Oczyszczanie gazu z

Oczyszczanie gazu z

gazyfikacji

gazyfikacji

Adam Niedźwiedziński 138110

Adam Niedźwiedziński 138110

Technologie usuwania

Technologie usuwania

smoły

smoły

Usuwanie smoły jest bardzo istotne:

Usuwanie smoły jest bardzo istotne:

•

Kiedy produkowany gaz jest schładzany przed użyciem

Kiedy produkowany gaz jest schładzany przed użyciem

•

Kiedy produkowany gaz jest sprężany przed użyciem

Kiedy produkowany gaz jest sprężany przed użyciem

•

Kiedy produkowany gaz jest używany np. w silnikach

Kiedy produkowany gaz jest używany np. w silnikach

mechanicznych

mechanicznych

Są stosowane dwie podstawowe metody usuwania smoły

Są stosowane dwie podstawowe metody usuwania smoły

•

Fizyczne usuwanie smoły po jej uprzednim skondensowaniu

Fizyczne usuwanie smoły po jej uprzednim skondensowaniu

do cząsteczek stałych – stosuje się do tego metody jak do

do cząsteczek stałych – stosuje się do tego metody jak do

usuwania innych cząsteczek stałych

usuwania innych cząsteczek stałych

•

Stosowanie katalizatorów i termiczny kraking

Stosowanie katalizatorów i termiczny kraking

Fizyczne usuwanie smoły

Fizyczne usuwanie smoły

Płuczka

Płuczka

Używając płuczki do usuwania smoły z

Używając płuczki do usuwania smoły z

wyprodukowanego gazu trzeba gaz ochłodzić do

wyprodukowanego gazu trzeba gaz ochłodzić do

temperatury 35-60˚C, jeżeli substancją oczyszczającą

temperatury 35-60˚C, jeżeli substancją oczyszczającą

jest woda. Niestety woda jest nienajlepszym medium

jest woda. Niestety woda jest nienajlepszym medium

do usuwania smoły z tego powodu, iż smoła bardzo

do usuwania smoły z tego powodu, iż smoła bardzo

słabo się w niej rozpuszcza, a co za tym idzie woda

słabo się w niej rozpuszcza, a co za tym idzie woda

jest w stanie usunąć jedynie aerozole. W fabryce

jest w stanie usunąć jedynie aerozole. W fabryce

gazyfikacji w Austrii zastosowano jako medium

gazyfikacji w Austrii zastosowano jako medium

usuwające „olej”, który dzięki swoim właściwością

usuwające „olej”, który dzięki swoim właściwością

lepiej usuwa smołę z wyprodukowanego gazu. Po

lepiej usuwa smołę z wyprodukowanego gazu. Po

skondensowaniu zostaje ona zawrócona do spalenia.

skondensowaniu zostaje ona zawrócona do spalenia.

Technologia OLGA

Technologia OLGA

Jedną z najbardziej zaawansowanych

Jedną z najbardziej zaawansowanych

technologii jest OLGA gdzie:

technologii jest OLGA gdzie:

•

Smoła jest usuwana przed

Smoła jest usuwana przed

kondensacją wody

kondensacją wody

•

Aerozole smoły są usuwane

Aerozole smoły są usuwane

•

Smoła jest zawracana do generatora

Smoła jest zawracana do generatora

i niszczona

i niszczona

Technologia OLGA

Technologia OLGA

Technologia OLGA jest

Technologia OLGA jest

połączeniem dwóch

połączeniem dwóch

podstawowych procesów

podstawowych procesów

usuwania smoły, mianowicie

usuwania smoły, mianowicie

fizycznego usuwania smoły, a

fizycznego usuwania smoły, a

następnie niszczenia jej w

następnie niszczenia jej w

generatorze gazyfikacyjnym.

generatorze gazyfikacyjnym.

Usuwanie smoły polega

Usuwanie smoły polega

głównie na kontakcie smoły ze

głównie na kontakcie smoły ze

specjalną substancją

specjalną substancją

(rodzajem oleju) w kolumnie

(rodzajem oleju) w kolumnie

absorpcyjnej. Wszystkie

absorpcyjnej. Wszystkie

aerozole, ciężkie i lekkie smoły

aerozole, ciężkie i lekkie smoły

są usuwane z

są usuwane z

produkowanego

produkowanego

gazu za pomocą kolumny

gazu za pomocą kolumny

absorpcyjnej. Specjalny płyn

absorpcyjnej. Specjalny płyn

zawierający wszystkie smoły z

zawierający wszystkie smoły z

oczyszczania gazu jest

oczyszczania gazu jest

prowadzony do kolumny, w

prowadzony do kolumny, w

której substancja ta jest

której substancja ta jest

oczyszczana z zawartych w

oczyszczana z zawartych w

niej smół.

niej smół.

Technologia OLGA

Technologia OLGA

Tam smoły są niszczone, a zregenerowaną substancje można

Tam smoły są niszczone, a zregenerowaną substancje można

wykorzystać ponownie. Temperatura gazu na wylocie jest

wykorzystać ponownie. Temperatura gazu na wylocie jest

utrzymywana powyżej temperatury punktu rosy wody,

utrzymywana powyżej temperatury punktu rosy wody,

dzięki czemu mieszanie się skondensowanej wody oraz

dzięki czemu mieszanie się skondensowanej wody oraz

substancji używanej do płuczki jest niemożliwe. Dzięki

substancji używanej do płuczki jest niemożliwe. Dzięki

technologii OLGA jest możliwe usunięcie 99%

technologii OLGA jest możliwe usunięcie 99%

heterocyklicznych smół i prawie całe ciężkie oraz lekkie

heterocyklicznych smół i prawie całe ciężkie oraz lekkie

frakcje smoły. Korzyści ze stosowania technologii OLGA są

frakcje smoły. Korzyści ze stosowania technologii OLGA są

następujące:

następujące:

•

Brak kondensacji smoły: punkt rosy gazu jest poniżej -15˚C

Brak kondensacji smoły: punkt rosy gazu jest poniżej -15˚C

•

Brak zanieczyszczeń w wodzie używanej w procesie

Brak zanieczyszczeń w wodzie używanej w procesie

•

Brak zanieczyszczeń systemu: zwiększenie wydajności i

Brak zanieczyszczeń systemu: zwiększenie wydajności i

dostępności

dostępności

•

Czysty gaz jest odpowiedni do stosowania w wymagających

Czysty gaz jest odpowiedni do stosowania w wymagających

środowiskach tj. ogniwach paliwowych oraz syntezie

środowiskach tj. ogniwach paliwowych oraz syntezie

chemicznej Fischer’a-Tropsch’a

chemicznej Fischer’a-Tropsch’a

Katalityczne i termiczne

Katalityczne i termiczne

niszczenie smoły

niszczenie smoły

Niszczenie smoły ze zgazowanego gazu jest

Niszczenie smoły ze zgazowanego gazu jest

pozytywnym zjawiskiem, ponieważ zwiększa to

pozytywnym zjawiskiem, ponieważ zwiększa to

wartość opałową gazu. Są dwa sposoby

wartość opałową gazu. Są dwa sposoby

stosowane do usuwania smoły:

stosowane do usuwania smoły:

•

Katalityczne niszczenie smoły w temperaturze

Katalityczne niszczenie smoły w temperaturze

około 800˚C

około 800˚C

•

Termiczne usuwanie smoły w temperaturze około

Termiczne usuwanie smoły w temperaturze około

1200˚C

1200˚C

Katalityczne niszczenie

Katalityczne niszczenie

smoły

smoły

Katalizatory niemetaliczne były już testowane.

Katalizatory niemetaliczne były już testowane.

Zawierają one tanie materiały takie jak dolomity,

Zawierają one tanie materiały takie jak dolomity,

zeolity i kalcyt oraz koszt ich wytworzenia jest

zeolity i kalcyt oraz koszt ich wytworzenia jest

stosunkowo nieduży. Również wcześniej były

stosunkowo nieduży. Również wcześniej były

testowane metaliczne katalizatory w systemach

testowane metaliczne katalizatory w systemach

zgazowania węgla. Zostały nawet przeprowadzone i

zgazowania węgla. Zostały nawet przeprowadzone i

zademonstrowane w skali laboratoryjnej. Wyniki

zademonstrowane w skali laboratoryjnej. Wyniki

były dość obiecujące, gdyż katalizatory te miały

były dość obiecujące, gdyż katalizatory te miały

zadowalającą efektywność w krakingu smoły

zadowalającą efektywność w krakingu smoły

pochodzącej z gazyfikacji. Posiadają one również

pochodzącej z gazyfikacji. Posiadają one również

zdolność niszczenia amoniaku znajdującym się w

zdolność niszczenia amoniaku znajdującym się w

produkowanym gazie, ale występuje przy nich

produkowanym gazie, ale występuje przy nich

niestety dość znaczący problem zapychania się,

niestety dość znaczący problem zapychania się,

jeżeli w gazie znajduje się H2S.

jeżeli w gazie znajduje się H2S.

Reformator monolitu smoły

Reformator monolitu smoły

stosowany przez VTT i Condens Oy

stosowany przez VTT i Condens Oy

z Finlandii

z Finlandii

Skive Fjernvarme jest to nowa fabryka, która została

Skive Fjernvarme jest to nowa fabryka, która została

ukończona pod koniec 2005 roku (wytwarza 5,5MW

ukończona pod koniec 2005 roku (wytwarza 5,5MW

energii elektrycznej oraz 11,5MW energii cieplnej).

energii elektrycznej oraz 11,5MW energii cieplnej).

Stworzony przez VTT i Condens Oy reformator smoły

Stworzony przez VTT i Condens Oy reformator smoły

łączy ze sobą dwa systemy oczyszczania gazu, jeden

łączy ze sobą dwa systemy oczyszczania gazu, jeden

to oczyszczanie za pomocą filtrów, a drugi

to oczyszczanie za pomocą filtrów, a drugi

oczyszczania za pomocą płuczki wodą oraz płuczki

oczyszczania za pomocą płuczki wodą oraz płuczki

płynami. Katalityczny reformator smoły jest oparty

płynami. Katalityczny reformator smoły jest oparty

na katalizatorach monolitu niklu. Technologia ta była

na katalizatorach monolitu niklu. Technologia ta była

testowana już na szeroką skale, a wyniki tego testu

testowana już na szeroką skale, a wyniki tego testu

były opublikowane w 1996 roku. Od tego czasu

były opublikowane w 1996 roku. Od tego czasu

technologia ta została jeszcze bardziej rozwinięta.

technologia ta została jeszcze bardziej rozwinięta.

Technologia TREC

Technologia TREC

Reaktor TREC (redukcja smoły przez wypalanie) jest

Reaktor TREC (redukcja smoły przez wypalanie) jest

technologia opracowana przez ENC by zmniejszyć

technologia opracowana przez ENC by zmniejszyć

stężenie smół w gazie opuszczającym generator

stężenie smół w gazie opuszczającym generator

gazyfikacyjny. Polega to na osiągnięciu

gazyfikacyjny. Polega to na osiągnięciu

wystarczająco długiego czasu przebywania smół w

wystarczająco długiego czasu przebywania smół w

wysokich temperaturach, dzięki czemu

wysokich temperaturach, dzięki czemu

zadowalająca jest aktywność katalityczna niezbędna

zadowalająca jest aktywność katalityczna niezbędna

do niszczenia smół zalegających w wypływającym

do niszczenia smół zalegających w wypływającym

gazie. Reaktor TREC jest „poruszającym się”

gazie. Reaktor TREC jest „poruszającym się”

ziarnistym filtrem i jest zaprojektowany tak, aby

ziarnistym filtrem i jest zaprojektowany tak, aby

pracował z niskimi stratami ciśnienia. W

pracował z niskimi stratami ciśnienia. W

temperaturze pracy 900°C stężenie smoły w gazie

temperaturze pracy 900°C stężenie smoły w gazie

może być zmniejszone nawet o 80% oraz punkt rosy

może być zmniejszone nawet o 80% oraz punkt rosy

smoły obniżony z około 350°C do około 170°C.

smoły obniżony z około 350°C do około 170°C.

Ponadto zadaniem reaktora TREC jest spełnianie

Ponadto zadaniem reaktora TREC jest spełnianie

funkcji filtru wysokotemperaturowego którego

funkcji filtru wysokotemperaturowego którego

sprawność separacji smół wynosi 99%.

sprawność separacji smół wynosi 99%.

Technologia TREK

Technologia TREK

Stężenie smół w wyprodukowanym gazie

Stężenie smół w wyprodukowanym gazie

zależy od rodzaju reaktora do

zależy od rodzaju reaktora do

gazyfikacji, rodzaju zgazowywanego

gazyfikacji, rodzaju zgazowywanego

paliwa oraz warunków eksploatacyjnych.

paliwa oraz warunków eksploatacyjnych.

Popularnym typem reaktora jest reaktor

Popularnym typem reaktora jest reaktor

cyrkulacyjny ze złożem fluidalnym,

cyrkulacyjny ze złożem fluidalnym,

wytwarza on przeciętnie 10mg/m3n

wytwarza on przeciętnie 10mg/m3n

smoły w produkowanym gazie.

smoły w produkowanym gazie.

Powodami oczyszczania gazu ze smoły

Powodami oczyszczania gazu ze smoły

nie jest tylko zwiększanie jego wartości

nie jest tylko zwiększanie jego wartości

opałowej, lecz również problemy

opałowej, lecz również problemy

związane z obecnością tychże smół w

związane z obecnością tychże smół w

gazie. Jedną z najistotniejszych jest fakt,

gazie. Jedną z najistotniejszych jest fakt,

iż smoły kondensują się przy

iż smoły kondensują się przy

temperaturze około 350°C, a co za tym

temperaturze około 350°C, a co za tym

idzie zaczynają osadzają się one na

idzie zaczynają osadzają się one na

chłodnicach gazu zapychając ją. Proces

chłodnicach gazu zapychając ją. Proces

zwęglania jest bardzo efektywnym

zwęglania jest bardzo efektywnym

katalizatorem usuwania smoły z gazu. W

katalizatorem usuwania smoły z gazu. W

generatorach ze złożem fluidalnym

generatorach ze złożem fluidalnym

występuje problem krótkiego

występuje problem krótkiego

przebywania zasmolonego gazu w

przebywania zasmolonego gazu w

generatorze oraz fakt, iż jest w tym

generatorze oraz fakt, iż jest w tym

generatorze utrzymywana zbyt niska

generatorze utrzymywana zbyt niska

temperatura do tego aby smoły z gazu

temperatura do tego aby smoły z gazu

po prostu spalić.

po prostu spalić.

Technologia TREK

Technologia TREK

Koncepcja generatora TREC jest przy założeniu

Koncepcja generatora TREC jest przy założeniu

dostatecznie długiego czasu przebywania gazu oraz

dostatecznie długiego czasu przebywania gazu oraz

odpowiedniej temperatury. System TREC jest oparty na

odpowiedniej temperatury. System TREC jest oparty na

technologii ziarnistego filtru. Smoła jest

technologii ziarnistego filtru. Smoła jest

wychwytywana przez stałe złoże, a gaz płynie

wychwytywana przez stałe złoże, a gaz płynie

promieniście swobodnie przez złoże. Ziarnista

promieniście swobodnie przez złoże. Ziarnista

podstawa filtru ciągle się porusza aby uniknąć dużego

podstawa filtru ciągle się porusza aby uniknąć dużego

spadku ciśnienia na filtrze. Ponadto cząstki zwęglonej

spadku ciśnienia na filtrze. Ponadto cząstki zwęglonej

smoły częściowo osadzają się na wierzchu ruszającego

smoły częściowo osadzają się na wierzchu ruszającego

się złoża dla równomiernego rozprowadzenia

się złoża dla równomiernego rozprowadzenia

zwęglonej smoły w dolnej części ziarnistego filtru. To

zwęglonej smoły w dolnej części ziarnistego filtru. To

skutecznie usuwa problem dużego spadku ciśnienia na

skutecznie usuwa problem dużego spadku ciśnienia na

filtrze. Dzięki temu. Reaktor TREC strefa reakcji

filtrze. Dzięki temu. Reaktor TREC strefa reakcji

redukcji smoły jest większa. Chociaż TREC w założeniu

redukcji smoły jest większa. Chociaż TREC w założeniu

pierwotnym polega na zwęglaniu jako składniku

pierwotnym polega na zwęglaniu jako składniku

katalitycznym do redukcji smół, to użycie również

katalitycznym do redukcji smół, to użycie również

innych aktywnych granulatów jako katalizatorów jest

innych aktywnych granulatów jako katalizatorów jest

możliwe. Materiały te nie muszą usuwać jedynie smół

możliwe. Materiały te nie muszą usuwać jedynie smół

z gazu, mogą one także redukować inne składniki z

z gazu, mogą one także redukować inne składniki z

tego gazu np. poprzez absorpcję.

tego gazu np. poprzez absorpcję.

Technologia TREK

Technologia TREK

Skład

[%]

Przed

zastosowaniem
TREC

Po

zastosowaniu

TREC

CO

14

14

H

2

5,6

10

CO

2

13

13

CH

4

4,2

3,5

C

2-5

1,3

0,6

C

6-7

0,4

0,3

H

2

O

18

12

Smoła(C

8+

)

10,6

2,4