BR112021006753B1

BR112021006753B1 - PROCESS FOR PROCESSING CARBONACEOUS MATERIAL

Info

Publication number: BR112021006753B1
Application number: BR112021006753-1A
Authority: BR
Inventors: John David Winter; James McFarlane
Original assignee: SEATA Holdings Pty Ltd
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2024-08-20

Abstract

PROCESSO DE TRATAMENTO DE MATERIAL CARBONÁCEO E APARELHO PARA O MESMO. Um processo para processar material carbonáceo, o processo compreendendo: entregar um material carbonáceo a um reator; entregar um catalisador ao reator; processar o material carbonáceo a uma temperatura relativamente baixa dentro do reator para decompor o material carbonáceo em compostos de base.PROCESS FOR TREATMENT OF CARBONACEOUS MATERIAL AND APPARATUS THEREFORE. A process for processing carbonaceous material, the process comprising: delivering a carbonaceous material to a reactor; delivering a catalyst to the reactor; processing the carbonaceous material at a relatively low temperature within the reactor to decompose the carbonaceous material into base compounds.

Description

Technical Field

[001] Esta invenção se refere, em geral, a processos de tratamento de materiais carbonáceos, particularmente material contendo elementos de haleto e, mais particularmente, a processos para tratamento de material carbonáceo em um reator e um sistema associado, os processos incluindo uma reação pirolítica de baixa temperatura com oxidação parcial catalítica, in situ ou em uma etapa separada, e processos de recuperação de pelo menos uma porção dos produtos do processo.[001] This invention relates generally to processes for treating carbonaceous materials, particularly material containing halide elements, and more particularly to processes for treating carbonaceous material in a reactor and associated system, the processes including a low temperature pyrolytic reaction with catalytic partial oxidation, in situ or in a separate step, and processes for recovering at least a portion of the products of the process.

Technical Background

[002] Reatores de pirólise fornecem decomposição termoquímica de material orgânico a temperaturas elevadas na ausência de oxigênio ou qualquer halogênio. A pirólise envolve a mudança simultânea de composição química e fase física, e é irreversível. O projeto de reator pode usar dois modos principais de transferência de calor para fornecer a energia para conversão termoquímica direta, indireta ou uma combinação de ambas. O aquecimento indireto depende de superfícies metálicas de transferência de calor, o que é o fator limitante para o aumento de escala desse tipo de equipamento, resultando em múltiplas unidades operando em paralelo para alcançar um processamento de planta razoável. Isso resulta em alto custo capital, alto custo de manutenção, alto custo operacional e baixa eficiência térmica. Exemplos desse tipo de equipamento são fornos rotativos, fornos de tambor, retortas (leito fixo), trados, reatores do tipo ablativos e a vácuo. Alguns novos métodos de aquecimento indireto incluem energia elétrica (radiante e/ou condução), de plasma, de micro-ondas e solar. Esses métodos normalmente exigem eletricidade barata e um gás transportador inerte. Adicionalmente, esses métodos de aquecimento complexos têm alto custo operacional e de capital.[002] Pyrolysis reactors provide thermochemical decomposition of organic material at elevated temperatures in the absence of oxygen or any halogen. Pyrolysis involves simultaneous change of chemical composition and physical phase, and is irreversible. The reactor design can use two main modes of heat transfer to provide the energy for thermochemical conversion: direct, indirect, or a combination of both. Indirect heating relies on metallic heat transfer surfaces, which is the limiting factor for scaling up this type of equipment, resulting in multiple units operating in parallel to achieve reasonable plant throughput. This results in high capital cost, high maintenance cost, high operating cost, and low thermal efficiency. Examples of this type of equipment are rotary kilns, drum kilns, retorts (fixed bed), augers, ablative, and vacuum reactors. Some new indirect heating methods include electrical (radiant and/or conduction), plasma, microwave, and solar energy. These methods typically require inexpensive electricity and an inert carrier gas. Additionally, these complex heating methods have high capital and operating costs.

[003] A transferência de calor direta pode ser alcançada usando uma vazão de gases de combustão de descarte quentes ou recirculação de um gás inerte (geralmente gás de síntese). O uso de gases de combustão de descarte quentes causa diluição significativa do gás de síntese com dióxido de carbono e nitrogênio, resultando em um gás de síntese calorífico muito baixo que tem uso limitado porque, uma vez resfriado, não tem valor de combustível suficiente para a autocombustão. O uso da recirculação de gás de síntese tem a desvantagem de o sistema de limpeza de efluente gasoso precisar ser muito maior para lidar com o volume extra de gás de recirculação e o gás deve ser comprimido novamente. Além disso, o efluente gasoso de pirólise (gás de síntese bruto) deve ser purificado com água (resfriado) para condensar e remover os alcatrões e óleos. Portanto, o gás reciclado deve ser comprimido novamente e reaquecido a partir de cerca de 80°C até +800°C em cada ciclo, resultando em baixa eficiência térmica e alto custo operacional. Além disso, o gás de síntese recirculante deve ser reaquecido usando um trocador de calor indireto, resultando em um custo capital mais alto. O alto fluxo de gás através do reator de pirólise diminui o rendimento do biocarvão. Exemplos dessa tecnologia são retortas de leito fixo, fornalhas de soleira múltipla, leitos fluidizados e reatores de fluxo arrastado.[003] Direct heat transfer can be achieved using a hot waste flue gas stream or recirculation of an inert gas (usually syngas). The use of hot waste flue gases causes significant dilution of the syngas with carbon dioxide and nitrogen, resulting in a very low calorific syngas that has limited use because, once cooled, it does not have sufficient fuel value for self-combustion. The use of syngas recirculation has the disadvantage that the off-gas cleaning system needs to be much larger to handle the extra volume of recirculation gas and the gas must be re-compressed. In addition, the pyrolysis off-gas (raw syngas) must be water-scrubbed (cooled) to condense and remove tars and oils. Therefore, the recycle gas must be re-compressed and reheated from about 80°C to +800°C in each cycle, resulting in low thermal efficiency and high operating costs. Furthermore, the recirculated syngas must be reheated using an indirect heat exchanger, resulting in higher capital costs. High gas flow through the pyrolysis reactor decreases the biochar yield. Examples of this technology are fixed bed retorts, multiple hearth furnaces, fluidized beds, and entrained flow reactors.

[004] As referências acima aos antecedentes técnicos não constituem uma admissão de que a técnica forma uma parte do conhecimento geral comum de um técnico no assunto. As referências acima também não se destinam a limitar a aplicação a atuadores, métodos de fabricação de um atuador e sua composição conforme descrito na presente invenção.[004] The above references to technical background do not constitute an admission that the technique forms a part of the common general knowledge of one skilled in the art. The above references are also not intended to limit the application to actuators, methods of manufacturing an actuator and their composition as described in the present invention.

Summary

[005] A invenção se refere ao processamento de material carbonáceo em geral, incluindo materiais orgânicos contaminados, PFAS e outros materiais residuais contendo elementos de haleto. Também deve ser apreciado que o processo descrito pode encontrar aplicação com outros materiais carbonáceos.[005] The invention relates to the processing of carbonaceous material in general, including contaminated organic materials, PFAS and other waste materials containing halide elements. It should also be appreciated that the process described may find application with other carbonaceous materials.

[006] Em algumas formas, o processo é utilizado para tratar material orgânico usando pirólise para desconstruir a matéria-prima de matéria orgânica em componentes de base. Em algumas formas, o processo é um tratamento de baixo custo térmico de matéria orgânica, incluindo a recuperação de alguns dos produtos ou saídas do tratamento, como o carbono. O processo pode ser usado para tratar uma gama diversa de composições orgânicas, como PFAS, PVC, lignito, resíduos animais, madeira picada, palha, biossólidos. Em algumas formas, o processo resulta no tratamento de resíduos/contaminantes (como PFAS, biossólidos, PVC), recuperação de calor, recuperação de energia; recuperação de gás de síntese limpo; recuperação de biocarvão; recuperação de água; recuperação de hidrogênio e recuperação de solo.[006] In some forms, the process is used to treat organic material using pyrolysis to deconstruct the organic matter feedstock into base components. In some forms, the process is a low-cost thermal treatment of organic matter, including recovery of some of the products or outputs of the treatment, such as carbon. The process can be used to treat a diverse range of organic compositions, such as PFAS, PVC, lignite, animal waste, shredded wood, straw, biosolids. In some forms, the process results in the treatment of waste/contaminants (such as PFAS, biosolids, PVC), heat recovery, energy recovery; clean syngas recovery; biochar recovery; water recovery; hydrogen recovery, and soil recovery.

[007] No entanto, será apreciado que o processo não se limita a esses usos ou saídas. O processo lida com a variabilidade das matérias-primas e pode operar em uma gama ampla de condições.[007] However, it will be appreciated that the process is not limited to these uses or outputs. The process deals with variability in raw materials and can operate over a wide range of conditions.

[008] De acordo com um primeiro aspecto, é descrito um processo para processar material carbonáceo, o processo compreendendo entregar um material carbonáceo a um reator; entregar um catalisador ao reator; processar o material carbonáceo a uma temperatura relativamente baixa dentro do reator para liberar e decompor compostos orgânicos dentro do material carbonáceo.[008] According to a first aspect, a process for processing carbonaceous material is described, the process comprising delivering a carbonaceous material to a reactor; delivering a catalyst to the reactor; processing the carbonaceous material at a relatively low temperature within the reactor to release and decompose organic compounds within the carbonaceous material.

[009] Em algumas formas, o processo compreende entregar um catalisador na forma de areia quente. Em algumas formas, a areia compreende uma substância granular fina ou solta. Em algumas formas, a areia quente ou o catalisador é entregue em múltiplos pontos espaçados ao longo do comprimento do reator. Em algumas formas, a areia quente ou catalisador é misturado mecanicamente com a matéria-prima.[009] In some forms, the process comprises delivering a catalyst in the form of hot sand. In some forms, the sand comprises a fine or loose granular substance. In some forms, the hot sand or catalyst is delivered at multiple points spaced along the length of the reactor. In some forms, the hot sand or catalyst is mechanically mixed with the feedstock.

[010] Em algumas formas, o catalisador compreende um catalisador à base de óxido de ferro. Em algumas formas, o catalisador compreende ilmenita. O processo pode incluir usar um absorvente, in situ com o catalisador de meio de transferência de calor que é personalizado para capturar elementos de haleto com a finalidade de formar um composto mais estável, permitindo o descarte seguro. Um exemplo disso é o óxido de cálcio que reage na presença de cloro gasoso para formar um cloreto de cálcio sólido muito estável.[010] In some forms, the catalyst comprises an iron oxide-based catalyst. In some forms, the catalyst comprises ilmenite. The process may include using an absorbent, in situ with the heat transfer medium catalyst that is customized to capture halide elements for the purpose of forming a more stable compound, allowing safe disposal. An example of this is calcium oxide which reacts in the presence of chlorine gas to form a very stable solid calcium chloride.

[011] Em algumas formas, o processo compreende recuperar pelo menos uma porção do catalisador a partir de um material de saída e regenerar o catalisador para reutilização no processo.[011] In some forms, the process comprises recovering at least a portion of the catalyst from an output material and regenerating the catalyst for reuse in the process.

[012] Em algumas formas, o processo do reator resulta em um material de saída. Em algumas formas, a saída inclui biocarvão, em algumas formas, o biocarvão pode ser separado do material de saída.[012] In some forms, the reactor process results in an output material. In some forms, the output includes biochar, in some forms, the biochar may be separated from the output material.

[013] Em algumas formas, o processo é disposto para restaurar algum ou todo o catalisador e algum ou todo o carbono ou combustível para a câmara de reação.[013] In some forms, the process is arranged to restore some or all of the catalyst and some or all of the carbon or fuel to the reaction chamber.

[014] Em algumas formas, o processo compreende entregar gás de síntese a um reator secundário. O estágio de reação secundária é fornecido para assegurar a decomposição adicional de quaisquer compostos orgânicos gasosos liberados, por meio do qual o efluente gasoso do primeiro estágio é colocado em contato com o catalisador regenerado fresco. A oxidação parcial desses componentes em compostos constituintes mínimos ocorre, às vezes denominada gaseificação, possivelmente a uma temperatura mais alta do que a pirólise de estágio um, para formar uma vazão de gás de síntese limpo e não contaminado.[014] In some forms, the process comprises delivering synthesis gas to a secondary reactor. The secondary reaction stage is provided to ensure further decomposition of any gaseous organic compounds evolved, whereby the off-gas from the first stage is contacted with fresh regenerated catalyst. Partial oxidation of these components to minimal constituent compounds occurs, sometimes termed gasification, possibly at a higher temperature than stage one pyrolysis, to form a clean, uncontaminated synthesis gas stream.

[015] Em algumas formas, é descrito um processo de processamento de múltiplas vazões de material carbonáceo em processos paralelos utilizando um único leito fluido.[015] In some forms, a process of processing multiple streams of carbonaceous material in parallel processes using a single fluid bed is described.

Brief Description

[016] Não obstante quaisquer outras formas que possam cair dentro do escopo do processo e aparelho conforme estabelecido, modalidades específicas serão agora descritas, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Fig. 1 mostra uma vista frontal isométrica de um sistema de processamento de uma modalidade da invenção; A Fig. 2 mostra uma vista traseira isométrica da modalidade da Fig. 1; A Fig. 3 mostra uma vista isométrica de um conjunto de alimentador de uma modalidade da invenção; A Fig. 4 mostra uma vista isométrica de um conjunto de riser de combustor de uma modalidade da invenção; A Fig. 5 mostra uma vista frontal isométrica de um distribuidor de uma modalidade da invenção; A Fig. 6 mostra uma vista traseira isométrica do distribuidor da Fig. 5; A Fig. 7 mostra uma vista isométrica de um conjunto de elevador de uma modalidade da invenção; A Fig. 8 mostra uma vista isométrica de um conjunto de leito fluido de uma modalidade da invenção; A Fig. 9 mostra uma vista isométrica de um reator de gaseificação de uma modalidade da invenção; A Fig. 10 mostra uma vista isométrica de um conjunto de reator de uma modalidade da invenção; A Fig. 11 mostra um conjunto separador de uma modalidade da invenção; A Fig. 12 mostra uma vista lateral de um conjunto de uma modalidade adicional da invenção; A Fig. 13 mostra uma vista superior do aparelho da Fig. 12; A Fig. 14 mostra uma vista lateral de um aparelho de uma modalidade da invenção; A Fig. 15 mostra uma vista frontal do aparelho da Fig. 14; A Fig. 16 mostra uma vista lateral do aparelho da Fig. 14; A Fig. 17 mostra uma vista isométrica de uma modalidade de um reator de uma forma da invenção; A Fig. 18 mostra uma vista superior do reator da Fig. 17; A Fig. 19 mostra uma vista lateral do reator da Fig. 17; A Fig. 20 mostra um fluxograma simples de um processo de uma modalidade da invenção; A Fig. 21 mostra um fluxograma de um processo de uma segunda modalidade da invenção; A Fig. 22 mostra um diagrama de fluxo de blocos de uma modalidade de um processo da invenção; A Fig. 23 mostra um diagrama de blocos de um sistema de distribuição de areia e reator de uma modalidade da invenção; A Fig. 24 é um diagrama de blocos de um sistema de gaseificação de uma modalidade da invenção; A Fig. 25 é um diagrama de blocos de uma combinação de leitos fluidizados para aquecimento; A Fig. 26 é um diagrama de fluxo de blocos de uma modalidade adicional do processo; A Fig. 27 é um diagrama de fluxo de blocos de uma modalidade adicional do processo; e A Fig. 28 é um diagrama de fluxo de blocos de uma modalidade adicional do processo.[016] Notwithstanding any other forms that may fall within the scope of the process and apparatus as set forth, specific embodiments will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows an isometric front view of a processing system of an embodiment of the invention; Fig. 2 shows an isometric rear view of the embodiment of Fig. 1; Fig. 3 shows an isometric view of a feeder assembly of an embodiment of the invention; Fig. 4 shows an isometric view of a combustor riser assembly of an embodiment of the invention; Fig. 5 shows an isometric front view of a manifold of an embodiment of the invention; Fig. 6 shows an isometric rear view of the manifold of Fig. 5; Fig. 7 shows an isometric view of a riser assembly of an embodiment of the invention; Fig. 8 shows an isometric view of a fluid bed assembly of an embodiment of the invention; Fig. 9 shows an isometric view of a gasification reactor of one embodiment of the invention; Fig. 10 shows an isometric view of a reactor assembly of one embodiment of the invention; Fig. 11 shows a separator assembly of one embodiment of the invention; Fig. 12 shows a side view of an assembly of a further embodiment of the invention; Fig. 13 shows a top view of the apparatus of Fig. 12; Fig. 14 shows a side view of an apparatus of one embodiment of the invention; Fig. 15 shows a front view of the apparatus of Fig. 14; Fig. 16 shows a side view of the apparatus of Fig. 14; Fig. 17 shows an isometric view of an embodiment of a reactor of one form of the invention; Fig. 18 shows a top view of the reactor of Fig. 17; Fig. 19 shows a side view of the reactor of Fig. 17; Fig. 20 shows a simple flow diagram of a process of one embodiment of the invention; Fig. 21 shows a flow diagram of a process of a second embodiment of the invention; Fig. 22 shows a block flow diagram of one embodiment of a process of the invention; Fig. 23 shows a block diagram of a sand distribution system and reactor of one embodiment of the invention; Fig. 24 is a block diagram of a gasification system of one embodiment of the invention; Fig. 25 is a block diagram of a combination of fluidized beds for heating; Fig. 26 is a block flow diagram of a further embodiment of the process; Fig. 27 is a block flow diagram of a further embodiment of the process; and Fig. 28 is a block flow diagram of a further embodiment of the process.

Detailed Description

[017] De acordo com um primeiro aspecto, um processo para processar material carbonáceo é descrito, o processo compreendendo entregar um material carbonáceo a um reator; entregar um catalisador ao reator; processar o material carbonáceo a uma temperatura relativamente baixa dentro do reator para decompor o material carbonáceo em compostos de base.[017] According to a first aspect, a process for processing carbonaceous material is described, the process comprising delivering a carbonaceous material to a reactor; delivering a catalyst to the reactor; processing the carbonaceous material at a relatively low temperature within the reactor to decompose the carbonaceous material into base compounds.

[018] O processo em algumas formas é baseado na transferência direta de calor usando sólidos quentes. Em algumas formas, um material semelhante a areia de fluxo livre é aquecido separadamente e, em seguida, misturado com a biomassa ou matéria-prima no reator de pirólise. Este método pode ter a vantagem de prover calor indiretamente a partir da fonte de calor (mas diretamente para a biomassa) sem diluição do gás de síntese com nitrogênio ou dióxido de carbono.[018] The process in some forms is based on direct heat transfer using hot solids. In some forms, a free-flowing sand-like material is heated separately and then mixed with the biomass or feedstock in the pyrolysis reactor. This method may have the advantage of providing heat indirectly from the heat source (but directly to the biomass) without diluting the synthesis gas with nitrogen or carbon dioxide.

[019] Em algumas formas, o processo compreende adicionalmente recuperar pelo menos uma porção do catalisador a partir do material de saída e regenerar o catalisador para reutilização no processo.[019] In some forms, the process further comprises recovering at least a portion of the catalyst from the output material and regenerating the catalyst for reuse in the process.

[020] Em algumas formas, o material de saída inclui biocarvão.[020] In some forms, the output material includes biochar.

[021] Em algumas formas, o catalisador compreende um catalisador à base de óxido de ferro. Em algumas formas, o catalisador compreende ilmenita.[021] In some forms, the catalyst comprises an iron oxide-based catalyst. In some forms, the catalyst comprises ilmenite.

[022] Em algumas formas, o catalisador ou meio de transferência de calor pode conter um componente reativo ou absorvente. Em algumas formas, o absorvente compreende óxido de cálcio.[022] In some forms, the catalyst or heat transfer medium may contain a reactive or absorbent component. In some forms, the absorbent comprises calcium oxide.

[023] Em algumas formas, o material carbonáceo compreende compostos per e polifluoroalquila. Em algumas formas, o material carbonáceo compreende material orgânico contaminado com composto de haleto ou halogenado.[023] In some forms, the carbonaceous material comprises per- and polyfluoroalkyl compounds. In some forms, the carbonaceous material comprises organic material contaminated with a halide or halogenated compound.

[024] Em algumas formas, o processo compreende adicionalmente a etapa de recuperar gás de síntese a partir do material de saída do processamento de reator.[024] In some forms, the process further comprises the step of recovering synthesis gas from the reactor processing output material.

[025] Também é descrito um processo de tratar material carbonáceo, o processo compreendendo tratar material carbonáceo em um reator de baixa temperatura em um ambiente de redução com um catalisador à base de ferro.[025] Also described is a process of treating carbonaceous material, the process comprising treating carbonaceous material in a low temperature reactor in a reduction environment with an iron-based catalyst.

[026] Adicionalmente, é descrito um aparelho para processar material carbonáceo, o aparelho compreendendo um recipiente de reator para processar material carbonáceo; uma fuga a partir do recipiente de reator para mover um material de saída do recipiente de reator, o material de saída contendo um biocarvão e um catalisador; um recipiente de separação para separar o biocarvão e pelo menos uma porção do catalisador; pelo menos uma fuga para entregar biocarvão a um contêiner de biocarvão; pelo menos uma fuga para entregar pelo menos uma porção do catalisador e qualquer material alternativo a um combustor; um leito fluido para receber pelo menos uma porção do catalisador e qualquer material alternativo; um retorno para entregar pelo menos uma porção do catalisador ao reator.[026] Additionally, an apparatus for processing carbonaceous material is described, the apparatus comprising a reactor vessel for processing carbonaceous material; an outlet from the reactor vessel for moving an outlet material from the reactor vessel, the outlet material containing a biochar and a catalyst; a separation vessel for separating the biochar and at least a portion of the catalyst; at least one outlet for delivering biochar to a biochar container; at least one outlet for delivering at least a portion of the catalyst and any alternative material to a combustor; a fluid bed for receiving at least a portion of the catalyst and any alternative material; a return for delivering at least a portion of the catalyst to the reactor.

[027] O material carbonáceo pode compreender material orgânico contaminado, como GAC ou outro material orgânico residual, como biomassa, resíduos orgânicos, biossólidos de tratamento de água residual, vazões de resíduos de matadouros ou outros negócios orgânicos, solos contaminados e resíduos de combustíveis fósseis, por exemplo. Em algumas formas, o contaminante é PFAS.[027] The carbonaceous material may include contaminated organic material such as GAC or other residual organic material such as biomass, organic waste, biosolids from wastewater treatment, waste streams from slaughterhouses or other organic businesses, contaminated soils, and fossil fuel residues, for example. In some forms, the contaminant is PFAS.

[028] Em algumas formas, o processo permite a gaseificação secundária dos óleos e alcatrões que evoluíram a partir da pirólise em um recipiente separado que também é aquecido com areia quente. Isso pode ter o benefício de não haver vapores residuais para lidar ou odores “ruins” resultantes.[028] In some forms, the process allows for secondary gasification of the oils and tars that have evolved from pyrolysis in a separate vessel that is also heated with hot sand. This can have the benefit of there being no residual vapors to deal with or resulting “bad” odors.

[029] A transferência de calor é alcançada usando um material sólido de fluxo livre, isto é, material semelhante a areia que é recirculado entre um leito fluido a 950°C ou uma temperatura semelhante e a unidade de pirólise operando a uma temperatura de saída de cerca de 500°C. Um exemplo de meio de transferência de calor que pode ser usado é a ilmenita.[029] Heat transfer is achieved using a free-flowing solid material, i.e. sand-like material that is recirculated between a fluid bed at 950°C or a similar temperature and the pyrolysis unit operating at an outlet temperature of about 500°C. An example of a heat transfer medium that can be used is ilmenite.

[030] O uso deste método de transferência de calor permite que um gás de síntese de alto poder calorífico seja co-produzido, pois não há diluição com o nitrogênio atmosférico. O gás de síntese bruto da pirólise é “superaquecido” em um recipiente separado usando mais areia quente para decompor (gaseificar) quaisquer alcatrões e óleos residuais; ou decompor adicionalmente quaisquer compostos orgânicos halogenados liberados no primeiro estágio, portanto, um gás de síntese limpo é produzido sem nenhum dos alcatrões, óleos ou resíduos perigosos para descartar ou lidar. Isso também reduz os odores gerais de planta e as emissões fugitivas. Cerca de 30% do gás de síntese é usado para aquecer o leito fluido com o excedente disponível para aquecimento ou geração de energia.[030] Using this heat transfer method allows a high calorific value syngas to be co-produced as there is no dilution with atmospheric nitrogen. The raw syngas from pyrolysis is “superheated” in a separate vessel using more hot sand to decompose (gasify) any residual tars and oils; or further decompose any halogenated organic compounds released in the first stage, therefore a clean syngas is produced with none of the tars, oils or hazardous waste to dispose of or deal with. This also reduces overall plant odors and fugitive emissions. Approximately 30% of the syngas is used to heat the fluidized bed with the surplus available for heating or power generation.

[031] O calor residual do leito fluido é usado para secar a matéria-prima de biomassa recebida, alcançando assim alta eficiência térmica geral. O efluente gasoso final é purificado com água para remover partículas e componentes solúveis em água.[031] The waste heat from the fluid bed is used to dry the incoming biomass feedstock, thus achieving high overall thermal efficiency. The final off-gas is purified with water to remove particles and water-soluble components.

[032] O reator pode incluir múltiplos pontos de injeção de areia quente no reator que pode ter o benefício de fornecer pirólise autógena lenta controlada que fornece controle de temperatura máximo para rendimento melhorado de carvão vegetal, gás de síntese e remoção de contaminantes. Em algumas formas, um conjunto de distribuição de areia quente é usado, o qual entrega areia quente a uma série de entradas espaçadas no reator. O conjunto de distribuição de areia quente pode compreender uma única entrada de areia quente e uma pluralidade de saídas que podem ser controladas através de adicionar ar fluidizado suficiente para diminuir a densidade em uma câmara de riser e mover a areia quente para dentro da pluralidade de saídas.[032] The reactor may include multiple hot sand injection points into the reactor which may have the benefit of providing controlled slow autogenous pyrolysis which provides maximum temperature control for improved yield of char, syngas and contaminant removal. In some forms, a hot sand distribution assembly is used which delivers hot sand to a series of spaced inlets into the reactor. The hot sand distribution assembly may comprise a single hot sand inlet and a plurality of outlets which may be controlled by adding sufficient fluidized air to decrease the density in a riser chamber and move the hot sand into the plurality of outlets.

[033] O reator pode, em algumas formas, usar um material de areia catalítico ou tratamento térmico de minerais para fornecer uma vazão de produto adicional.[033] The reactor may, in some forms, use a catalytic sand material or thermal treatment of minerals to provide additional product flow.

[034] Em algumas formas, o reator é agitado mecanicamente para alcançar uma boa mistura, temperatura uniforme, bom controle de tempo de residência e evitar bloqueios. A fluidização parcial com reciclagem de uma porção do gás de síntese pode ajudar no controle de temperatura e no movimento do material através do reator e melhorar as propriedades de biocarvão resultantes. O processo pode ter a vantagem de que o aumento de escala do reator de pirólise é limitado apenas pelo projeto mecânico - não pela área de transferência de calor.[034] In some forms, the reactor is mechanically agitated to achieve good mixing, uniform temperature, good residence time control, and to avoid blockages. Partial fluidization with recycling of a portion of the synthesis gas can aid in temperature control and material movement through the reactor and improve the resulting biochar properties. The process may have the advantage that scaling up of the pyrolysis reactor is limited only by the mechanical design - not by the heat transfer area.

[035] A reciclagem da areia de descarte pode ser alcançada usando elevadores especiais ou transferência pneumática, sem a exigência de que a areia seja resfriada.[035] Recycling of waste sand can be achieved using special elevators or pneumatic transfer, without the requirement for the sand to be cooled.

[036] A energia residual do reaquecimento da areia pode, em algumas formas, ser usada para secar a alimentação de biomassa recebida, o que maximiza a eficiência térmica e aumenta a qualidade do gás de síntese.[036] Waste energy from reheating the sand can, in some forms, be used to dry the incoming biomass feed, which maximizes thermal efficiency and increases syngas quality.

[037] As vantagens desta tecnologia podem incluir: • Alta eficiência energética, pois todo o calor residual é utilizado para a pré- secagem da biomassa de alimentação e/ou pré-aquecimento de ar de combustão • Alto rendimento de biocarvão devido às condições favoráveis do reator (pirólise lenta) • Controle das propriedades do biocarvão (para permitir a venda para diferentes aplicações) • Alguns óleos e alcatrões estarão presentes no gás de síntese bruto, que é tratado em um reator gaseificador separado, também com areia quente, para converter esses óleos e alcatrões em mais gás de síntese, portanto sem subprodutos para lidar e sem odores. • O gás de pirólise não é diluído por nenhum gás inerte ou produtos de combustão. • Bom controle de estado estacionário das condições de processo, temperatura, tempo de residência sem pontos quentes ou frios, portanto, qualidade de produto mais consistente. • Capaz de processar uma gama ampla de tipos e tamanhos de matérias- primas sem risco de fluxos de gás de obstrução ou bloqueio • Fácil inicialização e desligamento (nenhuma consequência se a planta precisar ser parada repentinamente, isto é, condensação de óleo e alcatrão na tubulação) • Equipamento simples/fácil de manter • Pode usar materiais catalíticos para auxiliar a pirólise e reduzir as emissões • Parte do biocarvão produto pode ser utilizada para limpeza de gás de síntese (como carvão ativado) e, em seguida, devolvido ao sistema para tratamento • Operação segura, baixas emissões fugitivas • Em algumas formas, o sistema pode ter o benefício de usar um quinto ou mesmo um décimo do comprimento em um reator. • A saída do gás de síntese pode ser limpa e sem nitrogênio, pois nenhum nitrogênio é adicionado ao sistema.[037] Advantages of this technology may include: • High energy efficiency, as all waste heat is used for pre-drying of the feed biomass and/or pre-heating of combustion air • High biochar yield due to favourable reactor conditions (slow pyrolysis) • Control of biochar properties (to allow sale for different applications) • Some oils and tars will be present in the raw syngas, which is treated in a separate gasifier reactor, also with hot sand, to convert these oils and tars into more syngas, thus no by-products to deal with and no odours. • The pyrolysis gas is not diluted by any inert gas or combustion products. • Good steady-state control of process conditions, temperature, residence time with no hot or cold spots, thus more consistent product quality. • Capable of processing a wide range of feedstock types and sizes without risk of plugging or blocking gas streams • Easy start-up and shutdown (no consequences if the plant needs to be shut down suddenly, i.e. oil and tar condensation in the piping) • Simple/easy to maintain equipment • Can use catalytic materials to aid pyrolysis and reduce emissions • Some of the biochar product can be used for syngas cleaning (as activated carbon) and then returned to the system for treatment • Safe operation, low fugitive emissions • In some forms the system can have the benefit of using one fifth or even one tenth of the length in a reactor • The syngas outlet can be clean and nitrogen-free as no nitrogen is added to the system.

[038] Com referência agora às Figuras, as Figs. 1 e 2 mostram um conjunto de reator de uma modalidade da invenção.[038] Referring now to the Figures, Figs. 1 and 2 show a reactor assembly of one embodiment of the invention.

[039] No conjunto 1 um alimentador de materiais 10 compreendendo uma calha de entrega 11 e uma alimentação de parafuso 12 entrega biomassa ou outros materiais para tratamento no conjunto 1. O alimentador de parafuso 12 se estende para um reator de pirólise primário 14 e fornece uma vedação de gás para limitar o fluxo reverso de gás de síntese do reator. O reator se estende longitudinalmente. O material é processado no reator primário 14 e o material tratado é movido do reator pirolítico primário 14 para um separador 15.[039] In assembly 1 a material feeder 10 comprising a delivery chute 11 and a screw feed 12 delivers biomass or other materials for treatment to assembly 1. Screw feeder 12 extends to a primary pyrolysis reactor 14 and provides a gas seal to limit the reverse flow of synthesis gas from the reactor. The reactor extends longitudinally. Material is processed in primary reactor 14 and treated material is moved from primary pyrolytic reactor 14 to a separator 15.

[040] A areia de descarte e o biocarvão são separados pelo separador 15 e a areia de descarte se move através de um elevador 16 para um riser de combustor 17 e para um leito fluido 19. O efluente gasoso do leito fluido 19 passa para o ciclone 22. A partir do reator primário 14, o gás de síntese é movido para um reator de gaseificação secundário 20 via um ciclone de gás de síntese 21.[040] The waste sand and biochar are separated by separator 15 and the waste sand moves via an elevator 16 to a combustor riser 17 and to a fluid bed 19. The gaseous effluent from the fluid bed 19 passes to cyclone 22. From primary reactor 14, the syngas is moved to a secondary gasification reactor 20 via a syngas cyclone 21.

[041] Ambos os reatores primário e secundário 14 e 20 são alimentados com areia na forma de ilmenita ou areia quente fina alternativa do sistema de distribuição de areia 23.[041] Both primary and secondary reactors 14 and 20 are fed with sand in the form of ilmenite or alternative fine hot sand from sand distribution system 23.

[042] Com referência agora à Fig. 3, o alimentador de materiais 10 compreende uma calha de entrega 11 e uma alimentação de parafuso 12 localizada para receber os materiais. A calha de entrega 11 pode ser fechada usando uma tampa deslizante ou de qualquer outra forma.[042] Referring now to Fig. 3, the material feeder 10 comprises a delivery chute 11 and a screw feed 12 located to receive the materials. The delivery chute 11 may be closed using a sliding cover or in any other manner.

[043] A alimentação de parafuso 12 compreende um tubo inclinado que se estende para cima. Na forma ilustrada, a alimentação de parafuso 12 é inclinada entre aproximadamente 10 graus e 45 graus com a horizontal. Isso pode ter o benefício de evitar a combustão reversa da biomassa. Um acionamento por correia ou outro sistema conecta motores ao parafuso de rosca dupla giratório 13 localizado dentro da alimentação de parafuso. O parafuso giratório 13 gira para entregar biomassa ao reator a uma taxa controlada. Em algumas formas, a taxa pode ser controlada manualmente para fornecer ao reator uma temperatura de saúda média. Uma extremidade superior da alimentação de parafuso não inclui mais o formato de parafuso para permitir a formação de vela para limitar o fluxo reverso do gás de síntese bruto. A biomassa é alimentada a partir da alimentação de parafuso 12 para o reator primário 14. Em algumas formas, areia fria ou ilmenita também é adicionada ao alimentador de materiais 10, conforme exigido, com base no nível de leito fluido de compensação.[043] The screw feed 12 comprises an inclined tube extending upward. In the illustrated form, the screw feed 12 is inclined between approximately 10 degrees and 45 degrees to the horizontal. This may have the benefit of preventing reverse combustion of the biomass. A belt drive or other system connects motors to the rotating twin-screw screw 13 located within the screw feed. The rotating screw 13 rotates to deliver biomass to the reactor at a controlled rate. In some forms, the rate may be manually controlled to provide the reactor with an average outlet temperature. An upper end of the screw feed no longer includes the screw shape to allow for candle formation to limit reverse flow of the raw syngas. Biomass is fed from the screw feed 12 to the primary reactor 14. In some forms, cold sand or ilmenite is also added to the material feeder 10 as required based on the level of the make-up fluid bed.

[044] Com referência à Fig. 4, o riser de combustor na forma ilustrada compreende um recipiente de combustão vertical geralmente cilíndrico 25 e uma pluralidade de saídas 26. O calor residual do leito fluido 19 pode ser utilizado para pré-aquecer a areia de retorno ou combustão in situ de combustíveis para fornecer calor ou alternativas[044] Referring to Fig. 4, the combustor riser in the illustrated form comprises a generally cylindrical vertical combustion vessel 25 and a plurality of outlets 26. Waste heat from the fluid bed 19 may be utilized to preheat the return sand or in situ combustion of fuels to provide heat or alternatives.

[045] Com referência agora às Fig. 5 e 6, o sistema de distribuição 23 de areia compreende uma única entrada e uma pluralidade de saídas 27 controladas por válvulas não mecânicas. Em modalidades alternativas, válvulas mecânicas em grande escala podem ser utilizadas. Em algumas formas, a entrega de areia quente é controlada manualmente em resposta ao calor em uma determinada zona do reator. Em modalidades alternativas, isso pode ser automatizado. O controle do movimento de areia para as saídas é acionado através da quantidade de ar fluidificado sendo entregue a uma determinada área do conjunto de distribuição que resulta no movimento da areia para uma determinada saída. A areia quente é distribuída a partir do sistema de distribuição 23 para o reator primário 14, o reator secundário 20 e o riser de combustor conforme necessário (apenas inicialização). A saída pode ser controlada ao controlar a entrada manualmente ou a saída pode ser automatizada controlando a entrada.[045] Referring now to Figs. 5 and 6, the sand distribution system 23 comprises a single inlet and a plurality of outlets 27 controlled by non-mechanical valves. In alternative embodiments, large-scale mechanical valves may be utilized. In some forms, the delivery of hot sand is manually controlled in response to heat in a given zone of the reactor. In alternative embodiments, this may be automated. Control of the movement of sand to the outlets is actuated by the amount of fluidized air being delivered to a given area of the distribution assembly that results in the movement of sand to a given outlet. Hot sand is distributed from the distribution system 23 to the primary reactor 14, the secondary reactor 20, and the combustor riser as needed (startup only). The outlet may be controlled by controlling the inlet manually, or the outlet may be automated by controlling the inlet.

[046] Com referência à Fig. 7, o elevador 16 compreende um elevador com uma trava de gás entre os sistemas de oxidação e redução. O recipiente de leito fluido é mostrado na Fig. 8.[046] Referring to Fig. 7, the elevator 16 comprises an elevator with a gas lock between the oxidation and reduction systems. The fluid bed vessel is shown in Fig. 8.

[047] Com referência à Fig. 9, o reator secundário compreende um recipiente 30 no qual a areia quente pode ser misturada com o gás de síntese recebido. Na forma ilustrada, um tubo de ângulo duplo 31 encontra-se em um ângulo. Um recipiente de funil 32 em formato de V adicional permite a mistura. A areia quente e o gás de síntese são misturados dentro do reator e o interior do reator é suficientemente quente para gaseificar óleos e alcatrões residuais do gás de síntese. Isso tem a vantagem de reduzir o entupimento do sistema. Em modalidades alternativas, uma série de risers e ciclones podem ser usados. A intenção não é que o gás de síntese passe por áreas onde possa causar um bloqueio. O gás de síntese deve ser aquecido a mais de 850°C no escoamento.[047] Referring to Fig. 9, the secondary reactor comprises a vessel 30 in which the hot sand can be mixed with the incoming syngas. In the form illustrated, a double-angled tube 31 is at an angle. An additional V-shaped funnel vessel 32 allows for mixing. The hot sand and syngas are mixed within the reactor and the interior of the reactor is hot enough to gasify residual oils and tars from the syngas. This has the advantage of reducing clogging of the system. In alternative embodiments, a series of risers and cyclones may be used. The intention is not to have the syngas pass through areas where it may cause a blockage. The syngas should be heated to over 850°C in the flow.

[048] Com referência à Fig. 10, o reator primário compreende um recipiente alongado 50 que se estende a partir de uma extremidade de entrada 51, onde o material do alimentador é alimentado para o reator. O recipiente 50 se estende além de uma pluralidade de ingressos 53 que, na forma ilustrada, permite o ingresso de areia quente do sistema de distribuição de areia quente. Isso divide o reator em zonas de reação. Um trado de roda de pás de haste dupla localizado dentro do recipiente de reator 50 gira para misturar a biomassa alimentada a partir do alimentador com areia quente.[048] Referring to Fig. 10, the primary reactor comprises an elongated vessel 50 extending from an inlet end 51 where feedstock material is fed into the reactor. Vessel 50 extends beyond a plurality of inlets 53 which, in the illustrated form, permit the inlet of hot sand from the hot sand distribution system. This divides the reactor into reaction zones. A double-stemmed paddlewheel auger located within reactor vessel 50 rotates to mix biomass fed from the feedstock with hot sand.

[049] Em algumas formas, a medição constante da temperatura permite que a entrada de areia quente e biomassa seja controlada. Em algumas formas, um tempo de residência é permitido ao alterar o formato das pás ou a velocidade de rotação em uma extremidade de saída do reator. O material dos reatores é então movido para o separador. Em algumas formas, os estágios de reação são misturadores separados e podem compreender a separação independente da areia de descarte.[049] In some forms, constant temperature measurement allows the input of hot sand and biomass to be controlled. In some forms, a residence time is allowed by changing the blade shape or rotation speed at an outlet end of the reactor. Material from the reactors is then moved to the separator. In some forms, the reaction stages are separate mixers and may comprise independent separation of waste sand.

[050] Com referência à Fig. 11, o separador pode compreender um recipiente separador 58 que incorpora uma ou mais telas de vários tipos ou aberturas. A separação magnética e a separação física podem ser usadas.[050] Referring to Fig. 11, the separator may comprise a separator vessel 58 incorporating one or more screens of various types or apertures. Magnetic separation and physical separation may be used.

[051] Além disso, voltando-se para as Figs. 12 até 16, é descrita uma modalidade adicional de um aparelho para tratamento de material carbonáceo. O aparelho 200 compreende uma alimentação 201 para o ingresso de material carbonáceo em um reator 202. O reator pode ser um reator pirolítico. O produto do reator 202 é movido para o separador 203, em que o material é separado. A ilmenita de reposição pode ser adicionada neste ponto. O catalisador, tal como ilmenita, então prossegue para o riser de combustor 204, em que é elevado para o leito fluido 205 e pode ser recuperado e retornado ao reator para catalisar uma reação adicional no reator. O biocarvão é separado em um compartimento de biocarvão 206. O riser de combustor 204 compreende um recipiente de combustão cilíndrico 208 e um tubo que se estende para cima 209 que leva a um ciclone 210 conectado com o leito fluido 205. O processo de separação envolve a remoção do gás de síntese a partir do reator 202 para o fracionador de alcatrão e, em seguida, para o lavador/purificador. O excesso de gás de síntese é queimado via uma pilha 209.[051] Further, turning to Figs. 12 through 16, an additional embodiment of an apparatus for treating carbonaceous material is described. The apparatus 200 comprises a feed 201 for inletting carbonaceous material into a reactor 202. The reactor may be a pyrolytic reactor. The product from the reactor 202 is moved to the separator 203, where the material is separated. Makeup ilmenite may be added at this point. The catalyst, such as ilmenite, then proceeds to the combustor riser 204, where it is raised to the fluid bed 205 and may be recovered and returned to the reactor to catalyze a further reaction in the reactor. The biochar is separated in a biochar compartment 206. The combustor riser 204 comprises a cylindrical combustion vessel 208 and an upwardly extending tube 209 that leads to a cyclone 210 connected to the fluid bed 205. The separation process involves removing the syngas from the reactor 202 to the tar fractionator and then to the scrubber/scrubber. Excess syngas is burned via a stack 209.

[052] Voltando às Figs. 17 a 19, é descrito um recipiente de reação compreendendo uma pluralidade de zonas de mistura. As zonas de mistura são localizadas e definidas via pontos de ingresso de sólidos quentes. As zonas fornecem controle de temperatura. O recipiente de reação inclui adicionalmente arados para melhorar a fluidização. O reator 202 se estende a partir de uma alimentação 284 através de um trado 285 até uma descarga 286. A alimentação compreende um conduíte de admissão 288 e augur 285 para direcionar o material para o corpo de reator 270. O corpo de reator 270 inclui um leito fluido/misturador 273 mecanicamente auxiliado que é composto na forma ilustrada por uma haste dupla 274 com pás que podem ser anguladas para auxiliar ou retardar o fluxo.[052] Turning to Figs. 17-19, there is described a reaction vessel comprising a plurality of mixing zones. The mixing zones are located and defined via hot solids ingress points. The zones provide temperature control. The reaction vessel further includes plows to enhance fluidization. Reactor 202 extends from a feed 284 through an auger 285 to a discharge 286. The feed comprises an inlet conduit 288 and auger 285 to direct material to reactor body 270. Reactor body 270 includes a mechanically assisted fluid bed/mixer 273 that is comprised in the form illustrated of a double shaft 274 with paddles that can be angled to assist or retard flow.

[053] Uma vez que o material através da alimentação 284, o gás de síntese bruto pode sair em uma descarga de gás de síntese 275. A areia quente ou material alternativo é injetado em uma pluralidade de pontos de ingresso de sólidos quentes 277. Isso cria zonas dentro do reator 202.[053] Once the material is through feed 284, the raw syngas may exit into a syngas discharge 275. Hot sand or alternative material is injected into a plurality of hot solids ingress points 277. This creates zones within reactor 202.

[054] Voltando agora à Fig. 20, é mostrado um fluxograma simples de uma modalidade da invenção. O processo ilustrado 301 de tratamento de um material carbonáceo 302 compreende a etapa de entregar o material carbonáceo 302 a um reator 303.[054] Turning now to Fig. 20, there is shown a simple flowchart of one embodiment of the invention. The illustrated process 301 of treating a carbonaceous material 302 comprises the step of delivering the carbonaceous material 302 to a reactor 303.

[055] O processo inclui adicionalmente introduzir combustível 306, ar 307 e um catalisador 308 no reator. O combustível pode consistir em qualquer combustível de hidrocarboneto líquido ou gasoso de queima limpa comercialmente disponível ou em combustíveis sólidos, como biomassa, carvão mineral ou carvão vegetal. Em algumas formas, o combustível pode ser gás de síntese. O catalisador pode estar na forma de um catalisador de óxido de ferro, como por exemplo, ilmenita. O combustível 306, ar 307 e o catalisador 308 podem ser entregues a um leito fluido 311 que inclui uma fuga para o reator 303. O efluente gasoso de combustão 309 é removido do leito fluido. O material orgânico 302 e o catalisador quente 308 encontram-se no reator 303.[055] The process further includes introducing fuel 306, air 307, and a catalyst 308 into the reactor. The fuel may consist of any commercially available clean-burning liquid or gaseous hydrocarbon fuel or solid fuels such as biomass, coal, or charcoal. In some forms, the fuel may be synthesis gas. The catalyst may be in the form of an iron oxide catalyst, such as ilmenite. Fuel 306, air 307, and catalyst 308 may be delivered to a fluid bed 311 that includes an escapement to reactor 303. Combustion gaseous effluent 309 is removed from the fluid bed. Organic material 302 and hot catalyst 308 are in reactor 303.

[056] O reator 303 pode, em algumas formas, compreender um reator pirolítico que atua para queimar parcialmente o material orgânico por contato com um meio sólido aquecido. Em algumas formas, o meio sólido aquecido inclui ilmenita. Em algumas formas, o reator pode ser configurado para colocar o material orgânico em várias etapas de aquecimento. Na forma ilustrada, as etapas de aquecimento são mantidas a uma temperatura relativamente baixa de 500 a 900 °C.[056] Reactor 303 may, in some forms, comprise a pyrolytic reactor that acts to partially burn the organic material upon contact with a heated solid medium. In some forms, the heated solid medium includes ilmenite. In some forms, the reactor may be configured to place the organic material through multiple heating steps. In the illustrated form, the heating steps are maintained at a relatively low temperature of 500 to 900 °C.

[057] Os produtos do reator são entregues a partir do reator para uma câmara de separação 310 onde o material limpo 312 e o material recuperável são separados um do outro. O material limpo 312 prossegue através de uma fuga enquanto o material recuperado é entregue ao leito fluido 311 onde pode ser entregue ao reator 303. Em algumas formas, o material recuperado compreende pelo menos parte de um catalisador de descarte e um combustível. Em algumas formas, o separador compreende peneiração. Uma porção do catalisador de descarte pode ser rejeitada para manter a integridade do catalisador.[057] Reactor products are delivered from the reactor to a separation chamber 310 where clean material 312 and recoverable material are separated from each other. Clean material 312 proceeds through a breakout while recovered material is delivered to fluid bed 311 where it can be delivered to reactor 303. In some forms, the recovered material comprises at least part of a waste catalyst and a fuel. In some forms, the separator comprises screening. A portion of the waste catalyst may be rejected to maintain catalyst integrity.

[058] O material prossegue adicionalmente a partir do reator e do leito fluido para pelo menos um purificador. Na forma ilustrada, o material gasoso prossegue através de um purificador a seco 314, onde ocorre a gaseificação secundária, e segue para um purificador úmido 315. Um agente neutralizante 317, como, por exemplo, CaCO3, pode ser adicionado ao purificador úmido 315. O gás de limpeza 318 e os sólidos precipitados 319 são removidos do purificador úmido.[058] The material further proceeds from the reactor and fluid bed to at least one scrubber. In the illustrated form, the gaseous material proceeds through a dry scrubber 314, where secondary gasification occurs, and on to a wet scrubber 315. A neutralizing agent 317, such as CaCO3, may be added to the wet scrubber 315. Scrubber gas 318 and precipitated solids 319 are removed from the wet scrubber.

[059] O processo tem a vantagem de tratar materiais orgânicos contaminados, em particular contaminados com haleto, a uma temperatura relativamente baixa e, portanto, exigindo menor entrada de energia do que os sistemas do estado da técnica. Ao manter a temperatura da reação abaixo de aproximadamente 900 °C, a temperatura é mantida relativamente baixa em comparação com outros sistemas que exigem >1100 °C. Além disso, o processo utiliza ilmenita como meio, que fornece transferência de calor e um catalisador. O processo em algumas formas pode permitir a liberação a aproximadamente 500 °C e a destruição de contaminantes volatilizados a aproximadamente 1000 °C enquanto recupera e, em algumas formas, reativa o carbono. Em algumas formas, o sistema pode permitir recuperar o catalisador, a fim de reutilizar pelo menos uma porção do catalisador.[059] The process has the advantage of treating organic contaminated materials, in particular halide contaminated ones, at a relatively low temperature and therefore requiring lower energy input than prior art systems. By maintaining the reaction temperature below approximately 900 °C, the temperature is kept relatively low compared to other systems requiring >1100 °C. In addition, the process utilizes ilmenite as the medium, which provides heat transfer and a catalyst. The process in some forms may allow for the release at approximately 500 °C and destruction of volatilized contaminants at approximately 1000 °C while recovering and in some forms reactivating carbon. In some forms, the system may allow for the recovery of the catalyst in order to reuse at least a portion of the catalyst.

[060] Voltando agora à Fig. 21, uma segunda modalidade de um processo para o tratamento de um material carbonáceo é descrita. O processo compreende a entrega de material carbonáceo 321 a um reator 322 via um secador 323. O secador pode, em algumas formas, utilizar equipamento de processo padrão, incluindo um ciclone de efluente gasoso 325.[060] Turning now to Fig. 21, a second embodiment of a process for treating a carbonaceous material is described. The process comprises delivering carbonaceous material 321 to a reactor 322 via a dryer 323. The dryer may, in some forms, utilize standard process equipment, including an off-gas cyclone 325.

[061] Dentro do reator 322, o material sofre aquecimento a uma temperatura superior a 200 °C para iniciar a torrefação a uma temperatura superior a 300 °C e, finalmente, a pirólise a uma temperatura superior a 500 °C. Em algumas formas, a temperatura do reator permanece inferior a 800 °C a 900 °C.[061] Within reactor 322, the material undergoes heating to a temperature greater than 200 °C to initiate torrefaction at a temperature greater than 300 °C and finally pyrolysis at a temperature greater than 500 °C. In some forms, the reactor temperature remains below 800 °C to 900 °C.

[062] O processo pode incluir adicionalmente entregar combustível, que pode estar na forma de gás de síntese, e um catalisador, que pode estar na forma de um catalisador de óxido de ferro, como ilmenita, para o reator 322 por meio de um leito fluido 327, um purificador primário 328 (este é o mesmo que o purificador a seco descrito acima), um riser 330 e uma pluralidade de ciclones incluindo um ciclone de riser 331, um ciclone de efluente gasoso de leito fluido 332 e um ciclone de gás de síntese 333.[062] The process may further include delivering fuel, which may be in the form of syngas, and a catalyst, which may be in the form of an iron oxide catalyst such as ilmenite, to reactor 322 via a fluid bed 327, a primary scrubber 328 (this is the same as the dry scrubber described above), a riser 330, and a plurality of cyclones including a riser cyclone 331, a fluid bed off-gas cyclone 332, and a syngas cyclone 333.

[063] Após o processamento no reator 322, o material é entregue a uma câmara de separação 335. A câmara de separação pode, em algumas formas, compreender uma tela giratória ou separador alternativo. O material da câmara de separação é entregue a um resfriador anaeróbico e material incluindo biocarvão 336, algum catalisador mineral torrado 337 e água de resfriamento 338. O material, tal como meio de transferência de mineral/calor ou catalisador, é movido através de um riser 340 para o ciclone de riser 331 e para o leito fluido 327.[063] After processing in reactor 322, the material is delivered to a separation chamber 335. The separation chamber may, in some forms, comprise a rotating screen or reciprocating separator. The material from the separation chamber is delivered to an anaerobic cooler and material including biochar 336, some roasted mineral catalyst 337, and cooling water 338. The material, such as mineral/heat transfer medium or catalyst, is moved through a riser 340 to riser cyclone 331 and into fluid bed 327.

[064] Com referência à Fig. 22, é descrito um processo de tratamento de um material carbonáceo. O processo compreende alimentar biomassa 401 em um alimentador 402 compreendendo um alimentador de parafuso duplo e entregar a biomassa a um reator primário 403. O reator primário na forma ilustrada compreende uma roda de pás de haste dupla dentro de um recipiente. O reator pode aumentar o calor da biomassa de 160 °C a 300 °C a 500 °C.[064] Referring to Fig. 22, a process for treating a carbonaceous material is described. The process comprises feeding biomass 401 into a feeder 402 comprising a twin screw feeder and delivering the biomass to a primary reactor 403. The primary reactor in the illustrated form comprises a twin-rod paddle wheel within a vessel. The reactor can raise the heat of the biomass from 160°C to 300°C to 500°C.

[065] A areia quente ou ilmenita é entregue ao reator 403 a partir de um conjunto de distribuição de areia quente 404. A areia quente é entregue a uma pluralidade de entradas, o que efetivamente divide o reator em zonas tendo temperaturas diferentes. A roda de pás de haste dupla mistura a biomassa com a areia. A medição regular de temperatura permite a entrega controlada de areia do conjunto de distribuição de areia quente.[065] Hot sand or ilmenite is delivered to reactor 403 from a hot sand distribution assembly 404. The hot sand is delivered to a plurality of inlets, which effectively divide the reactor into zones having different temperatures. The double-rod paddle wheel mixes the biomass with the sand. Regular temperature measurement allows controlled delivery of sand from the hot sand distribution assembly.

[066] Em algumas formas, a areia quente é um catalisador, como a ilmenita ou um catalisador alternativo à base de ferro.[066] In some forms, hot sand is a catalyst, such as ilmenite or an alternative iron-based catalyst.

[067] O gás de síntese bruto é liberado a partir do reator primário e entregue a um reator secundário 410 para a gaseificação do gás de síntese. Isso continua a aquecer o efluente gasoso e a quebrar os alcatrões e óleos em componentes de peso molecular menor para reduzir a condensação e o bloqueio por óleos e alcatrões. O gás de síntese limpo é liberado para um compressor e pode ser queimado, liberado ou reutilizado como um combustível.[067] Raw syngas is released from the primary reactor and delivered to a secondary reactor 410 for syngas gasification. This continues to heat the off-gas and break down the tars and oils into lower molecular weight components to reduce condensation and blockage by oils and tars. The cleaned syngas is released to a compressor and can be flared, vented, or reused as a fuel.

[068] Um objetivo principal da planta pode ser determinar a composição do gás de síntese.[068] A primary purpose of the plant may be to determine the composition of the synthesis gas.

[069] A biomassa tratada é entregue a um separador que pode incluir uma pluralidade de telas para separar os produtos de biocarvão e areia torrada do fluxo. O nitrogênio também pode ser purgado a partir do separador. O material continua a partir do separador para um elevador de rosca vertical 406 e, em seguida, para um riser de combustor 407. O riser de combustor na forma ilustrada aumenta a temperatura para 750 °C. O ar é injetado para controlar a taxa de elevação.[069] The treated biomass is delivered to a separator that may include a plurality of screens to separate the biochar and roasted sand products from the stream. Nitrogen may also be purged from the separator. The material continues from the separator to a vertical screw elevator 406 and then to a combustor riser 407. The combustor riser in the illustrated form raises the temperature to 750°C. Air is injected to control the rate of lift.

[070] O material é movido para um leito fluido 411 que pode estar a mais de 900 °C. Uma pluralidade de ciclones é usada para separar o efluente gasoso do material para tratamento adicional.[070] The material is moved into a fluid bed 411 that may be over 900 °C. A plurality of cyclones are used to separate the off-gas from the material for further treatment.

[071] Com referência à Fig. 23, são mostrados mais detalhes da pirólise no reator primário 403. A alimentação de biomassa 401 é entregue ao reator primário 403. Dentro do recipiente de reator primário 420 está uma roda de pás de haste dupla 421 que mistura a biomassa com o catalisador de areia quente dentro do reator. O catalisador de areia quente é entregue a partir de um sistema de distribuição de areia quente 404 que compreende uma pluralidade de válvulas não mecânicas acionadas manualmente ou automaticamente em resposta à medição de temperatura dentro do reator.[071] Referring to Fig. 23, further details of the pyrolysis in primary reactor 403 are shown. Biomass feed 401 is delivered to primary reactor 403. Within primary reactor vessel 420 is a double-rod paddle wheel 421 that mixes the biomass with hot sand catalyst within the reactor. The hot sand catalyst is delivered from a hot sand distribution system 404 comprising a plurality of non-mechanical valves manually or automatically actuated in response to temperature measurement within the reactor.

[072] O catalisador de areia quente é entregue a partir do conjunto de distribuidor 404 via uma série de tubos 423 para várias zonas do reator 403. O reator é dividido de maneira solta em várias zonas. Na forma ilustrada, as zonas compreendem uma zona de aquecimento, uma zona de torrefação, uma zona de pirólise e uma zona autógena. Estes são definidos pela entrada de areia quente. A temperatura das zonas indica quando areia quente adicional é exigida do sistema de distribuição de areia quente de múltiplos recipientes 403. O sistema de distribuição de areia quente em algumas formas tem uma única entrada 425 e múltiplas saídas. Na forma ilustrada, as saídas múltiplas compreendem 7 saídas. Quatro saídas entregam areia quente para o reator de pirólise primário 403, enquanto as outras três saídas 426 entregam areia quente para o reator secundário e o leito fluido no restante do sistema de tratamento.[072] Hot sand catalyst is delivered from distributor assembly 404 via a series of pipes 423 to various zones of reactor 403. The reactor is loosely divided into multiple zones. In the illustrated form, the zones comprise a heating zone, a torrefaction zone, a pyrolysis zone, and an autogenous zone. These are defined by the hot sand inlet. The temperature of the zones indicates when additional hot sand is required from the multi-vessel hot sand distribution system 403. The hot sand distribution system in some forms has a single inlet 425 and multiple outlets. In the illustrated form, the multiple outlets comprise 7 outlets. Four outlets deliver hot sand to the primary pyrolysis reactor 403, while the other three outlets 426 deliver hot sand to the secondary reactor and the fluid bed in the remainder of the treatment system.

[073] O material do reator primário é entregue ao separador 405 e separado para retornar ao reator, para ser liberado como biocarvão ou areia de descarte.[073] Material from the primary reactor is delivered to separator 405 and separated for return to the reactor to be released as biochar or waste sand.

[074] Com referência à Fig. 24, são mostrados mais detalhes do reator secundário e da gaseificação do gás de síntese. O gás de síntese bruto 501 do reator primário é entregue a um reator secundário 502. O reator secundário na forma ilustrada é moldado como um tubo em ângulo duplo que se encontra em um ângulo. A areia quente e o gás de síntese são misturados dentro do reator e o interior do reator é suficientemente quente para gaseificar óleos e alcatrões residuais do gás de síntese. Isso tem a vantagem de reduzir o entupimento do sistema. Uma válvula desviadora 505 está incluída no ponto de encontro dos tubos duplos do reator para permitir a alteração da direção do fluxo de areia quente. O material segue para um recipiente de funil 506 e para um ciclone de gás de síntese 507.[074] Referring to Fig. 24, further details of the secondary reactor and syngas gasification are shown. Raw syngas 501 from the primary reactor is delivered to a secondary reactor 502. The secondary reactor in the form illustrated is shaped as a double angled tube that meets at an angle. Hot sand and syngas are mixed within the reactor and the interior of the reactor is hot enough to gasify residual oils and tars from the syngas. This has the advantage of reducing fouling of the system. A diverter valve 505 is included at the meeting point of the double reactor tubes to permit changing the direction of the hot sand flow. The material proceeds to a funnel vessel 506 and a syngas cyclone 507.

[075] A Fig. 25 mostra um diagrama de blocos de uma combinação de leitos fluidizados para aquecimento de areia. Os leitos fluidizados compreendem um primeiro leito fluido 515 e um segundo leito fluido 516. A areia quente do conjunto de distribuição de areia quente é entregue ao primeiro leito fluido 515. Ar, sólidos e combustível de fluidificação são adicionados e o leito fluido aquece a aproximadamente 750 °C. O material flui para o segundo leito fluido e o ar de fluidificação de ar de combustão e o combustível são adicionados. A temperatura é aumentada para aproximadamente 950 °C. A areia quente é entregue via um tubo de entrega 517 para o sistema de distribuição enquanto o efluente gasoso de combustão é expelido. Exemplos A Tabela 1 mostra a matéria-prima exemplar e as temperaturas para a reação, juntamente com um rendimento percentual para o biocarvão. Exemplo 2:[075] Fig. 25 shows a block diagram of a fluidized bed arrangement for heating sand. The fluidized beds comprise a first fluid bed 515 and a second fluid bed 516. Hot sand from the hot sand distribution assembly is delivered to the first fluid bed 515. Fluidizing air, solids, and fuel are added, and the fluid bed heats to approximately 750°C. The material flows to the second fluid bed, and combustion air fluidizing air and fuel are added. The temperature is increased to approximately 950°C. The hot sand is delivered via a delivery pipe 517 to the distribution system while the combustion off-gas is exhausted. Examples Table 1 shows exemplary feedstock and temperatures for the reaction, along with a percent yield for biochar. Example 2:

[076] O trabalho de teste adicional foi concluído no qual o tempo de residência foi de 15 minutos e a pressão de operação foi atmosférica.[076] Additional test work was completed in which the residence time was 15 minutes and the operating pressure was atmospheric.

[077] Em algumas formas, o tempo de residência é de até 1 hora. Em algumas formas, a temperatura da pirólise está entre aproximadamente 600°C e aproximadamente 900 °C. Em algumas formas, uma etapa de desconstrução final (seja em um purificador primário ou a seco) pode operar entre aproximadamente 750 e 1000°C. Em algumas formas, a temperatura da etapa de desconstrução final é de aproximadamente 800°C.[077] In some forms, the residence time is up to 1 hour. In some forms, the pyrolysis temperature is between approximately 600°C and approximately 900°C. In some forms, a final deconstruction step (either in a primary or dry scrubber) may operate between approximately 750 and 1000°C. In some forms, the temperature of the final deconstruction step is approximately 800°C.

[078] Conforme mostrado na tabela 2, os resultados sólidos do tratamento com PFAS confirmam a remoção dos compostos de PFAS a uma temperatura operacional baixa. A Tabela 3 mostra amostras de água do purificador de efluente gasoso: [078] As shown in Table 2, the robust results of PFAS treatment confirm the removal of PFAS compounds at a low operating temperature. Table 3 shows water samples from the off-gas scrubber:

[079] Esses resultados indicam que os compostos de PFAS foram termicamente desvolatalizados, a uma temperatura muito mais baixa do que poderia ter sido antecipada, seguida pela destruição térmica total apenas da fração contaminante.[079] These results indicate that PFAS compounds were thermally devolatalized at a much lower temperature than could have been anticipated, followed by complete thermal destruction of only the contaminant fraction.

[080] A Figura 26 mostra um plano de fluxograma de uma modalidade adicional de um processo para tratar mais de um tipo ou vazão de material carbonáceo em paralelo. O sistema permite dois alimentadores separados e dois reatores separados, mas inclui uma única fonte de areia quente que pode ser retirada para cada sistema de reator. No processo ilustrado 601, uma primeira vazão de material contaminado na forma de material carbonáceo 604 é entregue a um primeiro reator 605. O material tratado do primeiro reator 605 flui para fora a do primeiro reator 605 em dois canais. Um primeiro é peneirado na primeira peneira 606 e emitido como material tratado 608. Durante a peneiração na primeira peneira 606, o material impedido pela primeira peneira 606 é entregue a um leito fluido comum 613 para tratamento adicional.[080] Figure 26 shows a flowsheet of an additional embodiment of a process for treating more than one type or stream of carbonaceous material in parallel. The system allows for two separate feeders and two separate reactors, but includes a single source of hot sand that can be withdrawn to each reactor system. In the illustrated process 601, a first stream of contaminated material in the form of carbonaceous material 604 is delivered to a first reactor 605. Treated material from the first reactor 605 flows out of the first reactor 605 in two channels. The first is screened on the first screen 606 and emitted as treated material 608. During screening on the first screen 606, material impeded by the first screen 606 is delivered to a common fluid bed 613 for further treatment.

[081] Um segundo fluxo de material é entregue a um segundo reator 611, reagido e entregue a um purificador 612. Substâncias adicionais 613 na forma de CaCO3 são entregues ao purificador 612. A saída de 612 é liberada no ponto de liberação 614 como efluente gasoso limpo.[081] A second stream of material is delivered to a second reactor 611, reacted and delivered to a scrubber 612. Additional substances 613 in the form of CaCO3 are delivered to scrubber 612. The output of 612 is released at release point 614 as clean off-gas.

[082] Uma segunda vazão de material na forma de biomassa 615 é entregue a um terceiro reator 617. A partir do terceiro reator 617, o material é entregue a um quarto reator 619 ou a uma segunda peneira 622. A saída do reator é peneirada na segunda peneira 622 e a emitida como material tratado 608. Durante a peneiração na segunda peneira 622, o material impedido pela segunda peneira 622 é entregue ao leito fluido comum 613 como combustível de biocarvão.[082] A second stream of material in the form of biomass 615 is delivered to a third reactor 617. From the third reactor 617, the material is delivered to a fourth reactor 619 or to a second screen 622. The reactor output is screened on the second screen 622 and emitted as treated material 608. During screening on the second screen 622, the material impeded by the second screen 622 is delivered to the common fluid bed 613 as biochar fuel.

[083] A saída entregue ao quarto reator 619 é processada através de um segundo purificador 620 e retornada ao leito fluido comum como combustível de gás de síntese limpo.[083] The output delivered to the fourth reactor 619 is processed through a second scrubber 620 and returned to the common fluid bed as clean syngas fuel.

[084] O leito fluido comum emite o efluente gasoso de descarte 625 e permite que a areia quente flua para os quatro reatores.[084] The common fluid bed emits the waste gas effluent 625 and allows the hot sand to flow to the four reactors.

[085] As peneiras podem ser na forma de separadores magnéticos ou peneiras físicas ou qualquer outro sistema de peneira.[085] Sieves can be in the form of magnetic separators or physical sieves or any other sieve system.

[086] As vantagens tecnológicas do sistema são fornecer um leito fluido comum para tratamento de material contaminado e tratamento de biomassa. A biomassa é convertida em gás de síntese para combustível e em biocarvão para combustível ou aditivo de solo ou sequestro de carbono, que é dimensionado de acordo com as necessidades. As vazões de gás de diferentes matérias-primas não se misturam, permitindo a entrega de gás de síntese limpo.[086] The technological advantages of the system are that it provides a common fluid bed for both contaminated material treatment and biomass treatment. Biomass is converted to syngas for fuel and to biochar for fuel or soil additive or carbon sequestration, which is scaled according to needs. Gas flows from different feedstocks do not mix, allowing the delivery of clean syngas.

[087] Uma modalidade adicional do sistema é mostrada na Fig. 27. O material de alimentação, como o biocarvão 701, é entregue a um sistema de mistura e alimentação 702 e a um reator primário 703. O reator primário trata o material com pirólise de 500 a 700 °C via mistura com meio quente, como areia catalítica quente. O reator também inclui quatro zonas ou estágios através dos quais o material se move. O meio quente é entregue ao reator 703 a partir de um leito fluido 705 via um sistema de entrega.[087] An additional embodiment of the system is shown in Fig. 27. Feed material, such as biochar 701, is delivered to a mixing and feeding system 702 and a primary reactor 703. The primary reactor treats the material with pyrolysis at 500 to 700 °C via mixing with hot media, such as hot catalytic sand. The reactor also includes four zones or stages through which the material moves. Hot media is delivered to reactor 703 from a fluid bed 705 via a delivery system.

[088] O material tratado do reator 703 é movido para um separador 707 que inclui uma ou mais peneiras. O produto de biocarvão é liberado enquanto o meio de retorno é retornado via um pré-aquecedor/riser 708 para o leito fluido 705.[088] Treated material from reactor 703 is moved to a separator 707 that includes one or more screens. Biochar product is released while return medium is returned via a preheater/riser 708 to fluid bed 705.

[089] O gás de síntese bruto do reator 703 é entregue a um reator secundário 709 para gaseificação de hidrocarbonetos voláteis a aproximadamente 900 °C. Uma vez gaseificado e separado através de um ciclone, o fluxo de saída pode ser enviado através de uma série de purificadores e trocadores de calor de modo que o efluente gasoso, água quente, sólidos e biocarvão de descarte possam ser liberados.[089] Raw syngas from reactor 703 is delivered to a secondary reactor 709 for gasification of volatile hydrocarbons at approximately 900 °C. Once gasified and separated through a cyclone, the output stream may be sent through a series of scrubbers and heat exchangers so that off-gas, hot water, solids, and waste biochar may be released.

[090] Uma modalidade adicional do processo é mostrada na Fig. 28. Na modalidade, solo contaminado 901 ou GAC é entregue via um sistema de alimentação 902 a um reator primário para dessorção térmica de PFAS a 500 a 700 °C. Um trocador de calor 903 e um resfriador anaeróbico 904 são usados para trocar calor.[090] An additional embodiment of the process is shown in Fig. 28. In the embodiment, contaminated soil 901 or GAC is delivered via a feed system 902 to a primary reactor for thermal desorption of PFAS at 500 to 700 °C. A heat exchanger 903 and an anaerobic cooler 904 are used to exchange heat.

[091] A areia de descarte e o solo limpo são separados pelo separador 907 através de peneira e separação magnética e a areia de descarte se move através de um riser de combustor 908 e para um leito fluido 909. O solo limpo 910 é liberado como um efluente gasoso de produto a partir do leito fluido 909 passa para o ciclone 22. O gás de síntese do reator primário 902 e do leito fluido 909 são movidos para um reator secundário 911 para destruição térmica de PFAS a 900 a 1100 °C. Um ciclone de gás de síntese 913 separa o gás de síntese para reação adicional no reator secundário 911 ou move o gás de síntese tratado para um lavador de água 914, purificador úmido 915 e um sistema de purificador a seco 916 a partir do qual o efluente gasoso limpo e o GAC gasto são liberados.[091] The waste sand and clean soil are separated by separator 907 via screening and magnetic separation and the waste sand moves through a combustor riser 908 and into a fluid bed 909. The clean soil 910 is released as a product off-gas from the fluid bed 909 and passes to cyclone 22. Syngas from primary reactor 902 and fluid bed 909 are moved to a secondary reactor 911 for thermal destruction of PFAS at 900 to 1100 °C. A syngas cyclone 913 separates the syngas for further reaction in secondary reactor 911 or moves the treated syngas to a water scrubber 914, wet scrubber 915 and a dry scrubber system 916 from which the clean off-gas and spent GAC are released.

[092] Em algumas formas não ilustradas, a planta comercial em escala real incluirá o pré-aquecimento da alimentação e a secagem com o calor residual do resfriamento do solo de descarga. Os solos tratados são beneficiados a aproximadamente 80 °C para separação magnética. Isso permite o retorno da ilmenita ou outro catalisador para reutilização.[092] In some forms not illustrated, the full-scale commercial plant will include preheating of the feed and drying with the waste heat from cooling the discharge soil. The treated soils are beneficiated at approximately 80 °C for magnetic separation. This allows return of the ilmenite or other catalyst for reuse.

[093] Será entendido por técnicos no assunto que muitas outras modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e do escopo do processo e do aparelho como descrito na presente invenção.[093] It will be understood by those skilled in the art that many other modifications can be made without departing from the spirit and scope of the process and apparatus as described in the present invention.

[094] Nas reivindicações que se seguem e na descrição anterior da invenção, exceto quando o contexto exigir o contrário devido à linguagem expressa ou implicação necessária, a palavra "compreender" ou variações da mesma como "compreende" ou "compreendendo" é usada em um sentido inclusivo, isto é, para especificar a presença das características declaradas, mas não para impedir a presença ou adição de características adicionais em várias modalidades do processo e aparelho conforme descritos na presente invenção.[094] In the following claims and in the preceding description of the invention, except where the context otherwise requires due to express language or necessary implication, the word "comprise" or variations thereof such as "comprises" or "comprising" is used in an inclusive sense, that is, to specify the presence of the stated features but not to preclude the presence or addition of additional features in various embodiments of the process and apparatus as described herein.

Claims

1. A process for processing carbonaceous material (302) comprising organic material contaminated with a halide or halogenated compound, the process comprising: delivering the carbonaceous material to a first reactor (303); delivering a catalyst (308) comprising an absorbent configured to capture halide elements, to the first reactor (303); processing the carbonaceous material at a first temperature within the first reactor (303) to decompose and/or devolatilize at least a portion of the carbonaceous material (302); delivering an output from the first reactor to a secondary reactor (314) for thermal destruction of a portion of the output to produce a secondary reactor output material; the secondary reactor (314) having a second temperature that is higher than the first temperature of the first reactor (303); wherein the secondary reactor output material comprises catalyst; and wherein at least a portion of the catalyst is routed from the secondary reactor (314) to the first reactor (303).

2. Process according to claim 1, characterized in that the temperature inside the first reactor (303) is between 500 and 700 °C.

3. The process of claim 1 or 2, further comprising recovering at least a portion of the catalyst (308) from the output material and regenerating the catalyst for reuse.

4. Process according to claim 3, characterized in that the catalyst (308) comprises an iron oxide-based catalyst.

5. Process according to claim 3 or 4, characterized in that the catalyst (308) comprises ilmenite.

6. The process of any one of claims 1 to 5, comprising delivering the catalyst (308) in the form of hot sand or another solid medium in the form of sand.

7. The process of claim 6, wherein the catalyst (308) is delivered through a plurality of inlets spaced along a length of the first reactor (303).

8. The process of claim 7, wherein delivery of the catalyst (308) into the first reactor (303) through the plurality of spaced inlets is controlled by a plurality of valves.

9. Process, according to claim 8, characterized by the fact that the valves are not mechanical.

10. The process of any one of claims 7 to 9, wherein delivery of the catalyst (308) at multiple points along the length of the reactor (303) divides the reactor into reaction zones.

11. Process according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the catalyst (308) in the form of a sand is an iron oxide-based material.

12. The process of any one of claims 7 to 11, wherein the catalyst (308) is delivered through a hot sand distribution assembly (404) comprising a plurality of inlets into the reactor, the inlets being controlled by adding fluidized air to the assembly to decrease density in a riser chamber and moving the hot sand into the plurality of inlets.

13. Process according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the carbonaceous material comprises per- and polyfluoroalkyl compounds as a contaminant.

14. Process according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the output delivered to the secondary reactor (314) comprises a gaseous output.

15. Process according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it additionally comprises separating the biochar from the output material.

16. Process according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the outlet is a synthesis gas outlet from the first reactor (303).

17. Process according to claim 16, characterized in that the secondary reactor (314) contains catalyst (308) in the form of hot sand.

18. The process of claim 16 or 17, wherein the secondary reactor (314) and the first reactor (303) use a common recirculated medium.

19. The process of any one of claims 1 to 18, further comprising delivering additional catalyst to the second reactor (303).

20. Process according to any one of claims 1 to 19, characterized in that it additionally comprises recovering a solid carbon-based material.