度上排除了沉淀器中重新进行充分混合。使用水力旋流器,有利地使冷凝液分离成一个较重部分和一个较轻部分的结果得到进一步的改善。
例如沉淀器可以有一个主室和一个副室。水力旋流器上用于较重组分的排出管道汇入副室下部。该副室有一个汇入主室的溢流口,副室的下部还与一根用于多余冷凝液的排出管道相连。由此获得的优点在于,对冷凝液前后相继有三个分离级。当冷凝液的较重部分在沉淀器的主室中沉淀后,该较重组分进入水力旋流器中。水力旋流器中分离出的较重组分则进到沉淀器的副室中,在副室中又重新进行沉淀过程。冷凝器的较轻部分从副室经溢流口流入主室,较重的部分例如排到蒸馏装置中。采用该具有主室和副室的沉淀器,进一步改善了冷凝液的分离。
通过本发明的方法和设备获得了以下的优点,即已清洗的气体具有极高的热值,因为清除了气体中使热值下降的灰尘,并且通过蒸馏获得了产生高热值的物质并将其与纯气体混合。此外还获得的优点是没有产生任何需要进行特殊处理的废物,即没有产生废水也没有产生不能输送给燃烧装置例如低温干馏滚筒的物质。当蒸馏装置中的温度超过100℃时,有时也可能存在的水则以蒸汽的形式进入纯气体气流中。数量极少的水蒸汽不会影响纯气体的热值,因为气体本来就是潮湿的,但获得的好处是不产生任何废水。尤其是不需要任何外部介质来清洗可燃气体(除了在设备开启时)。
下面对照附图详细说明本发明所述设备的一个实施例,该设备可以用于实施本发明所述的方法。
要清洗的可燃气体G例如是从公知的低温干馏滚筒7来的低温干馏气SG的一部分或全部,该气体经过从低温干馏滚筒7引出的低温干馏气管道7a输送出来。可燃气体G经一个可与低温干馏气管道7a相连的输入管道1a进入一个气体清洗器1,该清洗器可以是一种文杜里(Venturi)清洗器。气体清洗器1也有一个输入管道1b,用于输入清洗介质W,还有一个用于排出冷凝液K和纯气体R的排出管道1c。该排出管道1c经过一个冷凝液气的分离装置11而与已清洗气体(纯气体)G的排出管道6相连。
气体清洗器1的排出管道1c与一个沉淀器2相连,冷凝液K中较重的组成部分沉淀在该沉淀器中,而上层较轻的组成部分可能只含有极少的尘粒,而是由油和水组成的。当沉淀器2中的温度超过100℃时,则冷凝液K中较轻的部分就只包含油。大约从沉淀器2的中部引出气体清洗器1的清洗介质W的输入管道1b。由此使冷凝液K的一部分较轻的、尘粒少的组成部分作为清洗介质W引到气体清洗器1中。输入管道1b上可以配置一个冷却装置10。从沉淀器2底部引出一根用于排出冷凝液K中较重的组成部分的排出管道2a。多余的较轻冷凝液K也由排出道2a排出。从沉淀器2的顶部引出用于排出已清洗气体(纯气体)R的排出管道6。冷凝液K的排出管道2a可以与一个水力旋流器3相连,冷凝液K在此处被进一步分离,较轻的组分从上方经排出管道3a进入沉淀器2,较重的组分经排出管道3b进入沉淀器2的下部。由此将两个组分在适当的位置处送回到沉淀器2中。
沉淀器2例如可以有一个主室2A和一个副室2B。从水力旋流器3出来的较重的组分就经排出管道3b供入副室2B的下部中,在此处,冷凝液K中进行第三次分离过程。较轻的部分从一个溢流口5从副室2B流入主室2A。经过三次分离过程后仍留下来的多余冷凝液U经排出管道2b进入一个蒸馏装置4。纯气体R的排出管道6可以从沉淀器2的副室2B的上部引出。可以在副室2B之后和排出管道6之前设置一个冷凝液气的分离装置11。
在由加热器9加热的蒸馏装置4中,多余冷凝液U中的挥发性组成部分F从其非挥发性组成部分N中分离出来。挥发性组成部分F的一个管道4a从蒸馏装置4的上部引出并汇入到已经清洗气体(纯气体)R的排出管道6中。非挥发性组成部分N中包含了从要清洗的可燃气体G分离出来的全部尘粒,此外它还含有焦油类型的物质。这些非挥发性组成部分N是可燃烧的,例如可以在一个公知的低温干馏与燃烧设备的低温干馏滚筒7中进行低温干馏。为此可以将管道4b与低温干馏滚筒7相连。加入了挥发性组成部分F的纯气体R可以用作低温干馏滚筒7的燃气。纯气体R的排出管道6为此与燃气燃烧器8相连,该燃烧器8是低温干馏滚筒7的组成部分。纯气体R在燃气燃烧器8中燃烧,由此产生的热能用来加热低温干馏滚筒7。
对蒸馏装置4的加热是通过在一个热交换器9中加热一种循环的液相而实现的。在所有管道中都可以设置用于输送介质的泵P。
所示出的设备即不排放废水也不排放废气。多余冷凝液U的非挥发性组成部分N可以毫无问题地在低温干馏滚筒7中进行低温干馏。多余的冷凝液U的挥发性组成部分F提高了无尘的纯气体R的热值,从而该纯气体R可以作为低温干馏滚筒7的燃气来使用。为了从要清洗的气体G中分离出尘粒,除了在设备启动时外,不需要任何外加的介质。用于气体G的清洗介质W是从冷凝液K中获取的。在与低温干馏滚筒7连接的情况下则不会产生任何附加的废料。在通常将生活垃圾M或其它废料SR送入低温干馏滚筒7的情况下,从该低温干馏滚筒7排出的是低温干馏残余物SR和剩余的低温干馏气SG,这些排出物都可以按照公知的方式在一个公知的低温干馏与燃烧设备中继续处理。
标号表
1 气体清洗器
1a 可燃气体输入管道
1b 清洗介质输入管道
1c 冷凝液和纯气体的排出管道
2 沉淀器
2A 沉淀器主室
2B 沉淀器副室
2a、b 冷凝液排出管道
3 水力旋流器
3a 较轻组分的排出管道
3b 较重组分的排出管道
4 蒸馏装置
4a 挥发性组成部分的管道
4b 非挥发性组成部分的管道
5 溢流口
6 纯气体的排出管道
7 低温干馏滚筒
7a 低温干馏气管道
8 燃气燃烧器
9 热交换器
10 冷却装置
11 分离装置
G 可燃气体
K 冷凝液
R 纯气体
U 多余冷凝液
F 挥发性组成部分
N 非挥发性组成部分
P 泵
M 生活垃圾
SR 低温干馏残剩物
SG 低温干馏气
W 清洗介质