Спосіб піролізу з газифікацією органічних речовин чи сумішей органічних речовин та пристрій для його здійснення

Номер патенту: 76091

Опубліковано: 17.07.2006

Автори: Функ Гюнтер, Крумм Вольфганг, Хамель Штефан

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб піролізу з газифікацією органічних речовин чи сумішей органічних речовин, за яким

1) органічні речовини вводять у реактор (1) сушіння і піролізу, де органічні речовини входять у контакт із матеріалом (35) псевдозрідженого шару (3) згоряння або де органічні речовини входять у контакт із матеріалом (35) псевдозрідженого шару і стінкою реактора згоряння псевдозрідженого шару (3), завдяки чому відбуваються сушіння і піроліз, при яких органічні речовини перетворюють у пару, одержувану при сушінні, і продукти піролізу, що містять піролізні гази (13) з конденсованими речовинами і твердий вуглецевий залишок;

2) твердий вуглецевий залишок чи твердий вуглецевий залишок і частини пари та піролізного газу з конденсованими речовинами і матеріалом псевдозрідженого шару направляють назад у псевдозріджений шар (3) згоряння, в якому вуглецевий залишок органічних речовин згоряє, матеріал псевдозрідженого шару нагрівають, і знову направляють у піролізний реактор (1);

3) пару, одержувану при сушінні, і піролізні гази (13), які містять конденсовані речовини, далі обробляють в додатковому теплообміннику (2) і одержують газоподібний продукт (23) з високою теплотворною здатністю.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що псевдозріджений шар (3) згоряння, у якому згоряють залишки піролізу, працює як стаціонарний псевдозріджений шар.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відхідні гази (37), одержувані при згорянні, і матеріал псевдозрідженого шару (3) згоряння входять у контакт із теплообмінником (2), при цьому їх тепло використовують для реакції піролізних газів (13) з реагентом (21).

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що піролізні гази (13) подають у теплообмінник (2) з непрямим теплообміном.

5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що матеріал псевдозрідженого шару (3) складається тільки із золи органічних речовин чи золи і неспалених вуглецевих залишків органічних речовин, чи золи органічних речовин і додаткового матеріалу псевдозрідженого шару, чи золи і неспалених вуглецевих залишків органічних речовин і додаткового матеріалу псевдозрідженого шару.

6. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що сушіння та піроліз виконують в двох чи декількох піролізних реакторах (1), які складаються з двох чи декількох реакторів з рухомим шаром або з двох чи декількох обертових реакторів, або з обертових реакторів та реакторів з рухомим шаром.

7. Спосіб за будь-яким з пп. 1 - 6, який відрізняється тим, що в піролізні гази (13) додають реагент, такий як пара, кисень або повітря, або їх суміш.

8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що піролізні гази (13) в теплообміннику (2) з непрямим теплообміном вступають в реакцію з реагентом.

9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що піроліз виконують при температурі від 450 до 750 °С.

10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що піролізний газ (23) направляють назад до піролізного реактора (1).

11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що реагент (21), такий як пара, кисень або їх суміш подають до піролізного реактора (1).

12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що поверхні стінки реактора псевдозрідженого шару (3) згоряння надають геометричну форму, при якій вона щільно прилягає до однієї зі сторін піролізного реактора (1).

13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що реакцію піролізних газів (13) із реагентом (21), що сприяє газифікації, здійснюють при температурі від 800 до 1050 °С.

14. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що реакцію піролізних газів (13) із реагентом (21), що сприяє газифікації, здійснюють в присутності каталізатора.

15. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що реакцію піролізних газів (13) із реагентом (21), що сприяє газифікації, здійснюють в нерухомому шарі матеріалу каталізатора.

16. Спосіб за будь-яким з пп. 1-14, який відрізняється тим, що реакцію піролізних газів (13) із реагентом (21), що сприяє газифікації, здійснюють в псевдозрідженому шарі матеріалу каталізатора.

17. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що реакцію піролізних газів (13) із реагентом (21), що сприяє газифікації, здійснюють в присутності каталізатора, який додають до піролізного газу (13) з втягненням в потік.

18. Пристрій для здійснення способу піролізу та газифікації органічних речовин, зокрема для здійснення способу за будь-яким з пп. 1-17, що містить шахтний чи обертовий піролізний реактор (1), псевдозріджений шар (3) згоряння для піролізного залишку, теплообмінник (2) для піролізних газів (13), причому передбачена циркуляція матеріалу псевдозрідженого шару між псевдозрідженим шаром (3) згоряння і піролізним реактором (1), який відрізняється тим, що піролізний реактор (1), який має шлюз для подання вихідного матеріалу і вхідний отвір для подання матеріалу псевдозрідженого шару з псевдозрідженого шару (3) згоряння, розташований поблизу до псевдозрідженого шару (3) згоряння, причому піролізний реактор (1) містить на нижньому кінці пристрій переносу в псевдозріджений шар згоряння, який має перелив для передавання матеріалу псевдозрідженого шару в піролізний реактор (1), а відхідні гази (37) псевдозрідженого шару (3) згоряння подаються в теплообмінник (2), який з'єднаний з піролізним реактором (1).

19. Пристрій за п. 18, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю відбору матеріалу псевдозрідженого шару з псевдозрідженого шару (3) згоряння принаймні в одній точці або в декількох точках з можливістю направлення його до піролізного реактора.

20. Пристрій за пп. 18 або 19, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю відбору матеріалу псевдозрідженого шару з псевдозрідженого шару (3) згоряння принаймні в одній точці або в декількох точках за допомогою одного чи декількох переливів з можливістю направлення його до піролізного реактора.

21. Пристрій за будь-яким з пп. 18-20, який відрізняється тим, що псевдозріджений шар додатково містить вогнетривкі речовини.

22. Пристрій за будь-яким з пп. 18-21, який відрізняється тим, що псевдозріджений шар сформовано з компонентів вихідного матеріалу, що не горять та не газифікуються.

 

Текст

1. Спосіб піролізу з газифікацією органічних речовин чи сумішей органічних речовин, за яким 1) органічні речовини вводять у реактор (1) сушіння і піролізу, де органічні речовини входять у контакт із матеріалом (35) псевдозрідженого шару (3) згоряння або де органічні речовини входять у контакт із матеріалом (35) псевдозрідженого шару і стінкою реактора згоряння псевдозрідженого шару (3), завдяки чому відбуваються сушіння і піроліз, при яких органічні речовини перетворюють у пару, одержувану при сушінні, і продукти піролізу, що містять піролізні гази (13) з конденсованими речовинами і твердий вуглецевий залишок; 2) твердий вуглецевий залишок чи твердий вуглецевий залишок і частини пари та піролізного газу з конденсованими речовинами і матеріалом псевдозрідженого шару направляють назад у псевдозріджений шар (3) згоряння, в якому вуглецевий залишок органічних речовин згоряє, матеріал псевдозрідженого шару нагрівають, і знову направляють у піролізний реактор (1); 3) пару, одержувану при сушінні, і піролізні гази (13), які містять конденсовані речовини, далі обробляють в додатковому теплообміннику (2) і одержують газоподібний продукт (23) з високою теплотворною здатністю. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що псевдозріджений шар (3) згоряння, у якому згоряють 2 (19) 1 3 76091 4 кисень або їх суміш подають до піролізного реакпсевдозрідженого шару між псевдозрідженим шатора (1). ром (3) згоряння і піролізним реактором (1), який відрізняється тим, що піролізний реактор (1), 12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що поверхні стінки реактора який має шлюз для подання вихідного матеріалу і псевдозрідженого шару (3) згоряння надають геовхідний отвір для подання матеріалу псевдозріметричну форму, при якій вона щільно прилягає дженого шару з псевдозрідженого шару (3) згодо однієї зі сторін піролізного реактора (1). ряння, розташований поблизу до псевдозріджено13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який го шару (3) згоряння, причому піролізний реактор відрізняється тим, що реакцію піролізних газів (1) містить на нижньому кінці пристрій переносу в (13) із реагентом (21), що сприяє газифікації, здійпсевдозріджений шар згоряння, який має перелив снюють при температурі від 800 до 1050 °С. для передавання матеріалу псевдозрідженого ша14. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який ру в піролізний реактор (1), а відхідні гази (37) псевідрізняється тим, що реакцію піролізних газів вдозрідженого шару (3) згоряння подаються в теп(13) із реагентом (21), що сприяє газифікації, здійлообмінник (2), який з'єднаний з піролізним снюють в присутності каталізатора. реактором (1). 19. Пристрій за п. 18, який відрізняється тим, що 15. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що реакцію піролізних газів виконаний з можливістю відбору матеріалу псев(13) із реагентом (21), що сприяє газифікації, здійдозрідженого шару з псевдозрідженого шару (3) снюють в нерухомому шарі матеріалу каталізатозгоряння принаймні в одній точці або в декількох ра. точках з можливістю направлення його до піроліз16. Спосіб за будь-яким з пп. 1-14, який відрізняного реактора. ється тим, що реакцію піролізних газів (13) із реа20. Пристрій за пп. 18 або 19, який відрізняється гентом (21), що сприяє газифікації, здійснюють в тим, що виконаний з можливістю відбору матеріапсевдозрідженому шарі матеріалу каталізатора. лу псевдозрідженого шару з псевдозрідженого 17. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який шару (3) згоряння принаймні в одній точці або в відрізняється тим, що реакцію піролізних газів декількох точках за допомогою одного чи декількох (13) із реагентом (21), що сприяє газифікації, здійпереливів з можливістю направлення його до піснюють в присутності каталізатора, який додають ролізного реактора. 21. Пристрій за будь-яким з пп. 18-20, який відріздо піролізного газу (13) з втягненням в потік. няється тим, що псевдозріджений шар додатково 18. Пристрій для здійснення способу піролізу та газифікації органічних речовин, зокрема для здійсмістить вогнетривкі речовини. 22. Пристрій за будь-яким з пп. 18-21, який відрізнення способу за будь-яким з пп. 1-17, що містить няється тим, що псевдозріджений шар сформошахтний чи обертовий піролізний реактор (1), псевдозріджений шар (3) згоряння для піролізного вано з компонентів вихідного матеріалу, що не залишку, теплообмінник (2) для піролізних газів горять та не газифікуються. (13), причому передбачена циркуляція матеріалу Цей винахід стосується способу піролізу і газифікації органічних речовин або сумішей органічних речовин та пристрою для здійснення цього способу. Відомі способи обробки та утилізації органічних речовин або сумішей органічних речовин за допомогою, наприклад, газифікації або піролізу. Ці способи відрізняються за використовуваним газом окислення або відновлення, за типом контакту між твердою речовиною і газом. Щодо твердих носіїв або газоподібних носіїв, серед іншого, відрізняють газифікатори з циркулюючим псевдозрідженим шаром, газифікатори із захопленим у потік шаром, газифікатори з обертовою піччю та газифікатори з рухомим шаром з газоподібним носієм з протитоком, з газоподібним носієм зі співпадаючими потоками, з газоподібним носієм із перехресними потоками. Більшість відомих способів газифікації непридатні для малих децентралізованих систем через необхідність великих капіталовкладень в обладнання. Малі децентралізовані системи рекомендується, в основному, застосовувати, коли як завантажуваний матеріал використовують біомасу. Робочі характеристики способів газифікації ві дповідно до принципу циркулюючого псевдозрідженого шару значною мірою залежать від відповідного розміру часток, утримуваних у псевдозрідженому шарі, які складаються із завантажуваного матеріалу, що підлягає газифікації, і також від циркулюючого інертного матеріалу. З цього випливає відповідна вимога щодо розміру часток завантажуваного матеріалу. Надзвичайно високі вимоги накладаються на підготовку палива у випадку газифікації із шаром, втягненим у потік, який допускає використання лише розпилених часток палива. Інші істотні недоліки відомих способів газифікації полягають у тому, що етапи процесу обробки, що складаються із сушіння, дегазації, газифікації і згоряння завантажуваного матеріалу, відбуваються в зонах, що розташовані безпосередньо одна біля одної і плавно переходять одна в одну. У результаті окремі зони в реакторі є погано визначеними і дегазація, газифікація і згоряння можуть проходити в різних точках не повністю. В інших відомих способах зроблено спробу усунути ці недоліки за допомогою поділу окремих етапів процесу обробки палива, таких, як етапи дегазації, газифікації і згоряння. У публікації DE 19720331 А1 запропоновані 5 76091 6 спосіб і пристрій для газифікації чи спалювання Ця задача вирішується ознаками, описаними в сухої, чи вологої біомаси і відходів із дрібними чапунктах 1 і 11 формули винаходу. Кращі варіанти стками, чи фрагментарної біомаси, у якій, завдяки втілення і додаткові розробки даного винаходу гарячим стінкам печі для спалювання відходів, а приводять до використання властивостей, описатакож, завдяки подачі гарячого газу, що відходить них у залежних пунктах. з печі для спалювання відходів у піч дегазації, відУ способі піролізу і газифікації органічних ребувається дегазація матеріалів біологічної сирочовин чи сумішей органічних речовин ця мета відвини, завдяки якій утворюються кокс і піролізний повідно до винаходу, досягається тим, що піроліз газ, при цьому кокс надходить у розпечений шар виконується в реакторі з рухливим шаром чи оберреактора газифікації, після проходження через товому реакторі, у якому, у разі потреби, до піроліустановку для дроблення, у той час, як піролізний зних газів додають речовину, що сприяє газифікагаз згоряє в камері спалювання реактора газифіції, наприклад, пару і/чи кисень, і їх подають у кації при подачі обмеженої кількості повітря й одетеплообмінник, у якій піролізні гази реагують із ржуваний газ, що відходить, послідовно проходить речовиною, що сприяє газифікації. Твердий вуглечерез розпечений шар реактора газифікації, в цевий залишок і, у разі потреби, частина піролізноякому відбувається окислювання вуглецю до СО2 го газу самостійно надходять до реактора згорянпри одночасному відновленні газу, що відходить, ня з псевдозрідженим шаром разом з матеріалом (СО2) і пари (Н2О) з утворенням горючого бідного псевдозрідженого шару і згоряють у ньому. При газу (CO, H2). Завдяки тому, що піроліз виконуєтьцьому в ньому відбувається нагрівання матеріалу ся шляхом нагрівання при контакті з гарячими гапсевдозрідженого шару. Гази згоряння, що відхозами згоряння, що відходять, і, крім того, відбувадять, і матеріал псевдозрідженого шару входять у ється часткове згоряння піролізного газу, за контакт в теплообміннику так, що для реакції піродопомогою способу, запропонованого в DE лізних газів із речовиною, що сприяє газифікації, 19720331 А1 може вироблятися тільки газовий може використовуватися його тепловий вміст. Мапродукт із низькою теплотворною здатністю. Коли теріал псевдозрідженого шару, що відбирається з використовується паливо з більш високим вмістом реактора згоряння із псевдозрідженим шаром і летких компонентів і низьким виходом піролізного складається з золи, незгорілого коксу і, /не обов'якоксу, існує ризик недостатнього формування роззково/ з вогнетривкого матеріалу псевдозрідженопеченого шару в реакторі газифікації, який складаго шару, що додатково подається, повертається в ється з піролізного коксу, через що окислювання піролізний реактор, як середовище переносу тепвуглецю в CO з одночасним відновленням газу, що ла, що передає тепло у завантажуваний матеріал відходить, і пари до горючого бідного газу проходля виконання піролізу, що відбувається при кондить недостатньо, що погіршує теплотворну здаттакті з матеріалом псевдозрідженого шару і, у разі ність одержуваного газоподібного продукту. Крім потреби, додатково через гарячу стінку реактора того, відомий спосіб, описаний у патенті US згоряння із псевдозрідженим шаром. 4,568,362, газифікації органічних речовин і суміГарячий матеріал псевдозрідженого шару, що шей органічних речовин, у якому органічні речовиподається у піролізний реактор із псевдозріджени надходять у піролізний реактор, в якому органіним шаром згоряння, викликає швидке висихання і чні речовини входять у контакт із середовищем піроліз завантажуваного матеріалу при контакті з переносу тепла, за допомогою чого відбувається ним. Для використання як реактор може викорисшвидкий піроліз, що перетворює органічні речовитовуватися шахтна піч, у якій суміш завантажувани у продукти піролізу, які складаються з піролізного матеріалу і матеріалу псевдозрідженого шару них газів з конденсованими речовинами і твердим мігрує з верхньої частини в нижню частину через вуглецевим залишком, і необхідна енергія нагрішахту печі. Для забезпечення переносу твердих вання для піролізу виробляється шляхом спалюречовин через шахтну піч може бути встановлене вання твердого вуглецевого залишку в реакторі нерухоме обладнання, конвеєрні чи спіралі змішузгоряння, і в другому теплообміннику піролізного вачі, відповідно до відомого рівня техніки. Піролізреактора, піролізні гази, що містять смолу, підданий реактор може, наприклад, також бути сконстються таким реакціям розщеплення і реакціям за руйований як обертовий реактор, завдяки чому участю пари, в результаті яких виходить газ з видосягається добре перемішування завантажуваносокою теплотворною здатністю. У цих способах як го матеріалу і гарячого матеріалу псевдозрідженопіроліз, так і згоряння твердого вуглецевого залиго шару і, у той же самий час, досягається перенос шку відбуваються у псевдозрідженому шарі. Тептвердої речовини. Пара, що виходить із заванталообмінник для піролізних газів, що містять смолу, жуваного матеріалу під час сушіння, і піролізні гази формується у верхній частині псевдозрідженого виходять з піролізного реактора і надходять у нашару піролізу. Робота з підтримки псевдозріджеступну теплообмінник. Суміш залишкового твердоних шарів вимагає великих зусиль, і реакція піроліго вуглецевого піролізного залишку і матеріалу зних газів у теплообміннику є важко керованою. псевдозрідженого шару переноситься в псевдозріУ патенті DE 19755693 С1, описано спосіб гаджений шар згоряння за допомогою звичайних зифікації органічних речовин і сумішей органічних компонентів, таких як гвинтові конвеєри і/чи зубчаречовин. сті колеса с похилою трубою. У пристрої відповідЗавдання винаходу полягає в створенні споно до цього винаходу, бажано використовувати собу піролізу і газифікації органічних речовин чи гвинтовий пристрій. сумішей органічних речовин, а також пристрою Завдяки тому, що піроліз, переважно, виконудля здійснення способу, у якому генерують газ з ється в шахтній печі, подача псевдозріджуючого високою теплотворною здатністю. середовища, необхідна для псевдозрідженого ша 7 76091 8 ру піролізу, може бути виключена. Таким чином, Оскільки тверді вуглецеві залишки органічних реіснує можливість виконувати повний піроліз без човин і сумішей органічних речовин, як правило, подачі газу чи, на відміну від піролізу у псевдозрішвидко перетворюються в псевдозріджений шар дженому шарі, в якому необхідно подавати мінізгоряння, і частково можуть мати лише невелику мальну кількість газу для утворення псевдозрічастину матеріалу, що не може газифікуватися чи дженого шару, додається будь-яка необхідна згоряти, необхідно додатково додавати додатконевелика кількість, наприклад, одержуваного газовий матеріал для того, щоб формувати псевдороподібного продукту чи речовини, що сприяє газизріджений шар. Додатковий матеріал не потрібно фікації, такої, як пара, чи кисень повітря. При цьододавати, якщо використовувані матеріали містять му існує можливість додавати газ чи речовину, що велику кількість матеріалу, що не може бути газисприяє газифікації, в піролізний реактор у вигляді фікований чи не може згоряти, який придатний для технічної адаптації способу для відповідного застворення псевдозрідженого шару. Усі вогнетривкі стосовуваного матеріалу. У способі відповідно до матеріали такі, як пісок із діаметром зерен менш цього винаходу, піроліз, переважно, виконується в 1,5мм, придатні як матеріал, що додають для фопіролізному реакторі у відсутності повітря і газу. рмування псевдозрідженого шару. Видалення гаІнша перевага проведення піролізу на окремому рячого матеріалу псевдозрідженого шару і переетапі процесу складається в ефекті подрібнюваннос у піролізний реактор, переважно, виконується ня, що відбувається під час піролізу, що дозволяє за допомогою одного чи більшої кількості переливикористовувати матеріал з більш великими часвів, що встановлені в стінці реактора чи виходять тинками, ніж звичайно використовуються в реакточерез стінку реактора в псевдозріджений шар. Цей рах із псевдозрідженим шаром, завдяки процесам спосіб має перевагу, яка полягає в тому, що, крім тління і дегазації. Як альтернатива, існує можлипереносу гарячого матеріалу псевдозрідженого вість установки подрібнювального пристрою такошару в піролізний реактор, може бути просто го, як валкова дробарка, перед пристроєм подачі встановлена висота псевдозрідженого шару зготвердого вуглецевого піролізного залишку і матеряння. Видалення матеріалу псевдозрідженого ріалу псевдозрідженого шару в псевдозріджений шару також може виконуватися за допомогою іншар згоряння, що може додатково знизити вимоги ших відомих конвеєрів, таких, як гвинтовий конведо розміру часток використовуваного матеріалу. єр; однак це призводить до підвищення технічних Енергія, необхідна для подрібнювання піролізного витрат. коксу, буде при цьому істотно нижчою, ніж енергія, Цей винахід базується на основній ідеї струкнеобхідна для подрібнювання, наприклад, такої турування способу в легко здійснювані етапи оббіомаси, як деревина. робки. Окремі етапи обробки і їхня взаємодія моВуглецевий твердий піролізний залишок саможуть бути, відповідно, ідеально розроблені у стійно згоряє з повітрям у псевдозрідженому шарі, вигляді технічної конструкції з урахуванням спеціу результаті чого утворюється матеріал псевдозріальних властивостей завантажуваного матеріалу і дженого шару такий, як зола, і завдяки вивільненпередбачуваної якості одержуваного газоподібноню енергії, додатково нагріває вже існуючий матего продукту. ріал псевдозрідженого шару. Псевдозріджений Додаткові переваги цього винаходу представшар згоряння може бути розроблений і може пралені на кресленнях, описаних нижче, на яких зоцювати відповідно до відомого рівня технології бражені приклади переважних варіантів втілення псевдозрідженого шару. Добавки повітря можуть, дійсного винаходу. На кресленнях показано: переважно, виконуватися ступінчасто відповідно Фіг.1 - потоки маси й потоки енергії етапу піродо емісії псевдозрідженого шару згоряння. Реаклізу теплообмінника і псевдозрідженого шару зготор згоряння розроблений як стаціонарний реакряння за способом відповідно до винаходу; тор із псевдозрідженим шаром, тобто кількість газу Фіг.2 - схематичне зображення варіанту втіпсевдозрідженого середовища повинна бути дослення способу відповідно до винаходу; татньою, з одного боку, для перевищення мінімаФіг.3 - схематичне представлення варіанту льної швидкості утворення псевдозрідженого шару втілення пристрою відповідно до винаходу. для твердих речовин і, з іншого боку, не повинна Як видно на Фіг.1, завантажуваний матеріал перевищувати швидкості, необхідної для одер10 і матеріал 35 псевдозрідженого шару подаютьжання продукту. Виходячи з висоти псевдозріджеся, як середовище передачі тепла, на етап 1 піроного шару, що складає приблизно від 2,5м до 3м, лізу. Потік тепла, що переноситься з матеріалом необхідно використовувати стаціонарне устатку35, утворюється від температури псевдозрідженовання для запобігання формуванню пульсуючого го шару згоряння через стан і потік маси матеріалу псевдозрідженого шару і супровідних пульсацій 35 псевдозрідженого шару і потоку 10 завантажутиску, що його супроводжують. Матеріал псевдозваного матеріалу, а також, завдяки необхідній терідженого шару, що нагрівається в процесі згорянмпературі піролізу. Крім того, подається речовина, ня, у кінці подається в піролізний реактор. Матеріщо сприяє газифікації 11 і потік 34 тепла, що пеал псевдозрідженого шару складається із золи, що редається з псевдозрідженого шару 3 згоряння. залишається після згоряння твердого вуглецевого Після етапу 1 піролізу виходять піролізний газ 13, залишку. Якщо в псевдозрідженому шарі згоряння що направляють у теплообмінник 2, піролізний газ відбувається неповне згоряння піролізного коксу, 15, що направляють у реактор згоряння (у псевдоматеріал псевдозрідженого шару, що направлязріджений шар 3 згоряння), суміш матеріалу псевється в процес, як середовище переносу тепла, дозрідженого шару і твердого вуглецевого залишскладається із золи завантажуваного матеріалу і ку 14 піролізу і потік 12 втрат тепла. не згорілого вуглецевого піролізного залишку. Суміш матеріалу псевдозрідженого шару і 9 76091 10 твердого вуглецевого піролізного залишку 14 налучаються матеріалом 32 псевдозрідженого шару, правляють у псевдозріджений шар 3 згоряння раматеріалу 35 псевдозрідженого шару і кількості 36 зом із піролізним газом 15 і повітрям 31. Матеріал енергії, переданої в теплообмінник 2. З цієї причи35 псевдозрідженого шару, що нагрівається при ни потік перегрітої пари генерується з потоку 70 згорянні, направляється назад у піролізний реакводи, що подається на обробку 7, при обліку ефектор 1. З псевдозрідженого шару згоряння також тивності згоряння в елементі 8 передачі тепла. виходить гарячий газ, що відходить, 37. Частина Якщо потік 21 пари, що надходить у теплообмінник тепла 36, що міститься в газі, що відходить, пере2, відбирати з потоку перегрітої пари, генерованодається в теплообмінник 2. Крім того, з реактора 3 го на етапі 8, залишається потік 71 перегрітої пари згоряння виходить потік 33 втрат тепла і матеріал з потужністю 0,45МВт, напругу якого знімають че32 псевдозрідженого шару, що повинен видалятирез турбіну 9. ся для регулювання загального вмісту з твердих При подачі речовини, що сприяє газифікації, у речовин при стаціонарній роботі. вигляді пари 21, піролізні гази 13 подають у теплоПіролізний газ 13, що подається у теплообмінобмінник 2, який складається з елемента передачі ник 2, перетворюється разом із речовиною, що тепла, що оснащений каталізатором для поліпсприяє газифікації, 21 в одержуваний газоподібний шення розщеплення смоли. Каталізатор може запродукт 23 за допомогою тепла що подається 36 у стосовуватися у вигляді твердого шару, псевдозприсутності каталізатора, з теплообмінника 2 вирідженого шару або ж частинки каталізатору ходять газовий продукт 23 і потік 22 втрат тепла. можуть додаватися безпосередньо у потік піролізВаріант втілення них газів 13 і переміщатися в ньому. Енергія, неУ нижчеподаному прикладі описана переважобхідна для реакції піролізного газу 13 з парою 21, не здійснення способу і пристрою, відповідно до виділяється в теплообмінник 2 через потік 36 гаряцього винаходу. Переважний спосіб, відповідно до чого топкового газу з псевдозрідженого шару 3 Фіг.2, і кращий пристрій, відповідно до Фіг.3, застозгоряння, при цьому відбувається реакція при темсовуються для піролізу і газифікації 900кг деревипературі від 850°С до 900°С в залежності від керуни в годину. Деревина, використовувана як приквання роботою псевдозрідженого шару 3 згоряння. лад, в основному, складається з 52,3 відсотків за Повітря чи кисень також можуть бути підмішані до вагою вуглецю, 5,9 відсотків за вагою водню і 41,8 речовини, що сприяє газифікації у вигляді пари 21 відсотка за вагою палива, по відношенню до горюдля додаткового підвищення температури шляхом чої речовини вільної від води і золи, і, крім того, часткового згоряння піролізного газу. Одержувамістить частину золи, що складає 0,51 відсотків за ний газоподібний продукт 23 має теплотворну здавагою відносно сирого завантажуваного матеріалу. тність 9,87МДж/м3 (Нu) і складається з наступних Теплотворна здатність деревини складає компонентів газу: 48,7 об'ємних відсотків Нu; 36,1 Нu=17,2Мдж/кг для стану, вільному від води; об'ємних відсотків 3; 0,1 об'ємних відсотків СН4; теплова потужність газифікації, таким чином, 6,1 об'ємних відсотків СО2; 9 об'ємних відсотків складає 3,92МВт. Н2О. Одержуваний газоподібний продукт 23, власУ переважному варіанті втілення способу гане кажучи, не містить пилу і погашений на підготозифікації деревини, зображеному на Фіг.2, деревивчому етапі 5. Ефективність холодного газу, тобто ну 10 піддають подрібнюванню і/або сушінню на хімічна енергія завантажуваного матеріалу стосопідготовчому етапі 4, у залежності від стану заванвно змісту хімічної енергії одержуваного газоподітажуваного матеріалу до того, як він надійде на бного продукту, складає 80,8%. етап 1 піролізу. Деревина після підготовчого етапу На Фіг.3 схематично зображено переважний 4 містить воду в кількості 8,9 відсотків за вагою. варіант втілення пристрою для піролізу і дегазації Піроліз виконують при температурі 580°С. Мавідповідно до запропонованого винаходу. Деревитеріал 35 псевдозрідженого шару, що вводиться в ну 10 подають у піролізний реактор 1 через газопіролізний реактор 1, має температуру 900°С, при непроникний пристрій подачі, у даному прикладі цьому подається 4,1 кратна кількість матеріалу зображений як зубчасте колесо. Сушіння і піроліз псевдозрідженого шару, тобто 3,7 тон на годину, завантажуваного матеріалу відбуваються в контащо повинен циркулювати для нагрівання завантакті з гарячим матеріалом 35 псевдозрідженого шажуваного матеріалу до температури піролізу ру, що подається через перетік з псевдозрідженого 580°С. При піролізі деревини остаточно залишашару 3 згоряння. Одержуваний піролізний газ 13 ється 20,3 відсотки за вагою (відносно сирого панадходить у теплообмінник 2 при додаванні пари лива) твердих піролізних залишків, що мають теп21, причому конструкція зазначеного теплообмінлотворну здатність Нu=30МДж/кг. Продукт, що ника представлена тут для прикладу у вигляді залишається, після сушіння і піролізу виводять з трубчастого елемента теплопередачі. Після перепіролізного реактора 1 у вигляді газу 13 і подають творення піролізного газу 13 парою 21, одержувау теплообмінник 2. Суміш твердого піролізного ний газоподібний продукт 23 охолоджують і очизалишку і матеріалу 14 псевдозрідженого шару щають на підготовчому етапі 5. Для запобігання подають у псевдозріджений шар 3 згоряння і спанебажаного обміну газами між піролізним реактолюють там з повітрям 31. Потік, що містить тепло, ром 1 і псевдозрідженим шаром 3 згоряння, продуякий надходить до псевдозрідженого шару згорянктивності вентилятора лінії 50 одержуваного газоня разом із твердим піролізним залишком деревиподібного продукту і вентилятора лінії 60 ни містить 1,52МВт. У цьому прикладі надлишки топкового газу повинні бути узгоджені. Внаслідок енергії, що виносяться потоком 37 топкового газу, того, що перелив з псевдозрідженого шару 3 згозалишаються в матеріалі 3 псевдозрідженого шару ряння в піролізний реактор 1 сконструйований тазгоряння після видалення втрат 33 тепла, що виким чином, що він постійно наповнений матеріа 11 76091 12 лом 35 псевдозрідженого шару, у комбінації з за14 суміш твердого піролізного залишку і матезначеними вентиляторами, обмін газом між обома ріалу псевдозрідженого шару реакторами запобігається за допомогою простого 15 піролізний газ засобу. Для переносу суміші твердих залишків 2 теплообмінник піролізу і циркулюючого матеріалу 14 псевдозрі21 речовина, що сприяє газифікації дженого шару в псевдозріджений шар З згоряння 22 втрата тепла переважно використовують гвинтовий елемент. 23 одержуваний газоподібний продукт Гвинтовий елемент повинен мати таку конструк3 згоряння цію, щоб втрата тиску через проходи гвинта, запо31 повітря внені матеріалом, була більшою, ніж через псев32 матеріал псевдозрідженого шару дозріджений шар 3 настільки, щоб потік повітря 31, 33 втрата тепла що подається у псевдозріджений шар 3 згоряння, 34 потік тепла не проходив по обхідному каналу через піролізний 35 матеріал псевдозрідженого шару реактор 1. Потік 71 пари 1, тиск якого знімають, 36 потік тепла наприклад, за допомогою турбіни 9, виробляється 37 газ згоряння, що відходить з потоку води з використанням тепла потоку 37 4 етап попередньої обробки топкового газу через елемент 8 передачі тепла. 5 очищення газу Частина потоку 71 пари може використовуватися 50 очищений газоподібний продукт як пара 21 теплообмінника 2. Газ, що відходить, 60 6 очищення топкового газу подають на очищення 6 топкового газу. 60 газ, що відходить Список номерів посилань: 7 обробка води 1 піролізний реактор 70 вода 10 завантажуваний матеріал 71 пара 11 речовина, що сприяє газифікації 8 елемент передачі тепла 12 втрата тепла 9 турбіна. 13 піролізний газ 13 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 76091 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

A method for pyrolysis with gasification of organic substances or mixtures of organic substances and a plant for realizing the same

Назва патенту російською

Способ пиролиза с газификацией органических веществ или смесей органических веществ и устройство для его осуществления

Автори російською

Hamel, Stefan

МПК / Мітки

МПК: C10B 49/00, C10B 57/00, C10J 3/00, C10K 3/00

Мітки: органічних, здійснення, піролізу, сумішей, спосіб, газифікацією, пристрій, речовин

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-76091-sposib-pirolizu-z-gazifikaciehyu-organichnikh-rechovin-chi-sumishejj-organichnikh-rechovin-ta-pristrijj-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб піролізу з газифікацією органічних речовин чи сумішей органічних речовин та пристрій для його здійснення</a>

Подібні патенти