DE2617340A1

DE2617340A1 - Nassoxydationsvorrichtung

Info

Publication number: DE2617340A1
Application number: DE19762617340
Authority: DE
Inventors: Louis Atwater Pradt
Original assignee: Sterling Drug Inc
Current assignee: STWB Inc
Priority date: 1975-04-21
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1976-11-04
Also published as: US4013560A; SE7604602L; FR2308408A1; FR2308408B1; NL7604244A; GB1543337A; JPS602120B2; CA1083758A; JPS51128683A; ZA762397B; SE430154B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Naßluftoxydationsanlage.

Die Naßoxydation oder die Naßluftoxydation ist allgemein beispielsweise aus der US-PS 2 665 249 bekannt und wild kommerziell benutzt. Aus APPITA, Band 22, Nr. 3 "The Zimmermann Process in a Soda Pulp Mill Recovery System", aus der US-PS 2 944 396, aus Chemical Engineering, 1964 "Wet Combustion of Sewage Sludge Solids Disposal Problems" und aus Chmical Engineering Progress, 1964 "Vet Air Oxidation" ist weiterhin die Energierückgewinnung in einer Naßoxydationsanlage bekannt. Diese Energierückgewinnung ist gleichfalls in die Praxis umgesetzt worden.

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ORIGINAL INSPECTED

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Im folgenden wird auf die Fig. 1 bis 4 der zugehörigen Zeichnung Bezug genommen, die Flußdiagramme der bekannten Vorrichtungen und Anlagen zeigen. Das in Fig. 1 dargestellte Flußdiagramm zeigt eine handelsübliche Anlage, die bei relativ stark konzentrierten Flüssigkeiten bzw. Laugen oder starken Laugen verwandt werden kann. Für diese Laugen ist ein hoher chemischer Sauerstoffbedarf CSB mit einem Wert von 100 g/l oder mehr bezeichnend. Beispiele für derartige Laugen sind schwarze Holzaufschlußlaugen oder Natronablaugen und konzentrierte Industrieabwässer. Die CSB-Redüktion beträgt allgemein 90% oder mehr. Die besonderen Merkmale des in Fig. 1 dargestellten Flußdiagramms für starke Laugen bestehen darin, daß die Flüssig- und die Gasphase unmittelbar hinter dem Reaktionsbehälter, beispielsweise in einem Abscheider, getrennt werden, der oben in den Reaktionsbehälter eingebaut ist, und daß ein beträchtlicher Teil des Wassers in der zugeführten Lauge verdampft wird und den Reaktionsbehälter gasförmig verläßt. Die Gase vom Reaktionsbehälter werden zunächst zu einem Dampferzeuger geleitet, um reinen Dampf zu erzeugen, wobei die Gase abgekühlt werden, was zur Folge hat, daß ein beträchtlicher Teil des Wasserdampfes kondensiert. Das Kondensat wird dann von einem Abscheider als Wasser in flüssiger Form abgeführt. Die Gasphase wird einer Einrichtung aus einer Expansionsvorrichtung und einem Generator oder einer anderen Einrichtung zur mechanischen Energierückgewinnung zugeführt.

Ein Nachteil dieser Anlage besteht darin, daß die Einrichtung aus einer Expansionsvorrichtung und einem Generator nicht von der maximalen Temperatur in der Anlage Gebrauch macht. Wenn der Gasstrom direkt vom Reaktionsbehälter der Einrichtung aus einer Expansionsvorrichtung und einem Generator zugeführt wird, ist die Temperatur des aus der Expansionsvorrichtung austretenden Dampfes zu niedrig, um reinen Dampf zu erzeugen. Bei den meisten kommerziellen Anwendungen ist es jedoch ein bedeutender ökonomischer Vorteil, reinen Dampf zu erzeugen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Ein weiterer Nachteil dieser An-

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lage besteht darin, daß beim Abkühlen des Gasstromes vom Reaktionsbehälter auf niedrige Temperaturen, um die maximale Dampfmenge zu erzeugen, die Expansion dieses auf nMriger Temperatur befindlichen Gasstromes durch die Expansionsvorrichtung eine Temperatur des austretenden Dampfes zur Folge hat, die bedeutend unter dem Gefrierpunkt von Wasser liegt, was ernste Schwierigkeiten in der Expansionsvorrichtung mit sich bringt. Es wäre daher notwendig, dieses Gas unter Verwendung einer außen befindlichen Wärmequelle wieder zu erwärmen.

In Fig. 2 ist das Flußdiagramm einer Anlage dargestellt, die kommerziell bei relativ verdünnten Laugen und schlammigen Flüssigkeiten oder sogenannten schwachen Laugen anwendbar ist. Der chemische Sauerstoffbedarf CSB solcher Laugen beträgt weniger als 100 g/l. Ein Beispiel einer derartigen Lauge ist Abwasserschlamm, der im typischen Fall einen chemischen Sauerstoffbedarf CSB im Bereich von 40-60 g/l hat. Die Höhe der CSB-Reduktion liegt im typischen Fall im Bereich zwischen 50-85%. Im allgemeinen enthält die oxidierte Lauge allein nicht genug Wärme, um alle notwendigen Vorheizungen bei einer Apparatur mit zweckmäßiger Größe auszuführen. Es ist daher notwendig, Wärme von der Gasphase sowie von der Flüssigphase abzuziehen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der gesamte Ausgangsstrom des Reaktionsbehälters wird abgekühlt, so daß die Endtemperatur des Gases, das immer noch heiß ist, unter der maximalen Temperatur des Reaktionsbehälters liegt. Es ist ersichtlich, daß dieselbe Vorheizwirkung erreicht werden kann, wenn die Phasen unmittelbar hinter dem Reaktionsbehälter getrennt werden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Flußdiagramm wird nur die Gasphase durch die zweite Vorheizvorrichtung und anschließend zu einem zweiten Abscheider geleitet. Es ist erkennbar, daß diese Anlage komplizierter ist, da zwei Abscheider erforderlich sind und zwei Flüssigkeitsströme, nämlich die oxidierte Lauge und das Kondensat vom zweiten Abscheider erzeugt werden.

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In der Praxis, und insbesondere dann, wenn Abwasserschlamm behandelt wird, enthält das Gas vom Abscheider sowohl bei dem Flußdiagramm von Fig. 2 als auch bei dem Flußdiagramm von Fig. 3 noch Kohlenwasserstoffe in genügender Menge, daß eine weitere Behandlung notwendig ist, bevor das Gas durch die Einrichtung aus einer Expansionsvorrichtung und einem Generator geleitet oder an die Außenluft abgegeben werden kann. Dazu wurde ein katalytisches Gasphasenoxidiergerät verwandt.

Ein typisches Flußdiagramm für ein derartiges Gerät ist in Fig. 4 dargestellt. Das Gas vom Abscheider strömt durch eine Vorheizvorrichtung und anschließend durch eine mit Brennstoff oder Kraftstoff beheizte Anlaufheizvorrichtung, die nur zum Anlaufen der Einrichtung verwandt wird, und anschließend durch ein Katalysatorbad, in dem die Gasphasenoxidation der Kohlenwasserstoffe stattfindet. Der aus dem Katalysator austretende Strom befindet sich infolge der Oxydation auf einer höheren Temperatur und kann somit dazu verwandt werden, den Singangsstrom zum Katalj/sator vorzuheizen. Das Gas wird anschlieSend zu der Einrichtung aus einer Expansionsvorrichtung und einem Generator geleitet. Diese Anlage ist unter bestimmten Umständen vorteilhaft, da sie beispielsweise ein Gas an die Einrichtung aus einer Expansionsvorrichtung und einem Generator abgibt.» das überhitzt ist und eine höhere Temperatur hat als es der Fall wäre, wenn keine Gasphasenoxydation stattgefunden hätte. Diese höhere Temperatur ist für die Arbeit der Expansicnsvorrichtung vorteilhaft, wie es allgemein bekannt ist. Bei bestimmten eingeführten oder eingespeisten Laugen,"¹ insbesondere bei Abwasserschlamm, sind jedoch viele Betriebsschwierigkeiten aufgetreten. Der Katalysator unterliegt einer Vergiftung und Verschmutzung und wird unwirksam. Die Anlage ist kompliziert und teuer, da die Behälter, Kessel und Rohrleitungen für hohe Temperaturen ausgelegt sein müssen. Bei Abwasserschlamm oi-s^ andereii stickstoffhaltigen Laugen enthält das Gas Stickstoff verbindungen, beispielsweise Ammoniak, die zu einer Os:; IiSZ¹¹IHf su Salpetersäure neigen, was weitere Schwierigkeiten

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hervorruft. Bei bestimmten, leicht flüchtige Substanzen enthaltenden Laugen enthalten die Gase flüchtige Kohlenwasserstoffe, die gelegentlich spontan und unkontrolliert an verschiedenen Teilen der Anlage oxidiert werden, was Störungen hervorruft und Sicherheitsrisiken erzeugt. Diese Schwierigkeiten sind so schwerwiegend, daß die Heißtrennung der Gas- und Flüssigphase bei der Behandlung dieser Laugen wahrscheinlich vermieden werden sollte.

Eine weitere Schwierigkeit bei dem in Fig. 2 dargestellten Flußdiagramm besteht darin, daß die Temperaturregelung schwierig ist. Die Temperaturregelung erfolgt über eine Regulierung der in der Vorheizvorrichtung übertragenen Wärmemenge entsprechend einer Einrichtung, wie sie allgemein in der US-PS 2 903 425 beschrieben ist. In der Praxis unterliegen die für diesen Regelvorgang erforderlichen Ventile einem Verstopfen und einer Abnutzung und ist die Regelung schwierig und oftmals nicht zufriedenstellend.

Durch die Erfindung wird eine Naßoxydationsvorrichtung geliefert, die einen Reaktionsbehälter, eine Vorheizvorrichtung für den Reaktionsbehälter, eine Einrichtung zur Energierückgewinnung, einer Einrichtung zum Leiten einer Lauge und Luft durch die Vorheizvorrichtung zum Reaktionsbehälter, Einrichtungen zum Kühlen der oxidierten Produkte vom Reaktionsbehälter auf eine Temperatur in der Nähe der Temperatur der zugeführten Luft und der zugeführten Lauge, Einrichtungen zum Trennen der Flüssig- und Gasphasen bei niedrigererTemperatur, eine Einrichtung zum Einspritzen einer kontrollierten Wassermenge in den relativ trockenen und kühlen Gasstrom von der Trenneinrichtung, eine Einrichtung zum Erhitzen des Gasstromes mit Hilfe der Produkte vom Reaktionsbehälter, um das eingespritzte Wasser nahezu vollständig zu verdampfen und - falls erforderlich - zu überhitzen, und eine Einrichtung zym Abgeben des in dieser Weise erzeugten Gasstromes an die Einrichtung zur Energierückgewinnung aufweist.

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Erfind ungsgemäß wird weiterhin eine Naßoxydationsvorrichtung geliefert, die einen Reaktionsbehälter, eine Vorheizvorrichtung für den Reaktionsbehälter, eine Einrichtung zur Energierückgewinnung, eine Einrichtung zum Leiten einer Lauge und Luft durch die Vorheizvorrichtung zum Reaktionsbehälter, eine Einrichtung zum Trennen der Flüssig- und Gasphasen unmittelbar hinter dem Reaktionsbehälter oder im oberen Teil des Reaktionsbehälters, eine Einrichtung zum Kühlen der Gasphase, um einen beträchtlichen Teil des Wasserdampfes zu kondensieren, eine Einrichtung zur Wiedererhitzung des abgekühlten Gases auf eine Temperatur in der Nähe der Temperatur des Abflußstromes des Reaktors, und eine Einrichtung zum Leiten des wiedererhitzten Gases zu der Einrichtung zur Energierückgewinnung aufweist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 bis 4 zeigen Flußdiagramme bekannter Anlagen. Fig. 5 und 6 zeigen Flußdiagramme von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.

Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, strömen die eintretende Lauge und die eintretende Luft durch eine Leitung 10 und durch eine Vorheizvorrichtung 12 über eine Leitung 16 in den Reaktionsbehälter 14. Der Ausgangsstrom ist bei 18 dargestellt und strömt durch einen Wärmetauscher (Wiederaufheizvorrichtung 20) zu der Vorheizvorrichtung 12 und anschließend durch eine Leitung 22 zu dem Scheider 24. Das Gas oder der Wasserdampf strömt durch · die Leitung 26, durch die Wiederaufheizvorrichtung 20 und schließlich durch die Leitung 26 zur Rückgewinnung mechanischer Energie zu der Einrichtung 28 aus einer Expansionsvorrichtung und einem Generator.

In diesem Fall wird der Ausdruck "Luft" zur Bezeichnung irgendeines, Sauerstoff enthaltenden Gases,einschließlich reinen Sauerstoffs, verwandt.

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Bei dieser Anlage wird der Ausgangsstrom vom Reaktionsbehälter in der Wiederaufheizvorrichtung (Wärmetauscher) abgekühlt und auf eine niedrige Temperatur von im allgemeinen weniger als 93°C (200⁰F) und vorzugsweise weniger als 65⁰C (15Q°F) durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Ausgangsstrom des Reaktionsbehälters und der eintretenden Lauge und der eintretenden Luft und zusätzlich durch eine Abkühlung des Ausgangsstromes des Reaktionsbehälters gegenüber dem Gasstrom vorerhitzt, der bei niedriger Temperatur von der flüssigen Phase abgeschieden wurde.

Lauge und Luft oder nur die Lauge werden erhitzt und treten in den Reaktionsbehälter ein. Zunächst erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen den Produkten des Reaktionsbehälters und dem Gasstrom, wodurch das Gas unter Ausnutzung der maximalen Temperatur der Anlage wieder aufgeheizt wird. Die Produkte des Reaktionsbehälters werden dann einem zweiten Wärmetauscher zugeführt, wodurch die eintretende Lauge oder das eintretende Gemisch aus Lauge und Luft erhitzt wird. Die oxidierten Produkte vom Reaktionsbehälter werden auf eine Temperatur in der Nähe der eintretenden Lauge oder des eintretenden Gemisches aus Lauge und Luft abgekühlt, soweit es möglich und wirtschaftlich durchführbar ist. Dabei wird ein wirtschaftlicher Kompromiß zwischen den Kosten des Wärmetauschers und der von der oxidierten Produkten wiedergewonnenen Wärmemenge eingegangen-.-

Ein bedeutendes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sie eine Steuerung der Anlage über die Wärmemenge erlaubt, die von den oxidierten Produkten im Wärmetauscher entnommen wurde, in dem der Gasstrom wieder erhitzt wird. Es zeigt sich, daß dann, wenn mehr oder weniger Wärme von den oxidierten Produkten in der Wiederaufheizvorrichtung entnommen wird, mehr oder weniger Wärme in der Vorheizvorrichtung zur Verfügung steht, so daß die Temperaturen in der Anlage dadurch gesteuert werden können, daß die Stärke der Wiederaufheizung gesteuert wird* Das erfolgt nicht nur dadurch, daß die aus dem Reaktionsbehälter aus-

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tretenden oxidierten Produkte gesteuert werden, da eine . Steuerung dieses Stromes schwierig ist, wie es im Vorhergehenden bereits erläutert wurde, sondern auch durch eine Einstellung des Feuchtigkeitsgehaltes, des Druckes des wieder aufzuheizenden Gasstromes und durch eine Umleitung des Gasstromes um die Wiederaufheizvorrichtung.

Bei 60 kann Wasser in das kalte Gas vom Abscheider eingespritzt werden. Beim Aufheizen des Gases und des Wassers wird das Wasser verdampft, was eine starke Wärmeabnähme in Form der latenten Verdampfungswärme des eingespritzten Wassers ergibt. Es wird im allgemeinen ausreichend sein, den Druck des wieder aufzuheizenden Gases nahezu auf dem Druck des Reaktionsbehälters zu halten, so daß im System nur der Druckabfall zwischen dem Reaktionsbehälter und der Expansionsvorrichtung auftritt. Wenn es jedoch erforderlich ist, größere Wärmemengen zu entnehmen, kann der Druck des Gases unter Verwendung eines Ventils 52 auf einen Druck gedrosselt werden, der wesentlich unter dem Druck im Reaktionsbehälter liegt, so daß eine größere Wassermenge in der Wiederaufheizvorrichtung verdampft werden kann. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei einer Herabsetzung des Gasdruckes mehr Wasser bei einer niedrigeren Temperatur verdampft werden kann, wodurch die Temperatur des Ausgangsstromes vom Reaktionsbehälter verringert wird und mehr Wärme vom Ausgangsstrom entnommen werden kann. Wenn es andererseits notwendig ist_sder Vorheizvorrichtung mehr Wärme zu liefern, dann kann die Wassermenge herabgesetzt und der Druck des Gasstromes erhöht werden. Wenn der Vorheizvorrichtung noch mehr Wärme zugeführt werden muß, kann das Gas um die Wiederaufheizvorrichtung herum geleitet werden. Das ist eine einfache Arbeitsweise, da der Gasstrom rein ist und sich auf einer relativ niedrigen Temperatur befindet.

weiteres hervorstechendes Merkmal der Erfindung besteht r:.- ds3 äi'S Gas- und Flüssigphasen bei niedriger Temperatur

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getrennt werden, was als Kalttrennung bezeichnet wird. Bei einer Anordnung, bei der zwei Naßoxydationseinheiten nebeneinander liefen und Abwasserschlamm verarbeiteten, hat es sich herausgestellt, daß diejenige Einheit, die mit einem Heißabscheider läuft, einen geringeren Trennwirkungsgrad als die zweite Einheit hat, bei der eine Kalttrennung ausgeführt wird. Diese Erscheinung hat sich auch bei anderen Naßoxydationseinheiten gezeigt. Der Grund dafür ist zwar nicht klar zu verstehen, die Tatsache allein ist jedoch unbestreitbar. Bei der oben genannten Einheit mit einem Heißabscheider verschmutzen und verstopfen darüberhinaus die organischen Materialien im Gasstrom, die stromabwärts liegenden Gasbehandlungseinrichtungen. Es ist allgemein zu sagen, daß die Kaittrennungsanlage leichter zu betreiben und zu bedienen ist, während die Heißtrennungsanlage mit Betriebsschwierigkeiten und Sicherheitsrisiken behaftet ist, wie sie oben beschrieben wurden. Die Erfindung liefert somit eine Naßoxydationsvorrichtung, bei der eine wirkungsvolle mechanische Energierückgewinnung durchgeführt werden kann, während sie dennoch mit einem Kaltabscheider arbeitet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann besonders zweckmäßig bei schwächeren Laugen, beispielsweise bei Abwasserschlamm, verwandt werden, bei dem gewöhnlich eine Anlage mit einem Flußdiagramm gemäß Fig. 2 verwendet wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jedoch auch mit großen Nutzeffekt bei stärkeren Laugen verwandt werden, wobei bestimmte Betriebsschwierigkeiten, wie sie im Vorhergehenden aufgeführt wurden, beseitigt sind. Fig. 6 ,zeigt in einem Flußdiagramm, daß die Grundgedanken der Erfindung dazu ausgenutzt werden können, eine Naßoxydationsanlage für stärkere Laugen zu verbessern. Die Gas- und Flüssigphasen werden unmittelbar hinter dem Reaktionsbehälter 30 oder in seinem oberen Teil getrennt. Die Gasphase gelangt zunächst zu Wiederaufheizvorrichtungen 32 und dann zu einem Dampferzeuger 34. Ein großer Teil des Wasserdampfes in den Gasen wird

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kondensiert und als flüssiges Kondensat durch den Abscheider 36 der Anlage entnommen. Das trockene Gas strömt durch eine Leitung 38 zu den Wiederaufheizvorrichtungen, um es vor den Ausdehnungsstufen in der Einrichtung aus einer Expansionsvorrichtung und einem Generator 128 wieder zu erhitzen und durch Leitungen 40,42 zu den ¥iedefaufheizvorrichtungen, um es zwischen den Ausdehnungsstufen wieder zu erhitzen. Es ist ein Merkmal dieses Anwendungsbeispiels der Erfindung, daß das Gas mehrmals wieder erhitzt werden kann. Es sind zwei Wiedererhitzungen dargestellt, es können jedoch auch fünf oder mehr Wiedererhitzungen vorgesehen sein. Das ist dadurch möglich., daß dem Gas und dem Wasserdampfstrom, die aus dem Reaktionsbehälter austreten, die latente Verdampfungswärme entzogen wird, während eine merkliche Wärmemenge nur dem Gasstrom zugegeben wird. Daher ist der Temperaturabfall des Ausgangsstromes des Reaktionsbehälters viel kleiner als der Temperaturanstieg des trockneren Gases vom Abscheider. Es ist auch möglich, mehrstufige Einrichtungen aus Expansionsvorrichtungen und Generatoren 128 mit zwischen den Stufen angeordneten Wiederauf heiz vorrichtungen 32 statt der beim Ausführungsbeispiel von Fig. 5 vorgesehenen Einrichtung mit einer Expansionsvorrichtung und einem Generator zu verwenden. Es ist eine große Anzahl von Anordnungen für die Anwendung der Erfindung möglich, das Grundprinzip ist jedoch in den Flußdaigrammen von Fig. 5 und Fig. 6 dargestellt.

Beispiel 1

Abwasserschlamm mit einem chemischen Sauerstoffbedarf CSB von 50 g/l wird einer Naßoxydation unterworfen, bei der die CSB-Reduktion 85% beträgt. Das Flußdiagramm entspricht dem in Fig. 5 dargestellten Diagramm. Die Temperatur der Luft und der Lauge am Punkt 1 beträgt 29,5°C (85°F), die Temperatur des Ausgangsstromes vom Reaktionsbehälter liegt am Punkt 44 auf 270⁰C (520⁰F) und die Abscheidertemperatur am Punkt 46 beträgt 49°C (120⁰F). Der Druck des Reaktionsbehälters liegt bei etwa

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105 kg/cm (1500 psig). Das abgekühlte Gas vom Abscheider wird auf einen Druck von etwa 56 kg/cm (800 psig) gedrosselt,und etwa 0,84 kg Wasser pro kg Luft (0,84 lbs. Wasser pro Ib.Luft) wird nach der Drosselung in das Gas eingespritzt. Dieses Gemisch wird dann in der Wiederaufheizvorrichtung erhitzt, um das gesamte Wasser zu verdampfen, tritt aus der Wiederaufheizvorrichtung unter einer Temperatur von etwa 290⁰C -(454⁰F) aus und fließt dann zu der Einrichtung 28 aus einer Expansionsvorrichtung und einem Generator. Wenn diese Einrichtung aus einer Expansionsvorrichtung und einem Generator einen Gesamtwirkungsgrad von 70% hat, dann wird 93% der Pumpenergie für den Schlamm und die Luft wiedergewonnen. Die Eingangstemperatur des Reaktionsbehälters am Punkt 48 beträgt 211⁰C (411⁰F),und die Temperatur des oxidierten Schlammes und der Gase, die aus der Wiederaufheizvorrichtung austreten, liegt am Punkt 50 bei 221°C (430⁰F). '

Beispiel 2 ■

Schwarze - EoIz aufSchluß- oder Kochlauge bzw. Natronablauge wird in der in Fig. 6 dargestellten Naßoxidationsanlage oxidiert. Der Druck der Anlage beträgt 2100 kg/cm (3000 psig) und die maximale Temperatur des Reaktionsbehälters liegt bei 316⁰C (600°F). Der Gasstrom vom Reaktionsbehälter wird auf 204°C (400⁰F) abgekühlt,und die Gas- und Flüssigphasen werden getrennt. Wenn das Gas bei einer Temperatur von 204⁰C (400⁰F) auf normalen Luftdruck ausgedehnt wird, liegt die Temperatur des daraus resultierenden Abgases unter -45,6⁰C (-50⁰F), was zur Folge hat, daß selbst geringe Wassermengen im Abgas gefrieren, wodurch der Betrieb undurchführbar wird. Es ist daher notwendig, das Gas zu erhitzen. Das Wiedererhitzen kann mit Hilfe einer beheizten Heizeinrichtung oder unter Verwendung von Wasserdampf erfolgen, diese !/erfahren machen jedoch die Verwendung äußerer Energiequellen erforderlich. Bei diesem Beispiel wird angenommen, daß die Expansionsvorrichtung eine fünfstufige Einrichtung ist, und daß das Gas auf 260°C (500⁰F) vor den

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ersten drei Stufen und auf 204°C (40O⁰F) vor der vierten Stufe ohne eine Wiedererhitzung vor der fünften Stufe erhitzt wird. Wenn der Wirkungsgrad 75% beträgt, liegt die Endtemperatur des Abgases bei 33°C (92°F), eine Temperatur, die nahezu gleich der Temperatur der der Einheit zugeführten Luft ist. Daher ist die im Abgas der Expansionsvorrichtung verbliebene Wärmemenge relativ gering. Es ist ersichtlich, daß durch eine Einstellung der Wiederaufheiztemperaturen die Temperatur des Abgases der Expansionsvorrichtung auf einen Wert unterhalb der Temperatur der Umgebungsluft eingestellt werden kann, die der Naßoxydationsvorrichtung zugeführt wird. Bei dem obigen Beispiel beträgt die Gesamtwiedererhitzung des Gases 94,5 kcal/kg (170 kWh/lb). Die Gase vom Reaktionsbehälter werden auf etwa 302⁰C (575°F) in den Wiederaufheizvorrichtungen abgekühlt, so daß eine Temperatur beibehalten wird, die bei weitem zur Dampferzeugung ausreicht.

Im Obigen ist eine Expansionsvorrichtung zur Energierückgewinnung dargestellt, dieein en elektrischen Generator betreibt, es können jedoch auch andere zweckmäßige Vorrichtungen, beispielsweise Kompressoren, Pumpen usw. , in dieser Weise mit Energie versorgt werden.

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Claims

26Ί73Α0 Patentansprüche

1. Naßoxydationsvorrichtung mit einem Reaktionsbehälter, einer Vorheizvorrichtung für den Reaktionsbehälter, einer Einrichtung zur Energierückgewinnung, einer Einrichtung, Lauge , und Luft durch die Vorheizvorrichtung dem Reaktionsbehäl- ; ter zuzuführen, einer Einrichtung zum Abkühlen der oxidierten Produkte vom Reaktionsbehälter auf eine Temperatur in der Nähe der Temperatur der zugeführten Luft und der zugeführten Lauge und mit einer Einrichtung zum Trennen der Flüssig- und Gasphasen bei niedrigerer Temperatur, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (60) zum Einspritzen einer kontrollierten Wassermenge in den relativ trockenen und kühlen Gasstrom von der Trenneinrichtung (24), durch eine Einrichtung (20) zum Erhitzen des Gasstromes mit Hilfe der Produkte vom Reaktionsbehälter (14), um das eingespritzte Wasser nahezu vollständig zu verdampfen und, falls erforderlich, zu überhitzen, und eine Einrichtung (26), die den in dieser Weise erzeugten Gasstrom der Einrichtung (28) zur Energierückgewinnung liefert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1_f* gekennzeichnet durch eine Einrichtung (62) zum Verringern des Druckes des relativ . trockenen und kühlen Gases.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (62) zum Steuern der Verringerung des Druckes den Druck von einem über dem Atmosphärendruck liegenden Wert auf einen Wert unterhalb des Druckes des Reaktionsbehälters herabsetzen kann, bevor das Wasser in den Gasstrom eingeführt wird.

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4. Vorrichtung nach, einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ümleitungseinrichtung, um den abgekühlten trockenen Gasstrom um die Einrichtung (20) zum Erhitzen des Gasstromes herumzuführen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (28) zur Energierückgewinnung aus einer mehrstufigen Einrichtung besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Wiedererhitzen des Gases zwischen den Stufen der mehrstufigen Einrichtung.

7. Naßoxydationsvorrichtung mit einem Reaktionsbehälter, einer Vorheizeinrichtung für den Reaktionsbehälter, einer Einrichtung zur Energierückgewinnung, einer Einrichtung zum Zuführen von Lauge und Luft durch die Vorheizeinrichtung zum Reaktionsbehälter und mit einer Einrichtung zum Trennen der Flüssig- und Gasphasen unmittelbar hinter dem Reaktionsbehälter oder im oberen Abschnitt des Reaktionsbehälters, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34) zum Abkühlen der Gasphase, um einen beträchtlichen Teil des Wasserdampf es zu kondensieren, einer Einrichtung (32) zum Wiedererhitzen des abgekühlten Gases auf eine Temperatur in der Nähe der Temperatur des Ausgangsstromes des Reaktionsbehälters und durch eine Einrichtung (40,42), die das wiedererhitzte Gas zur Einrichtung (128) zur Energierückgewinnung leitet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (128) zur Energierückgewinnung eine mehrstufige Einrichtung sein kann, wobei sich zwischen den Stufen der mehrstufigen Einrichtung wenigstens ein Teil der Einrichtung (32) zum Wiedererhitzen des Gases befindet.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (32) zum Wiedererhitzen des abgekühlten Gases das Wasser nahezu oder vollständig verdampfen und das Gas überhitzen kann.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (36) zum Abtrennen des kondensierten Teiles des Wasserdampfes, bevor das abgekühlte Gas zur Einrichtung (32) zum Wiedererhitzen des Gases geleitet wird.

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