BRPI0814638B1

BRPI0814638B1 - Pyrolysis reactor

Info

Publication number: BRPI0814638B1
Application number: BRPI0814638-1A
Authority: BR
Inventors: Hendrikus Venderbosch Robertus; Van De Beld Lambertus; Assink Daan; Gansekoele Elwin
Original assignee: Btg Bioliquids B.V.
Priority date: 2007-07-22
Filing date: 2008-07-19
Publication date: 2017-11-14
Also published as: CN101755033A; RU2473662C2; DK2203540T3; CA2694302C; CA2694302A1; WO2009014436A1; PT2203540T; EP2203540A1; ES2691251T3; NL2000772C2; CN101755033B; EP2203540B1; US20100196227A1; PL2203540T3; MY151181A; NL2001838C2; US8585868B2; ZA201000421B; BRPI0814638A2; LT2203540T

Description

REATOR DE PIRÕLISE A invenção se refere a um dispositivo para submissão de uma biomassa à pirólise, cujo dispositivo compreende: um reator com um alojamento e um espaço de reator presente ali; uma primeira alimentação para um material de biomassa ou outro material orgânico se conectando à zona superior deste espaço de reator; uma segunda alimentação para material carreador de calor aquecido, por exemplo, areia, conectando-se ao lado superior deste espaço de reator; uma primeira descarga para gás de pirólise se conectando à zona superior deste espaço de reator a uma distância da primeira alimentação; e uma segunda descarga para material sólido, por exemplo, carbono e material carreador de calor, conectando-se ao lado inferior deste espaço de reator.

Esse reator é conhecido em muitas modalidades a partir, dentre outros, do WO-A-03/106590, do WO-A-2007/017005 e da DE-A-197 38 106. O gás de pirólise já ocorre no espaço de reator na região do misturador. Este gás se entranha em partículas de carbono finas. O fenômeno indesejado pode ocorrer, desse modo, de estas partículas finas se acumularem em um ciclone de separação formando parte do dispositivo, e causar um bloqueio do mesmo após um período de tempo. É um objetivo da invenção resolver este problema.

Nesse sentido, a invenção provê um dispositivo do tipo descrito acima o qual tem o recurso de o espaço de reator ser modelado de modo que o fluxo direto da primeira alimentação e da segunda alimentação para a primeira descarga seja bloqueado; um misturador mecânico está presente no espaço de reator para fins de mistura do fluxo entrando de material de biomassa com o fluxo entrando de material carreador de calor pré-aquecido; e a velocidade média máxima do gás e, desse modo, do material entranhado no espaço de reator a jusante do misturador a uma temperatura na faixa de em torno de 400 °C a 550 °C é quase tão grande quanto a velocidade de queda terminal, de modo que pelo menos uma separação substancial entre os fluxos de descarga respectivamente de gás de pirólise e de material sólido ocorra predominantemente, e, em qualquer caso, para mais do que 50%, sob a influência de uma força gravitacional, em particular sem a interposição de um ciclone.

Estas medidas de acordo com a invenção podem efetivamente evitar que quaisquer entupimento e bloqueio ocorram, apesar do carbono e de outro material sólido serem de natureza um pouco pegajosa. A estrutura de acordo com a invenção é capaz de impedir completamente o fenômeno indesejável descrito da técnica anterior. Carbono e, dependendo da composição da biomassa, às vezes fibras não convertidas e material carreador de calor são descarregados de acordo com a invenção substancialmente apenas através da segunda descarga, e a primeira descarga descarrega apenas substancialmente gás de pirólise.

Além de na técnica anterior, um fluxo direto, a ser considerado um fluxo de atalho, a partir da primeira alimentação e da segunda alimentação para a primeira descarga é efetivamente impedido, de acordo com a invenção.

De acordo com a invenção, substancialmente todas as partículas sólidas são separadas do gás de pirólise na primeira parte do reator, onde o misturador mecânico está situado. A separação descrita pode ser efetuada de formas diversas. O reator pode consistir em dois subespaços, isto é, o espaço de reator real no qual o misturador está situado, e uma parte de descarga, a qual se conecta no lado inferior à parte inferior do referido primeiro subespaço e o qual se conecta no lado superior à primeira descarga. A velocidade pode ser regulada, por exemplo, de modo que v < 10 m/s, preferencialmente v < 5 m/s, mais preferencialmente, v < 2 m/s e, para uma separação completa praticamente, v < 1 m/s.

Em uma outra modalidade, o dispositivo tem um recurso especial de que um defletor pelo menos mais ou menos vertical está situado no espaço de reator o qual se conecta à parede superior do espaço de reator, por meio do que o fluxo a partir do misturador, compreendendo uma mistura de gás de pirólise e de material sólido e/ou os fluxos parciais de gás de pirólise e de material sólido podem atingir respectivamente a primeira descarga e a segunda descarga ao passarem sobre a borda inferior do defletor. O reator preferencialmente ê concretizado de modo que a zona inferior do espaço de reator tenha uma forma se estreitando em direção à segunda descarga. A invenção será elucidada, agora, com base nos desenhos associados.

Nos desenhos, as figuras 1, 2, 3 e 4 mostram quatro respectivas modalidades de exemplo randômicas do reator de pirólise de acordo com a invenção.

Componentes funcionalmente correspondentes são designados em todas as figuras com os mesmos números de referência. O projeto e a relação com outros componentes podem diferir nas modalidades diferentes. A figura 1 mostra um dispositivo 1 para sujeição de um fluxo de material de biomassa ou outro material orgânico 5 à pirólise. O dispositivo compreende um reator 6 com um alojamento 7 e um espaço de reator 8 presente ali, uma primeira alimentação 10 para um fluxo de material de biomassa 5 se conectando à zona superior 9 deste espaço de reator 8, uma segunda alimentação 11 para um material carreador de calor pré-aquecido 12 se conectando à zona superior 9 deste espaço de reator 8, uma descarga 13 para o gás de pirólise 14 se conectando à zona superior 9 do espaço de reator 8, esta descarga 13 estando da maneira mostrada a uma distância substancial das primeira e segunda alimentações 10, 11, além de uma segunda descarga 16 para um fluxo de material sólido 17, tal como carbono, possivelmente fibras remanescentes e material carreador de calor, conectando-se à zona inferior 15 de espaço de reator 8. A separação entre os fluxos de descarga do gás de pirólise 14 e o material sólido 17 ocorre substancialmente apenas sob a influência de uma força gravitacionai, uma vez que a velocidade média do gás e do material sólido entranhado dessa forma tem um valor baixo, por exemplo, 5 m/s, a jusante do misturador 18. A título de comparação: um ciclone gera velocidades de fluxo da ordem de 20 m/s ou mais. Além de um reator de pirôlise conhecido, o dispositivo 1 não compreende um ciclone. 0 espaço de reator 8 é modelado de modo que o fluxo direto da primeira alimentação 10 e da segunda alimentação 11 para a primeira descarga 13 seja bloqueado, de modo que nenhum "fluxo de atalho" possa ocorrer. Os fluxos 14 e 17 no espaço de reator 8 são indicados com setas. Será evidente que estas setas servem apenas a título de orientação, e que os fluxos reais têm um caráter mais complexo.

Está presente no espaço de reator 8 um misturador mecânico 18, cujas lâminas desenhadas esquematicamente são acionadas de forma rotativa por um motor (não mostrado). O misturador serve para a mistura do fluxo de material de biomassa 5 com o material carreador de calor aquecido 12, tal como areia.

Está situado no espaço de reator 8 um defletor vertical 19, o qual é conectado contra a parede superior 20 de espaço de reator 8. A zona inferior 15 do espaço de reator 8 tem uma forma que se estreita em direção à segunda descarga 16. As paredes laterais 21, 22 desta parte se estreitando têm um ângulo com a vertical de menos do que 30°. A Figura 2 mostra um reator 2 com uma construção que difere daquela da figura 1 no sentido de que o defletor 19 tem uma dimensão vertical maior, mas ainda está aproximadamente à mesma distância da parede 23 localizada abaixo dali (esta parede 23 tendo uma posição de inclinação nesta modalidade) como a partir da parede posicionada horizontalmente 23 na modalidade da figura 1. A Figura 3 mostra um dispositivo 3 no qual um defletor periférico central 19 se conecta à parede superior 20. Está situado no lado inferior do espaço de misturador 24 um defletor que se deflete na horizontal 25, o qual deflete os fluxos 14, 17 lateralmente da maneira mostrada, de forma tal que o fluxo de gás de pirólise 14 sofra uma certa mudança de direção e, assim, possa ser descarregado mais facilmente para as duas primeiras descargas 13. A Figura 4 mostra um reator 4 o qual difere do reator 3 da figura 3 no sentido que o defletor que se deflete na horizontal 25 é substituído por um corpo de deflexão aproximadamente em formato de cone 26, o qual torna fácil que o fluxo de material sólido 17 seja guiado para baixo na direção da segunda descarga 16.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Dispositivo para sujeição de biomassa à pirólise, cujo dispositivo compreende: um reator com um alojamento e um espaço de reator presente ali; uma primeira alimentação para material de biomassa ou outro material orgânico se conectando à zona superior deste espaço de reator; uma segunda alimentação para material carreador de calor aquecido, por exemplo, areia, que se conecta ao lado superior deste espaço de reator; uma primeira descarga para gás de pirólise se conectando à zona superior deste espaço de reator a uma distancia da primeira alimentaçao; e uma segunda descarga para material sólido, por exemplo, carbono e material carreador de calor, que se conecta ao lado inferior deste espaço de reator; caracterizado pelo fato de: o espaço de reator ser modelado de modo que o fluxo direto da primeira alimentação e da segunda alimentação para a primeira descarga seja bloqueado; um misturador mecânico estar presente no espaço de reator para fins de mistura do fluxo entrando de material de biomassa com o fluxo entrando de material carreador de calor pré-aquecido; e a velocidade média máxima do gás e, desse modo, do material entranhado no espaço de reator a jusante do misturador a uma temperatura na faixa de em torno de 400 °C a 550 °C ser tão grande quanto a velocidade de queda terminal, de modo que pelo menos uma separação substancial entre os fluxos de descarga respectivamente de gás de pirólise e de material sólido ocorra predominantemente sob a influência da força gravitacional, em particular sem a interposição de um ciclone.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de v < 10 m/s.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de v < 5 m/s.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de v < 2 m/s.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de v < 1 m/s.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de um defletor pelo menos mais ou menos vertical estar situado no espaço de reator, o qual se conecta à parede superior do espaço de reator, por meio do que o fluxo a partir do misturador, compreendendo uma mistura de gás de pirólise e de material sólido, e/ou os fluxos parciais de gás de pirólise e de material sólido podem atingir apenas respectivamente a primeira descarga e a segunda descarga ao passarem sobre a borda inferior do defletor.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato da zona inferior do espaço de reator ter uma forma se estreitando em direção à segunda descarga.