CH714685A2 - Processes and devices for the pyrolysis of carbon-containing organic compounds for the production of liquid fuels, coke or charcoal and fuel gases. - Google Patents
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung zur Pyrolyse von kohlenstoffhaltiger Organik als Inputgut, aufgelöst in einer flüssigen, heissen Suspension im Temperaturbereich zwischen 260 bis 560 °C unter einem Überdruck zwischen 2.0 bis 25 bar und unter Sauerstoffausschluss zur Erzeugung von Flüssigkraftstoffen, Koks oder Holzkohle und Brenngase zur Deckung der Prozessenergie, wobei der Aufschmelz- und Crackprozess gemeinsam in einem Behälter erfolgt, welcher als volldurchmischter Schlaufenreaktor ausgebildet ist, und mit der Beimischung von Alkalimetallen Chlorid und Schwefel gebunden und als Schlacke ausgeschieden werden.Process and apparatus for pyrolysis of carbonaceous organic material as input material, dissolved in a liquid, hot suspension in the temperature range 260 to 560 ° C under an overpressure between 2.0 to 25 bar and with exclusion of oxygen to produce liquid fuels, coke or charcoal and fuel gases to cover the Process energy, wherein the melting and cracking process takes place together in a container which is designed as a fully mixed loop reactor, and bound with the admixture of alkali metals chloride and sulfur and eliminated as slag.
Description
Beschreibung [0001] Verfahren und Vorrichtung zur Pyrolyse von kohlenstoffhaltiger Organik.Description [0001] Method and device for pyrolysis of carbon-containing organics.
[0002] Aus der WO 2008/022 790 A2 ist ein Verfahren und Vorrichtung bekannt zur Aufbereitung von Kunststoffhaitigen Abfällen zur Verölung und Gewinnung von Dieselkraftstoff und Leichtsieder, dabei werden die Kunststoffgemische in der ersten Reaktorstufe bei 180 °C bis 250 °C aufgeschmolzen und in der zweiten Reaktorstufe bei ca. 400 °C gecrackt und die Crackgase einem Partialkondensator zugeführt, in welchem die langkettigen Polymere in den Crackreaktor rückgeführt und die kurzkettigen Polymere in einem Kondensator zu Flüssigtreibstoffen und Brenngasen aufgetrennt werden. Diese komplexe Verfahrensführung mit getrennten Aufschmelzbehälter und nachgeschaltener Crackanlage und Kondensatoren erfordern einen erheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand.From WO 2008/022 790 A2 a method and device is known for the treatment of plastic-containing waste for the oiling and extraction of diesel fuel and low boilers, the plastic mixtures are melted in the first reactor stage at 180 ° C to 250 ° C and in the second reactor stage is cracked at approx. 400 ° C. and the cracked gases are fed to a partial condenser, in which the long-chain polymers are returned to the cracking reactor and the short-chain polymers are separated into liquid fuels and fuel gases in a condenser. This complex procedure with a separate melting tank and a downstream cracking plant and condensers requires considerable outlay on equipment.
[0003] Aus der CH 000 000 706 819 A2,000 000 706 818 A2 und 000 000 706 804 A2 ist ein Verfahren zum Aufschmelzen und Verölen von Mischkunststoffen bekannt in dem, unter Vakuum und Beimischung von Katalysatoren ein heisses Ölbad, mit horizontal liegenden Schraubenpumpen welche von einem Heizungsmantel umfasst sind, erwärmt und durchmischt und in den Ölkreislauf kontinuierlich eine Kunststoffschmelze zugeben wird.From CH 000 000 706 819 A2,000,000 706 818 A2 and 000,000 706 804 A2 a process for melting and oiling mixed plastics is known in which, under vacuum and admixing catalysts, a hot oil bath, with horizontally located screw pumps which are surrounded by a heating jacket, heated and mixed and a plastic melt is continuously added to the oil circuit.
[0004] Dabei erstreckt sich die Förderschnecke der Schraubenpumpe über die gesamte Länge des Hochtemperaturwärmetauschers.The screw conveyor of the screw pump extends over the entire length of the high-temperature heat exchanger.
[0005] Im Praxisbetrieb hat diese Anordnung aufgezeigt, dass die Crackgase sich in der liegenden Spirale aufgebaut haben und einen Gaszapfen über die gesamte Länge der Schneckenpumpe bildeten, sodass keine Flüssigkeit mehr gefördert und umgewälzt werden konnte.In practice, this arrangement has shown that the cracked gases have built up in the lying spiral and formed a gas spigot over the entire length of the screw pump, so that no more liquid could be pumped and circulated.
[0006] Auch bei einem Anstellwinkel von 45° aus der Horizontalen konnte keine nennenswerte Verbesserung festgestellt werden.Even at an angle of 45 ° from the horizontal, no significant improvement could be found.
[0007] Ein weiterer Versuchsaufbau mit einer vertikal stehenden, kurzen Spiralpumpe (22) oder einer Kanalradpumpe (92), welche das umzuwälzende Ölbad frei ansaugt und zugleich die sich bildenden Crackgase mitreisst und auch im Stillstand die aufsteigenden Gase unbehindert durch den Rotor strömen lässt, hat zu einem befriedigendem Ergebnis geführt dessen Resultate in der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruch 14 und 15 hier vorgestellt werden.Another experimental setup with a vertically standing, short spiral pump (22) or a channel wheel pump (92), which sucks in the oil bath to be circulated freely and at the same time sweeps away the cracking gases that are formed, and also allows the rising gases to flow freely through the rotor even at a standstill, has led to a satisfactory result, the results of which are presented here in the combination of features of claim 1 and with respect to the device by the features of claims 14 and 15.
[0008] Die vorgestellte Verölungsanlage ist konzipiert für den Durchsatz von mechanisch aufbereitetem und getrocknetem Ersatzbrennstoff aus der Hausmüllsammlung oder dem Industrie- und Gewerbemüll, sowie nachwachsende Rohstoffe in Form von Energiepflanzen oder Reststoffe wie Fruchtbündel von der Palmölgewinnung oder Trester aus der Olivenölgewinnung, sowie auch Algen aus Meer oder Seen.The presented oiling system is designed for the throughput of mechanically processed and dried substitute fuel from household waste collection or industrial and commercial waste, as well as renewable raw materials in the form of energy crops or residues such as fruit bundles from palm oil extraction or pomace from olive oil extraction, as well as algae from sea or lakes.
[0009] Dabei können auch bis zu 10% des Eintragsgewichts auch Störstoffe wie Glas, Sand, Steine und Metalle enthalten sein, welche aber die Durchsatzleistung verringern bei gleichzeitiger Erhöhung der einzutragenden Wärmeenergie.Up to 10% of the entry weight may also contain contaminants such as glass, sand, stones and metals, but these reduce the throughput while increasing the heat energy to be entered.
[0010] Die Fig. 1 zeigt durch die Trennlinie (1) abgegrenzt das Feld mit dem Umfang des Patentanspruchs (3) und ausserhalb den Stand der Technik (2).Fig. 1 shows by the dividing line (1) delimited the field with the scope of claim (3) and outside the prior art (2).
[0011] Das Eintragsgut (5) wird der Materialaufbereitungsanlage (4) zugeführt und in der Aufbereitungsanlage (6) zu einem trockenen, kalibrierten und von Störstoffen (7) befreiten Inputgut (8) aufbereitet.The entry material (5) is fed to the material processing system (4) and processed in the processing system (6) to a dry, calibrated and free of impurities (7) input material (8).
[0012] Das Inputgut (8) und die zudosierten Alkalimetalle (7) werden über eine Eintrags- und Dosiervorrichtung dem Pyrolysereaktor (11) zugeführt, welche hier als Beispiel einer möglichen Ausführungsvariante über einen Extruder erfolgt.The input material (8) and the metered alkali metals (7) are fed to the pyrolysis reactor (11) via an entry and metering device, which takes place here as an example of a possible embodiment variant via an extruder.
[0013] Die Ansteuerung und Überwachung der Dosierung erfolgt über die Füllstandsmessung (38) mit welcher der Füllstand (36) im Pyrolysereaktor (11) durch die geregelte Dosiermenge das Inputgut (8) eingestellt und gehalten wird.The control and monitoring of the metering takes place via the fill level measurement (38) with which the fill level (36) in the pyrolysis reactor (11) is adjusted and held by the regulated metering quantity of the input material (8).
[0014] Der Reaktorraum (78) ist gefüllt mit einer Anfahr-Suspension (35) aus einem Gemisch von Schweröl und synthetischen Ölen, deren Siedepunkt bei über 600 °C liegt und auch beim Eintrag von Altölen oder Kunststoffgemischen, welche Leichtsieder und Lösungsmittel enthalten, wird die chemische und thermische Stabilität der Suspension (35) beibehalten, in dem bei Erhöhung der Prozesstemperatur auf >370 °C parallel dazu der Innendruck im Reaktor auf + 12 bis 15 bar angehoben wird, dadurch bleiben die flüchtigen Anteile des Mitteldestillat und Leichtsieder verflüssigt und reagieren mit den Alkalimetallen zur Bindung der Chlorid und Schwefelanteilen zu Sulfid, welches als Feststoff zusammen mit der Schlacke (84) aus dem Pyrolysereaktor (11) ausgetragen wird.The reactor chamber (78) is filled with a start-up suspension (35) from a mixture of heavy oil and synthetic oils, the boiling point of which is above 600 ° C and also when waste oils or plastic mixtures are added, which contain low boilers and solvents, The chemical and thermal stability of the suspension (35) is maintained by simultaneously increasing the internal pressure in the reactor to + 12 to 15 bar when the process temperature is increased to> 370 ° C. This keeps the volatile components of the middle distillate and low boilers liquefied and react with the alkali metals to bind the chloride and sulfur to sulfide, which is discharged as a solid together with the slag (84) from the pyrolysis reactor (11).
[0015] Diese Druckregulierung erfolgt über den Gasdruck der Crackgase (46) welche sich im Gasraum (34) vor dem Druckhalteventil (81) ansammeln und durch die Steuerung des Thermostat und Pressostat (83) wird gleitend das Druckhalteventil (81) geöffnet oder geschlossen, sodass bei einer gewählten Temperatur in der Suspension (35) von +260 °C der Haltepunkt bei 2.0 bar liegt und bei +560 °C beträgt der Haltedruck 25 bar.This pressure regulation takes place via the gas pressure of the cracking gases (46) which accumulate in the gas space (34) in front of the pressure holding valve (81) and the pressure holding valve (81) is smoothly opened or closed by the control of the thermostat and pressostat (83), so that at a selected temperature in the suspension (35) of +260 ° C the holding point is 2.0 bar and at +560 ° C the holding pressure is 25 bar.
[0016] Nachdem die heissen Crackgase (46) den Pyrolysereaktor (11) verlassen haben, werden diese in Kondensator (47) über die Kälteerzeugung (48) abgekühlt und das anfallende Kondensat in Form von Flüssigkraftstoffen (50) gesammelt und gelagert.After the hot cracking gases (46) have left the pyrolysis reactor (11), they are cooled in the condenser (47) via the refrigeration (48) and the condensate obtained is collected and stored in the form of liquid fuels (50).
[0017] Die nicht kondensierbaren und brennbaren Gase (51) werden zur Prozessenergieerzeugung der Wärmeerzeugungsanlage (53) zugeführt.The non-condensable and combustible gases (51) are supplied to the heat generation system (53) for process energy generation.
CH 714 685 A2 [0018] Bei einem Prozesstemperaturbedarf unter +300 °C kann als Wärmeträger ein Thermoöl eingesetzt werden. Bei Temperaturen über +300 °C wird vorteilhaft mit einer heissen und drucklosen Salzschmelze gearbeitet.CH 714 685 A2 [0018] If the process temperature is below +300 ° C, a thermal oil can be used as the heat transfer medium. At temperatures above +300 ° C it is advantageous to work with a hot and pressureless molten salt.
[0019] Der gesamte Reaktorraum (78) inklusive dem Sinkschlammaustrag (27) und dem Gas- und Flüssigkeitsdom (33) sind bis zum Füllstand (36) mit der Suspension (35) gefüllt und überlagert, sowie mit einem Doppelmantel (15) versehen und über ein Heizmedium (18) erwärmt und der gesamte Inhalt des Reaktorraums (78) kann über eine gemeinsame, am untersten Punkt (72) angebrachte Entleerung (76) evakuiert werden.The entire reactor chamber (78) including the sink sludge discharge (27) and the gas and liquid dome (33) are filled and overlaid with the suspension (35) up to the fill level (36), and provided with a double jacket (15) and heated via a heating medium (18) and the entire contents of the reactor space (78) can be evacuated via a common emptying (76) provided at the lowest point (72).
[0020] Mit der Anhebung des Betriebsfüllstandes (36) durch einblasen von Stickstoff (36.12) in den Pendelbehälter (36.7) wird im Pyrolysereaktor (11) der Staufüllstand (36.1) eingestellt und die Schwimmstoffe (31.1) in die Austragsspirale (37) gedrückt und in Förderrichtung (37.1) in den Sinkschlammaustrag (27) gefördert.With the increase in the operating level (36) by blowing nitrogen (36.12) into the shuttle tank (36.7) in the pyrolysis reactor (11), the accumulation level (36.1) is set and the floating substances (31.1) are pressed into the discharge spiral (37) and conveyed in the conveying direction (37.1) into the sink sludge discharge (27).
[0021] Die Austragsspirale (37) des horizontal liegenden Gas- und Flüssigkeitsdom (33) fördert die, aus dem Reaktorraum (78) aufsteigenden Schwebstoffe (31) in den darunterliegenden schräg angeordneten Sinkschlammaustrag (27) dessen Neigung (39) gegen die Horizontale zwischen 30° bis 50° beträgt und fördert mit der Austragsspirale (28) die Sinkstoffe (29) aus dem Reaktorraum (78) zusammen mit den eingeworfenen Schwebestoffen (31) als Schlammgemisch (30) über die Trennlinie (77) in den Abwurfschacht (41).The discharge spiral (37) of the horizontally lying gas and liquid dome (33) promotes the suspended matter (31) rising from the reactor chamber (78) into the sloping discharge (27) arranged obliquely underneath, the inclination (39) thereof of the horizontal between 30 ° to 50 ° and with the discharge spiral (28) conveys the sediments (29) from the reactor chamber (78) together with the suspended matter (31) as a sludge mixture (30) via the dividing line (77) into the discharge chute (41) ,
[0022] Das abgeworfene Schlammgemisch (30) aus dem Abwurfschacht (41) fällt in den darunter liegenden, horizontal angeordneten Trockner (42) dessen Leitrohr (14) von einem Doppelmantel (15) umschlossen ist, in welchem ein Heizmedium (18) fliesst und durch den Wärmeintrag (82) flüchtige Bestandteile in Form von Gasen oder Crackgas (46) über den Gasraum (40) in den Gasabzug (85) geführt werden.The discharged sludge mixture (30) from the discharge chute (41) falls into the horizontally arranged dryer (42) below, the guide tube (14) of which is enclosed by a double jacket (15) in which a heating medium (18) flows and volatile constituents in the form of gases or cracking gas (46) are led through the gas space (40) into the gas outlet (85) by the heat input (82).
[0023] Die trockenen Reststoffe (84) aus dem Schlammgemisch (30), bestehen aus Inertstoffen, Koks oder Holzkohle (29.1) und nicht crackbare Kohlenwasserstoffverbindungen und Metalle werden mit der Räumerspirale (28) aus dem Trockner (42) in die Schleuse (44) gefördert.The dry residues (84) from the sludge mixture (30) consist of inert materials, coke or charcoal (29.1) and non-crackable hydrocarbon compounds and metals are with the scraper spiral (28) from the dryer (42) into the lock (44 ) promoted.
[0024] Die Schleuse (44) besteht aus zwei, gegenseitig verriegelten gasdichten Schiebern, welche nach jedem Öffnungsund Schliessvorgang durch einpressen von Stickstoff (86) gespült und inertisiert werden.The lock (44) consists of two mutually interlocked gas-tight slides, which are flushed and inerted after each opening and closing process by injecting nitrogen (86).
[0025] Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Pyrolysereaktor (11) mit welchem die in der Fig. 1 beschriebenen Funktionen und Merkmale detailliert dargestellt sind.Fig. 2 shows a cross section through the pyrolysis reactor (11) with which the functions and features described in Fig. 1 are shown in detail.
[0026] Die Anordnung des Eintragstutzen (13) zur Beladung (10) mit Inputgut (8) und den Alkalimetallen (7) richtet sich nach der Beschaffenheit Inputgutes (8).The arrangement of the inlet nozzle (13) for loading (10) with input material (8) and the alkali metals (7) depends on the nature of the input material (8).
[0027] Besteht das Inputgut (8) aus Flüssigstoffen wie Altölen, Fetten und Speiseöl sowie vorgeschmolzenen und heissen Suspensionen (35), so werden diese über den Schmelzstoffstutzen (13.1) in das Steigrohr (11.1) des Pyrolysereaktors (11) eingetragen, welches unmittelbar über der Druckseite der Spiralpumpe (22) oder Kanalradpumpe (92) angeordnet ist.If the input material (8) consists of liquids such as waste oils, fats and cooking oil as well as pre-melted and hot suspensions (35), these are entered via the melt nozzle (13.1) into the riser pipe (11.1) of the pyrolysis reactor (11), which immediately is arranged above the pressure side of the spiral pump (22) or channel wheel pump (92).
[0028] Besteht das Inputgut (8) aus trockenen gehäckselten organischen Stoffgemischen wie Ersatzbrennstoffgemische aus dem aufbereitetem Hausmüll oder Landwirtschaftliche Abfallstoffe, wie Stroh und Oliven- oder Traubentrester, werden diese überden Feststoff stutzen (13.2) in das Fallrohr (11.2) des Pyrolysereaktor (11) eingetragen.If the input material (8) consists of dry chopped organic substance mixtures such as substitute fuel mixtures from the processed household waste or agricultural waste materials, such as straw and olive or grape pomace, they will be cut over the solid (13.2) into the downpipe (11.2) of the pyrolysis reactor (11 ) entered.
[0029] Die Fliessgeschwindigkeit der Kreislaufströmung (26) in den beheizten Leitrohren (14) und die Gegenströmung des Heizmediums (18) im Doppelmantel (15) beträgt je nach Beschaffenheit und spezifischen Wärmeinhalt des Inputgutes (35) zwischen 0.5 bis 2.0 m1 pro Sekunde bei einem Wärmeeintrag bei Mischkunststoffen von 0.5 bis 0.8 kW pro ein Kilogramm und bei einer Verweilzeit von 25 bis 120 Minuten bis der vollständige Übergang zu Crackgasen (46) mit einer Ausdehnung der Crackgase (46) im Reaktor von 0.2 bis 0.5m3 pro ein Kilogramm vollzogen ist.The flow rate of the circuit flow (26) in the heated guide tubes (14) and the counterflow of the heating medium (18) in the double jacket (15) is between 0.5 to 2.0 m 1 per second depending on the nature and specific heat content of the input material (35) with heat input from mixed plastics of 0.5 to 0.8 kW per one kilogram and with a residence time of 25 to 120 minutes until the complete transition to cracking gases (46) with an expansion of the cracking gases (46) in the reactor of 0.2 to 0.5m 3 per one kilogram is completed.
[0030] Der Antrieb (21) der Kratzspiralen (23) erfolgt über einen Getriebemotor, welcher die Drehrichtung (23.2) ändern, sowie auch eine Hubbewegung (23.1) ausführen kann, deren Funktionen in den Fig. 4 und 5 näher erklärt wird.The drive (21) of the scraper spirals (23) takes place via a geared motor, which can change the direction of rotation (23.2) and also perform a lifting movement (23.1), the functions of which are explained in more detail in FIGS. 4 and 5.
[0031] Die Ausdehnung der Crackgase (46) bei einer Suspension(35)-Temperatur von +400 °C beansprucht ca. 30% des Reaktorraum(78)-Volumens und erzeugt zusätzliche Turbulenzen und Verwirbelungen (75) der Suspension (35) an den Wärmetauscherflächen der Leitrohre (14) und trägt im Zusammenwirken mit der Kreislaufströmung (26) dazu bei den Wärmeeintrag in die Suspension (35) zu beschleunigen.The expansion of the cracking gases (46) at a suspension (35) temperature of +400 ° C takes up about 30% of the reactor space (78) volume and generates additional turbulence and turbulence (75) of the suspension (35) the heat exchanger surfaces of the guide tubes (14) and, in cooperation with the circulation flow (26), helps to accelerate the heat input into the suspension (35).
[0032] Um bei den Turbulenzen und Verwirbelungen (75) eine exakte Füllstandsmessung (38) vorzunehmen wird eine Messkammer (88) geschaffen, welche über ein Labyrinth, bestehend aus einem Staublech (87) mit dem Reaktorraum (78) hydraulisch verbunden ist und damit wird der Gasstrom an der Messkammer vorbeigeführt.In order to carry out an exact level measurement (38) in the event of turbulence and turbulence (75), a measuring chamber (88) is created, which is hydraulically connected to the reactor chamber (78) via a labyrinth, consisting of a storage plate (87), and thus the gas flow is led past the measuring chamber.
[0033] Je nach Beschaffenheit des Inputgutes (8) bilden sich Schwebestoffe (31), welche sich als Schwimmstoffe (31.1) an der Oberfläche des Betriebsfüllstandes (36) ansammeln und bei Bedarf durch anheben über die Anstauhöhe (36.2) auf den Staufüllstand (36.1) in den Bereich der Austragspirale (37) gedrückt und durch diese über den Gas- und Flüssigkeitsdom (33) aus dem Pyrolysereaktor (11) durch die Förderrichtung (37.1) der Austragspirale (37) und über den Sinkschlammaustrag (27) und dem Abwurfschacht (41) ausgetragen werden.Depending on the nature of the input material (8), suspended substances (31) are formed, which accumulate as floating substances (31.1) on the surface of the operating fill level (36) and, if necessary, raise the accumulation level (36.1.) To the accumulation level (36.2) ) pressed into the area of the discharge spiral (37) and through it through the gas and liquid dome (33) from the pyrolysis reactor (11) through the conveying direction (37.1) of the discharge spiral (37) and over the sink sludge discharge (27) and the discharge chute ( 41) are carried out.
[0034] Nach Beendigung dieses Austragvorganges kann der Staufüllstand (36.1) durch manuelle oder automatische Betätigung des Dreiwegeventils (36.8) wieder auf den Betriebsfüllstand (36) abgesenkt werden.After completion of this discharge process, the accumulation level (36.1) can be lowered to the operating level (36) by manual or automatic actuation of the three-way valve (36.8).
CH 714 685 A2 [0035] Die hier dargestellte Funktion des Dreiwegeventil (36.8) kann auch durch andere Steuergeräte oder Einrichtungen ausgeführt werden und durch diese erfolgen.CH 714 685 A2 The function of the three-way valve (36.8) shown here can also be carried out by other control devices or devices and carried out by them.
[0036] Das manuelle oder automatische Anheben des Füllstandes erfolgt über den Pendelbehälter (36.7) welcher über den Verbindungsstutzen (36.5) als kommunizierendes Gefäss mit dem Reaktorraum (78) und der darin befindlichen Suspension (35) verbunden ist und beide Behälter den selben Betriebsfüllstand (36) aufweisen und der Gasraum (34) beider Behälter über die Gaspendelleitung (36.11) auch miteinander verbunden sind.The manual or automatic lifting of the fill level takes place via the pendulum container (36.7) which is connected via the connecting piece (36.5) as a communicating vessel with the reactor space (78) and the suspension (35) therein and both containers have the same operating fill level ( 36) and the gas space (34) of both containers are also connected to one another via the gas suspension line (36.11).
[0037] Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Pyrolysereaktor (11) ähnlich der Fig. 2 mit dem Unterschied, dass anstelle der Spiralpumpe (22), die Suspension (35) mit einer offenen Kanalradpumpe (92) aus der unteren Umlenkkammer (79) angesaugt und durch den Impeller (94) in der Druckförderrichtung (99) in das Steigrohr (11.1) gedrückt wird.Fig. 3 shows a cross section through the pyrolysis reactor (11) similar to Fig. 2 with the difference that instead of the spiral pump (22), the suspension (35) with an open channel pump (92) from the lower deflection chamber ( 79) is sucked in and pressed into the riser pipe (11.1) by the impeller (94) in the pressure delivery direction (99).
[0038] Dadurch wird die Kreislaufströmung (26) erzeugt, welche durch die Regulierung der Drehzahl (100) des Impellers (94), deren Geschwindigkeit (69) in dem Steigrohr (11.1) und Fallrohr (11.2) eingestellt wird.This creates the circuit flow (26), which is adjusted by regulating the speed (100) of the impeller (94), the speed (69) in the riser pipe (11.1) and down pipe (11.2).
[0039] Dabei beträgt der Vordruck auf die Kanalradpumpe (92) exakt der Förderhöhe, welche durch den Betriebsfüllstand (36) Vorgegeben wird und die zu erbringende Arbeitsleistung der Kanalradpumpe (92) reduziert sich auf die Verschiebeleistung der Suspension (35) zur Erzeugung der Kreislaufströmung.The form on the channel wheel pump (92) is exactly the head, which is given by the operating level (36) and the work to be performed by the channel wheel pump (92) is reduced to the displacement capacity of the suspension (35) to generate the circulating flow ,
[0040] Zusammen mit der regulierbaren Fliessgeschwindigkeit des Heizmediums (18) im Wärmetauscher (11.3) kann somit der ideale Wärmeeintrag in die Suspension (35) erfolgen.Together with the adjustable flow rate of the heating medium (18) in the heat exchanger (11.3), the ideal heat input into the suspension (35) can thus take place.
[0041] Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch das Steigrohr (11.1) mit einer vertikal (70.1) eingebauter Spiralpumpe (22) mit welcher die Suspension (35) aus der unteren Umlenkkammer (79) angesaugt wird und mit den Umdrehungen (73) des Rotors (89) die Suspension (35) zusammen mit den Gasblasen (32) in der Förderrichtung (25) durch das Leitrohr (14) in die obere Umlenkkammer (80) gefördert wird.4 shows a section through the riser pipe (11.1) with a vertical (70.1) built-in spiral pump (22) with which the suspension (35) is sucked out of the lower deflection chamber (79) and with the revolutions (73) the rotor (89) the suspension (35) is conveyed together with the gas bubbles (32) in the conveying direction (25) through the guide tube (14) into the upper deflection chamber (80).
[0042] Die Leitrohre (14) der Spiralpumpe (22) und des darüber angeordneten Wärmetauscher (11.3) sind Umfasst von einem Doppelmantel (15) in welchem ein Heizmedium (18) mit der Fliessrichtung (19) im Gegenstrom zur Förderrichtung (25) des Suspension (35) fliesst und über den Wärmeeintrag (82) die Suspension (35) erwärmt wird.The guide tubes (14) of the spiral pump (22) and the heat exchanger (11.3) arranged above them are encompassed by a double jacket (15) in which a heating medium (18) with the flow direction (19) in counterflow to the conveying direction (25) of the Suspension (35) flows and the suspension (35) is heated via the heat input (82).
[0043] Mit der langsam laufenden Kratzspirale (23) werden Verbackungen und Rückstände (91), welche sich an der heissen Oberfläche des Leitrohres (14) ablagern, durch wechselnde Drehrichtung (23.2) und die Hubbewegung (23.1) entfernt.With the slow-running scratch spiral (23) caking and residues (91), which are deposited on the hot surface of the guide tube (14), are removed by changing the direction of rotation (23.2) and the lifting movement (23.1).
[0044] Zwischen dem Leitrohr (14) und dem Aussendurchmesser (23.3) der Kratzspirale (23), befindet sich ein Ringspalt (61.1) von ca. 3.0 Millimeter, welcher den Aufbau der kohlenstoffhaltigen Rückstände (91) begrenzt und gleichzeitig als Verschleissschutz der Innenfläche des Leitrohr (14) sowie auch als Gleitflächenschmierung für die Kratzspirale (23) wirkt.Between the guide tube (14) and the outer diameter (23.3) of the scratch spiral (23), there is an annular gap (61.1) of approximately 3.0 millimeters, which limits the build-up of the carbon-containing residues (91) and at the same time protects the inner surface against wear the guide tube (14) and also as a sliding surface lubrication for the scratch spiral (23).
[0045] Bei der Spiralpumpe (22) wird der Durchgang (64) zwischen dem Schaft (22.1) und der Wandung des Leitrohrs (14) nach dem Kugeldurchgang (90) der grössten anzunehmenden Abmessung von Stoffen bemessen, welche als Inputgut (8) über den Eintragstutzen (13) in den Pyrolysereaktor (11) eingetragen werden.In the spiral pump (22) the passage (64) between the shaft (22.1) and the wall of the guide tube (14) is dimensioned after the ball passage (90) of the largest dimension of substances to be assumed, which as input material (8) the entry nozzle (13) are entered into the pyrolysis reactor (11).
[0046] Die Durchsatzleistung der Spiralpumpe (22) und Fliessgeschwindigkeit (69) in den Leitrohren (14) werden durch die Abmessung und Umdrehungen (73) des Rotors (89) und die Steigung (65) der Wendel (61) bestimmt.The throughput of the spiral pump (22) and flow rate (69) in the guide tubes (14) are determined by the dimensions and revolutions (73) of the rotor (89) and the pitch (65) of the helix (61).
[0047] Dabei wird bei einer Umdrehung (73) des Rotors (89) der Spiralpumpe (22) über die Steigung (65) der Wendel (61) das verdrängte Volumen (67) in der Spiralpumpe (22), dem Volumen (68) im Leitrohr des Wärmetauschers (11.3) entspricht und das Volumen (68) eine Länge (66) von einem Meter aufweist.During a revolution (73) of the rotor (89) of the spiral pump (22) via the slope (65) of the helix (61), the displaced volume (67) in the spiral pump (22), the volume (68) in the guide tube of the heat exchanger (11.3) and the volume (68) has a length (66) of one meter.
[0048] Die Fig. 4 und 5 zeigt einen Schnitt durch den Wärmetauscher (11.3) des Fallrohrs (11.2).4 and 5 shows a section through the heat exchanger (11.3) of the downpipe (11.2).
[0049] Im Leitrohr (14) bilden sich an der Innenwandung durch den Wärmeeintrag (82) in die Suspension (35) Anhaftungen und Verbackungen von nicht gekrackten kohlenstoffhaltigen Rückständen (91) welche durch die langsam drehenden Förderspirale (23) von der Wandung des Leitrohrs (14) abgekratzt wird und in der Förderrichtung (25) als Sinkstoffe (29) in die untere Umlenkkammer (79) abgeworfen und anschiessend über den Sinkschlammaustrag (27) aus dem Pyrolysereaktor (11) über den Trockner (42) entsorgt werden.In the guide tube (14) build up on the inner wall by the heat input (82) in the suspension (35) buildup and caking of non-cracked carbonaceous residues (91) which by the slowly rotating spiral conveyor (23) from the wall of the guide tube (14) is scraped off and dropped in the conveying direction (25) as sediments (29) into the lower deflection chamber (79) and then disposed of via the sink sludge discharge (27) from the pyrolysis reactor (11) via the dryer (42).
[0050] Zugleich bildet der Belag aus kohlenstoffhaltigen Rückständen (91) auf den Heizflächenwandungen der Leitrohre (14) eine ideale Aufpanzerung und Gleitfläche für die Förderspiralen (23), Austragsspirale (37) und Räumerspiralen (28), welche zusammen mit der ölhaltigen Suspension (35) auch beim Durchsatz von einen geringen Anteil von Schleiss- und Störstoffen einen geräuschlosen und verschleissarmen Betrieb gewährleisten.At the same time, the coating of carbon-containing residues (91) on the heating surface walls of the guide tubes (14) forms an ideal armor and sliding surface for the conveyor spirals (23), discharge spiral (37) and clearing spirals (28), which together with the oil-containing suspension ( 35) ensure silent and low-wear operation even when throughput of a small proportion of wear and disruptive substances.
[0051] Über den Durchgang (60) der offenen Kratzspirale (23) auch Auge genannt, können die heissen aufsteigenden Gasblasen (32) zusammen mit den Schwebestoffen (31) in die obere Umlenkkammer (79) aufsteigen.Via the passage (60) of the open scratch spiral (23) also called the eye, the hot ascending gas bubbles (32) together with the suspended matter (31) can rise into the upper deflection chamber (79).
[0052] Zugleich wird durch die absteigende Kreislaufströmung (26) und die entgegengesetzt aufsteigenden Gasblasen (32) zwischen den Wendeln (61) der Förderspirale (23) eine Verwirbelung (75) der Suspension (35) erzeugt welche an den Wärmetauscherflächen der Leitrohre (14) zu einem verstärkten Stoffaustausch führen und dadurch den Wärmeeintrag (82) in die Suspension (35) beschleunigen.At the same time, the descending circulation flow (26) and the oppositely rising gas bubbles (32) between the coils (61) of the conveyor spiral (23) generate a swirl (75) of the suspension (35) which on the heat exchanger surfaces of the guide tubes (14 ) lead to an increased mass transfer and thereby accelerate the heat input (82) into the suspension (35).
CH 714 685 A2CH 714 685 A2
Bezugszeichenliste [0053]Reference symbol list [0053]
Trennlinieparting line
Stand der TechnikState of the art
Umfang des PatentanspruchsScope of the claim
MaterialaufbereitungMineral processing
EintragsgutEintragsgut
Aufbereitungsanlageprocessing plant
Alkalimetallealkali metals
7.1 Eintragsvorrichtung7.1 Entry device
InputgutInputgut
Eintragsvorrichtungentry device
Beladungloading
Pyrolysereaktorpyrolysis reactor
11.1 Steigrohr11.1 Riser pipe
11.2 Fallrohr11.2 downpipe
11.3 Wärmetauscher11.3 Heat exchanger
11.4 Schlaufenreaktor11.4 Loop reactor
Reaktormantelreactor shell
Eintragsstutzenfeed connection
13.1 Schmelzstoffstutzen13.1 Melt nozzle
13.2 Feststoff stutzen13.2 Trim solid
Leitrohrguide tube
Doppelmanteljacketed
HeizmediumeintragHeizmediumeintrag
HeizmediumaustragHeizmediumaustrag
Heizmediumheating medium
Fliessrichtungflow direction
AntriebsdurchführungDrive Through
Antriebdrive
Spiralpumpespiral pump
22.1 Schaft22.1 shaft
Kratzspiralescratch spiral
23.1 Hubbewegung23.1 stroke
23.2 Drehrichtung23.2 Direction of rotation
23.3 Aussendurchmesser23.3 outside diameter
CH 714 685 A2CH 714 685 A2
Drehrichtungdirection of rotation
Förderrichtungconveying direction
KreislaufströmungCircuit flow
SinkschlammaustragSinkschlammaustrag
RäumerspiraleRäumerspirale
Förderrichtungconveying direction
Sinkstoffesediments
Koks oder HolzkohleCoke or charcoal
Schlammgemischsludge mixture
Schwebestoffesuspended solids
Schwimmstoffefloating matter
Gasblasengas bubbles
Gasstromgas flow
Gas und Flüssigkeitsdom Gas raum Suspension BetriebsfüllstandGas and liquid dome gas space suspension operating level
Staufüllstandstorage level
Anstauhöheaccumulation height
StaudruckfüllstandDynamic pressure level
StaudruckhöheBackpressure height
Verbindungsstutzenconnecting pieces
Pendelflüssigkeitpendulum liquid
Pendelbehälterpendulum container
DreiwegventilThree-way valve
Stickstoffbehälternitrogen Storage
Stickstoffeintragnitrogen
GaspendelleitungGas displacement line
Stickstoffnitrogen
AustragsspiraleAustragsspirale
Förderrichtungconveying direction
Füllstandsmessunglevel measurement
NeigungTilt
Gasabzuggas vent
Abwurfschachtchute
Trocknerdryer
CH 714 685 A2CH 714 685 A2
Trockengutdry material
Schleuselock
Schieberpusher
CrackgasCrack gas
Kondensatorcapacitor
Kälteerzeugungrefrigeration
KältekreislaufRefrigeration circuit
FlüssigkraftstoffLiquid fuel
Brenngasefuel gases
Gasspeichergas storage
Wärmeerzeugungheat generation
Gasbrennergas burner
Heizkesselboiler
Vorlaufleader
Rücklaufreturns
Umwälzpumpecirculating pump
AussendurchmesserOuter diameter
Durchgangpassage
Wendelspiral
Ringspaltannular gap
AussendurchmesserOuter diameter
InnendurchmesserInner diameter
Durchgangpassage
Ringspaltannular gap
Steigungpitch
Längelength
Volumenvolume
Volumenvolume
Geschwindigkeitspeed
HorizontalHorizontal
VertikalVertical
Winkelangle
Unterster PunktLowest point
Umdrehungrevolution
Reservepositionreserve position
Verwirbelungturbulence
CH 714 685 A2CH 714 685 A2
Entleerungemptying
Trennlinieparting line
Reaktorraumreactor chamber
Untere UmlenkkammerLower deflection chamber
Obere UmlenkkammerUpper deflection chamber
DruckhalteventilPressure holding valve
Wärmeeintragheat input
Thermostat und PressostatThermostat and pressostat
Schlackeslag
Gasabzuggas vent
Stickstoffnitrogen
Staublechbaffle
Messkammermeasuring chamber
Rotorrotor
KugeldurchgangBall passage
Rückständearrears
KanalradpumpeKanalradpumpe
Pumpengehäusepump housing
Impellerimpeller
Kupplungclutch
Antriebsmotordrive motor
Montageplattemounting plate
SuspensionsansaugSuspensionsansaug
DruckförderrichtungPressure conveying direction
100 Drehzahl100 speed
Claims (29)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH00237/18A CH714685A2 (en) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | Processes and devices for the pyrolysis of carbon-containing organic compounds for the production of liquid fuels, coke or charcoal and fuel gases. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH00237/18A CH714685A2 (en) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | Processes and devices for the pyrolysis of carbon-containing organic compounds for the production of liquid fuels, coke or charcoal and fuel gases. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH714685A2 true CH714685A2 (en) | 2019-08-30 |
Family
ID=67733540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH00237/18A CH714685A2 (en) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | Processes and devices for the pyrolysis of carbon-containing organic compounds for the production of liquid fuels, coke or charcoal and fuel gases. |
Country Status (1)
Country | Link |
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CH (1) | CH714685A2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111253960A (en) * | 2020-02-13 | 2020-06-09 | 山东大学 | Straw biochar and low-temperature preparation method thereof |
CN115975654A (en) * | 2023-03-21 | 2023-04-18 | 唐山市宝凯科技有限公司 | Device for recovering waste heat of raw coke oven gas |
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2018
- 2018-02-28 CH CH00237/18A patent/CH714685A2/en unknown
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111253960A (en) * | 2020-02-13 | 2020-06-09 | 山东大学 | Straw biochar and low-temperature preparation method thereof |
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CN115975654B (en) * | 2023-03-21 | 2023-07-07 | 唐山市宝凯科技有限公司 | Device for recovering waste heat of raw gas |
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