Спосіб і пристрій для виробництва горючих газів з твердого палива та спосіб покращення характеристик вихідних фосфатів

Номер патенту: 27256

Опубліковано: 15.08.2000

Автори: Дорон Бенджамін, Голдман Данієль, Йаффе Елі

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ производства горючих газов из твер­дого топлива, заключающийся в пиролизе топлива в установке для осуществления пиролиза для про­изводства горючих газов и углеродосодержащих материалов, сжигании содержащих углерод мате­риалов из установки пиролиза в печи для получе­ния продуктов сгорания, которые включают топочные газы и частицы золы, разделении про­дуктов сгорания на несколько потоков, один из ко­торых включает грубую золу, а другой - топочные газы и мелкую золу, отводе грубой золы в установ­ку пиролиза и подводе к установке пиролиза пото­ка реакторных газов, отличающийся тем, что поток реакторных газов пропускают с барботированием углеродосодержащих материалов в уста­новке пиролиза без разжижения этих материалов для активации свободных фракций в установке пи­ролиза и снижения времени пребывания материа­лов в установке пиролиза.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что горючий газ сжижают в камере сгорания бойлера, в которой получают топочные газы, которые образуют реак­торные газы, подводимые к установке пиролиза.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, по край­ней мере, некоторые из потоков образуют реактор­ные газы, подводимые к установке пиролиза.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, по край­ней мере, некоторые из потоков подаются в камеру сгорания бойлера, в котором горючие газы сгорают.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, по край­ней мере, часть потока топочных газов образуют источник реакторных газов.

6. Способ попп. 1-5, отличающийся тем, что в качестве топлива используют нефтяные сланцы.

7. Способ по пп. 1-5, отличающийся тем, что в качестве топлива используют отходы производст­венных топлив.

8. Способ по пп. 1-5, отличающийся тем, что в качестве топлива используют смешанные отходы топлив.

9. Способ по пп. 1-5, отличающийся тем, что в качестве топлива используют торф.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вклю­чает этап сгорания горючих газов в камере сгора­ния двигателя внутреннего сгорания.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вклю­чает этап сгорания горючих газов в камере сгора­ния газовой турбины.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вклю­чает этап утилизации горючих газов в химическом производстве.

13. Устройство для производства горючих газов и: твердого топлива, содержащее установку для осу­ществления пиролиза топлива для получения го­рючих газов и углеродосодержащих материалов воздушную печь для приема углеродосодержащю материалов из установки пиролиза и получениі горячих продуктов, включающих горячие топо­чные газы и частицы золы, сепаратор для разделе­ния горячих продуктов на несколько потоков, и; которых один содержит грубую золу, а другой по­ток содержит топочные газы и мелкую золу, уст­ройство для транспортировки грубой золы оі сепаратора в установку пиролиза, источник реак­торных газов, отличающееся тем, что оно содер­жит устройства подачи потока реакторных газов и установку пиролиза с барботированием через углеродосодержащие материалы в установке пиролизг без разжижения с активацией свободных фракций в установке пиролиза и снижением времени пребы­вания материалов в установке пиролиза.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что включает камеру сгорания для сжигания горючих газов с получением топочных газов, образующих источник реакторных газов.

15. Устройство по пп. 13—14, отличающееся тем, что включает устройство для подачи, по крайней мере, части потока топочных газов к камере сгора­ния.

16. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что включает устройство для утилизации горючих га­зов.

17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что устройство для утилизации выполнено в виде ка­меры сгорания газовой турбины.

18. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что устройство для утилизации выполнено в виде дви­гателя внутреннего сгорания.

19. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что устройство для утилизации выполнено в виде ли­нии химического производства.

20. Способ улучшения характеристик исходных фосфатов, содержащих органические материалы. включающий этапы введения исходных фосфатов в установку для пиролиза органических материа­лов Исходных фосфатов с получением горючих га­зов, нагрев материалов, выводимых из установки пиролиза в печи, для получения фосфатов с улуч­шенными характеристиками, отличающийся тем что в установку пиролиза вводят дополнительную порцию горячих фосфатов.

Текст

1 Способ производства горючих газов из твердого топлива, заключающийся в пиролизе топлива в установке для осуществления пиролиза для производства горючих газов и углеродосодержащих материалов, сжигании содержащих углерод материалов из установки пиролиза в печи для получения продуктов сгорания, которые включают топочные газы и частицы золы, разделении проду ктов сгорания на несколько потоков, один из которых включает грубую золу, а другой - топочные газы и мелкую золу, отводе грубой золы в установку пиролиза и подводе к установке пиролиза потока реакторных газов, отличающийся тем, что поток реакторных газов пропускают с барботированием углероде содержащих материалов в установке пиролиза без разжижения этих материалов для активации свободных фракций в установке пиролиза и снижения времени пребывания материалов в установке пиролиза 2 Способ по п 1, отличающийся тем, что горючий газ сжижают в камере сгорания бойлера, в которой получают топочные газы, которые образуют реакторные газы, подводимые к установке пиролиза 3 Способ по п 1, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть потока, которая образует реакторные газы, подводят к установке пиролиза 4 Способ по п 1, отличающийся тем, что. по крайней мере, часть потока подают в камеру сгорания бойлера, в котором горючие газы сгорают 5 Способ по п 1, отличающийся тем, что ис точник реакторных газов образуют из, по крайней мере, части потока топочных газов 6 Способ по любому из п п 1-5, отличающийся тем, что в качестве топлива используют нефтяные сланцы 7 Способ по любому из п п 1-5, отличающийся тем, что в качестве топлива используют отходы производственных топлив 8 Способ по любому из п п 1-5, отличающийся тем, что в качестве топлива используют смешанные отходы топлив 9 Способ по любому из п п 1-5, отличающийся тем, что в качестве топлива используют торф 10 Способ по п 1 , отличающийся тем, что сжигание горючих газов осуществляют в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания 11 Способ по л 1, отличающийся тем, что сжигание горючих газов осуществляют в камере сгорания газовой турбины 12 Способ по п 1, отличающийся тем, что утилизацию горючих газов осуществляют в химическом производстве 13 Устройство для производства горючих газов из твердого топлива, содержащее установку для осуществления пиролиза топлива для получения горючих газов и углеродосодержащих материалов, воздушную печь для приема углеродосодержащих материалов из установки пиролиза и получения горячих продуктов включающих горячие топочные газы и частицы золы, сепаратор для разделения горячих продуктов на несколько потоков, из которых один содержит грубую золу, а другой поток содержит топочные газы и мелкую золу, устройство для транспортировки грубой золы от сепаратора в установку пиролиза источник реакторных газов, отличающееся тем, что оно содержит устройства подачи потока реакторных газов в установку пиролиза с барботироеанием через углеродосодержащие материалы в установке пиролиза без их разжижения с активацией свобод ных фракций в установке пиролиза и снижением времени пребывания материалов в установке пиролиза 14 Устройство по п 13, отличающееся тем, что включает камеру сгорания для сжигания горючих газов с получением топочных газов образующих источник реакторных газов СЧІ О со ю см см 27256 15 Устройство по любому из п п 13 - 14, отличающееся тем, что включает устройство для подачи, по крайней мере части потока топочных газов к камере сгорания 16 Устройство по п 13, отличающееся тем, что включает устройство для утилизации горючих газов 17 Устройство по п 16. отличающееся тем, что устройство для утилизации горючих газов выполнено в виде камеры сгорания газовой турбины 18 Устройство по п 16, отличающееся тем, что устройство для утилизации горючих газов выполнено в виде двигателя внутреннего сгорания 19 Устройство по п 16, отличающееся тем, что устройство для утилизации горючих газов выполнено в виде линии химического производства 20 Способ улучшения характеристик исходных фосфатов, содержащих органические материалы, включающий этапы введения исходных фосфатов в установку для пиролиза органических материалов исходных фосфатов с получением горючих газов, нагрев материалов, выводимых из установки пиролиза в печи, для получения фосфатов с улучшенными характеристиками, отличающийся тем, что в установку пиролиза вводят дополнительную порцию горячих фосфатов Изобретение относится к производству горючих газов, в частности, к способу и устройству для производства горючих газов из твердых низкосортных топлив, таких, как нефтяные сланцы и аналогичные топлива. Изобретение также относится к способу улучшения характеристик фосфатов путем изъятия из них органических материалов Нефтяные сланцы широко распространены в различных районах земли и могли бы обеспечить достаточным количеством относительно недорогого топлива, если бы имелась технология быстрой и недорогой переработки нефтяных сланцев в горючие газы В качестве прототипа заявляемого изобретения принят способ производства горючих газов из твердого топлива, заключающийся в пиролизе топлива в установке для осуществления пиролиза для производства горючих газов и углеродосодержащих материалов, сжигании содержащих углерод материапов из установки пиропиза в печи дпя получения продуктов сгорания, которые включают горячие топочные газы и частицы золы, разделении продуктов сгорания на несколько потоков, один из которых включает грубую золу, а другой топочные газы и мелкую золу, отводе грубой золы в установку пиролиза и подводе к установке пиролиза реакторных газов [1] шенными характеристиками [3] В соответствии с известным уровнем техники нефтяные сланцы нагрееаются в осушительной установке с использованием чистых горячих топочных газов, в результате чего получают нагретые сланцы, которые поступают в установку для осуществления пиролиза Нагретые сланцы приходят в контакт и нагреваются до более высокой температуры в установке пиролиза с золой горячими топочными газами для получения продуктов сгорания и углеродосодержащих материалов, которые поступают в газификатор В качестве прототипа предлагаемого изобретения принято также устройство для производства горючих газов из твердого топлива, содержащее установку дпя осуществления пиролиза топлива для получения горючих газов и углеродосодержащих материалов, воздушную печь для пиролиза углеродосодержащих материалов из установки пиролиза и получения горячих продуктов, включающих горячие топочные газы и частицы золы, сепаратор для разделения горячих продуктов на несколько потоков, из которых один содержит грубую золу, а другой поток содержит топочные газы и мелкую золу, устройство для транспортировки грубой золы от сепаратора в установку пиролиза и источник реа-сторных газов [2] За прототип заявляемого изобретения принят также способ улучшения характеристик исходных фосфатов, содержащих органические материалы, включающий этапы введения исходных фосфатов в установку дпя пиропиза органических материалов исходных фосфатов с получением горючих газов, нагрев материалов, выводимых их установки пиролиза в печи, для получения фосфатов с улуч Горячие газы, зола и пар взаимодействуют в газификаторе таким образом, что из углеродосодержащих материалов получаются горючие газы. Осаждающиеся в газификаторе вещества выводятся из него и направляются в устройство, которое названо в патенте воздушной печью На выходе из печи получают продукты сгорания в виде горячих топочных газов, главным образом двуокиси углерода и частиц золы которые направляются в сепаратор, в котором они разделяются на поток горячих газов и грубой золы, а также на поток горячих газов и мелкой золы. Часть мелкой золы подается в газификатор, а поток, состоящий из горячих газов и мелкой золы, направляется в следующий сепаратор, который обеспечивает получение чистых топочных газов, которые обеспечивают нагрев сланцев в осушителе Нефтяные сланцы подаются в установку пиролиза, в которой идет процесс пиролиза с образованием горючих продуктов, которые выводятся из установки и углеродосодержащих материалов после определенного времени пребывания сланцев в установке Указанные материалы поступают в воздушную струйную печь, в которой идет процесс горения с образованием горячих топочных газов и твердых частиц, которые поступают в сепаратор, который разделяет продукты сгорания на два потока, один из которых содержит грубую золу, а другой -топочные газы и мелкую золу. Мелкая зола подается в установку п/іролиза, в которой получают газ при температуре выше 400°С Этот газ содержит горючие продукты, пар и соединения углерода Поток, содержащий мелкую золу и топочные газы, подается в другой сепаратор, на выходе из которого попучают относительно чистые топочные газы, которые, однако, содержат относительно большое количество золы Эти газы, получаемые вместе с газами пиэолизной установки, по 27256 даются в камеру сгорания, которая является частью камеры сгорания бойлера, где идет процесс горения, в бойлере же идет процесс образования пара, который может быть использован для производства электроэнергии Недостаток известного способа заключается в том, что процесс пиролизации свободных фракций требует значительного промежутка времени из-за недостаточно высокой скорости протекания реакций образования горючих газов из углеродосодержащего материала, находящегося в пиролизной установке, т.к. подающиеся в нее реакторные газы не обеспечивают интенсивного перемешивания содержимого пиролизной установки. В свою очередь, медленное протекание реакций предполагает длительное пребывание продуктов пиролиза в установке, что неизменно связано с увеличением габаритов и веса оборудования. Недостатком известного устройства является то, что в его конструкции не предусмотрены конструктивные узлы обеспечивающие интенсивное перемешивание подаваемых газов и углеродосодержащих материалов, в результате чего процесс пиролизации характеризуется малой скоростью и длительным пребыванием продуктов пиролиза в установке, что требует увеличения габаритов и веса оборудования Даже при конструктивном решении установки пиролиза в виде вращающегося барабана время пребывания сланцев в установке с целью завершения процесса пиролиза относительно большое, что приводит к значительным размерам установки, сложности оборудования и высокой его стоимости. Недостатком известного способа, направленного на улучшение характеристик исходных фосфатов, является его малая эффективность, выражающаяся в том, что в прошедших обработку в пиролизной установке фосфатах присутствует значительное количество органических соединений, загрязняющих и ухудшающих их свойства. Кроме того, реакции образования горючих газов (или переход органических соединений в газообразную фракцию) протекают замедленно, в результате чего продукты пиролиза сравнительно долго пребывают в пиролизной установке. В основу изобретения поставлена задача интенсификации протекания пиролизного процесса в способе производства горючих газов из твердого топлива путем барботажного перемешивания подаваемого в установку пиролиза потока реакторных газов с углеродосодержащим материалом, что позволяет повысить скорость реакций образования горючих газов из углеродосодержащих твердых частиц без их разжижения, уменьшить время их пребывания в установке пиролиза, а также снизить габариты используемого оборудования В основу изобретения поставлена также задача усовершенствования конструкции устройства для производства горючих газов из твердого топлива путем оснащения ее устройствами для интенсификации подачи реакторного газа, что обеспечивает эффективное барботажное перемешивание газов с продуктами пиролиза без их разжижения, повышает скорость протекания реакций образования горючих газов, уменьшает время пребывания реагирующих компонентов в установке и снижение габаритов оборудования. В основу изобретения поставлена также задача повышения эффективности способа улучшения характеристик исходных фосфатов путем введения в пиролизную установку дополнительной порции горячих фосфатов, в результате чего повышается температура газовой среды в установке и осуществляется пиролиз исходных фосфатов с извлечением содержащихся в них органических соединений, перешедших в газообразное состояние, повышается скорость реакций образования горючих газов из твердых частиц и уменьшается время пребывания их в установке пиролиза. Поставленная задача достигается за счет того, что в способе производства горючих газов из твердого топлива, заключающемся в пиролизе топлива в установке для производства горючих газов и углеродосодержащих материалов, сжигании содержащих углерод материалов из установки пиролиза в печи для получения продуктов сгорания, которые включают горячие топочные газы и частицы золы, разделении продуктов сгорания на несколько потоков, один из которых включает грубую золу, а другой - топочные газы и мелкую золу, отводе грубой золы в установку пиролиза и подводе к установке пиролиза потока реакторных газов, согласно изобретению, поток реакторных газов пропускают с барботированием углеродосодержащих материалов в установке пиролиза без разжижения этих материалов для активации свободных фракций в установке пиролиза и снижением времени пребывания материалов в установке пиролиза Горючий газ сжижают в камере бойлера, в которой получают топочные газы, которые образуют реакторные газы, подводимые к установке пиролиза При этом, по крайней мере, часть потока, которая образует реакторные газы, подводят к установке пиролиза, а часть потока подают в камеру бойлера, в котором горючие газы сгорают, причем источник реакторных газов образуют из, по крайней мере, части потока топочных газов. В качестве топлива используют нефтяные сланцы, отходы производственных топлив, смешанные отходы топлив либо торф. Способ включает этап сгорания горючих газов в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, а также этап сгорания горючих газов в камере сгорания газовой турбины. Способ включает также этап утилизации горючих газов 8 химическом производстве Поставленная задача достигается также тем, что устройство для производства горючих газов из твердого топлива, содержащее установку для осуществления пиропиза топлива для получения горючих газов и углеродосодержащих материалов, воздушную печь для приема углеродосодержащих материалов из установки пиролиза и получения горячих продуктов, включающих горячие топочные газы и частицы золы, сепаратор для разделения горячих продуктов на несколько потоков, из которых один содержит грубую золу, а другой поток содержит топочные газы и мелкую золу, устройство для транспортировки грубой золы от сепаратора в установку пиропиза, источник реакторных газов, согласно изобретения, содержит устройства пода 27256 чи потока реакторных газов в установку пиролиза с барботированием через углеродосодержащие материалы в установке пиролиза без их разжижения с активацией свободных фракций в установке пиролиза и снижением времени пребывания материалов в установке пиролиза Устройство включает также камеру сгорания для сжигания горючих газов с получением топочных газов, образующих источник реакторных газов, устройство для подачи по крайней мере, части потока топочных газов к камере сгорания для сгорания горючих газов, а также устройство для утилизации горючих газов, которое может быть выполнено в виде камеры сгорания газовой турбины, двигателя внутреннего сгорания или линии химического производства Поставленная задача достигается также и тем, что в способе улучшения характеристик исходных фосфатов, содержащих органические материалы, включающем этапы введения исходных фосфатов в установку для пиролиза органических материалов исходных фосфатов с получением горючих газов, нагрев материалов, выводимых из установки пиролиза в печи для получения фосфатов с улучшенными характеристиками согласно изобретения, в установку пиролиза вводят дополнительную порцию горячих фосфатов В настоящем изобретении рассмотрено получение горючих газов из твердого топлива благодаря осуществлению пиролиза топлива в установке пиролиза с целью получения горючих газов и углеродосодержащих материалов Эти материалы сгорают в печи с образованием продуктов сгорания, которые включают горячие топочные газы и порошковый материал Продукты сгорания разделяются на несколько потоков, один из которых содержит относительно грубую золу, которая направляется в установку, в которой осуществляется пиролиз Поток газовых продуктов реакции подается в установку пиролиза таким образом, что этот лоток интенсивно перемешивается с углеродосодержащими материалами в установке пиролиза без разжижения этих материалов Барботажное перемешивание при этом предпочтительно, поскольку содержание твердых частиц в горючих газах, взаимодействующих в установке пиролиза, относительно мало В любом случае газовые продукты реакции активизируют свободные фракции в установке пиролиза, что способствует снижению времени пребывания материалов в установке В одном из примеров осуществления настоящего изобретения горючие газы, полученные в установке пиролиза, сжигаются в камере сгорания бойлера например, с получением на выходе из бойлера топочных газов, которые составляют основную часть газов, подаваемых в установку пиролиза В другом примере осуществления изобретения по крайней мере, часть потока, содержащего топочные газы и мелкую золу, отделенные от продуктов сгорания в печи, может образовывать гото вые компоненты реакции В соответствии с настоящим изобретением интенсивность барботирования может регулироваться таким образом, что число частиц из установки пиролиза, достигающих камеры сгорания бойлера, если он используется, оказывается достато чным для связывания окислов серы и/или других соединений серы, содержащихся в продуктах сгорания на выходе из установки пиролиза Это связывание идет достаточно интенсивно поскольку температура в камере сгорания бойлера поддерживается оптимальной для осуществления такой реакции СаСОз + 1/2 О2 + SO2 -> CaSO4 + СО2 Примеры осуществления настоящего изобретения проиллюстрированы на прилагаемых чертежах Фиг 1 - структурная схема действующей тепловой станции для производства горючих газов из низкосортных твердых топлив, таких, как нефтяные сланцы Фиг 2 - структурная схема первого примера осуществления изобретения Фиг 3 - структурная схема второго примера осуществления изобретения Фиг 4 - структурная схема третьего примера осуществления изобретения, обеспечивающего извлечение органических соединений из фосфатов Фиг 5 - структурная схема варианта установки в соответствии с третьим примером осуществления изобретения Фиг 6 - структурная схема комплексной установки, работающей на нефтяных сланцах и фосфатах Фиг 7 - схема, представляющая использование в соответствии с настоящим изобретением различных типов топлив и различные способы утилизации получаемых газов Согласно фиг 2 ископаемые нефтяные сланцы обычно загружаются в бункер 1 оборудованный шнеком (не показан) для подачи сланцев из бункера 1 в установку пиролиза 2, в которой осуществляется их пиролиз под воздействием горячей золы и продуктов сгорания, поступающих в установку Обычно установка пиролиза работает в диапазоне рабочих температур 400 - 600°С В результате пиролиза получают газовые продукты в виде смеси пара и горючих газов с температурой выше 400°С Углеродосодержащие материалы, получаемые в установке пиролиза 2, шнеком {не показан) подаются в воздушную струйную печь 3 в которой в присутствии нагнетаемого атмосферного воздуха происходит их сгорание Получаемые на выходе из печи сгорания, продукты, включающие топочные газы и твердые частицы, подаются в сепаратор 4 Сепаратор 4 предназначен для эффективного разделения продуктов сгорания по крайней мере на два потока один из которых содержит горячую грубую золу а второй - горячие топочные газы и мелкую золу Зола из первого потока поступает в установку пиролиза и отдает тепло для поддержания процесса пиролиза Другой поток содержащий горячие топочные газы и мелкую золу, поступает в следующий сепаратор для удаления дополнитель ной золы перед поступлением топочных газов в камеру сгорания 5 Однако, даже в этом случае в газах остается относительно большое количество золы Камера сгорания, схематично показанная в виде отдельного элемента предназначена для эффективного сжигания газов, получаемых в ре 27256 зультате пиролиза в установке 2 с топочными газами, содержащими двуокись углерода, подаваемыми в камеру сгорания. В результате в камере сгорания бойлера 6 происходит процесс сгорания, причем обычно это паровой бойлер, пар которого используется для производства электроэнергии. Топочные газы, получаемые в камере сгорания бойлера поступают в сепаратор для разделения мелкой золы и чистых топочных газов, которые поеле сепаратора подаются к дымовым трубам. В примере осуществления изобретения, показанном на фиг.2, который может рассматриваться как наилучший вариант осуществления изобретения, часть относительно чистых топочных газов после сепаратора, отделяющего мелкую золу, из бойлера подается в установку пиролиза 7 (другие компоненты в этом примере осуществления по существу такие же, как соответствующие компоненты на фиг.1). Эти газы пропускаются с барботированием через углеродосодержащий материал, присутствующий в установке пиролиза, без его разжижения. Другими словами, топочные газы, подаваемые в установку пиролиза 7, не характеризуются объемом и давлением, чтобы обратить установку пиролиза в разжижаемую колонну Вместо этого топочные газы, направляемые в установку пиролиза, активизируют свободные фракции в установке и ускоряют процесс пиролиза. В результате время пребывания компонентов в установке уменьшается. Существует мнение, что снижение времени пребывания достигает пятикратного по сравнению с установкой пиролиза, показанной на фиг.1. В данном примере осуществления изобретения клапан 8 может использоваться для отвода газа от сепаратора 9 для обеспечения возможности его использования для других целей, также как и отделенной золы. В примере осуществления настоящего изобретения, представленном на фиг.З, часть продуктов сгорания после сепаратора 4 отводится от камеры сгорания 5 в установку пиролиза 10. Как указывалось ранее, эти продукты сгорания барботируются через углеродосодержащие материалы в установке пиролиза без их разжижения. Продукты сгорания активируют свободные фракции в установке пиролиза, снижая время пребывания материала. В этом примере осуществления изобретения клапан 8 также может использоваться для отвода газа сепаратором 9 для использования для других целей. Хотя настоящее изобретение описывается для применения таких низкосортных топлив, как сланцы, оно может использоваться и для работы с другими типами низкосортных топлив, такими, как торф Кроме того, хотя газы в примерах осуществления изобретения на фиг 2 и 3 барботируются через углеродосодержащий материал установки пиролиза, альтернативно эти угле родо содержащие материалы могут разжижаться газами Барботирование обычно считается предпочтительным приемом, поскольку содержание частиц на .выходе из установки пиролиза относительно низкое. Однако, интенсивность барботирования или разжижения может регулироваться в соответствии с настоящим изобретением, так что количество частиц, до стигающих камеры бойлера, если он используется за установкой пиролиза, будет вполне достаточно для связывания окислов серы и/или других соединений серы, которые присутствуют при горении газов, поступающих из установки пиролиза Это связывание идет достаточно интенсивно, тк. температура в камере сгорания бойлера б является оптимальной для протекания реакции СаСОз + 1/2 О2 + SO2 -> CaSO4 + СО2 Кроме того, если необходимо, количество частиц, достигающих камеры сгорания из установки пиролиза, может регулироваться для обеспечения гарантированного поглощения соединений серы, образующихся при сгорании других топлив, обогащенных серой, топлив, которые одновременно сжигаются в одной и той же камере сгорания с газами из установки пиролиза. Кроме того, хотя , в описании изобретения говорится о нефтяных сланцах или других низкосортных топливах, загружаемых в установку пиролиза, если в том имеется необходимость, нефтяные сланцы или другое низкосортное топливо могут смешиваться или вводиться в установку пиролиза вместе с другим топливом с высоким содержанием серы В этом случае связывание окислов серы и/или других соединений серы в процессе горения газов из установки пиролиза твердыми частицами, покидающими установку пиролиза с газами, осуществляется достаточно эффективно Кроме того указанное топливо с повышенным содержанием серы может также вводиться в печь или воздушную струйную печь, если в этом есть необходимость, в дополнение к его введению в установку пиролиза в смеси или вместе с нефтяными сланцами или другим низкосортным топливом. Альтернативно топливо с повышенным содержанием серы может быть введено в печь или воздушно-струйную печь, если это необходимо вместо его введения в установку, в которой осуществляется пиролиз. Другие упомянутые выше топлива с повышенным содержанием серы могут быть твердыми, жидкими или газообразными Однако, если топливо смешивается со сланцами или вводится непосредственно в установку пиролиза со сланцами, могут применяться только твердые и жидкие топлива. Если используемые нефтяные сланцы по своему качеству неспособны обеспечить требуемую температуру в воздушной струйной печи (в данном случае температура около 700°С рассматривается как оптимальная), могут добавляться уголь или другие топлива в воздушную струйную печь для обеспечения ее работы при заданной температуре. Альтернативно дополнительно воздух или газы, подаваемые в воздушную струйную печь, могут подогреваться отработанной золой, которая покидает воздушную печь. Настоящее изобретение предполагает способ и устройство по улучшению характеристик исходных фосфатов (т.е. фосфатов, добываемых в разных районах мира и содержащих более чем 1 1,5% (по весу) органических материалов) благодаря почти попному изъятию органических материалов. В соответствии с настоящим изобретением может использоваться устройство, раскрытое в настоящей заявке, или устройство, раскрытое в 27256 патенте N4211606 США. Альтернативно может использоваться устройство, раскрытое в патенте N 4700639 США, описание которого использовалось для сведения. В настоящее время наилучшим вариантом осуществления изобретения для улучшения исходных фосфатов является устройство, раскрытое в данной заявке, в котором установка пиролиза обеспечивает переработку большей части органических соединений содержащихся в фосфатах, в газ. Обычные способы обогащения исходных фосфатов предполагают обработку фосфатов с весовым содержанием органических соединений до 1...1,5%. Более высокие результаты могут быть получены благодаря обжигу фосфатов при температуре около 900°С, при этом удается использовать большую часть органических соединений. Такой обжиг не может быть применен с фосфатами с более высоким содержанием органических веществ. Предпочтительный способ улучшения фосфатов, имеющих более высокое содержание органических веществ в соответствии с настоящим изобретением, предполагает использование по крайней мере двухступенчатого процесса, складывающегося из пиролиза и обжига. В соответствии с настоящим изобретением вначале производится пиролиз исходных фосфатов для переработки органических соединений, содержащихся в фосфатах в горючие газы, которые отводятся из установки пиролиза и могут использоваться для сжигания, как показано на фиг.4 и 5. Альтернативно горючие газы могут использоваться для других целей, например, как показано на фиг.7. Фосфаты, остающиеся в установке пиролиза после завершения процесса пиролиза, удаляются и обжигаются в воздушной струйной печи, которая предпочтительно работает при относительно высоких температурах около 900°С, таким образом все остающиеся в фосфатах органические материалы выжигаются и/или может применяться какой-либо другой процесс, предполагающий использование таких высоких температур в процессе улучшения исходных фосфатов. Вследствие этого процесса фосфаты, покидающие воздушную струйную печь, содержат только относительно малое количество органических соединений. Порция обработанных фосфатов по выходу из воздушной печи удаляется как конечный продукт, а следующая порция загружается в установку пиролиза для их нагрева в процессе пиролиза. Другими словами, порция улучшенных фосфатов после печи поступает в установку пиролиза аналогично тому, как зола после воздушной печи поступает в установку пиролиза в предыдущих примерах осуществления настоящего изобретения или как это осуществляется в устройстве, раскрытом в патенте N4211606 США, при этом отдается тепло, необходимое для осуществления процесса пиролиза. На фиг.4 и 5 представлены варианты установок в соответствии с настоящим изобретением для производства улучшенных фосфатов и горючих газов, которые используются в топке тепловой станции. Другие примеры использования горючих газов показаны на фиг.7. Эти примеры включают сжигание газов в камере сгорания газотурбинной установки или в двигателе внутреннего сгорания, например, дизеле, который может приводить генератор и давать электроэнергию, газы могут также использоваться как сырье в химическом производстве. Сепаратор 9, показанный на фиг.4 и 5 может устанавливаться в определенных случаях и его использование зависит от конкретного использования горючих газов. Если количества органических соединений в фосфатах, достигающих воздушной струйной печи после их выхода из установки пиролиза недостаточно для обеспечения работы воздушной струйной печи на заданных более высоких температурах, в воздушную струйную печь может добавляться уголь или другое топливо, чтобы обеспечить достижение заданных высоких температур в воздушной печи. Альтернативно часть газов, покидающих установку пиролиза, может дополнительно вводиться в воздушную струйную печь для гарантированного достижения заданных высоких температур. Использование осушительной установки аналогично способу, описанному в патенте N 4211606 США, повышает теплосодержание газов на выходе из установки пиролиза и способствует снижению затрат в системе в целом. Альтернативно воздух или газы, подаваемые в воздушную струйную печь, могут предварительно подогреваться фосфатами, покидающими воздушную печь. В следующем примере осуществления изобретения может использоваться несколько установок для производства газов, используемых в таких установках их утилизации, как камера сгорания (топка) тепловой станции или других способах утилизации, показанных на фиг.7. Если газы используются в качестве топлива для тепловой станции, одна или несколько установок переработки нефтяных сланцев аналогичных описанным в приведенных выше примерах осуществления изобретения или описанным в патенте N 4211606 США, или патенте N 4700639 США, могут использоваться с одной либо большим числом установок по обработке фосфатов, описанным выше и проиллюстрированным выше на фиг.6 способом. В этом случае исходные фосфаты, имеющие различную теплотворную способность, могут обрабатываться таким образом, что горение газа на выходе из установок обработки исходных фосфатов могут направляться в камеру сгорания для их сгорания, в которую направляются такие газы от установок обработки сланцев, обычно имеющих фиксированную теплотворную способность Если необходимо, газы, полученные на установках обработки нефтяных сланцев, могут направляться к различным камерам сгорания. Альтернативно, если некоторые исходные фосфаты имеют определенную фиксированную теплотворную способность, они также могут перерабатываться в отдельной установке или установках при переработке фосфатов, имеющих переменные характеристики теплотворной способности в других производственных установках. Газы, полученные от этих производственных установок, могут подаваться в общую камеру сгорания, или, если необходимо, в различные камеры сгорания. Кроме того, когда исходные фосфаты и нефтяные сланцы добываются из одних и тех же соседних 27256 слоев (пласты сланцев чаще всего располагаются над или под пластами фосфатов) может использоваться отдельный конвейер для транспортиров ки нефтяных сланцев и/или фосфатов к соответствующим производственным установкам В этом случае отдельные конвейерные системы исключаются Преимущества и улучшенные характеристики ТОПОЧпЪЕ ГАЗЫ И МЕЛКАЯ ЗОЛА характерные для способа и устройства в соответс твии с настоящим изобретением очевидны из приведенного описания предпочтительного примера осуществления изобретения Различные изменения и варианты могут осуществляться без нару шения сути и не выходя за рамки настоящего изо бретения описанного в прилагаемой формуле СЕПАРАТОР ПИРОЛИЗНЫЕ КРУПНАЯ ЗОЛА ГАЗЫ СЕПАРАТОР СТРУУНАЯ кдаек? ГАЗОВ ИЭОГЪ У ТШ0Ч№ЕГАЗЫИ ТВЕРД* Ч/iCMJJ водаю БОЙЛЕР СГОРАНИЯ 5 ОСТАНОВКА ПИРОЛИЗА 2 НЕФТШ1АЩЕ ВЫЙБУНКБ> НЕФТЯНЫЕ СЛАНЩ возт Фиг. 1 СЕПАРАТОР CSVPAKP СЕПАРАТОР СГОРАНИЯ БОЙЛЕР ГАЗОВИЗЗЬ 5 ВСДОН) УСШОВКА ПИРОТОАС -А 7 ВОЗДУХ Фиг. 2 НЄШШЕ СЛАНІЇ ПОДАЧА ГАЗОВ В дькжод 27256 СЕПАРАТОР СЕПАРАТОР СГОРАЮЯ БОЙЛЕР CHWATtP РАДОЕЮ Г*ЗСВИ30Ш \ водою НЕФТКЛАВД 3 ВЬЙБУНКВ ПИРОЛИЗА С БАРЬОТИРОВАНИВ* СТРУЙНАЯ ПЕЧЬ СЛАНУЮ ВОЗДУХ Фиг. 3 МЕЛКОЕ УЛУЧШЕННОЕ ФОСФАТНОЕ СЫРЬЕ СЕПАРАТОР СЕПАРАТОР КРУТЮЕ УЛУЧШІ€Є КАМЕРА СГОРАНИЯ CBWttTDP БОЙЛЕР ГАЗОВ и за™ восалтное СЬРЬЕ воданоСТРУЙІАЯ ПЕЧЬ УСТАНОВКА ГИРОЛИЗАС БУНКЕР БАРБОТИРОВАНИЭ4 ВОЗДУХ Фиг. 4 НЕ05РАБОТАНШЕ ФООФАТЫ 27256 МЕЛКОЕ УЛУЧШЕННОЕ ФОСФАТНОЕ СЫРЬЕ СЕПАРАТОР СЕПАРАТОР КРУПСЕ УЛУЧЕНЕ ФООЛШОЕ ОРЬЕ В03ДИ1ШСТРУЙНАЯ УСТАНОВКА ПИРОЛИЗАС ЕАРНТООВАНИВ* КАМЕРА СГОРАНИЯ БОЙЛЕР GSWWKP МЗЕЕТВМ ГАЗОВИЗОПІІ 5 10 БУНКЕР НЕОБРАБОТАННЕЕ Ф0ОМТЫ ВОЗДУХ Фиг. 5 ФОСФАТУ УСТАНОВКА ПИРОЛИЗА СТРУ*У\Я net ВОЗДУХ УЛУЧШЕННЫЕ ФОСФАТЫ ФОСФАТНАЯ УСТАНОВКА НЕОБРАБОТАННА ФОСФАТУ ГАЗ ГАЗ ГАЗ ГОРЯЧАЯ ЗОЛА ГОРЯЧАЯ ЗОЛА водаюСЫРЬЕ ВОЗДУХ КАМЕРА СГОРАНИЯ НЕФТШ1АНЦЕВАЯ УСТАНОВКА * 1 ВОЗДУХ ФИГ. 6 ЗОЛА УСТАНОВКА ПИРОЛИЗА НЕФТЕСЛАНЦЕВАЯ УСТАНОВКА № 2 27256 В ВОЗДШЮ-СТРУЙНУЮ ПЕЧЬ УСТАНОВКА ПИРОЛИЗА БУНКЕР GS A СЖИГАНИЕ В КАМЕРЕ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ, ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, СЬРЬЯ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА МЕХАНИЗН ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕФТЯНЫЕ СЛАНЦІ, ОТРАБОТАННОЕ СЫРЬЕ, НЕРАЗДЕЛЕННЫЕ ОТХОДЫ, ТОРФЯНОЙ МОХ ИСТОЧНИК РЕАКЦЖШХ ГАЗОВ Фиг. 7 Тираж 50 екз ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) Україна 01133 м Київ 133 бул Л Українки 26 (044)295-81 -42 (044)295-61 -97 10

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method and appliance for production of burning gases of solid fuel and method for improvement of characteristics of output phosphates

Автори англійською

Doron Benjamin, Goldman Daniel, Jaffe Ely

Назва патенту російською

Способ и устройство для производства горючих газов из твердого топлива и способ улучшения характеристик исходных фосфатов

Автори російською

Дорон Бенджамин, Голдман Даниель, Йаффе Эли

МПК / Мітки

МПК: F23M 9/00

Мітки: палива, виробництва, покращення, характеристик, пристрій, газів, горючих, спосіб, твердого, фосфатів, вихідних

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-27256-sposib-i-pristrijj-dlya-virobnictva-goryuchikh-gaziv-z-tverdogo-paliva-ta-sposib-pokrashhennya-kharakteristik-vikhidnikh-fosfativ.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб і пристрій для виробництва горючих газів з твердого палива та спосіб покращення характеристик вихідних фосфатів</a>

Подібні патенти