BG111531A - Методиустройствозатермичноразгражданенатвърдивъглеводородосъдържащиматериали - Google Patents

Abstract

Методътзатермичноразгражданенатвърдивъглеродосъдържащиматериалипоместенивкорпусноустройствосъдържаразмесванеипреместване,подаваненатоплиназаизсушаванеипиролизанаматериалите,получаванеиотвежданенатвърдовещество,получаванеиотвежданенаводнапараипиролизнигазовепрезвтечнител,къдетосеотделятвода,течнифракциииневтечненигазовекъмпървипотребител.Изсушаванетонаматериалитесеосъществяваприналяганеравнонаатмосфернотоналягане.Количествотонаотведенотвърдовеществосеизмерва,каточастотнегосеотделяиподлаганаокисляванепритемператураот1000до12000С,посредствомсмесоткислородосъдържащгаз,воднапараивъглеродендвуокис.Измервасеколичествотонанеокисленачастоттвърдотовещество.Полученатагазовасмесследокисляванепреминавапрезвъглероднасредананеокисленатачастоттвърдотовеществостемператураот10000Сдо7000С.Получаватседругвидгазовасмессъдържащавъглероденокисиводород(сингаз)итвърдостатъквъввиднапепел.Другиятвидгазовасмессеотвеждакъмвторипотребител.Разгражданетонацялотоколичествообработваниматериалисеуправляватака,ченепрекъснатодасеполучаваттечнифракций,пиролизниидругигазовесъсзададенокачество.Устройствотозаосъществяваненаметодаесъставеноотбункер/1/,сушилнаипиролизнакамера/2/,механизъмзаразмесванеипреместваненаобработванитематериалипоместенвтялотонасушилнатаипиролизнакамера/3/,междиннакамера/4/термичнакамера/5/,възстановителнакамера/6/,входен/11/имеждинниклапаннимеханизми/12/,/13/,/14/,измервателинаналягане/18,/19/,наколичестватвърдовещество/24

Description

Изобретенеито се отнася към областта на термичната преработка на твърди въглеводородосъдържащи материали, биологични продукти от природната среда и на отпадъчни продукти от индустрията и бита. Получените продукти след преработката се използват като горива в енергетиката за топлинна и електроенергия и като суровина за химическата и нефтопреработваща промишленост. Известни са методи и устройства за термична преработка на твърди въглеводородосъдържащи материали и получаване на течни и газообразни продукти с разнообразни свойства и приложения. За преработка на материалите се използват периодични или непрекъснати процеси на пиролизно разграждане, пряко или непряко нагряване в присъствие или отсъствие на кисород и на катализатори. Известен е метод за многостепенно разграждане на твърдо гориво чрез окисляване и устройство за неговото осъществяване (патент RU2459144C1). Методът съдържа непрекъснато подаване в реактор на обработван материал от бункер посредством шнек с променлива стъпка за предварително нагряване, уплътняване и последователно преминаване през зона на предварително окисляване и нагряване до температура 350-750°С и налягане 0-1 МРа, зона на « i основно окисляване при температура 500-1000°С и налягане 0,5-5МРа, зона на разреждане на материала при температура 700-1000°С и налягане 0-(-0,9)МРа. Отделно, в зоните се въвежда окислител и по-нататък посредством два изхода на реактора се отделят твърд негорим остатък и газ със зададени физико-химични свойства. Наличието на разлика между наляганията в отделните окислителни зони на реактора и общ шнек за придвижване на материала през зоните, предполага използване на устройства, които предотвратяват движението на газове между окислителните зони на реактора и между целия реактор и атмосферата през обема на приемния бункер. Не се предвижда отстраняване на вредни примеси в обработвания материал, които в хода на окислителния процес ще се отделят в изходния газ.

Известно е устройство за получаване на газообразни горива от твърди въглеводородосъдържащи горива, (патент RU2342421C2). Устройството се състои от бункер за обработваемия материал, реактор с външно нагряване, шнек за едновременно размесване и преместване на материла, херметизираща камера, която отделя реактора от бункер за събиране на полукокс, пещ за изгаряне на полукокса, съдържаща и топлообменник за отвеждане на топлина, като димните газове се използват за нагряване на реактора. Горивният процес в пещта се осъществява посредством въздухонагнетател. Предложеното устройство не съдържа съставни части, които служат за предотвратяване на движението на газове между бункера и реактора. Задачата на изобретението е да се създаде метод и устройство за термично разграждане на твърди въглеводородосъдържащи материали и получаване на пиролизно гориво и газове със зададени физикохимични свойства, чрез които напълно се оползотворяват обработваните материали и се предпазва околната среда от замърсяване.

Задачата на изобретението се решава чрез метод и устройство за термично разграждане на твьрди въглеводородосъдържащи материали, като обработваните материали се поместват в изолирана от атмосферата среда. След осъществяване на пиролиза, се прилага разделяне и окнчателна обработка на получените твърдо вещество и пиролизни газове. Цялостната обработка се осъществява чрез външно управление на физико-химичните процеси за получаване в отделни изходи на вода и течни фракций, на газове с предварително зададени свойства и на твърд отпадък.

• · ·

Методът за термично разграждане на твърди въглеродосъдържащи материали поместени в корпусно устройство съдържа размесване и преместване, подаване на топлина за изсушаване и пиролиза на материалите, получаване и отвеждане на твърдо вещество, получаване и отвеждане на водна пара и пиролизни газове през втечнител , където се отделят вода, течни фракции и невтечнени газове към първи потребител. Изсушаването на материалите се осъществява при налягане равно на атмосферното налягане, което се постига, като непрекъснато се измерват наляганията на газовете и на атмосферата. След това се формира първи управляващ сигнал за отвеждане чрез засмукване на невтечнените газове към първия потребител. Количеството на отведеното твърдо вещество се измерва, като част от него се отделя и подлага на окисляване при температура от 1000 до 1200°С посредством смес от кислородосъдържащ газ, водна пара и въглероден двуокис. Измерва се количеството на неокислената част от твърдото вещество. Получената газова смес след окисляванего преминава през въглеродна среда на неокислената част от твърдото вещество с температура от 1000°С до 700°С. Получават се друг вид газова смес съдържаща въглероден окис и водород (сингаз) и твърд остатък във вид на пепел. Другият вид газова смес се отвежда към втори потребител чрез засмукване по начин, позволяващ цялото количество твърдо вещество да се превърне в сингаз. Това се постига чрез подаване на сигнали за измерените количествата на твърдото и на неокислената част от твърдото вещество, за да се формират управляващи сигнали за регулиране на количеството засмукван друг вид газ, на количестото смес от кислородосъдържащ газ, водна пара и въглероден двуокис, на скоростта на размесване и преместване на количеството обработвани материали при осъществяване на изсушаването и пиролизата.

Устройството за термично разграждане на твърди въглеводородосъдържащи материали за осъществяване на метода е съставено от бункер , сушилна и пиролизна камера, механизъм за размесване и преместване на обработваните материали поместен в тялото на сушилната и пиролизна камера, междинна камера, термична камера, възстановителна камера. Пиролизната камера е снабдена с входен канал за материали, с първи изходен канал за твърдо вещество и с втори изходен канал за пиролизни газове, който е свързан през втечнител , съдържащ изходен кран за получени течни фракции, през първа засмукваща система с първи потребител. Бункерът е снабден с входен клапанен механизъм , а чрез първи междинен клапанен механизъм е свързан с входния канал на сушилната и пиролизна камера. Първият изходен канал за твърдо вещество на сушилната и пиролизна камера е свързан с възстановителната камера през втори междинен клапанен механизъм , междинната камера , трети междинен клапанен механизъм и термичната камера съдържаща разпръсквател на газове. Възсановителната камера съдържа изходен канал за твърд остатък и друг изходен канал, който понататък през втора засмукваща система е свързан с втори потребител. Измервател на налягане във входния канал на сушилната и пиролизна камера и измервател на атмосферното налягане са свързани с входове на първи регулатор на налягане в сушилната и пиролизна камера , изходът на който е свързан с входа за управление на първата засмукваща система. Дозатор на кислородосъдържащ газ, водна пара и въглероден двуокис е свързан с разпръсквателя на газове и с източници на газове . Измервател на количество на твърдото вещество в междинната камера и измервател на количество неокислено твърдо вещество в термичната камера са свързани с входове на втори регулатор на скоростта на термично разграждане на обработваните материали, изходите на който са свързани с входове за управление на двигател на механизма за размесване и преместване на обработваните материали, на дозатора на кислородосъдържащ газ, водна пара и въглероден двуокис и на втората засмукваща система.

Предимствата на метода и устройството за осъществяване на метода съгласно изобретението са, че се осъществява цялостна обработка на твърди въглеводородосъдържащи материали изолирано от атмосферата, с което се обезопасяват работните условия и предпазва околната среда от замърсяване. Устройството съдържа съставни части за непрекъснато управление на физикохимичните процеси, чрез което се постига непрекъснато получаване в отделни изходи на течни фракции и газове с предвалително зададени свойства.

Приложената фиг. 1 представлява принципна схема на примерното изпълнение на устройството за осъществяване на метода, съгласно изобретението. Изобразени са схематично и означени съставните части на устройството с механичните и функционални връзки между тях, за да се осигури действието му.

Примерното изпълнение на устройството, съгласно изобретението, е показана на фиг.1. То е съставено от бункер /1/, сушилна и пиролизна камера /2/, механизъм за размесване и преместване на обработваните материали поместен в • V ·

·· · · ·· · · » · · «г тялото на сушилната и пиролизна камера /3/, междинна камера /4/, термична камера /5/ възстановителна камера /6/. Пиролизната камера е снабдена с входен канал за обработвани материали, с първи изходен канал за твърдо вещество и с втори изходен канал за пиролизни газове, който е свързан през втечнител /7/, съдържащ изходен кран за получени течни фракций /8/, през първа засмукваща система /9/ с първи потребител /10/. Бункерът е снабден с входен клапанен механизъм /11/, а чрез първи междинен клапанен механизъм /12/ е свързан с входния канал на сушилната и пиролизна камера. Първият изходен канал за твърдо вещество на сушилната и пиролизна камера е свързан с възстановителната камера през втори междинен клапанен механизъм /13/ , междинната камера , трети междинен клапанен механизъм /14/ и термичната камера, съдържаща разпръсквател на газове /15/. Възсановителната камера съдържа изходен канал за твърд остатък /16/ и друг изходен канал, който понататък през втора засмукваща система /17/ е свързан с втори потребител /18/. Измервател на налягане във входния канал на сушилната и пиролизна камера /19/ и измервател на атмосферното налягане /20/ са свързани с входове на първи регулатор на налягане в сушилната и пиролизна камера /21/, изходът на който е свързан с входа за управление на първата засмукваща система. Дозатор на ислородосъдържащ газ, водна пара и въглероден двуокис /22/ е свързан с разпръсквателя на газове и с източници на газове /23/. Измервател на количество на твърдото вещество в междинната камера /24/ и измервател на количество неокислено твърдо вещество в термичната камера /25/ са свързани с входове на втори регулатор на скоростта на термично разграждане на обработваните материали /26/, изходите на който са свързани с входове за управление на двигател на механизма за размесване и преместване на обработваните материали /27/, на дозатора на кислородосъдържащ газ, водна пара и въглероден двуокис и на втората засмукваща система.

Действието на примерното устройство съгласно изобретението е следното. Първоначално, първият междинен клапанен механизъм /12/ е затврен, а останалите съставни части на устройството са приведени в готовност за действие. Запълва се работният обем на бункер /1/ с материал за обработка и се затваря входният клапанен механизъм /11/. След отваряне на първият междинен клапанен механизъм, през входен канал обработваният материал навлиза в сушилната и пиролизна камера /2/, където посредством механизъм /3/ се размесва, премества и загрява от външен източник за осъществяване на пиролиза. Получените пиролизни газове през втория изход на сушилната и пиролизна камера постъпват във втечнителя /7/ поради действието на първата засмукваща система /9/, която същевременно изтласква невтечнените газове към първия потребител /10/. След отваряне на втория междинен клаланен механизъм /13/, полученото след пиролиза твърдо вещество навлиза в междинната камера /4/ и след запълването й, вторият клапанен механизъм се затваря. Отваря се третият междинен клапанен механизъм /14/ и пропуска зададено количество твърдо вещество в термичната камера /5/, t/цСГ оГ след което се затваря. Твърдото вещество вещество в термичната камера се окислява при температура от 1000 до 1200°С. За окисляването се доставя през разпръсквателя на газове /15/ и дозатора /22/ смес от кислородосъдържащ газ, водна пара и въглероден двуокис, получена от източници на газове /23/. Получената газова смес след окисляване преминава през въглеродна среда на неокислената част от твърдото вещество с температура от 1000°С до 700°С, разположено във възстановителната камера /6/, за да се превърне в друга газова смес. Преминаването на газовите смеси през термичната камера и през възстановителната камера става поради действието на втората засмукваща система /17/. По-нататък, другата газова смес съставена от въглероден окис и водород се нагнетява от втората засмукваща система и се подава към втория потребител /18/. Действието на първата засмукваща система /9/ се управлява от първия регулатор на налягането във входа на сушилната и пиролизна камера /21/така, че налягането във входа на сушилната и пиролизна камера непрекъснато да се изравнява с атмосферното налягане. Окисляването на твърдото вещество в термичната камера се управлява от втория регулатор на скоростта на термичното разграждане на обработваните материали /26/ чрез задействане на дозатора /22/. Посредством непрекъснато измерваните стойности на количествата твърдо вещество в междинната камера /4/ и в термичната камера /5/, вторият регулатор на скоростта на термично разграждане на обработваните материали /26/ формира отделни уравняващи сигнали, които подава към двигателя на механизма за размесване и преместване на обработваните материали в сушилната и пиролизна камера, към дозатора на газове /22/ и към втората засмукваща система /17/,така , че да се установява зададена скорост на термично разграждане на обработваните материали.

Claims (2)

1. Метод за термично разграждане на твърди въглеродосъдържащи материали поместени в корпусно устройство съдържа размесване и преместване, подаване на топлина за изсушаване и пиролиза на материалите, получаване и отвеждане на твърдо вещество, получаване и отвеждане на водна пара и пиролизни газове през втечнител , където се отделят вода, течни фракции и невтечнени газове към първи потребител характеризиращ се с това, че изсушаването на материалите се осъществява при налягане равно на атмосферното налягане, което се постига, като непрекъснато се измерват наляганията на газовете при изсушаване на материалите и на атмосферата, след това се формира първи управляващ сигнал за отвеждане чрез засмукване на невтечнените газове към първия потребител, количеството на отведеното твърдо вещество се измерва, като част от него се отделя и подлага на окисляване при температура от 1000 до 1200°С посредством смес от кислородосъдържащ газ, водна пара и въглероден двуокис, за да се получи газова смес, измерва се количеството на неокислената част от твърдото вещество, получената газова смес преминава през въглеродна среда на неокислената част от твърдото вещество с температура от 1000°С до 700°С, получават се друг вид газова смес съдържаща въглероден окис и водород (сингаз) и твърд остатък във вид на пепел, другият вид газова смес се отвежда към втори потребител чрез засмукване по начин, позволяващ цялото количество твърдо вещество да се превърне в газова смес съдържаща въглероден окис и водород, като това се постига чрез подаване на сигнали за измерените количествата на твърдото вещество и на неокислената част от твърдото вещество, за да се формират управляващи сигнали за регулиране на количеството на засмуквания друг вид газ, на количеството смес от кислородосъдържащ газ, водна пара и въглероден двуокис, и на скоростта на размесване и преместване на количеството обработвани материали при осъществяване на изсушаването и пиролизата.

2. Устройство за термично разграждане на твърди въглеводородосъдържащи материали за осъществяване на метода съгласно претенция 1 , е съставено от бункер /1/ , сушилна и пиролизна камера /2/, механизъм за размесване и преместване на обработваните материали поместен в тялото на сушилната и пиролизна камера/3/, междинна камера /4/, термична камера /5/, възстановителна камера /6/, сушилната и пиролизна камера е снабдена с входен канал за материали, с първи изходен канал за твърдо вещество и с втори изходен канал за пиролизни газове, който е свързан през втечнител /7/, съдържащ изходен кран за получени течни франций /8/,през първа засмукваща система /9/ с първи потребител /10/, характеризиращо се с това, че бункерът /1/ е снабден с входен клапанен механизъм /11/, а чрез първи междинен клапанен механизъм /12/ е свързан с входния канал на сушилната и пиролизна камера, първият изходен канал за твърдо вещество на сушилната и пиролизна камера е свързан през втори междинен клапанен механизъм /13/, междинната камера /4/, трети междинен клапанен механизъм /14/, термичната камера /5/ с възстановителната камера /6/, която съдържаща изходен канал за твърд остатък /15/ и друг изходен канал, който по-нататък е свързан през втора засмукваща система /16/ с втори потребител /17/, измервател на налягане във входния канал на сушилната и пиролизна камера /18/ и измервател на атмосферното налягане /19/ са свързани с входове на първи регулатор на налягане във входния канал на сушилната и пиролизна камера /20/ изходът на който е свързан с входа за управление на първата засмукваща система, дозатор на кислородосъдържащ газ , водна пара и въглероден двуокис /21/ е свързан с разпръсквател на газове /22/ поместен в термичната камера и с източници на газове /23/, измервател на количество на твърдото вещество в междинната камера /24/ и измервател на количество неокислено твърдо вещество в термичната камера /25/ са свързани с входове на втори регулатор на скоростта на термично разграждане на обработваните материали /26/, изходите на който са свързани с входове за управление на двигател на механизма за размесване и преместване на обработваните материали /27/ , на дозатора на кислородосъдържащ газ, водна пара и въглероден двуокис и на втората засмукваща система .