Способ и устройство для отделения загрязняющих примесей из неконденсирующихся газов процессов пиролиза/термолиза биомассы

Номер патента: 12888

Опубликовано: 30.12.2009

Авторы: Радлен Десмонд Ст.А.Г., Джонсон Варен Л., Явари Голам Х.

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ непрерывного отделения паров и аэрозолей бионефти от газового потока, образующегося в процессах быстрого пиролиза/термолиза биомассы, с получением неконденсирующегося газа, свободного от указанных паров и аэрозолей и бионефти в жидкой форме, включающий:

(a) отделение паров и аэрозолей бионефти от газового потока путем обработки указанного газового потока методом горячей инерционной сепарации при такой температуре указанной бионефти, при которой ее вязкие и/или густые составляющие находятся ниже точки быстрого разложения, но выше точки, при которой их вязкость становится настолько высокой, что это приводит к снижению эффективности работы сепарационного оборудования;

(b) осаждение капель из газового потока в секции (20) осаждения после указанной обработки этого потока методом горячей инерционной сепарации, при этом температуру газа в секции (20) осаждения поддерживают, с одной стороны, достаточно низкой, чтобы обеспечить осаждение капель из газового потока, а с другой стороны, достаточно высокой, чтобы вязкость указанных капель оставалась достаточно низкой во избежание неэффективной работы сепарационного оборудования; и

(c) конденсацию пара из газового потока путем охлаждения этого потока до температуры, достаточно низкой для конденсации паров в свободно текущую жидкость, но более высокой, чем точка замерзания указанной жидкости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную горячую инерционную сепарацию на стадии (а) проводят в секции (17) горячей инерционной сепарации, температуру в которой поддерживают на уровне от 30 до 60шС.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру в указанной секции осаждения на стадии (b) поддерживают на уровне от 30 до 50шС.

4. Способ по п.1, включающий сбор жидкости из газового потока, полученного в ходе процессов пиролиза/термолиза.

5. Способ по п.4, в котором сепарацию газового потока осуществляют с использованием первого циклонного сепаратора (12) для отделения от газового потока частиц жидкости размером 5 мкм и выше.

6. Способ по п.5, который включает дополнительную сепарацию газового потока для отделения частиц жидкости субмикронных размеров и частиц жидкости большего размера, осуществляемую с использованием меандровой трубной установки (16) после обработки газового потока в первом циклонном сепараторе (12).

7. Способ по п.5, включающий сбор конденсатов паров и аэрозолей бионефти в резервуаре-сборнике (14), присоединенном к выпуску указанного первого циклонного сепаратора (12), причем в указанном резервуаре-сборнике (14) поддерживают температуру, с одной стороны, достаточно низкую для конденсации конденсирующихся продуктов, а с другой стороны, превышающую точку их замерзания с тем, чтобы увеличить время удерживания газового потока в этом резервуаре-сборнике.

8. Способ по п.1, в котором осаждение капель из газового потока осуществляют в резервуаре (18) для газа.

9. Способ по п.1, в котором конденсацию проводят в секции (22) конденсации, температуру в которой поддерживают на уровне 5-20шС.

10. Способ по п.9, в котором указанная секция (22) конденсации включает охладитель (24) газа.

11. Способ по п.10, включающий отделение конденсата, повторно захваченного газовым потоком в охладителе (24) газа, с использованием второго циклонного сепаратора (26), соединенного с выпуском указанного охладителя (24) газа.

12. Способ по п.11, включающий сбор конденсата в резервуаре (28) для конденсата, соединенном с выпуском указанного второго циклонного сепаратора (26).

13. Способ по п.1, включающий возврат отделенной от газового потока жидкости в резервуар (10) готовой продукции, из которого газовый поток направляют на сепарацию, при этом возврат указанной жидкости осуществляют через обратные трубопроводы, соединенные с выпусками указанных резервуара-сборника (14), резервуара (18) для газа и резервуара (28) для конденсата.

14. Устройство для непрерывного отделения паров и аэрозолей бионефти от газового потока, образующегося в процессах быстрого пиролиза/термолиза биомассы, с получением неконденсирующегося газа, свободного от указанных паров и аэрозолей и бионефти в жидкой форме, содержащее:

(a) секцию (17) горячей инерционной сепарации для отделения паров и аэрозолей бионефти от газового потока путем горячей инерционной сепарации при такой температуре указанной бионефти, при которой ее вязкие и/или густые составляющие находятся при температуре ниже точки быстрого разложения, но выше точки, при которой их вязкость становится настолько высокой, что это приводит к снижению эффективности работы сепарационного оборудования;

(b) секцию (20) осаждения, выполненную с возможностью поддержания температуры газа, с одной стороны, достаточно низкой, чтобы обеспечить осаждение капель из газового потока, а с другой стороны, достаточно высокой, чтобы вязкость указанных капель оставалась достаточно низкой во избежание неэффективной работы сепарационного оборудования; и

(c) секцию (22) конденсации, присоединенную к выпускному отверстию секции (20) осаждения, предназначенную для охлаждения газа до температуры, достаточно низкой для конденсации паров в свободно текущую жидкость, но более высокой, чем точка замерзания указанной жидкости.

15. Устройство по п.14, в котором указанная секция (17) горячей инерционной сепарации выполнена таким образом, что обеспечивает отделение и сбор частиц жидкости с размерами 5 мкм и более.

16. Устройство по п.15, в котором указанная секция (17) горячей инерционной сепарации включает первый циклонный сепаратор (12).

17. Устройство по п.16, содержащее резервуар (10) готовой продукции для хранения жидкости, полученной в процессах пиролиза/термолиза биомассы, выпускное отверстие которого подключено к впускному отверстию указанного первого циклонного сепаратора (12).

18. Устройство по п.14, в котором указанная секция (17) горячей инерционной сепарации включает трубную меандровую установку (16), присоединенную к выпуску первого циклонного сепаратора (12), предназначенную для отделения капель бионефти, частиц твердых углеводородов, смол, кокса и аэрозоля субмикронного и большего размера.

19. Устройство по п.17, содержащее резервуар-сборник (14), подключенный к выпускному отверстию указанного первого циклонного сепаратора (12), предназначенный для сбора конденсатов паров и аэрозолей бионефти.

20. Устройство по п.19, содержащее охладитель (24) газа, подключенный к выпускному отверстию секции (20) осаждения, и второй циклонный сепаратор (26), подключенный к выходному отверстию указанного охладителя (24) газа, предназначенные для отделения конденсата, повторно захваченного газовым потоком.

21. Устройство по п.20, содержащее резервуар (28) для сбора конденсата, подключенный к выпускному отверстию второго циклонного сепаратора (26).

22. Устройство по п.21, содержащее резервуар (18) для газа, подключенный к выходному отверстию секции (17) горячей инерционной сепарации, и обратные трубопроводы, подключенные к выпускам сборника-резервуара (14), резервуара (18) для газа и резервуара (28) для сбора конденсата, для возврата собранной в указанных резервуарах (14, 18, 28) жидкости в резервуар (10) готовой продукции.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

012888 Область техники Данное изобретение относится к непрерывному сбору капель аэрозоля и жидкости из газового потока, образующегося в процессе пиролиза/термолиза биомассы, с тем, чтобы избежать осаждения этих капель, закоксовывания/карамелизации и, вследствие этого, вынужденного прерывания работы оборудования, расположенного ниже по потоку. Уровень техники Совершенствование технологий привело к быстрому росту производства жидкостей пиролизом биомассы. Подобные жидкости, имеющие общее название бионефть (BioOil), получают преобразованием органических отходов, например отходов лесотехнической промышленности или сельскохозяйственных отходов, в ходе процесса быстрого пиролиза. Бионефть термически нестабильна и при длительном воздействии повышенных температур склонна к полимеризации/карамелизации и термическому крекингу. Эти продукты присутствуют в виде газов, аэрозолей, паров и кокса. В указанном процессе сначала при помощи циклонных сепараторов удаляют кокс. По причине термической нестабильности бионефти обычные поверхностные конденсаторы неэффективны и чрезвычайно быстро забиваются. Кроме этого, пары бионефти склонны к химическому разложению. Поэтому в большинстве технологических процессов после циклонных сепараторов устанавливают башенные охладители для быстрого охлаждения, конденсации и коалесценции капель бионефти. Тем не менее, в отходящих газах остается значительное количество устойчивых аэрозолей. Соответственно, далее для очистки газового потока обычно применяются фильтрация или электростатическое осаждение. Данные системы неидеальны и имеют такие недостатки, как высокие перепады давления в системе, дороговизна обслуживания и большие капитальные затраты. Данное особенно справедливо в отношении исходного сырья в виде биомассы с высоким содержанием смол и твердых углеводородов, например, такого как жом сахарного тростника и древесные отходы с высоким содержанием коры. Для отделения аэрозолей и капель жидкости от газа в промышленности, в частности в нефте- и газоперерабатывающей промышленности, применяются различные типы оборудования, например скрубберы, фильтры, циклоны мокрого типа, сепараторы с отбойниками и сетчатыми насадками. Однако данные средства неэффективны в отделении капель бионефти и сверхтонких аэрозолей (с частицами субмикронных размеров). Капли бионефти, которые представляют собой капли жидкости, и субмикронные аэрозоли имеют свойства, отличные от свойств углеводородных аэрозолей. В отличие от углеводородных жидкостей,которые испаряются при средних температурах, капли бионефти имеют высокую вязкость и при нагревании полимеризуются, а в конечном счете образуют кокс. Вследствие субмикронного размера частиц аэрозоля невозможно отделить весь аэрозоль при помощи упомянутого выше оборудования без специальных фильтров. Концентрация аэрозоля и капель жидкости составляет примерно 20% от объема производства бионефти. Вследствие высокой вязкости бионефти и присутствия других частиц фильтры загрязняются крайне быстро. Замена же фильтров достаточно дорогостояща и, кроме этого, имеются проблемы с их утилизацией. Процессы термолиза/пиролиза и производство бионефти из биологического сырья, содержащего твердые углеводороды и различные экстрагирующиеся вещества, представляют основную проблему в производстве бионефти. Решение этих проблем повышает стоимость продукции и обслуживания. Загрязнение оборудования, закоксовывание/карамелизация, а также полимеризация аэрозолей бионефти в газовом компрессоре, газовых теплообменниках и электростатических осадителях повышает стоимость производства и обслуживания и приводит к тому, что осуществление непрерывных процессов становится сложным и дорогостоящим. Способы отделения аэрозоля и твердых углеводородов от неконденсирующихся или рециркулируемых газов, образующихся при пиролизе/термолизе биомассы, в частности жома и корья, которые содержат твердые углеводороды и экстрагирующиеся вещества, до сих пор были неизвестны. Такие устройства, как циклоны, скрубберы, фильтры, сепараторы с отбойниками или с сетчатыми насадками, не способны обеспечить эффективное отделение субмикронных частиц аэрозолей бионефти/твердых углеводородов от газового потока при низких производственных и эксплуатационных расходах. Краткое описание изобретения Согласно данному изобретению предложен способ непрерывного отделения паров и аэрозолей бионефти от газового потока, образующегося в процессах быстрого пиролиза/термолиза, в виде жидкости с получением, таким образом, неконденсирующегося газа, свободного от загрязняющих примесей. Данный способ включает отделение паров и аэрозолей бионефти от газового потока при помощи горячей инерционной сепарации при такой температуре бионефти, при которой ее вязкие и/или густые составляющие находились бы при температуре ниже точки быстрого разложения, но выше точки, при которой их вязкость становится настолько высокой, что это приводит к снижению эффективности работы сепарационного оборудования. Далее, скорость потока газа уменьшают для достижения температуры достаточно низкой, чтобы позволить каплям из газового потока осесть, но достаточно высокой температуры газа,чтобы вязкость указанных капель оставалась достаточно низкой, чтобы избежать неэффективной работы сепарационного оборудования. И наконец, осуществляют стадию конденсации, на которой конденсиру-1 012888 ют пары из газового потока. На этапе отделения бионефти предусмотрено наличие первого циклонного сепаратора для сбора частиц жидкости с размером 5 мкм и выше. Этап сепарации бионефти может включать меандровую трубу, установленную после указанного циклонного сепаратора, для сбора частиц жидкости субмикронных размеров и коалесценции капель бионефти при инерционном столкновении. Описанный способ может предусматривать наличие резервуара для сбора бионефти, твердых углеводородов и кокса, который присоединяют к выпуску первого циклонного сепаратора. Секция осаждения может быть установлена после секции горячей инерционной сепарации, причем секция осаждения работает в температурном диапазоне от 30 до 50 С и предназначена для увеличения времени нахождения газа и замедления скорости газового потока. Секция осаждения может содержать резервуар для газа. Указанный способ может также предусматривать наличие конденсационной секции, работающей в температурном диапазоне от 5 до 20 С, которую подсоединяют к выпускному отверстию секции осаждения, при этом в указанной конденсационной секции происходит отделение и сбор конденсируемых веществ из газового потока. В состав конденсационной секции может входить охладитель газа. Указанный способ может также предусматривать наличие второго циклонного сепаратора, который подсоединяют к выпускному отверстию указанного выше охладителя газа для отделения конденсата,повторно захваченного газовым потоком в охладителе газа. К выпускному отверстию упомянутого выше второго циклонного сепаратора может быть подсоединен резервуар для сбора конденсата. Указанный способ может предусматривать наличие обратных трубопроводов, подключенных к выпускам резервуара-сборника первого циклона, резервуара газа и резервуара-сборника второго циклона,для возврата собранной жидкости в емкость с хранящейся жидкой бионефтью, которая подсоединена к впускному отверстию первого циклонного сепаратора, то есть до стадии сепарации. Согласно другому аспекту данного изобретения предложено устройство для непрерывного отделения паров и аэрозолей бионефти от газового потока процессов быстрого пиролиза/термолиза в виде жидкости с получением неконденсирующегося газа, свободного от загрязняющих примесей. Устройство включает сепаратор, предназначенный для отделения бионефти и ее составляющих от газового потока и для поддержания температуры бионефти и ее составляющих на таком уровне, чтобы вязкие и/или густые составляющие находились при температуре ниже точки быстрого разложения, но выше точки, при которой их вязкость становится чрезмерно низкой и снижает эффективность работы сепарационного оборудования, а также секцию осаждения для достижения температуры достаточно низкой, чтобы обеспечить оседание капель из газового потока, но достаточно высокой, чтобы вязкость указанных капель не становилась слишком низкой и не снижала бы эффективность сепарационного оборудования. Сепаратор может представлять собой первый циклонный сепаратор, после которого установлена трубная меандровая установка, подключенная к выпускному отверстию первого циклонного сепаратора и обеспечивающая сбор субмикронных капель бионефти, твердых углеводородов, смол, кокса и аэрозоля. К выпускному отверстию для слива жидкости первого циклонного сепаратора может быть подключен резервуар для сбора бионефти, твердых углеводородов и кокса. Секция осаждения может представлять собой газовый резервуар, который уменьшает скорость газового потока. К выпускному отверстию секции осаждения может быть подсоединена конденсационная секция, работающая в температурном диапазоне от 5 до 20 С, причем в указанной конденсационной секции происходит отделение и сбор конденсируемых веществ из газового потока. Конденсационная секция может представлять собой газовый охладитель. К выпускному отверстию второго газового охладителя может быть подсоединен второй циклонный сепаратор, обеспечивающий сбор конденсата, повторно захваченного газовым потоком в газовом охладителе. К выпускному отверстию упомянутого выше второго циклонного сепаратора может быть подсоединен резервуар для сбора конденсата. Устройство может содержать обратные трубопроводы, подключенные к выпускным отверстиям резервуара-сборника первого циклона, резервуара для газа и резервуара-сборника второго циклона, для возврата собранной жидкости в емкость с хранящейся бионефтью, которая подсоединена к впускному отверстию первого циклонного сепаратора. Суммируя способ и устройство, которые далее будут называться системой Hot Back End, имеют следующие преимущества. 1. Снижается количество влаги и аэрозоля, которое поступает в расположенный ниже по потоку электростатический осадитель, что позволяет снизить размеры электростатического осадителя на 70%. 2. Все отделенные компоненты и вещества выводятся в удобной для переработки форме - в виде жидкости. 3. Существенно снижаются или полностью устраняются следующие неблагоприятные явления: образование конденсата на изоляторах электростатического осадителя; образование отложений на электродах электростатического осадителя; образование отложений в компрессоре;-2 012888 образование отложений в газовом теплообменнике; образование отложений в газовом охладителе; образование отложений на измерительных приборах; падение давления на фильтрационном оборудовании; экологические проблемы, связанные с заменой и утилизацией фильтров и сетчатых насадок. Данное изобретение предназначено для использования после башенного охладителя в установке пиролиза биомассы. Дополнительно после указанной системы возможна установка электростатического осадителя. Система Hot Back End значительно снижает нагрузку на электростатический осадитель или фильтр и существенно или полностью устраняет необходимость их периодической очистки. Краткое описание чертежа Другие особенности и преимущества будут разъяснены в приведенном ниже подробном описании,в которое включены некоторые примеры предпочтительных вариантов осуществления изобретения, проиллюстрированные прилагающимся пояснительным чертежом, на котором представлена схема системыHot Back End. Подробное описание изобретения со ссылкой на сопровождающий чертеж Как показано на чертеже, процесс пиролиза/термолиза осуществляется в три этапа и включает секцию горячей инерционной сепарации 17, секцию горячего осаждения 20 и секцию холодной конденсации 22. В резервуар 10 по трубопроводу 11 поступает пиролизованная биомасса или бионефть и другие составляющие, охлажденные в башенном охладителе. Капли жидкости и газообразные продукты из резервуара 10 по трубопроводу 13 поступают в циклон 12 секции горячей инерционной сепарации 17, температуру в которой поддерживают в диапазоне от 30 до 60 С. Циклон 12 играет роль центробежного сепаратора, в котором происходит частичное отделение от газа жидкой бионефти, аэрозоля, кокса и твердых углеводородов размером 5 мкм и более. Жидкость и другие составляющие собираются в резервуаре 14,тогда как газ поступает на трубчатую меандровую установку 16, в которой происходит инерционная и ударная сепарация в том же температурном диапазоне, что и в циклоне 12. При этом указанный температурный диапазон находится выше температуры слипания твердых углеводородов, экстрактов и аэрозолей. Из меандровой установки 16 газ поступает в резервуар 18 для газа секции горячего осаждения 20,температуру в котором поддерживают в диапазоне 30-50 С. В резервуаре 18 для газа происходит снижение скорости газового потока и отделение жидкости из газового потока в результате действия силы тяжести и увеличения времени нахождения газа в резервуаре. Из резервуара 18 газ поступает на охладитель 24 газа, расположенный рядом с секцией 22 холодной конденсации, в котором поддерживается температура на уровне 5-20 С. В охладителе 24 происходит дальнейшее отделение конденсирующихся веществ от неконденсирующегося газа. Далее от охладителя 24 газ поступает на другой циклон 26 для отделения конденсата, повторно захваченного в охладителе 24,от неконденсирующегося газа. Далее конденсат со второго циклона 26 собирается в резервуар 28 сбора конденсата. Жидкость, собранная в резервуаре-сборнике 14 первого циклона, резервуаре 18 газа и резервуаре 28 для сбора конденсата возвращается насосом 30 по обратному трубопроводу 32 в резервуар 10, в котором она смешивается с хранящейся здесь бионефтью. Далее система, состоящая из циклона 12, специальной трубной меандровой установки 16 с несколькими поворотами труб на 90, резервуара 18 для газа, охладителя 24 газа и второго циклона 26, будет называться в данном документе Hot Back End System (Система с горячей рециркуляцией остатков). Установку Hot Back End размещают после башенного охладителя в системе пиролиза/термолиза биомассы. Секция 17 горячей инерционной сепарации может быть реализована на основе разнообразных инерционных устройств, температуру в которых поддерживают на уровне 30-65 С для удаления тяжелых смол, твердых углеводородов и остаточного кокса. В холодной секции 22, включающей охладитель 24 газа, работающий при 5-20 С, находится второй комплекс инерционных устройств для удаления легколетучих жидкостей. Под инерционными устройствами понимаются циклоны, инерционные сепараторы и отстойники. В зависимости от условий процесса примерно от 10 до 50% суммарного объема образующейся бионефти в виде паров, аэрозоля и капель бионефти поступает вместе с рециркулирующим газом или неконденсирующимися газами из горячего резервуара 10. Необходимо отделить данные жидкости от неконденсирующихся газов до подачи смеси в электростатический осадитель и компрессор (не показан), и остальное технологическое оборудование. Первый этап сепарации проводят сразу после горячего резервуара 10 готовой продукции, и на этом этапе в циклоне 12 происходит отделение примерно от 3 до 21% жидкости, состоящей из бионефти, твердых углеводоров, экстрактов, воды и кокса от неконденсирующихся газов. Второй этап включает специальную трубную меандровую установку 16 и резервуар 18 газа и является наиболее эффективным устройством отделения жидкости в Hot Back End system, поскольку на этом этапе собирается от 4 до 14% жидкости, состоящей из твердых углеводородов, бионефти, экстрактов, воды и кокса. Собранная на данном этапе жидкость отличается очень высокой вязкостью. Уже после этого этапа можно сказать, что весь аэрозоль, твердые углеводороды, уголь и капли бионефти удалены, и что неконденсирующиеся газы, поступающие на следующий этап отделения жидкости, свободны от этих осадкообразующих загрязнителей. Перед подачей неконденсирующихся газов в газовый охладитель не-3 012888 обходимо очистить их от бионефти и особенно твердых углеводородов, поскольку впротивном случае эти вещества быстро загрязнят охладитель. Последним этапом в системе Hot Back End является охладитель газа и второй циклон, предназначенные для удаления конденсирующихся примесей из неконденсирующегося газа. На данном этапе из неконденсирующихся газов удаляется 9% оставшейся жидкости. Приблизительно один процент загрязнителей, свободных от бионефти и твердых углеводородов, поступает на электростатический осадитель, который не является частью системы Hot Back End. Отличительной особенностью системы Hot Back End является низкая стоимость обслуживания и низкие эксплуатационные расходы. В резервуаре 10 готовой продукции, первом циклоне 12, трубной меандровой установке 16 и в резервуаре 18 газа необходимо поддерживать повышенную температуру для поддержания всех твердых углеводородов/смол и бионефти в гомогенном агрегатном состоянии. Далее твердые углеводороды/смолы и бионефти подают на охладитель 24 газа и последний циклон 26, в котором происходит их охлаждение и конденсация. Далее приведены предпочтительные температуры для каждой секции системы Hot Back End. 1. В зависимости от типа сырья, скорости подачи сырья и скорости газового потока в резервуаре 10 готовой продукции рабочая температура должна составлять от 35 до 65 С. 2. Рабочая температура первого циклона 12 находится в диапазоне от 30 до 60 С в зависимости от упомянутых выше условий процесса. 3. Рабочая температура трубной меандровой установки 16 находится в диапазоне от 30 до 60 С в зависимости от упомянутых выше условий процесса. 4. Рабочая температура газового резервуара 18 находится в диапазоне от 30 до 50 С в зависимости от упомянутых выше условий процесса. До этого этапа температура в системе должна быть повышенной,поскольку в противном случае произойдет выделение твердых углеводородов/смол, и при охлаждении повысится их вязкость, что приведет к выходу из строя насоса и измерительных приборов, таких как регулятор уровня, смотровое окошко и запорная арматуры. 5. Рабочая температура газового охладителя 24 находится в диапазоне от 5 до 20 С в зависимости от упомянутых выше условий процесса. 6. Рабочая температура последнего циклона 26 находится в диапазоне от 7 до 25 С в зависимости от упомянутых выше условий процесса. Назначение и условия эксплуатации каждой секции системы HotBack End зависят от типа сырья, скорости подачи и скорости газового потока, как изложено ниже. В первом циклоне 12 собираются капли бионефти, частицы твердых углеводородов/смол, кокса и аэрозоля с размером более 5 мкм. В данном циклоне 12 собирается от 3 до 21% суммарного производства бионефти. Скорость паров находится в диапазоне от 10 до 40 м/с (2000 до 8000 футов/мин) при падении давления 0,12-1,25 кПа (0,5-5 дюймов водяного столба). Благодаря использованию циклона 12 и сбору жидкости, значительно снижаются нагрузка и падение давления на второй стадии сепарации, а именно в трубной меандровой установке. В трубной меандровой установке 16 и резервуаре 18 для газа собираются капли бионефти, частицы твердых углеводородов/смол, кокса и аэрозоля субмикронных размеров и более. В трубной меандровой установке 16 и газовом резервуаре 18 собирают от 4 до 14% суммарного количества бионефти. Скорость паров в трубной меандровой установке 16 находится в диапазоне от 20 до 80 м/с (от 4000 до 16000 футов/мин). Падение давления в трубной меандровой установке 16 составляет от 1,25 кПа до 0,25 МПа(5-100 дюймов водяного столба). В итоге в трубной меандровой установке 16 удаляются практически все загрязнители газового потока, такие как твердые углеводороды/смолы, кокс и аэрозоль. В резервуаре 18 газа происходит снижение скорости газового потока и увеличение времени нахождения газа так, чтобы это позволили осесть каплям, захваченным потоком из трубной меандровой установки 16. Значение скорости пара в газовом резервуаре составляет 0,05-0,2 м/с (10-40 футов/мин) при падении давления менее 0,5 кПа (2 дюйма водяного столба). В некоторых случаях возможна установка сетчатой насадки на выходе газового резервуара 18. Поскольку в поступающих из газового резервуара 18 продуктах отсутствуют осадкообразующие примеси, такая решетка не будет засоряться. В газе, поступающем в охладитель 24 газа, также отсутствуют осадкообразующие примеси (твердые углеводороды/смолы). Охладитель 24 понижает температуру паров, что приводит к практически полному отделению конденсата из газового потока. Скорость потока в охладителе 24 составляет от 5 до 50 м/с (от 1000-10000 футов/мин) при падении давления от 0,5 до 5 кПа (от 2 до 20 дюймов водяного столба). Допускается применение плоских кожухотрубных или ребристо-трубчатых теплообменников (в зависимости от температуры окружающей среды). Во втором циклоне 26 собирают конденсат, повторно захваченный газовым потоком в охладителе 24 газа. Значение скорости газа в данной секции составляет от 20 до 40 м/с (4000-8000 футов/мин) при падении давления менее 0,12-1,25 кПа (0,5-5 дюймов водяного столба). Собранный в охладителе и последнем сепараторе конденсат содержит большое количество органических соединений, приведенных ниже в таблице результатов анализа, и может быть подвергнут перегонке, разделению и восстановлению для получения ценных побочных продуктов. После системы Hot Back End может быть установлен электростатический осадитель (не показан)-4 012888 для удаления остаточной бионефти свободной от твердых углеводородов и остаточного кокса. Размеры электростатического осадителя значительно меньше тех, которые потребовались бы в отсутствие системы Hot Back End. Примеры применения изобретения В приведенных ниже таблицах показаны некоторые примеры режимов процесса термолиза и характеристики коллектора. Таблица 1 Примеры сбора продукции в системе Hot Back End в установке пиролиза/термолиза 2 (завод первичного производства мощностью 15 т/сутки)-5 012888 Таблица 2 Примеры сбора продукции устройствами системы Hot Back End для установки пиролиза/термолиза 1 (опытный завод мощностью 2 т/день) Хотя данное изобретение описано со ссылкой на пояснительные примеры вариантов осуществления, данное описание никоим образом не ограничивает объем охраны изобретения. По прочтении данного описания специалисту должно быть понятно, что возможно внесение изменений в пояснительные примеры вариантов осуществления, равно как возможны и другие варианты осуществления изобретения. Таким образом, предусматривается возможность внесения изменений или разработки новых вариантов осуществления, которые охватываются прилагающимися пунктами патентной формулы, которые собственно единственно и определяют объем охраны изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ непрерывного отделения паров и аэрозолей бионефти от газового потока, образующегося в процессах быстрого пиролиза/термолиза биомассы, с получением неконденсирующегося газа, свободного от указанных паров и аэрозолей и бионефти в жидкой форме, включающий:(a) отделение паров и аэрозолей бионефти от газового потока путем обработки указанного газового потока методом горячей инерционной сепарации при такой температуре указанной бионефти, при которой ее вязкие и/или густые составляющие находятся ниже точки быстрого разложения, но выше точки,при которой их вязкость становится настолько высокой, что это приводит к снижению эффективности работы сепарационного оборудования;(b) осаждение капель из газового потока в секции (20) осаждения после указанной обработки этого потока методом горячей инерционной сепарации, при этом температуру газа в секции (20) осаждения поддерживают, с одной стороны, достаточно низкой, чтобы обеспечить осаждение капель из газового потока, а с другой стороны, достаточно высокой, чтобы вязкость указанных капель оставалась достаточно низкой во избежание неэффективной работы сепарационного оборудования; и(c) конденсацию пара из газового потока путем охлаждения этого потока до температуры, достаточно низкой для конденсации паров в свободно текущую жидкость, но более высокой, чем точка замерзания указанной жидкости. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную горячую инерционную сепарацию на стадии (а) проводят в секции (17) горячей инерционной сепарации, температуру в которой поддерживают на уровне от 30 до 60 С. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру в указанной секции осаждения на стадии (b) поддерживают на уровне от 30 до 50 С. 4. Способ по п.1, включающий сбор жидкости из газового потока, полученного в ходе процессов пиролиза/термолиза. 5. Способ по п.4, в котором сепарацию газового потока осуществляют с использованием первого циклонного сепаратора (12) для отделения от газового потока частиц жидкости размером 5 мкм и выше. 6. Способ по п.5, который включает дополнительную сепарацию газового потока для отделения частиц жидкости субмикронных размеров и частиц жидкости большего размера, осуществляемую с использованием меандровой трубной установки (16) после обработки газового потока в первом циклонном сепараторе (12). 7. Способ по п.5, включающий сбор конденсатов паров и аэрозолей бионефти в резервуаресборнике (14), присоединенном к выпуску указанного первого циклонного сепаратора (12), причем в указанном резервуаре-сборнике (14) поддерживают температуру, с одной стороны, достаточно низкую для конденсации конденсирующихся продуктов, а с другой стороны, превышающую точку их замерзания с тем, чтобы увеличить время удерживания газового потока в этом резервуаре-сборнике. 8. Способ по п.1, в котором осаждение капель из газового потока осуществляют в резервуаре (18) для газа. 9. Способ по п.1, в котором конденсацию проводят в секции (22) конденсации, температуру в которой поддерживают на уровне 5-20 С. 10. Способ по п.9, в котором указанная секция (22) конденсации включает охладитель (24) газа. 11. Способ по п.10, включающий отделение конденсата, повторно захваченного газовым потоком в охладителе (24) газа, с использованием второго циклонного сепаратора (26), соединенного с выпуском указанного охладителя (24) газа. 12. Способ по п.11, включающий сбор конденсата в резервуаре (28) для конденсата, соединенном с выпуском указанного второго циклонного сепаратора (26). 13. Способ по п.1, включающий возврат отделенной от газового потока жидкости в резервуар (10) готовой продукции, из которого газовый поток направляют на сепарацию, при этом возврат указанной жидкости осуществляют через обратные трубопроводы, соединенные с выпусками указанных резервуара-сборника (14), резервуара (18) для газа и резервуара (28) для конденсата. 14. Устройство для непрерывного отделения паров и аэрозолей бионефти от газового потока, образующегося в процессах быстрого пиролиза/термолиза биомассы, с получением неконденсирующегося газа, свободного от указанных паров и аэрозолей и бионефти в жидкой форме, содержащее:(a) секцию (17) горячей инерционной сепарации для отделения паров и аэрозолей бионефти от газового потока путем горячей инерционной сепарации при такой температуре указанной бионефти, при которой ее вязкие и/или густые составляющие находятся при температуре ниже точки быстрого разложения, но выше точки, при которой их вязкость становится настолько высокой, что это приводит к снижению эффективности работы сепарационного оборудования;(b) секцию (20) осаждения, выполненную с возможностью поддержания температуры газа, с одной стороны, достаточно низкой, чтобы обеспечить осаждение капель из газового потока, а с другой стороны, достаточно высокой, чтобы вязкость указанных капель оставалась достаточно низкой во избежание неэффективной работы сепарационного оборудования; и(c) секцию (22) конденсации, присоединенную к выпускному отверстию секции (20) осаждения,предназначенную для охлаждения газа до температуры, достаточно низкой для конденсации паров в свободно текущую жидкость, но более высокой, чем точка замерзания указанной жидкости. 15. Устройство по п.14, в котором указанная секция (17) горячей инерционной сепарации выполнена таким образом, что обеспечивает отделение и сбор частиц жидкости с размерами 5 мкм и более.-7 012888 16. Устройство по п.15, в котором указанная секция (17) горячей инерционной сепарации включает первый циклонный сепаратор (12). 17. Устройство по п.16, содержащее резервуар (10) готовой продукции для хранения жидкости, полученной в процессах пиролиза/термолиза биомассы, выпускное отверстие которого подключено к впускному отверстию указанного первого циклонного сепаратора (12). 18. Устройство по п.14, в котором указанная секция (17) горячей инерционной сепарации включает трубную меандровую установку (16), присоединенную к выпуску первого циклонного сепаратора (12),предназначенную для отделения капель бионефти, частиц твердых углеводородов, смол, кокса и аэрозоля субмикронного и большего размера. 19. Устройство по п.17, содержащее резервуар-сборник (14), подключенный к выпускному отверстию указанного первого циклонного сепаратора (12), предназначенный для сбора конденсатов паров и аэрозолей бионефти. 20. Устройство по п.19, содержащее охладитель (24) газа, подключенный к выпускному отверстию секции (20) осаждения, и второй циклонный сепаратор (26), подключенный к выходному отверстию указанного охладителя (24) газа, предназначенные для отделения конденсата, повторно захваченного газовым потоком. 21. Устройство по п.20, содержащее резервуар (28) для сбора конденсата, подключенный к выпускному отверстию второго циклонного сепаратора (26). 22. Устройство по п.21, содержащее резервуар (18) для газа, подключенный к выходному отверстию секции (17) горячей инерционной сепарации, и обратные трубопроводы, подключенные к выпускам сборника-резервуара (14), резервуара (18) для газа и резервуара (28) для сбора конденсата, для возврата собранной в указанных резервуарах (14, 18, 28) жидкости в резервуар (10) готовой продукции.

МПК / Метки

МПК: B01D 5/00, B01D 53/24, B04C 9/00, B01D 45/16

Метки: процессов, способ, биомассы, неконденсирующихся, устройство, загрязняющих, примесей, газов, отделения

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/9-12888-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-otdeleniya-zagryaznyayushhih-primesejj-iz-nekondensiruyushhihsya-gazov-processov-piroliza-termoliza-biomassy.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для отделения загрязняющих примесей из неконденсирующихся газов процессов пиролиза/термолиза биомассы</a>

Похожие патенты