Способ осуществления пиролиза


 


Владельцы патента RU 2502779:

Валтион текниллинен туткимускескус (FI)

Изобретение может быть использовано в энергетике и химической промышленности. Способ осуществления пиролиза включает подачу в котел для сжигания первого исходного материала, а второй исходный материал подают в реактор пиролиза (а). В котле для сжигания из первого исходного материала получают энергию и передают ее из котла для сжигания в реактор пиролиза с помощью теплоносителя (b). Теплоноситель нагревают в котле для сжигания (с). В реакторе пиролиза из второго исходного материла получают газообразные и жидкие фракции продукта посредством быстрого пиролиза (d). Второй исходный материал смешивают с газом-носителем для получения смеси, а нагретый теплоноситель, который был нагрет в котле для сжигания, направляют в данную смесь (е). Теплоноситель прокачивают по замкнутой системе из котла для сжигания в реактор пиролиза и из реактора пиролиза в котел для сжигания через стадию разделения (f). Большинство потоков побочных продуктов, потоков остатков и потоков отходов направляют в котел для сжигания (g). Изобретение позволяет одновременно получать тепловую энергию и продукты пиролиза безопасным для окружающей среды образом. 10 з.п. ф-лы, 8 пр.

 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способу осуществления пиролиза, определенному в преамбуле п.1 формулы изобретения, таким образом, что первый исходный материал подают в котел для сжигания, а второй исходный материал подают в реактор пиролиза, которые объединены друг с другом; при этом в котле для сжигания из исходного материала получают энергию, а в реакторе пиролиза из исходного материала получают газообразные и жидкие фракции продукта посредством быстрого пиролиза.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Из уровня техники известно, что продукт пиролиза, т.е. пиролизную жидкость или пиролизный газ, получают из различных видов биомассы или органических материалов, таких как древесина, кора, бумага, солома, пластмассовые отходы, горючий сланец, бурый уголь, торф и т.п., посредством сухой перегонки с применением методики пиролиза. Пиролиз обычно осуществляют в бескислородных условиях при температуре, приблизительно составляющей от 300 до 800°С. Когда применяют низкую скорость нагрева, обычно можно извлечь пиролизную жидкость, например, древесную смолу из сухой древесины, в количестве, приблизительно составляющем от 20 до 30 масс.%. Количество пиролизной жидкости возрастает, когда применяют способ быстрого пиролиза. Известно много способов быстрого пиролиза для получения продуктов пиролиза и химикатов.

Быстрый пиролиз обычно осуществляют путем нагрева топлива, подлежащего пиролизу, в потоке горячего газа, не содержащего кислорода, введения требуемого тепла в пиролизер с применением обогревающего газа, теплообменника или теплоносителя, например, песка или носителя на основе оксида алюминия. В качестве пиролизера можно применять барботажный реактор или реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем песка. Полученный пиролизный пар конденсируется при температуре менее 150°С, образуя пиролизную жидкость.

Топливо, подлежащее пиролизу, например, биомассу, можно направить в сушилку, расположенную до пиролизера, для сушки, чтобы понизить содержание воды в образующейся пиролизной жидкости. Обычно применяют известные барабанную сушилку, сушилку с мгновенным испарением или сушилку с псевдоожиженным слоем, которые обычно включают газообразные продукты сгорания или водяной пар в качестве сушильного газа. Также известно применение пароосушителя, в котором тепло вводят с помощью горячего песка в сушилку, работающую на основе псевдоожиженного слоя, и в котором удаляют только воду. Температуру поддерживают на таком уровне, чтобы не улетучивались органические соединения.

В публикации патента ЕР 513051 (Ensyn Technologies Inc.) описаны способ и устройство для получения пиролизной жидкости из топлив посредством быстрого пиролиза таким образом, что циркуляционный реактор, который функционирует в качестве пиролизера, включает отдельные зоны смешивания и реакции. Передачу тепла к частицам топлива осуществляют с применением в качестве теплоносителя теплопередающего песка или катализатора на основе алюмосиликата, средний размер частиц которого составляет от 40 до 500 мкм. В данном способе используют газ-носитель, не содержащий кислорода. Подаваемый материал в форме частиц, газ-носитель, не содержащий кислорода, и горячий теплоноситель в форме частиц смешивают друг с другом в нижней секции реактора, и перемещают смесь наверх, в секцию реактора, в которой подаваемый материал превращается в продукты. Время контакта между подаваемым материалом и теплоносителем составляет менее 1,0 с. Теплоноситель в форме частиц отделяют от фракций продукта и повторно направляют в реактор. В данном способе соотношение масс теплоносителя и топлива превышает 5:1.

Из уровня техники также известно применение реактора окисления для обработки песка, который выходит из пиролизера, и кокса, полученного во время пиролиза. В реакторе окисления кокс сгорает, а песок нагревается, и его повторно направляют в пиролизер. Отношение производительности реактора окисления к производительности пиролизера по топливу обычно составляет 1:5. Данный тип реактора окисления, главным образом, предназначен только для сжигания кокса, полученного во время пиролиза, и неконденсируемых газов. Поэтому теплосодержание кокса и неконденсируемых газов, согласно энергетическому балансу, является ограничивающим фактором в подаче массы в пиролизер.

В известных способах пиролиза проблема состоит в необходимости подачи дополнительного топлива в пиролизер и в использовании дополнительного оборудования, такого как сушилка, и в возможном дрейфе воды, которую испарили в ходе процесса, в пиролизное масло. Обычно воду, испарившуюся, например, в сушилке, конденсируют или отводят в атмосферу. Когда испарившаяся вода содержит органические продукты сухой перегонки, применение данного способа становится проблематичным из-за вредных воздействий на окружающую среду, например, сильных запахов. Кроме того, известные устройства не позволяют применять различные технологические потоки, потоки побочных продуктов и нежелательные промежуточные/конечные продукты в данном способе эффективным образом.

Кроме того, из патента FI 117512 того же заявителя ранее было известно объединение пиролизера и котла для сжигания в один агрегат.

ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей данного изобретения является устранение вышеупомянутых проблем и описание нового способа для его применения в осуществлении пиролиза и различных способов проведения пиролиза и в оптимизации пиролиза и в распределении выработанной энергии. Одной из особых задач данного изобретения является описание способа одновременного получения тепловой энергии и продукта пиролиза в промышленном масштабе и безопасным для окружающей среды образом посредством циркуляции и применения технологических потоков, которые получены во время данного способа.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Отличительные признаки способа согласно данному изобретению представлены в формуле изобретения.

Изобретение основано на способе получения продуктов пиролиза и энергии гибким образом и на способе осуществления и усовершенствования пиролиза таким образом, что первый исходный материал или смесь исходных материалов подают в котел для сжигания, а второй исходный материал или смесь исходных материалов подают в реактор пиролиза, которые объединены друг с другом; при этом из исходных материалов в котле для сжигания получают энергию в форме тепла, электричества, пара или газа, а из исходных материалов в реакторе пиролиза получают газообразные и жидкие фракции продукта посредством быстрого пиролиза. Согласно данному изобретению, получение фракций продукта пиролиза и энергии регулируют путем оптимизации исходного материала и выбора, например, его доступности, стоимости и количества, состава суммарного продукта и себестоимости производства, рыночной стоимости и качества по меньшей мере одной из фракций продукта, предпочтительно, себестоимости производства, рыночной стоимости и качества нескольких фракций продукта, посредством изменения технологических параметров, предпочтительно, более чем одного из технологических параметров, которые выбирают из группы, включающей первый исходный материал, второй исходный материал, количества исходных материалов, выбор дополнительных веществ, технологический режим, выбор дополнительной стадии процесса, состав и количество применяемого газа-носителя, количество кислорода, выбор теплоносителя и содержание влаги в исходном материале.

В данном контексте термин "первый исходный материал" относится к исходному материалу или к смеси исходных материалов, которые подают в котел для сжигания. В данном контексте термин "второй исходный материал" относится к исходному материалу или к смеси исходных материалов, которые подают в реактор пиролиза. Первый и второй исходные материалы могут быть одинаковыми, частично похожими или совершенно различными по составу. В одном из воплощений данного изобретения в котел для сжигания и в реактор пиролиза подают по существу различные исходные материалы, чтобы довести до максимума коэффициент эффективности сжигания и пиролиза и выход продукта пиролиза.

В способе согласно данному изобретению процесс предпочтительно проводят системно путем оптимизации выбираемого исходного материала, состава суммарного продукта, количества и качества продукта. В одном из воплощений данного изобретения доля наиболее ценных фракций продукта является максимальной.

Предпочтительно, объединенный котел для сжигания обеспечивает осуществление и промышленную полезность пиролиза.

В одном из воплощений данного изобретения исходные материалы, которые находятся в форме твердого вещества, жидкости, пара или газа, выбирают из группы, включающей органическое вещество, стружки, щепу лесоматериалов, древесину, кору, опилки, солому, уголь, торф, масло, горючий сланец, бурый уголь, нефть, биомассу, энергосодержащие отходы, пластмассу, пластмассовые отходы, топливосодержащие отходы, топливо, полученное из отходов (ТПО), скипидар, черный щелок, органический растворитель и их производные. В одном из воплощений данного изобретения исходный материал или исходные материалы можно выбирать, например, из расположенных рядом контейнеров, в зависимости от требуемого состава суммарного продукта.

В одном из воплощений данного изобретения энергию и фракцию продукта пиролиза, которая находится в форме твердого вещества, жидкости, пара или газа, включают в группу, включающую пиролизный газ, пиролизный пар, пиролизную жидкость, пиролизное масло, черный щелок, скипидарное мыло, топливо, химикаты, углеродное волокно, плавкую смолу, газ, полученный при газификации, горючий газ, пар, водяной пар, водород, тепло и электричество.

В одном из воплощений данного изобретения газообразные фракции продукта, которые получают во время пиролиза, конденсируют, главным образом, в жидкие продукты пиролиза.

В одном из воплощений данного изобретения большую часть энергии и фракций продукта пиролиза прокачивают по замкнутой системе, извлекают, дополнительно обрабатывают и/или используют.

Предпочтительно, в реактор пиролиза м на другие стадии процесса направляют только часть энергии, которая была получена в котле для сжигания.

В одном из воплощений данного изобретения применяют теплоноситель для передачи энергии, предпочтительно, тепла, из котла для сжигания на требуемую стадию процесса, например, пиролиз или требуемые и заранее определенные дополнительные стадии, и/или для регенерации энергии. В одном из воплощений данного изобретения теплоноситель направляют отдельно на каждую стадию процесса. В альтернативном воплощении данного изобретения тот же самый теплоноситель прокачивают по замкнутой системе через различные стадии. В одном из воплощений данного изобретения теплоноситель прокачивают по замкнутой системе из котла для сжигания в реактор пиролиза и из реактора пиролиза обратно в котел для сжигания через стадию разделения.

В одном из воплощений данного изобретения теплоноситель выбирают из группы, включающей песок, пластовый песок, материал на основе оксида алюминия, другой материал для создания псевдоожиженного слоя и т.п.

В одном из воплощений данного изобретения способ включает многостадийный пиролиз, в котором быстрый пиролиз осуществляют в качестве первой стадии, а фракции продукта с более высоким качеством и/или дополнительные фракции продукта получают во время второй стадии путем применения дополнительной стадии.

В одном из воплощений данного изобретения способ включает многостадийный пиролиз, в котором дополнительную стадию осуществляют в качестве первой стадии, а быстрый пиролиз осуществляют в качестве второй стадии, чтобы получить фракции продукта с более высоким качеством и/или дополнительные фракции продукта.

В одном из воплощений данного изобретения дополнительную стадию выбирают из группы, включающей: сушку, повышение температуры, газификацию, отделение пыли, риформинг, паровой риформинг, разделение фракций продукта и отделение твердых веществ. Отделение твердых веществ может включать отделение теплоносителя, например, песка, углерод содержащего материала, кокса, твердых частиц или эквивалентных твердых веществ.

В одном из воплощений данного изобретения первая и вторая стадии по существу объединены в одном агрегате, например, в одном устройстве. В альтернативном воплощении данного изобретения устройства для первой и второй стадии соединены друг с другом.

В альтернативном воплощении данного изобретения многостадийный пиролиз может включать более двух стадий.

В одном из воплощений данного изобретения осуществление стадии пиролиза в данном способе модифицируют посредством по меньшей мере одной особой операции, которую выбирают из группы, включающей повышение температуры, снижение температуры, выбор газа-носителя, подачу пара и добавление кислорода.

В одном из воплощений данного изобретения пиролизный газ, который образовался на первой стадии, направляют на вторую стадию, на которой температура существенно выше, чем на стадии пиролиза. Если на данной второй стадии в качестве газа-носителя применяют водяной пар, то происходит реакция парового риформинга, что приводит к тому, что значительная часть смолистых соединений разлагается на водород и монооксид углерода.

В одном из воплощений данного изобретения теплоноситель подают в реактор в две стадии: на стадии сушки и на стадии реакции. Температуры на стадии сушки и на стадии реакции регулируют по отдельности для оптимизации состава суммарного продукта и качества продукта. В одном из воплощений данного изобретения исходный материал, который подавали на стадии сушки, и теплоноситель направляют в виде смеси на вторую стадию, т.е. на стадию реакции, после сушки.

По существу любой известный способ сушки можно применять в качестве способа сушки, например, низкотемпературную сушку, сушку смешиванием и т.п. Часть тепловой энергии, которая образовалась в котле для сжигания, можно применять для сушки топлива, подлежащего пиролизу. С помощью сушки предпочтительно снижают содержание воды в образующемся продукте пиролиза, в результате чего повышается стабильность продукта. Водяной пар можно извлечь со стадии сушки и использовать, например, в получении тепла. В одном из воплощений данного изобретения пар не отделяют на стадии сушки.

В одном из воплощений данного изобретения реактор пиролиза эксплуатируют в качестве устройства типа газификатора. В таком случае температура в реакторе выше, чем при обычном пиролизе, а выход газа в составе суммарного продукта максимален. В одном из воплощений данного изобретения в реактор подают природный газ в качестве дополнительного вещества.

В одном из воплощений данного изобретения газ-носитель выбирают из группы, включающей газообразные продукты сгорания, предпочтительно, очищенные газообразные продукты сгорания, водяной пар, воздух и их смесь.

В одном из предпочтительных воплощений данного изобретения газ-носитель содержит кислород. Предпочтительно, пиролиз осуществляют в реакторе пиролиза в присутствии кислорода. В одном из воплощений данного изобретения применяют газ-носитель, который содержит кислород в количестве от 1 до 7 об.%. Путем применения кислорода можно повысить сохраняемость продукта пиролиза.

В одном из воплощений данного изобретения в газ-носитель добавляют дополнительный кислород, например, в форме воздуха, чтобы повысить содержание кислорода.

В одном из воплощений данного изобретения очищенные газообразные продукты сгорания из котла для сжигания применяют в качестве газа-носителя и прокачивают по замкнутой системе из котла для сжигания в реактор пиролиза.

В одном из воплощений данного изобретения в качестве газа-носителя применяют водяной пар. В таком случае происходит реакция парового риформинга, что приводит к тому, что значительная часть смолистых соединений разлагается на водород и монооксид углерода.

В предпочтительном воплощении данного изобретения газ-носитель пропускают через реактор пиролиза один раз и направляют в котел для сжигания. Газ-носитель не направляют повторно из выпускного отверстия реактора пиролиза во впускное отверстие реактора пиролиза.

В одном из воплощений данного изобретения технологические параметры выбирают из группы, включающей температуру на стадии пиролиза / температуру в реакторе пиролиза, температуру на дополнительной стадии, время пребывания в реакторе пиролиза, температуру в котле для сжигания, способ смешивания и порядок смешивания исходных материалов для пиролиза, газа-носителя и теплоносителя, добавление кислорода, циркуляцию теплоносителя и циркуляцию продукта и побочных фракций.

В одном из воплощений данного изобретения фракции продукта, которые образуются в котле для сжигания и в реакторе пиролиза, разделяют на продукты, потоки побочных продуктов процесса, потоки остатков, потоки отходов и/или нежелательные фракции. В одном из воплощений данного изобретения большинство потоков побочных продуктов, потоков остатков и потоков отходов, например, потоки остатков из конденсатора, потоки остатков из разделительных устройств и фильтров, потоки отходов исходных материалов, газообразную фракцию продуктов сгорания и эквивалентные потоки по существу направляют снова в котел для сжигания. Подачу потоков побочных продуктов, потоков остатков и потоков отходов и объемы их подачи в котел для сжигания не нужно регулировать по отдельности вследствие того, что сама подача исходного материала в котел для сжигания существенно больше.

В одном из воплощений данного изобретения подготавливают смесь второго исходного материала и газа-носителя, и в данную смесь направляют теплоноситель, который был нагрет.

В одном из воплощений данного изобретения на различных стадиях процесса применяют подходящие дополнительные вещества. Например, в качестве дополнительных веществ можно применять спирты, такие как изопропанол, этанол или метиловый эфир рапсового масла, в сочетании с конденсатором, для того чтобы улучшить действие конденсатора и/или качество продукта. Вещества на основе спирта также можно применять в сочетании с промывателями или аналогичными устройствами, для того чтобы улучшить действие данного устройства. В одном из воплощений данного изобретения в качестве дополнительных веществ можно применять катализаторы, например, в реакторе пиролиза или в котле для сжигания, например, в сочетании с циркуляцией песка, для того чтобы повысить эффективность процесса и/или качество продукта.

Благодаря данному изобретению, можно оптимизировать эффективность, стоимость и состав суммарного продукта данного процесса относительно цены других продуктов и требований, предъявляемых к качеству продукта. Данное изобретение обеспечивает преимущество, состоящее в том, что сочетание пиролиза и сжигания согласно данному изобретению можно применять в производстве различных и новых продуктов. Благодаря способу оптимизации согласно данному изобретению, реактор пиролиза также может служить, по меньшей мере частично, другим целям, помимо обычного пиролиза, с точки зрения производительности и времени. Кроме того, различные дополнительные стадии и устройства можно легко сочетать с реактором пиролиза, чтобы регулировать состав суммарного продукта. Комплексное решение согласно данному изобретению обеспечивает большую гибкость для различных способов эксплуатации и получения различных продуктов.

Посредством способа согласно данному изобретению можно получать как продукт пиролиза, так и энергию с более высокой эффективностью, чем в известных способах, поскольку получаемые потоки побочных продуктов и потоки отходов, твердое вещество и углеродсодержащий материал и неконденсируемые газы, и их запас энергии можно превращать в котле для сжигания в тепло или в пар для получения энергии. Часть тепловой энергии из котла для сжигания применяют в реакторе пиролиза, если требуется, для сушки топлива, подвергнутого пиролизу, и для других дополнительных стадий процесса и для сжигания неконденсируемых газов в котле для сжигания, а большую часть тепловой энергии направляют на регенерацию, например, в форме пара. Не требуется дополнительная подача энергии в реактор пиролиза и на другие стадии способа, поскольку тепловой энергии, направляемой из котла для сжигания, достаточно для поддержания процесса. Данное изобретение обеспечивает преимущество, состоящее в достижении автономности с энергетической точки зрения, с помощью сочетания реактора пиролиза и котла для сжигания согласно данному изобретению.

Подача оптимальных топливных смесей как в реактор пиролиза, так и в котел для сжигания повышает эффективность процесса с точки зрения выхода продукта пиролиза и тепловой энергии и минимизирует стоимость процесса.

Способ согласно данному изобретению легко осуществлять в производстве. Благодаря объединенному котлу для сжигания, энергия становится доступной, и, например, можно легко регулировать температуру в реакторе пиролиза. Способ согласно данному изобретению можно применять для пиролиза продукта с использованием любого подходящего исходного материала. Кроме того, процессом согласно данному изобретению легко управлять. Кокс и другие эквивалентные остаточные фракции не накапливаются в технологическом оборудовании, а вместо этого их можно направить в котел для сжигания, для того чтобы сжечь, так что они не вызывают каких-либо проблем в ходе процесса. Следовательно, не нужно беспокоиться о возможном содержании кокса в исходном материале при выборе исходного материала.

Дополнительным преимуществом данного изобретения является то, что баланс кокса в процессе и тепловой баланс при сушке не накладывают ограничений на пиролиз и другие стадии процесса.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В следующем разделе изобретение будет описано с помощью подробных примеров воплощений изобретения.

Пример 1

Технологический агрегат согласно данному изобретению, включает котел для сжигания, реактор пиролиза и конденсационное устройство. Реактор пиролиза и конденсационное устройство по существу объединены с котлом для сжигания, т.е. образуют единый агрегат. Топливо подают в котел для сжигания и сжигают для получения тепловой энергии. В реакторе пиролиза образуются газообразные продукты пиролиза из подходящих исходных материалов посредством пиролиза, и их конденсируют в жидкие продукты пиролиза в конденсационном устройстве. Газ-носитель подают в реактор пиролиза. Получают энергию в форме тепла, водяного пара или газа, образовавшихся в котле для сжигания, или часть тепла направляют в другие части устройства, например, в реактор пиролиза, в форме горячего теплоносителя, который в данном воплощении изобретения представляет собой пластовый песок.

Пример 2

Способ в данном примере осуществляют с помощью технологического устройства согласно Примеру 1.

В данном способе наиболее ценную и подходящую часть исходного материала применяют в качестве материала для пиролиза, а менее подходящую с точки зрения пиролиза часть подают в котел для сжигания. Исходный материал разделяют известным способом, например, с помощью сортировочной машины или оптического сепаратора.

Хорошие исходные материалы для пиролиза включают остаточные продукты лесоперерабатывающей промышленности, например, щепу, опилки и обломки коры. Однако высокого выхода жидкости достигают только для сухого исходного материала из так называемой ядровой древесины без коры. Иными словами, из коры получают меньшее количество продукта пиролиза, который, кроме того, менее стабилен и легко разделяется на фазы. Поэтому нецелесообразно подавать один и тот же исходный материал в реактор пиролиза и в котел для сжигания. В предпочтительном воплощении данного изобретения исходный материал, содержащий кору, направляют в котел для сжигания, чтобы получить энергию, а опилки направляют в реактор пиролиза, чтобы получить продукт пиролиза. Кроме того, в котел для сжигания направляют, например, торф или уголь, чтобы полностью удовлетворить потребность в топливе.

Пример 3

Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1. В данном примере технологический процесс включает две стадии, которые объединены друг с другом.

Пиролизный газ, который получили посредством пиролиза на первой стадии пиролиза, направляют на вторую стадию процесса, на которой температура существенно выше, чем на стадии пиролиза. Если на данной второй стадии в качестве газа-носителя применяют водяной пар, то происходит реакция парового риформинга, что приводит к тому, что значительная часть смолистых соединений разлагается на водород и монооксид углерода. Данный способ предоставляет возможность получения газа, образующегося при газификации, например, для синтеза Фишера-Тропша.

Пример 4

Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1.

Водяной пар применяют в качестве газа-носителя при пиролизе. Пар можно получить из влаги, присутствующей в исходном материале, которую отделяют, например, во время сушки исходного материала. Происходит реакция парового риформинга. Продукт представляет собой горючий газ или газ, который можно подвергнуть дополнительной химической обработке, например, аммиак или синтетическое топливо. Газообразный продукт можно применять, например, в синтезе Фишера-Тропша. Влагу из исходного материала можно применять в качестве пара в паровом риформинге.

Пример 5

Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1. В данном примере способ включает две стадии, а процессы сушки и химической реакции объединены друг с другом.

Теплоноситель, который представляет собой пластовый песок, подают в две стадии, первую часть на стадию сушки, а вторую часть на стадию реакции. Температуры на стадии сушки и на стадии реакции регулируют по отдельности для оптимизации состава суммарного продукта и качества продукта. Пар не отделяют на стадии сушки, а вместо этого отделяют при конденсации газообразного продукта.

Пример 6

Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1.

В данном способе подготавливают смесь исходного материала для реактора пиролиза и газа-носителя, который представляет собой очищенные газообразные продукты сгорания, а горячие частицы пластового песка из котла для сжигания направляют в реактор пиролиза, в смесь исходного материала и газа-носителя. В таком случае в точке смешивания образуется область сильной турбулентности, т.е. возникает так называемый эффект мгновенного испарения, в результате чего можно быстро и эффективно инициировать пиролиз. Применяемый песок, размер зерна которого в данном воплощении изобретения составляет более 0,5 мм, значительно тяжелее исходного материала для пиролиза и, следовательно, ускорение частиц песка приводит к более эффективному теплообмену и смешиванию газов в потоке смеси, что приводит к усиленному пиролизу.

Пример 7

Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1.

Путем повышения доли воздуха и, следовательно, содержания кислорода в газе-носителе можно менять долю сжижаемых компонентов в продукте пиролиза относительно доли неконденсируемых фракций, согласно требуемому составу суммарного продукта. Таким образом, реактор пиролиза можно применять в качестве устройства типа газификатора. Эффективность и теплота сгорания, обеспеченные сочетанием пиролиза и котла для сжигания, для газа выше, чем при традиционной воздушной газификации, поскольку большую часть тепла можно вводить в реакцию газификации с помощью циркулирующей массы, т.е. пластового песка.

Пример 8

Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1.

Газообразный продукт, полученный при пиролизе, нагревают до температуры, превышающей 1000°С, чтобы разложить углеводороды. В результате, в качестве продуктов получают водород и углерод в форме тонких волокон. Из-за их высокой прочности данные углеродные волокна можно применять в качестве дополнительного материала, например, в изготовлении бумаги. Преимущество данного способа состоит в том, что он представляет собой недорогой способ получения углеродных волокон, применения биомассы в получении углеродных волокон и легкий способ получения водорода.

Способ согласно данному изобретению подходит для применения в различных воплощениях изобретения для получения различных видов продуктов пиролиза и их производных и для получения энергии, например, тепловой энергии.

Данное изобретение не ограничено только приведенными выше примерами; возможны многие вариации в пределах сущности и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ осуществления пиролиза, при котором
a) первый исходный материал подают в котел для сжигания, а второй исходный материал подают в реактор пиролиза, причем котел для сжигания и реактор пиролиза объединены друг с другом,
b) в котле для сжигания из первого исходного материала получают энергию и передают ее из котла для сжигания в реактор пиролиза с помощью теплоносителя,
c) теплоноситель нагревают в котле для сжигания,
d) в реакторе пиролиза из второго исходного материала получают газообразные и жидкие фракции продукта посредством быстрого пиролиза, отличающийся тем, что
e) второй исходный материал смешивают с газом-носителем для получения смеси, а нагретый теплоноситель, который был нагрет в котле для сжигания, направляют в данную смесь,
f) теплоноситель прокачивают по замкнутой системе из котла для сжигания в реактор пиролиза и из реактора пиролиза в котел для сжигания через стадию разделения, и
g) большинство потоков побочных продуктов, потоков остатков и потоков отходов направляют в котел для сжигания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газообразные фракции продукта, полученные во время пиролиза, главным образом, конденсируют в жидкие продукты пиролиза.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходный материал выбирают из группы, включающей органическое вещество, стружки, щепу лесоматериалов, древесину, кору, опилки, солому, уголь, торф, масло, горючий сланец, бурый уголь, нефть, биомассу, энергосодержащие отходы, пластмассу, пластмассовые отходы, топливосодержащие отходы, топливо, полученное из отходов (ТПО), скипидар, черный щелок, органический растворитель и их производные.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что данный способ включает многостадийный пиролиз, где быстрый пиролиз осуществляют в качестве первой стадии, а дополнительную стадию осуществляют в качестве второй стадии.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что данный способ включает многостадийный пиролиз, где дополнительную стадию осуществляют в качестве первой стадии, а быстрый пиролиз осуществляют в качестве второй стадии.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществление стадии пиролиза модифицируют в данном способе посредством по меньшей мере одной особой операции, которую выбирают из группы, включающей регулирование температуры, выбор газа-носителя, подачу пара и добавление кислорода.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что газ-носитель выбирают из группы, включающей газообразные продукты сгорания, водяной пар, воздух и их смесь.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что газ-носитель содержит кислород.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в газ-носитель добавляют дополнительный кислород.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что для передачи энергии из котла для сжигания на требуемую стадию процесса и/или для регенерации энергии применяют теплоноситель.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплоноситель выбирают из группы, включающей песок, пластовый песок, материал на основе оксида алюминия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газификации твердого топлива. .
Изобретение относится к области переработки отходов. .

Изобретение относится к энерготехническому использованию влажной биомассы, в особенности зерновых культур и прежде всего кукурузы. Устройство для получения энергоносителя из влажной биомассы содержит устройство (1, 3) обезвоживания для механического предварительного обезвоживания биомассы и сушильную ступень (7) для дополнительного осушения предварительно обезвоженной биомассы путем подвода тепла, причем устройство обезвоживания содержит первую ступень (1) обезвоживания и вторую ступень (3) обезвоживания, которые объединены с сушильной ступенью (7) в один конструктивный блок.

Изобретение относится к установке для получения продукта пиролиза. .

Изобретение относится к устройству для осуществления пиролиза биомассы. .

Изобретение относится к газификации твердого топлива. .

Изобретение относится к переработке древесного сырья в виде поленьев, паллет, щепы, опилок в древесный уголь. .
Изобретение относится к производству аморфного модифицированного органического углерода из возобновляемого растительного сырья и может найти применение в электротехнике, электронике, в химической и нефтехимической промышленности, а также в других областях техники.

Изобретение относится к лесоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для производства древесного угля из кусковой древесины и ее отходов. .

Изобретение относится к области термохимической переработки углеродсодержащего сырья, предпочтительно сырья растительного происхождения (биомассы) в синтез-газ, и может быть использовано в энергетике, в органическом синтезе жидких углеводородных топлив, при восстановлении металлов из окислов.

Изобретение относится к лесной промышленности и может быть использовано при переработке отходов лесозаготовок для производства древесного угля. .

Изобретение относится к способам и устройствам для проведения пиролиза и может быть использовано в химической промышленности. Способ проведения пиролиза с использованием бойлера с пузырьковым псевдоожиженным слоем включает подачу твердого топлива в пиролизное устройство (4), содержащее средства (5) подачи сжижающего газа и одно или более выходных отверстий (6) для выведения конденсируемых газообразных веществ, отделенных от пиролизуемого топлива, в конденсатор (8) через линию (7).
Наверх