Spôsob a zariadenie na úpravu odpadových plynov obsahujúcich organokremičité zlúčeniny

Číslo patentu: E 2293

Dátum: 07.12.2004

Autori: Neese Olaf, Carlowitz Otto, Kriebisch Frank, Rüskamp Bernd

Je ešte 7 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Predložený vynález sa týka spôsobu a zariadenia na úpravu odpadového plynu obsahujúceho organokremičitć zložky prípadne primesi. Presnejšie sa predložený vynález týka spôsobu na regeneračné dodatočné spaľovanie odpadového plynu obsahujúceho organokremíčité zložky, pri ktorom sa periodicky zo systému odoberajú sypké tepelno-akumulačné hmoty (následne označované aj ako sypké regeneračné hmoty z regenerátora), vyčistene a opäť vrátené do systému. Ďalej sa predložený vynález týka systému umožňujúceho automatické odoberanie, čistenie a privádzanie (opätovné plnenie) sypkých tepelno-akumulačných hmôt do regenerátora.Je známy spôsob a zariadenia na termické čistenie odpadového plynu obsahujúceho alebo neobsahujúceho kyslík, pričom odpadový plyn sa privádza do spaľovacieho priestoru zohriateho napríklad pomocou zemného plynu a oxiduje sa. Ak sa používa odpadový plyn neobsahujúci kyslík,je potrebný dodatočný prísun oxidačného prostriedku (napríklad vzduchu). Takéto zariadenia a spôsoby sa zvyčajne označujú ako termické čistenie odpadového plynu prípadne terrnické dodatočné spaľovanie. Tieto slúžia napriklad na vyčistenie odpadového vzduchu obsahujúceho výpary rozpúšťadíel z prevádzok lakovania, natierania ale aj tlačiamí, t.i. rozpúšťadlá a ostatne látky, ktoré sú spravidla organického pôvodu, prechádzajú na netoxické zlúčeniny oxid uhličitý a vodnú paru, ak regenerácia nie je z technických prípadne ekonomických dôvodov mďmá.Pre hospodárnu prevádzku takýchto zariadení je pritom v prevažnej väčšine prípadov navrhnuté využitie odpadového tepla. Toto môže slúžiť na vytvorenie procesného tepla, ale tiež na zníženie spotreby paliva zariadenia na čistenie odpadového plynu pomocou predhrievanía spracovávaného odpadového plynu. Extrémne vysoké teploty predhrievanía odpadového plynu a s tým spojenú nízku spotrebu paliva je možne realizovať pomocou takzvaného regeneračného predhrievanía odpadového plynu na báze cyklicky prepínaných keramických akumulátorov. Na vymedzenie od bežného spôsobu prevádzky s predhrievacírn zariadením odpadového plynu na báze zväzku rúrok (rekuperátor), ktoré je všeobecne známe pod pojmom TNV-zariadenie (termické dodatočné spaľovanie), hovorí sa tu o RNV-zariadení (regeneračné dodatočne spaľovanie) prípadne aj o RTO-zariadení (regeneračná termická oxidácia).Pri množstve operácií (napríklad regranulovaní plastov, kompaundovaní plastov, procesoch poťahovania, kondicionovaní sudov, spracovaní odpadov z plastov za účelom recyklácie, uloženia na skládke MBA-zariadení) vznikajú ale odpadové plyny, ktoré okrem iného obsahujú organokremičité zložky. V tomto pripade bolo doteraz použitie RNV-technológie nevhodné z toho dôvodu, že hmoty uložené v regenerátore sa amorfne zanášali produktom oxidácie (prevažne SiO 2) pochádzajúcom z organokremičitých zlúčením a tým sa upchávali. Periodicky nevyhnutná údržba vyžaduje manuálnu demontáž zvyčajne monoliticky vyhotovených tepelno-akumulačných hmôt(voštinové telesá), ich jednotlivé čistenie (prúdom pary) a manuálne opätovné namontovanie. Takéto operácie nie sú obhájiteľné ani z dôvodu pracovných podmienok ani z dôvodu vynaloženia práce. V tejto súvislosti doteraz všetci výrobcovia RNV-zariadení vo svojich technických ponukových podkladoch vylúčili spracovanie organokremičitých zlúčenin.Priľnuté povlaky s oxidom kremičitým sa ale nevyskytujú len u RNV-zariadení, ale aj v bežných zariadeniach na tennicke dodatočné spaľovanie s rekuperačným predhrievaním odpadového plynu. V tomto prípade ale nie vždy dochádza k úplnému upchatiu, ale aj tu sú známe prípady, u ktorých povlaky oxidu kremičitého počas krátkej doby vedú k odstaveniu z prevádzky a ku škodám z nadmemej teploty.Pojem organokremičité zlúčeniny je v literatúre definovaný okrem iného nasledujúcim spôsobom V užšom zmysle označenie pre také zlúčeniny, ktoré obsahujú priamu väzbu kremíkuhlík. Sú to aj zlúčeniny, v ktorých je uhlík viazaný na kremík cez atóm kyslíka, dusíka alebo síry.Organokremičité zlúčeniny sa vyskytujú predovšetkým v nasledujúcich oblastiach- tenzidy s obsahom kremíka ako stabilizátory penenia v plastoch,- silikóny ako klzné prostriedky na spracovanie plastov, v krémoch na ochranu pokožky rúk,Vonné látky, zubné pasty atď., 2- silány s organickými funkčnými skupinami ako adhézne prostriedky, ~ organooxysilány a siloxány ako syntetické mazivá, zosieťovacie prostriedky v studenom kaučuku atď.Ďalšie použitie organokremičitých zlúčenín je V doplnkoch potravy, v špeciálnych čistiacich prostriedkoch, pri kašírovaní papiera a textílií, ako prísady farieb atď.JP-A-2002061822 opisuje spôsob úpravy odpadových plynov, pri ktorom sa zamedzí upchatiu spôsobenému silikátmi a/alebo kryštalickým kremíkom. Tento dokument navrhuje spaľovaciu komoru, ktorá je opatrená horákom a tento horák je nepretržite prevádzkovaný pri teplote v rozmedzí od 750 do 810 °C.V US-A-3870474 je uverejnené regeneračné terrnické oxidačné zariadenie na redukciu emisií oxidov dusíka.Zo stavu techniky tak nie sú známe žiadne zariadenia ani spôsoby, ktoré by pomocou regeneračného predhrievania odpadového plynu umožňovali úpravu odpadových plynov obsahujúcich organokremičité zlúčeniny.vychádzajúc z tohto bolo úlohou predloženého vynálezu navrhnutie spôsobu a zariadenia,ktoré by umožňovalo použitie RNV-technológie a TNV-technológie aj pre odpadové plynyobsahujúce organokremičité zložky a silne zjednodušujú manipuláciu s prilnutými povlakmi.Základná úloha bola vyriešená tak, že sa najskôr umožní usadenie povlakov na sypkých regeneračných hmotách a zaplnené sypké regeneračné hmoty sa periodicky - v závislosti od potreby- odoberajú, čistia a opätovne sa naplňajú. Tento krok je možné prípadne vykonávať aj automaticky.Cieľom predloženého vynálezu je tak poskytnutie spôsobu na čistenie odpadového plynu pomocou regeneračného predhrievania odpadového vzduchu, pričom odpadové plyny obsahujú organokremičité zložky. Tento spôsob zahŕňa, že tepelno-akumulačná hmota obsahujúca sypkú náplň najskôr ako filter zadržuje oxid kremičitý vytvorený oxidáciou organokremičitých zlúčenín a sypká náplň sa z regenerátora prípadne z regenerátorov periodicky odoberá, spracuje sa a opätovne sa naplní do systému.Ďalej sa vynález týka zariadenia na termické čistenie odpadového plynu obsahujúceho kyslík alebo neobsahujúceho kyslík, ktorý okrem iného obsahuje organokremičité zlúčeniny,vyznačujúce sa tým, že obsahuje regenerátor so sypkou náplňou, pričom tento regenerátor obsahuje zariadenie na odoberanie sypkého materiálu náplne a zariadenie na plnenie sypkého materiálu náplne, ktoré sú spojené so separačným zariadením.I obrázok 1 zobrazuje schematické zobrazenie zariadenia podľa vynálezu na oxidačné čistenie odpadových plynov obsahujúcich podiely organokremičitých zlúčenín a na regeneračné predhrievania odpadového plynu, ktoré je realizované ako jednovežový systémn obrázok 2 zobrazuje zariadenie podľa obrázku l v prevádzkovej fáze ohrevuI obrázok 3 zobrazuje zariadenie podľa obrázku l v prevádzkovej fáze zostupného prúdeniaI obrázok 4 zobrazuje zariadenie podľa obrázku l v prevádzkovej fáze vzostupného prúdeniaI obrázok 5 zjednodušene zobrazuje priebeh teploty v regenerátore zariadenia podľa obrázku 1 v prevádzkových fázach vzostupného a zostupného prúdeniaI obrázok 6 zobrazuje funkciu čistenia lôžka zariadenia podľa obrázku lI obrázok 7 zobrazuje realizáciu zariadenia podľa obrázku l ako dvojvežového systémuPredložený vynález sa týka spôsobu na úpravu odpadových plynov s organokremičitými zložkami prípadne prímesami. Tento proces sa vyznačuje tým, že sa akumulačné hmoty-3 regenerátora jednoducho vyberú zo systému, vyčistia sa v separačnom zariadení a opätovne sa vrátia do regenerátora.Akumulačná hmota je pritom prinajmenšom čiastočne sypká náplň, sypký materiál, ako napríklad guľôčky, napríklad plné alebo duté guľôčky. Sypký materiál môže byť vyrobený výhodnejšie z keramiky alebo ocele. Iné materiály použiteľné ako sypký materiál zahŕňajú kremeň,keramzít, lávu a podobné materiály, ktoré vykazujú rovnaký účinok ako vyššie uvedené materiály. V jednom uskutočnení môže akumulačná hmota pozostávať len zo sypkého materiálu. V inom uskutočnení obsahuje akumulačná hmota podiel sypkého materiálu v miere minimálne 20 ,napríklad 30 , 40 alebo 50 , ako 60 , 70 , 80 alebo 90 .Krok odberu, čistenia a opätovného privádzania sa pritom môže uskutočňovať automaticky alebo poloautomaticky. Výhodnejšie sa spôsob vyznačuje tým, že regeneračné predhrievanie a ochladzovanie ako aj oxidácia odpadového plynu sa realizuje v rámci sypkej náplne regenerátora,ktorá sa striedavo prevádzkuje vo vzostupnom pripadne zostupnom prúdení. Ak je to nevyhnutné, je možné uskutočnenie premývacieho cyklu pomocou medziuskladnenia odpadového plynu.Podľa vynálezu je v procese možné striedavé prúdenic cez dve alebo viaceré sypké náplne regenerátora spojené pomocou separačného priestoru, pričom každá z týchto sypkých náplní regenerátora je opatrená zariadením na odber a dávkovanie (opätovné plnenie) akumulačnej hmoty. Čistenie prípadne separácia sa pritom môže uskutočňovať v spoločnom alebo v osobitných separačných zariadeniach.Odoberanie, čistenie a plnenie akumulačnej hmoty sa pritom môže v jednotlivých regenerátoroch uskutočňovať časovo postupne.Vo výhodnom uskutočnení sa časový okamih spracovania akumulačnej hmoty stanoví tak,že sa meria odpor prúdenia pretekajúceho odpadového vzduchu, Pri prekročení maximálne prípustnej straty tlaku zaradenia sa potom uskutoční regenerácia akumulačnej hmoty. Altematívne sa môže čistenie akumulačnej hmoty uskutočniť v určitých časových odsekoch, napríklad počas odstávky cez víkend.V ďalšom uskutočnení môže byť pritom regenerátor realizovaný nie úplne, ale len čiastočne z vyberateľnej sypkej náplne. Táto oblasť sypkej náplne sa pritom nachádza v odsekoch, ktoré sa označujú ako reakčná zóna alebo ako spaľovací priestor. V oblastiach regenerátora odpadového vzduchu alebo regenerátora čistého vzduchu môže akumulačná hmota pozostávať aj z bežných komponentov, ako sú napríklad voštinové telieska.Ďalej nevyžaduje spôsob podľa vynálezu žiadne úplné regeneračné predhrievanie odpadového plynu, ale predhrievanie odpadového plynu môže byť realizované aj iným spôsobom,ako rekuperačným spôsobom.Prípadne dodatočne potrebná energia môže byť privádzaná premiešaním zmesi zemného plynu do odpadového plynu, elektricky, pomocou horáku alebo nastrekovaním plynu do spaľovacieho priestoru.Zariadenie podľa vynálezu tak okrem známej konštrukcie RNV-zariadení alebo TNVzariadení prípadne RTO-zariadeni zahŕňa odoberacie zariadenie, ktoré je namontované ku každému regenerátoru, pričom pomocou tohto odoberacieho zariadenia je možne odoberať sypkú náplň z regenerátora a privádzať do separačného zariadenia. Toto separačné zariadenie pritom oddeľuje SiOz-usadeniny zo sypkého materiálu. Napríklad pomocou trenia sa uvoľní minimálne časť priľnutých povlakov. Altematívne je uvoľňovanie usadenín možné realizovať tlakom alebo zrnytím alebo inými spôsobmi odberu. Separačné zariadenie je pritom bežné separačné zariadenie, ako je sito, ktoré je odbomíkovi z tejto oblasti plne známe.Vyčistená sypká akumulačná hmota sa potom opäť privedie pomocou plniaceho zariadenia,prípadne dopravníkového zariadenia, do regenerátora.Zariadenie môže pritom zahŕňať jeden alebo viaceré regenerátory. Každý z týchto regenerátorov pritom obsahuje jedno odoberacie zariadenie a jedno plniace zariadenie sypkého materiálu.Hlavné komponenty uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu sú zobrazené na obrázku 1. Centrálnou súčasťou zariadenia je pritom veža regenerátora, ktorá je naplnená sypkými vrstvami tepelno-akumulačného materiálu. Hore a dole sú vždy umiestnené prívody a odvody (2, 3) odpadového plynu prípadne čistého plynu, ktoré pomocou systému klapiek (4 až 7) umožňujú4 pomocou cyklického prepínania striedavé prúdenie cez vežu regenerátora zdola nahor (vzostupné prúdenie) prípadne zhora nadol (zostupné prúdenia). Na ohrev zariadenia je na hlave regenerátora inštalovaný horák (8), ktorý je napájaný cez príslušné regulačné ventily (spojenie, 9) zemným plynom a vzduchom. Počas prevádzky čistenia odpadového plynu v zariadení sa prísun energie potrebný pri nízkom množstve odpadového plynu realizuje pomocou dávkovania plynného prídavného paliva priamo do odpadového plynu (10) a horák (8) je vypnutý. Na čistenie materiálu lôžok je možné tento odoberať pomocou odoberacieho zariadenia (15) pod regenerátorom a po prechode cez separačné zariadenie (16) sa pomocou dopravníkového zariadenia (17) plní nad sypkú náplň (18).Rôzne prevádzkové fázy zariadenia sú schematicky zobrazené na obrázkoch 2 až 6. Pritom sú príslušné aktívne materiálové prúdy zobrazené pomocou smerových šípok.V prevádzke ohrevu podľa obrázku 2 sa najskôr uskutočňuje ohrev lôžka regenerátora (l) pomocou horáku (8). Prívod spaľovacieho vzduchu dodávaného pomocou ventilátora (12) sa pritom reguluje spoločne so zemným plynom (regulačná klapky 9) v závislosti od teploty v spaľovacom priestore. Proces ohrevu končí, keď je horná časť lôžka regenerátora (1) zohriata na dostatočnú teplotu. Potom je pomocou špeciálneho programu prepínania klapiek (4 až 7) prevádzkované teplotné maximum v strede regenerátora. Na tento účel sa pomocou hlamého ventilátora (1 l) vedie pri otvorenej klapke (13) a zatvorenej klapke (14) cez zariadenie čerstvý vzduch, ku ktorému je za účelom udržanie teploty regulovane pomocou ventilu (10) pridávaný zemný plyn. Horák (8) je pritom vypnutý.Po ukončení fázy ohrevu prechádza zariadenie do normálnej prevádzky. Pri tejto sa uzatvorí prívod čerstvého vzduchu (13) a otvorí sa prívod odpadového plynu s obsahom organokremičitých zložiek (klapka 14). Počas normálnej prevádzky je možné rozlišovať prevádzkové stavy zostupného prúdenia (obrázok 3) a vzostupného prúdenia (obrázok 4). Zodpovedajúce priebehy teploty pozdĺž reakčnej trasy sú zjednodušene zobrazené na obrázku 5.V zostupnom prúdení sa odpadový plyn privádza do regenerátora podľa obrázku 3 hore (2) cez otvorenú klapku 4 (klapka 5 zatvorená) a prúdi cez tento v smere nadol. Odpadový plyn sa až približne do stredu regenerátora ohrieva a v ňom obsiahnuté organické látky sa oxidujú (teplotný skok). Oxidačný produkt SiOZ z organokremičitých zlúčenín pritom vytvára na tepelnoakumulačnej hmote amorfné povlaky aje takto zadržiavaný. V ďalšom priebehu prúdenia čistý plyn svoje teplo opäť odovzdáva akumulačnej hmote, skôr ako opustí dole (3) regenerátor a je vedený cez otvorenú klapku 7 (klapka 6 zatvorená) do komina.Po uplynutí deñnovaného času sa uskutoční prepnutie na prevádzkový stav vzostupného prúdenia (obrázok 4). Odpadový plyn teraz prúdi cez otvorené klapky 5 a 6 (klapky 4 a 7 zatvorené) zospodu (3) nahor (2) regenerátorom. Vzniká priebeh teploty, ktorý je na obrázku 5 znázornený čiarkovane, pričom usadeniny oxidu kremičitého opäť vznikajú približne v strednej časti regenerátora. Obidva prevádzkové stavy zostupného a vzostupného prúdenia prebiehajú postupne v cykloch.Na udržanie reakčnej teploty sa k odpadovému plynu opäť pridáva zemný plyn (regulačný ventil 10) a horák zostáva vypnutý. Na zamedzenie vzniku nárazov pri prepínaní emisií čistého plynu na organicky viazaný uhlík (Com) je možné použiť dočasné uloženie odpadového plynu, ktoré tu z dôvodov prehľadnosti nie je zobrazené.Časom sa v keramickej akumulačnej hmote tvorí stále viac usadenín oxidu kremičitého,takže dochádza k zvýšenému odporu prúdenia. Tento je možné zaznamenávať pomocou merania rozdielov tlakov, pričom vo výhodnom uskutočnení sa po prekročení maximálne prípustnej straty tlaku uskutoční čistenie lôžka. Na tento účel sa lôžko počas prevádzkovej prestávky (napriklad cez víkend) cielene ochladí a uvedie sa do prevádzkového stavu čistenia lôžka podľa obrázku 6. Sypká náplň materiálu lôžka vrátane vytvorených povlakov sa odoberie pomocou odoberacieho zariadenia(15) a privedie sa do separačného zariadenia (16), pričom relatívnym pohybom medzi telesami náplne (napríklad plnými alebo dutými guľôčkami z keramiky alebo ocele) už odpadne časť povlaku. Zostávajúce povlaky SiOZ sa oddelia v separačnom zariadení z akumulačnej hmoty, zatial čo sa vyčistená akumulačná hmota naplní pomocou dopravníkového zariadenia (17) opäť do regenerátora (18). Po uskutočnení čistenia lôžka je možné zariadenie opäť zohrievat a previesť do prevádzky čistenia odpadového plynu.

MPK / Značky

MPK: F28D 17/00, F23G 7/06, B01D 53/81, B01D 53/70

Značky: úpravu, obsahujúcich, plynov, odpadových, spôsob, zariadenie, zlúčeniny, organokremičité

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/15-e2293-sposob-a-zariadenie-na-upravu-odpadovych-plynov-obsahujucich-organokremicite-zluceniny.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob a zariadenie na úpravu odpadových plynov obsahujúcich organokremičité zlúčeniny</a>

Podobne patenty