CZ22452U1

CZ22452U1 - Pilot pyrolytic or coking charge unit

Info

Publication number: CZ22452U1
Application number: CZ201123956U
Authority: CZ
Inventors: Andel@Lukáš; Kusý@Jaroslav; Šafárová@Marcela; Valeš@Josef
Original assignee: Výzkumný ústav pro hnedé uhlí, a.s.
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2011-07-11

Description

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká konstrukce pyrolýzní či koksovací vsázkové jednotky, určené k poloprovozním testům pyrolýzy a kopyrolýzy uhlí, biomasy, plastů a jiných odpadů, k termickému čištění zemin, resp. k provádění koksovacích testů směsí tvořených různými typy uhlí o proměnném složení.The technical solution concerns the construction of pyrolysis or coking charge units, designed for pilot plant tests of pyrolysis and copyrolysis of coal, biomass, plastics and other wastes, for thermal cleaning of soil, respectively. for conducting coking tests of mixtures of different types of coal of variable composition.

Dosavadní stav technikyBackground Art

Pyrolýza, tj. zahřívání termicky rozložitelných materiálů bez přístupu vzduchu, stejně jako koksování uhlí, jsou procesy známé a provozované po dlouhou dobu. Rovněž jsou známá příslušná io zařízení. Ačkoliv podstata procesu pyrolýzy a koksování se nemění, rozvoj technologií, narůstající objemy nových materiálů jako plastů ěi různých kompozitů a jejich ekologická likvidace ěi likvidace organicky znečistěných přírodních substrátů, vyžaduje úpravu a často významnou adaptaci známých zařízení, která vedle vlastní pyrolýzní pece či koksárenské baterie zahrnují soustavu zpravidla více stupňů čištění plynů, vytvořených tepelným rozkladem zpracovávaného substrátu.Pyrolysis, ie heating the thermally decomposable materials without air access, as well as coal coking, are known and operated for a long time. Also known are devices. Although the nature of the process of pyrolysis and coking does not change, the development of technologies, the increasing volumes of new materials such as plastics of various composites and their ecological disposal of the disposal of organically contaminated natural substrates requires adaptation and often significant adaptation of known devices that include, in addition to their own pyrolysis furnace or coke oven battery, the system typically has a plurality of gas purification stages formed by thermal decomposition of the substrate to be treated.

Abstrakt japonské patentové přihlášky například uvádí oddělování různých komponent koksárenského plynu v loži aktivního uhlí, resp. zeolitu, v adsorpční věži, s následnou desorpcí složek s vysokou výhřevností pomocí vakuového čerpadla z lože.For example, the abstract of the Japanese patent application discloses separating the various components of the coke oven gas in the activated carbon bed, respectively. zeolite, in an adsorption tower, followed by desorption of the high calorific values by means of a vacuum pump from the bed.

Likvidací a přepracováním opotřebených pneumatik na uhlík a kapalné palivo s nízkým obsahem síry a plyn se zabývá patent US 5 230 777. Tepelné zpracování pneumatik i jiné odpadní pryže probíhá v reaktoru při minimalizovaném přístupu kyslíku za sníženého tlaku. Plynné reakční produkty jsou vyvedeny do dvou sériově zapojených kondenzačních věží, přičemž z první kondenzační věže se odebírá těžký olej, z druhé věže těkavější podíly rozkladných produktů, odpovídající vlastnostmi ropnému benzínu a nezkondenzované plynné produkty se využívají jako plynné palivo.US 5,230,777 deals with the disposal and reprocessing of worn carbon and low sulfur fuel gas tires. Heat treatment of tires and other waste rubber takes place in the reactor while minimizing oxygen access under reduced pressure. The gaseous reaction products are discharged into two series-connected condensation towers, where heavy oil is removed from the first condensation tower, the more volatile decomposition products corresponding to petroleum gasoline properties from the second tower, and non-condensed gaseous products used as gaseous fuel.

Český užitný vzor CZ 18 799 se týká zařízení na kontinuální ekologickou lidvidaci odpadů z pryže obsahující výkyvnou vyhřívanou komoru, jejímž kývavým pohybem se vsázka postupně přesunuje ze vstupní strany komory na její výstupní stranu, přičemž je podrobena pyrolýze. Uvolněné pyrolýzní plyny se odvádějí a ochlazením se rozdělují na plynný a kapalný podíl a na pevné nečistoty, přičemž plynný podíl se využívá při ohřevu komory.The Czech utility model CZ 18 799 relates to a device for continuous ecological disposal of rubber waste containing a swiveling heated chamber, the rocking movement of which is gradually transferred from the inlet side of the chamber to its outlet side, while being subjected to pyrolysis. The released pyrolysis gases are discharged and, by cooling, are separated into the gaseous and liquid portions and solid impurities, the gaseous portion being used to heat the chamber.

Abstrakt čínského užitného vzoru CN 201347422 popisuje čistič plynu tvořený několika loži, zahrnující mimo jiné desulfurační a odprachovou vrstvu, absorpční vrstvu a sušící vrstvu, které jsou uspořádány nad sebou, přičemž vrstva každého lože může být během provozu samostatně odebrána a vyčištěna nebo jinak upravena.The abstract of the Chinese utility model CN 201347422 discloses a multi-bed gas purifier comprising, inter alia, a desulphurization and dusting layer, an absorbent layer and a drying layer arranged one above the other, the layer of each bed being separately removed during operation and cleaned or otherwise treated.

Konstrukce výše uvedených známých zařízení je zvolena tak, aby byl optimalizován jejich provoz s ohledem na určitý zpracovávaný substrát, konstrukce však neumožňuje významně měnit podmínky pyrolýzy ěi karbonizace nebo režim čištění produktů tepelného rozkladu, takže v případě změny zpracovávaného substrátu je nutno celé zařízení rekonstruovat.The construction of the aforementioned known devices is chosen so as to optimize their operation with respect to a particular substrate to be treated, but the construction does not allow to significantly alter the carbonization pyrolysis conditions or the thermal decomposition products purification mode, so that in the event of a change in the substrate being processed, the whole device must be reconstructed.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Zařízení podle tohoto technického řešení má modulární uspořádání a umožňuje nastavení režimu tepelného rozkladu podle charakteru zpracovávaného materiálu, adaptaci v uspořádání modulů zpracování produktů tepelného rozkladu na plyn a kapalné frakce kondenzátu a v neposlední řadě analýzu kapalných a plynných produktů pyrolýzy zpracovávaného substrátu. Poloprovozní vsázková jednotka obsahuje pyrolýzní retortu nebo koksovací baterii, propojenou výstupním potru45 bím produktů tepelného rozkladu s chladicím a kondenzačním modulem, za kterým podle technického řešení následuje adsorpční modul opatřený tlakovou pojistkou, na jehož výstup je připojen plynoměr, následovaný bezpečnostním modulem tvořeným bezpečnostním uzávěrem opatře-1 CZ 22452 Ul ným tlakovou pojistkou a hořákem pro spalování plynů, přičemž pružné potrubí, jímž jsou jednotlivé moduly propojeny, je před adsorpčním modulem a za adsorpčním modulem opatřeno ventilem pro odběr vzorku plynu.The device according to the present invention has a modular arrangement and allows the thermal decomposition mode to be adjusted according to the nature of the material to be processed, adaptation in the arrangement of the thermal decomposition processing modules to gas and liquid condensate fractions and, last but not least, the analysis of the liquid and gaseous pyrolysis products of the substrate to be treated. The pilot plant unit contains a pyrolysis retort or a coke-oven battery, interconnected by the heat decomposition products of the thermal decomposition with a cooling and condensation module followed by an adsorption module fitted with a pressure fuse, connected to a gas meter, followed by a safety module consisting of a safety cap. A gas pressure valve and burner for gas combustion wherein a flexible gas sampling valve is provided upstream of the adsorption module and downstream of the adsorption module by a flexible pipe through which the individual modules are interconnected.

Pyrolýzní retorta nebo koksovací baterie je umístěna v peci s elektricky vytápěným pláštěm, přičemž teplotní program je řízen programovací řídicí a záznamovou jednotkou, umožňující rychlost nárůstu teploty od 0,1 do 20 °C. min'¹ v teplotním rozsahu od 20 do 1200 °C. Programovací řídicí a záznamová jednotka zahrnuje počítač.The pyrolysis retort or coking battery is located in a furnace with an electrically heated jacket, the temperature program being controlled by a programming control and recording unit, allowing a temperature rise rate of 0.1 to 20 ° C. min ' ¹ in the temperature range of 20 to 1200 ° C. The programming control and recording unit includes a computer.

Chladicí a kondenzační modul zahrnuje spirálový chladič chlazený vodou opatřený ve spodní části uzavíratelným výstupem kondenzátu, a s výhodou tři kondenzační nádoby, rovněž opatřené uzavíratelným výstupem kondenzátu.The cooling and condensing module comprises a water-cooled coil cooler provided with a condensate outlet closable at the bottom, and preferably three condensation vessels, also provided with a closable condensate outlet.

Adsorpění modul je tvořen adsorpění nádobou, opatřenou ve spodní části uzavíratelným výstupem kondenzátu, přičemž v nádobě je na sítu umístěn adsorpění materiál, zejména materiál typu aktivního uhlí, které má výhodně specifický povrch 400 až 800 m²/g.The adsorption module is formed by adsorption through a container provided with a condensate outlet closable at the bottom, adsorption material, in particular an activated carbon type material having a specific surface area of 400 to 800 m ² / g, is disposed on the sieve.

Bezpečnostní uzávěr poloprovozní vsázkové jednotky je alespoň částečně vyplněn vápencovým kamenivem a ve dně je opatřen uzavíratelnou výpustí kondenzátu.The safety shutter of the pilot plant unit is at least partially filled with limestone aggregate and has a closable condensate outlet in the bottom.

Hořák pro spalování plynuje na vstupu opatřen pojistkou proti zpětnému prošlehnutí plamene a v oblasti spalování plynuje umístěn přídavný zapalovací propanbutanový hořáček.The gaseous burner at the inlet is provided with a flame arrestor and an additional propane-butane burner is located in the gas combustion area.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na obr. 1 je vyobrazena pyrolýzní retorta, na obr. 2 koksovací baterie s dvěma koksovacími komorami a na obr. 3 je znázorněno celkové schéma poloprovozní vsázkové jednotky podle tohoto technického řešení.FIG. 1 shows a pyrolysis retort, FIG. 2 shows a coking battery with two coking chambers, and FIG. 3 shows a general scheme of a pilot plant batch according to the present invention.

Pyrolýzní retorta X na obr. 1 má tvar kvádru, jehož homí odnímatelná stěna 13 je opatřena šroubovou přírubou, ve které se nacházejí dva výstupy pro pyrolýzní plyny, spojující se do jednoho výstupního potrubí 3 plynu. Pyrolýzní retorta 1 je vyrobena z tepelně stálé nerezové oceli a její objem je v tomto konkrétním případě 32,4 1. Těsnost mezi tělem 14 pyrolýzní retorty a její homí odnímatelnou stěnou 13 je v místě šroubové příruby zajištěna keramickým papírem. Za účelem sledování teploty je pyrolýzní retorta opatřena neznázoměným termočlánkem.The pyrolysis retort X in FIG. 1 has a cuboid shape, the removable wall 13 of which is provided with a screw flange in which there are two outlets for pyrolysis gases joining one gas outlet pipe 3. The pyrolysis retort 1 is made of thermally stable stainless steel and its volume is 32.4 in this particular case. The tightness between the pyrolysis retort body 14 and its upper removable wall 13 is secured by a ceramic paper at the screw flange. In order to monitor the temperature, the pyrolysis retort is provided with a thermocouple (not shown).

Koksovací baterie na obr. 2 je tvořena jednotlivými koksovacími komorami 2 s víkem 15, které je opatřeno výstupem pro koksovací plyny, přičemž výstupy koksovacích komor 2 se spojují do jednoho výstupního potrubí 3 plynu. V tomto případě má koksovací baterie dvě koksovací komory 2, přičemž objem každé z nich je 12,5 1. Koksovací baterie je po uložení v peci vybavena elektrickým přídavným externím topením 16, které se vkládá mezi koksovací komory 2 a jehož příkon je ovládán programovou řídicí a záznamovou jednotkou zahrnující počítač. Těsnost mezi tělem každé koksovací komory 2 a víkem 15, resp. jeho šroubovou přírubou, je zajištěna keramickým papírem.The coking battery of FIG. 2 is formed by individual coking chambers 2 with a lid 15, which is provided with an outlet for coke gases, wherein the outlets of the coke chambers 2 are connected to one gas outlet pipe 3. In this case, the coking battery has two coking chambers 2, each of which has a capacity of 12.5 1. The coking battery is, after being stored in an oven, equipped with an electric auxiliary external heater 16 which is inserted between the coking chambers 2 and whose power is controlled by the program control and a recording unit including a computer. The tightness between the body of each coking chamber 2 and the lid 15, respectively. with its screw flange, it is secured with ceramic paper.

Výstupní potrubí 3 plynu vycházející z pyrolýzní retorty 1 u poloprovozní vsázkové jednotky znázorněné na obr. 3 vede nejprve do vodního spirálového chladiče 4, z něhož je částečně zchlazený a nejsnadněji kondenzovatelných složek zbavený plyn veden do série tří kondenzačních nádob 5, opatřených ve spodní části stejně jako vodní spirálový chladič 4 uzavíratelným výstupem kondenzátu. Poslední ze série kondenzačních nádob 5 je propojena pružným vedením 6 plynu, opatřeným prvním ventilem 7 pro odběr vzorku plynu, s adsorpění nádobou 8, vybavenou tlakovou pojistkou, uzavíratelným výstupem kondenzátu, a vestavbou pro uchycení adsorpčního lože, na němž se nachází adsorpění materiál, v tomto případě se jedná o aktivní uhlí se specifickým povrchem 400 až 800 m²/g, měřeno BET. Z adsorpění nádoby 8 pokračuje pružné vedení 6 plynu do plynoměru 9, v tomto případě jde o typ BK - G4 (Q^n 0,016 m³/h). Před vstupem do plynoměru 9 je pružné vedení 6 plynu ještě opatřeno druhým ventilem 7 pro odběr vzorku plynu. Z plynoměru 9 je plyn veden přes bezpečnostní uzávěr 10 do hořáku 11 pro spalování plynu, který je na vstupu opatřen pojistkou proti zpětnému prošlehnutí plamene a v oblasti spalování plynu přídavným zapalovacím propanbutanovým hořáčkem 12. V tomto provedení je bezpeč-2CZ 22452 Ul nostní uzávěr 10 částečně vyplněn vápencovým kamenivem o zrnitosti 2 až 4 cm a mimoto je opatřen tlakovou pojistkou.The gas outlet conduit 3 exiting the pyrolysis retort 1 at the pilot plant charge unit shown in FIG. as a water spiral cooler 4 with a closable condensate outlet. The last of the series of condensing vessels 5 is interconnected by a flexible gas line 6 provided with a first gas sampling valve 7, with adsorption by a vessel 8, equipped with a pressure fuse, a closable condensate outlet, and a built-in attachment for the adsorption bed on which the material is adsorbed this is activated charcoal with a specific surface area of 400 to 800 m ² / g as measured by BET. From the adsorption of the vessel 8, the flexible gas conduit 6 proceeds to the gas meter 9, in this case the type BK-G4 (Q = n 0.016 m ³ / h). Before entering the gas meter 9, the gas gas line 6 is provided with a second gas sampling valve 7. From the gas meter 9, the gas is passed through a safety cap 10 to a gas firing burner 11 which is provided with a flame retardant in the inlet and an additional propane butane burner 12 in the gas combustion area. partially filled with limestone aggregate with a grain size of 2 to 4 cm and is also equipped with a pressure lock.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

A pilot plant charge unit comprising a pyrolysis retort (1) or a coke battery connected by a gas outlet pipe (3) to a cooling and condensation module, characterized in that the cooling and condensation module is followed by an adsorption module equipped with a pressure fuse. a gas meter (9) is connected, followed by a safety module formed by a safety closure (10) with a pressure fuse and a gas burner (11), the flexible gas conduit (6) connecting the modules before and after the adsorption module. provided with first and second gas sampling valves (7).

A pilot plant charge unit according to claim 1, characterized in that the pyrolysis retort (1) or coke battery, comprising at least two coke chambers (2), is located in an electrically heated jacket, the temperature program being controlled by a programming control and recording unit. a unit comprising a computer allowing a temperature rise rate of from 0.1 to 20 ° C. min ¹ in the temperature range from 20 to 1200 ° C.

The pilot plant charge unit according to claim 2, characterized in that an electric external heating (16) is provided between the coke chambers (2), the power input of which is controlled by the programming control and recording unit.

A pilot plant charge unit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling and condensing module comprises a water coil cooler (4) provided with a closable condensate outlet, and preferably three condensation vessels (5) also provided with a closable condensate outlet.

A pilot plant charge unit according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the adsorption module consists of an adsorption vessel (8) in which an activated carbon type adsorption material having a specific surface area of 400 to 800 m ² / g, also provided closable condensate outlet.

The pilot plant charge unit according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the safety closure (10) is provided with a pressure relief, at least partially filled with limestone aggregate and in the lower part is provided with a condensate drain.

The pilot plant charge unit according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the burner (11) for gas combustion is provided with a flame-retardant safety device at the gas inlet and an additional propane-butane burner (12) extends into its combustion region.