DE112013004502T5

DE112013004502T5 - Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung

Info

Publication number: DE112013004502T5
Application number: DE112013004502.8T
Authority: DE
Inventors: c/o Kyushu Electric Power Matsuda Seiichiro; c/o Kyushu University Mochida Isao; c/o Kyushu University Hayashi Jun-ichiro; c/o Kyushu University Yamamoto Tsuyoshi; c/o Kyushu Electric Power Harada Tatsuro; c/o Kyushu University Matsushita Yohsuke
Original assignee: Kyushu Electric Power Co Inc
Current assignee: Kyushu Electric Power Co Inc
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2015-06-03
Also published as: JP2014055272A; US20150247091A1; AU2013316429A1; JP5960003B2; US9963639B2; WO2014042239A1; AU2013316429B2

Abstract

Bereitgestellt wird eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung, die ausgezeichnet in der Betriebsstabilität und Sicherheit ist, welche eine hohe Festigkeit aufweist und ein kompaktes Vorrichtungsvolumen aufweisen kann, welche eine Produktion von hochwertigem festen Kohlenstoff mit hohen Ausbeuten und in großen Mengen ermöglicht, welche imstande ist die Trockendestillationstemperatur niedrig zu halten, welche wenig Beschränkungen bei dem Zusammensetzungsmaterial aufweist, welche, mit einer niedrigen Trockendestillationstemperatur und einer geringen Wärmeeinbringung, eine ausgezeichnete Energiespareffizienz aufweist, und welche imstande ist, Probleme aufgrund einer Teerkomponente zu lösen. Diese Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung ist versehen mit: einer Quench-Kammer zum Sammeln festen Kohlenstoffs; einem Trockendestillationsofen, welcher in der Quench-Kammer aufgestellt und befestigt ist, und in welchen Ausgangsmaterialkohle gespeist wird; einer Trockendestillationseinheit, welche polygonal im horizontalen Querschnitt ist und durch eine Trennwand abgeteilt ist, welche die Innenseite des Trockendestillationsofens in der vertikalen Richtung abteilt; einem Trockendestillation-Mini-Ofen, welcher polygonal im horizontalen Querschnitt ist, und welcher durch eine Teilung, welche die Innenseite der Trockendestillationseinheit in der vertikalen Richtung abteilt, abgeteilt ist; einer rohrförmigen Heizeinrichtung, welche an der Trennwand der Trockendestillationseinheit und der Teilung des Trockendestillation-Mini-Ofens angeordnet ist, und welche die Ausgangsmaterialkohle trockendestilliert; und einem Sammelpfad zum Sammeln von in der Quench-Kammer gesammeltem festen Kohlenstoff.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung, welche getrocknete niedrig inkohlte Kohle bzw. Kohle mit einem niedrigen Inkohlungsgrad trocken-destilliert, während die niedrig inkohlte Kohle in einem Trockendestillationsofen bewegt wird, und welche es ermöglicht, mit hoher Effizienz festen Kohlenstoff mit einem hohen Karbonisierungs- bzw. Verkohlungsverhältnis in einer Quench- bzw. Löschkammer zu erhalten, welche ein gekühlter Aufnahmeraum in dem unteren Abschnitt des Trockendestillationsofens ist.
Stand der Technik
Die niedrig inkohlte Kohle, wie beispielsweise Fettkohle oder Braunkohle, welche einen höheren Feuchtigkeitsgehalt als ungefähr 20 Masse-% aufweist, ist zur Verwendung innerhalb einer Kohle-produzierenden Region beschränkt. Dies ist so, weil die niedrig inkohlte Kohle zum Beispiel einen niedrigen Heizwert aufweist, der aus ihrem hohen Feuchtigkeitsgehalt resultiert, und eine geringe Menge an Wärme durch Verbrennung erzeugt. Andererseits wird, wenn sie getrocknet ist, die niedrig inkohlte Kohle spontaner brennbar bzw. entflammbar und hygroskopischer, was dazu führt, dass Transportkosten relativ teuer sind usw.
Die niedrig inkohlte Kohle weist jedoch Vorteile auf, die z. B. bei der Fettkohle, die erachtet wird, eine hoch inkohlte Kohle bzw. Kohle mit hohem Inkohlungsgrad zu sein, nicht gefunden werden. Zum Beispiel weist in Australien und Indonesien gefundene Braunkohle einen niedrigen Schwefelgehalt auf und produziert weniger Asche. Somit würde eine Verwendung der Braunkohle als ein Brennstoff es ermöglichen, eine Luftverschmutzung aufgrund von Schwefeldioxidgas usw. zu verhindern, sowie gefährlichen Ascheabfall zu verringern.
In diesem Zusammenhang wurden derartige Techniken vorgeschlagen, welche eingesetzt werden, um die niedrig inkohlte Kohle durch Dehydrationsreformierung oder thermische Reformierung zu karbonisieren, wodurch die Nachteile davon kompensiert werden. Zum Beispiel ist in Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 eine Technik offenbart, durch welche Öl und niedrig inkohlte Kohle gemischt werden, um eine Ausgangsmaterialsuspension zu erhalten; die resultierende Suspension wird in dem Öl erwärmt und dehydriert, und dann weiter erwärmt wird, um das Carboxyl-Radikal oder das Hydroxyl-Radikal usw. in der Ausgangsmaterial-Kohle durch eine Decarboxylierungsreaktion oder eine Dehydrierungsreaktion zu zersetzen oder zu lösen, wobei dadurch die Ausgangsmaterial-Kohle reformiert wird. Auch offenbart ist eine Technik, durch welche Schweröl usw. in Poren der niedrig inkohlten Kohle eindringt, um spontane (Selbst-)Verbrennung zu verhindern.
Ferner ist in Patentliteratur 3 ein Verfahren zur Herstellung von reformierter Kohle und Ölkohlenwasserstoff offenbart, durch thermisches Zersetzen von Braunkohle in reformierte Kohle und Teer unter einer Inertgasatmosphäre oder Dampfatmosphäre, und katalytischem Cracken des Teers in einer Dampfatmosphäre und im Vorhandensein eines Eisen-basierten Katalysators, um Ölkohlenwasserstoff zu erhalten.
In Patentliteratur 4 ist eine Fester-Kohlenstoff-Wiedergewinnungsvorrichtung offenbart, bei welcher eine Vielzahl an Linien zum Wiederverwerten beim Recyceln des festen Kohlenstoffs angeordnet ist, wodurch die Ströme der Pulvermaterialien dienen, einander zu ergänzen, wobei dadurch eine Verstopfung beseitigt wird.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

PTL 1: Japanische veröffentlichte ungeprüfte Patentanmeldung Nr. H07-233384
PTL 2: Japanisches Patent Nr. 2776278
PTL 3: Japanische veröffentlichte ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 2010-144094
PTL 4: Japanische veröffentlichte ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 2010-209212

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die obigen herkömmlichen Techniken wiesen jedoch die folgenden Probleme auf:

(1) Für Patentliteratur 1 und 2 erfordert die Verwendung von Öl verschiedene Arten an Einrichtungen zum Trennen von Öl und Kohle in demselben Behälter, was eine Zunahme der Größe des Systems verursacht, und eine Energiespareffizienz behindert;
(2) Das Öl oder ein indirektes Material ist für das Reformieren der Kohle erforderlich, wodurch ein erheblicher Anstieg bei den Kosten verursacht und eine hohe Umweltbelastung auferlegt wird;
(3) Das Verfahren, welches das Öl verwendet, verursacht einen Wärmeaustauschverlust der für die Braunkohle vorgesehenen Energie, wobei es somit zu einem erheblichen Energieverlust führt;
(4) Des Weiteren wird das Öl, das als ein indirektes Material verwendet wird, in die getrocknete Kohle gemischt, wobei somit ein hoher Verlust an Öl verursacht und eine Ressourcenschonende Effizienz verhindert wird; und
(5) Für Patentliteratur 3 wird die Braunkohle bei 500°C bis 800°C thermisch zersetzt, um die reformierte Kohle und den Teer zu erhalten, und dann wird der Teer bei 400°C bis 600°C katalytisch gecrackt, um dadurch die reformierte Kohle und einen Stoff bzw. eine Verbindung zu erhalten. Im Allgemeinen werden jedoch, wenn die niedrig inkohlte Kohle über 500°C erwärmt wird, Risse vergrößert und feines Pulver wird produziert, was verursacht, dass unverbrannte Kohle zunimmt. Des Weiteren, da das thermisch zersetzte Gas die Gefahr des leichten Entzündens brennbarer Komponenten oder einer Explosion der pulverisierten Kohlen in einer hohen Sauerstoffkonzentration steigern kann, fehlen Sicherheit und Bedienbarkeit, weil es schwierig ist die Arbeitsabläufe des Systems, wie beispielsweise die Steuerung der Sauerstoffkonzentration oder Zufügung von Dampf, zu steuern.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen herkömmlichen Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung mit den folgenden Merkmalen bereitzustellen:

(1) Als der Trockendestillationsofen wird ein Wirbelbett-indirektes-Erwärmen-Trockendestillationsofen bzw. ein indirekt geheizter Wirbelbett-Trockendestillationsofen übernommen, wodurch die Temperatur des Produktgases verringert gehalten werden kann, und somit weniger Beschränkungen auf Materialien, wie beispielsweise jene für Gasrohre, auferlegt werden, wodurch eine ausgezeichnete Instandhaltbarkeit vorgesehen wird;
(2) Die thermische Zersetzungstemperatur ist so gering wie 350°C bis 500°C, so dass es wenig Beschränkungen gibt, was die Zusammensetzungsmaterialien des Systems anbelangt, einschließlich der Eingabe- und Ausgabeseiten der Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung. Da der Eingangswärmewert bzw. Eingangsbrennwert niedrig ist, ist die Vorrichtung ferner ausgezeichnet bei der Energiespareffizienz;
(3) Die thermische Zersetzungstemperatur ist niedrig, und es ist möglich eine Trockendestillation durchzuführen, während die Teerkomponente beibehalten wird, so dass es möglich ist, Probleme aufgrund der Teerkomponente (wie beispielsweise Adhäsion oder Verstemmen) zu lösen. Somit ist die Vorrichtung ausgezeichnet in der Betriebsstabilität und Sicherheit;
(4) Eine rohrförmige Heizeinrichtung ist vorgesehen, und ein indirektes Erwärmen durch ein Hochtemperatur-Wärmemedium, wie beispielsweise Dampf, wird durchgeführt, so dass es möglich ist, das Vorrichtungsvolumen kompakt auszuführen. In dem Fall wo eine Verbrennungseinrichtung zum Verbrennen von Trockendestillationsgas und festem Kohlenstoff vorgesehen ist, ist es ferner möglich, Abwärme, Abgas und Dampf der Verbrennungseinrichtung zu nutzen, so dass die Vorrichtung ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ist;
(5) In dem Fall wo Sauerstoffverbrennung übernommen wird, wenn das Kohlendioxydgas getrennt und recycelt wird, ist die Menge an Stickstoffgas beachtlich klein, so dass die Konzentration des Kohlendioxydgases hoch ist, und es ist möglich, die Kohlendioxydgas-Separationsenergie zu verringern; und
(6) Es ist möglich, die Abwärme eines Kessels bzw. Dampfkessels usw. effektiv zu nutzen, so dass die Vorrichtung ausgezeichnet in thermischer Zersetzung und ressourcensparender Effizienz ist; und da kein indirektes Material wie Öl zugefügt wird, ist die Vorrichtung leicht, und die Transportkosten sind gering, was ermöglicht, Fettkohle, Braunkohle usw., die einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen und schwer an anderen Orten als der Herkunftsort zu verwenden sind, in festen Kohlenstoff wie beispielsweise hoch inkohlte Holzkohle zu reformieren, was ermöglicht, die Kohle an anderen Orten als die Kohle-produzierende Region zu verwenden. Verglichen mit dem Fall, wo Braunkohle usw., deren Feuchtigkeitsgehalt ungefähr 60% beträgt, überführt wird, ist es ferner möglich eine ausgezeichnete Überführungseffizienz vorzusehen.

Lösung des Problems
Um die obigen herkömmlichen Probleme zu lösen ist eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wie unten beschrieben angeordnet.
Eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist angeordnet, um zu umfassen: eine Quench-Kammer zum Sammeln festen Kohlenstoffs; einen Trockendestillationsofen, welcher in der Quench-Kammer aufgestellt und befestigt ist; eine Trockendestillationseinheit, welche in eine rechteckige oder polygonale Form in der vertikalen Richtung an einem horizontalen Querschnitt in dem Trockendestillationsofen durch eine Trennwand von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt abgeteilt ist; einen Trockendestillation-Mini-Ofen, welcher in eine rechteckige oder eine polygonale Form in der vertikalen Richtung an dem horizontalen Querschnitt in der Trockendestillationseinheit durch eine Teilung von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt abgeteilt ist; eine rohrförmigen Heizeinrichtung, welche an der Trennwand der Trockendestillationseinheit und der Teilung des Trockendestillation-Mini-Ofens angeordnet ist; und einen Sammelpfad zum Sammeln von in der Quench-Kammer produziertem festen Kohlenstoff durch Zuführen von Ausgangsmaterialkohle von einem oberen Abschnitt der Trockendestillationseinheit und Durchführen einer Trockendestillation in jedem der Trockendestillation-Mini-Öfen durch die rohrförmige Heizeinrichtung.
Als eine Folge dieser Anordnung werden die folgenden Effekte erzielt:

(1) Da jeder Trockendestillation-Mini-Ofen mit einer rohrförmigen Heizeinrichtung ausgestattet ist, ist ein indirektes Heizen durch ein Hochtemperatur-Wärmemedium möglich; und ein Heizen wird einfach im Wesentlichen gleichmäßig durchgeführt, ohne einen Wärmegradienten in dem Trockendestillationsofen zu erzeugen, und die Vorrichtung sieht eine ausgezeichnete Ausbeute an festem Kohlenstoff vor. Da in vielen Reihen Trockendestillationseinheiten, jede mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgestattet, angeordnet sind, ist die Vorrichtung ausgezeichnet bei der Massenproduktivität. Ferner ist es herkömmlich schwierig, wenn das innere Volumen des Ofens einfach für die Massenproduktion vergrößert wird, die Temperatur in dem Ofen gleichmäßig auszuführen, und es werden Stellen erzeugt, wo eine Trockendestillation teilweise einfach fortschreitet usw.; und die Ausbeute des hochwertigen festen Kohlenstoffs ist gering, wobei das Innere des Trockendestillationsofens unterteilt ist, mit jedem unterteilten Strömungspfad mit einer Heizeinrichtung ausgestattet, so dass es möglich ist, die Trockendestillationseffizienz wesentlich zu verbessern;
(2) Es sind Trockendestillationseinheiten vorgesehen, jede mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgebildet, und ein Trockendestillationsofen, der mit vielen Reihen an Trockendestillationseinheiten ausgebildet ist, so dass die Vorrichtung eine hohe Steifigkeit aufweist; sie durchmacht keine Verformung, sogar wenn Druck auf die Innenseite des Ofens aufgebracht wird, aufgrund einer Erzeugung einer flüchtigen Komponente in dem Trockendestillationsofen oder aufgrund einer Expansion der Ausgangsmaterialkohle in dem Trockendestillationsofen; somit ist die Vorrichtung ausgezeichnet in der Betriebsstabilität;
(3) Beim Eintreten in den Trockendestillationsofen dehnt sich die niedrig inkohlte Kohle aufgrund des Feuchtigkeitsgehalts aus, so dass es möglich ist zu verhindern, dass Kohle gestattet wird ohne jegliche Reaktion durchzumachen durchzugehen, was zu einer ausgezeichneten Stabilität bei der Qualität führt;
(4) Fester Kohlenstoff, der abgegeben wird, wird in der Quench-Kammer gesammelt; somit wird es ermöglicht, dass die Reaktion durch Einfangen dort fortschreitet, was zu einer ausgezeichneten Stabilität bei der Qualität führt;
(5) Da die Heizeinrichtung in einer Rohrform ausgebildet ist, ist es möglich ein Heizen auf eine stabile Art und Weise mittels eines Hochtemperatur-Wärmemediums, wie beispielsweise Dampf, durchzuführen, so dass die Vorrichtung ausgezeichnet in der Betriebsstabilität ist;
(6) Die Quench-Kammer zum Sammeln von festem Kohlenstoff ist in dem unteren Abschnitt des Trockendestillationsofens vorgesehen, so dass es möglich ist, den in dem Trockendestillationsofen reformierten festen Kohlenstoff zu kühlen;
(7) In dem Fall eines komplexen Systems, das eine Energieerzeugung durch Verwendung von in einer Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung erzeugtem Kohlenwasserstoffgas durchführt, wird die Verbrennungswärme des Kohlenwasserstoffgases genutzt für das Erwärmen des Dampfes zur Energieerzeugung, und für das Trocknen, die thermische Zersetzung, Vergasung der niedrig inkohlten Kohle und die Produktion von festem Kohlenstoff;
(8) Die Heizeinrichtung ermöglicht es, die Abwärme des Kessels effektiv zu nutzen, so dass die Vorrichtung ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist. Da kein indirektes Material wie beispielsweise Öl zugefügt wird, ist die Vorrichtung ferner leicht, und die Transportkosten sind gering, was es ermöglicht, Fettkohle, Braunkohle usw. zu nutzen, welche einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen und schwierig an anderen Orten als der Herkunftsort, an anderen Orten als die Kohle-produzierende Region, zu verwenden sind; und
(9) Da die Vorrichtung eine rohrförmige Heizeinrichtung aufweist, ungleich einem direkten Erwärmen, bei welchem Abgas von der Verbrennungsanlage bzw. dem Verbrenner als das Wärmeaustauschmedium für den Trockendestillationsofen zugeführt wird, ist es möglich, bis zum äußersten den Brennwert pro Einheitsvolumen des flüchtigen Anteils, durch Verwendung indirekten Erwärmens erzeugt, zu nutzen, womit die Vorrichtung ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ausgeführt wird.

Hier wird als ein Beispiel des Trockendestillationsofens vorzugsweise einer mit einer Größe von ungefähr 4500 mm in der vertikalen Richtung × ungefähr 4500 mm in der seitlichen Richtung, und mit einer Höhe von ungefähr 5000 mm, verwendet. Darin sind vorzugsweise Trennwände vorgesehen, derart dass eine Trockendestillationseinheit eine Größe von ungefähr 1500 mm in der vertikalen Richtung × ungefähr 1500 mm in der seitlichen Richtung, und eine Höhe von ungefähr 5000 mm, aufweist, wobei 3 × 3 Reihen an Trockendestillationseinheiten in dem Trockendestillationsofen vorgesehen sind; bei dieser Trockendestillationseinheit sind ferner Teilungsplatten vorgesehen, wobei jede eine Größe im Querschnitt von ungefähr 500 mm in der vertikalen Richtung × ungefähr 500 mm in der seitlichen Richtung, und eine Höhe von ungefähr 5000 mm, aufweist, wobei 3 × 3 Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen in der Trockendestillationseinheit vorgesehen sind. Die Querschnittsform des Trockendestillationsofens ist nicht auf eine Rechteckige beschränkt; es ist auch möglich, Polygonale wie angemessen zu verwenden, wie beispielsweise Dreieckige, Pentagonale oder Hexagonale. Ferner ist es möglich, Tests durch Verwenden des Trockendestillation-Mini-Ofens als ein Trockendestillationsofen durchzuführen; somit ist die Vorrichtung von kleinen bis großen Systemen anwendbar, welches, was den Freiheitsgrad beim Design und der Erweiterungsmöglichkeit anbelangt, ausgezeichnet ist.
Als die Trennwände und Teilungsplatten werden vorzugsweise welche verwendet, welche angeordnet sind, um jede Trockendestillationseinheit und jeden Trockendestillation-Mini-Ofen von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt abzuteilen, wobei eine Heizeinrichtung zum Steuern der Temperatur in den abgeteilten Innenräumen vorgesehen ist. Die Heizeinrichtung kann nacheinander von dem oberen Abschnitt der Teilungsplatte angeordnet sein, um sie in eine Vielzahl an Stufen zu unterteilen. In dem Fall, wo die Heizeinrichtung in eine Vielzahl an Stufen unterteilt ist, ist es möglich, die Temperatur bei jeder Stufe anzupassen, um die Trockendestillationsrate in dem Trockendestillationsschritt schnell oder sanft auszuführen, wobei somit das Heizmuster gesteuert wird; dies erleichtert das Festlegen von Bedingungen zum Erhalten von hoch inkohlter Kohle mit hoher Effizienz, wobei somit die Vorrichtung ausgezeichnet in der Produktivität ausgeführt wird.
Es ist wünschenswert für die Quench-Kammer zum Sammeln von festem Kohlenstoff ein Kühlen auf eine Temperatur nicht höher als Raumtemperatur durchzuführen. Dies ermöglicht die Verhinderung von Oxidation des festen Kohlenstoffs. Als die Struktur der Quench-Kammer ist es ferner wünschenswert eine Struktur zu verwenden, die den festen Kohlenstoff in einem hermetischen Zustand aufnimmt. Das Innere der Quench-Kammer ist mit einem Inertgas gefüllt, um dadurch eine Oxidation der trocken-destillierten Kohle zu verhindern; gleichzeitig wird die trocken-destillierte Kohle indirekt auf Raumtemperatur durch ein Wasser-gekühltes Wärmeleitungsrohr gekühlt, das in dem Behälter installiert ist, wodurch fester Kohlenstoff erhalten wird. Als die Struktur zum Aufnehmen des festen Kohlenstoffs in einem hermetischen Zustand ist es wünschenswert, an beiden, auf der aufnehmenden Seite von dem Trockendestillationsofen und auf der Entnahmeöffnungsseite für den festen Kohlenstoff, ein Ventil mit einer Struktur, wie beispielsweise ein Drehventil, welches beide des Trockendestillationsofens und des Kühlbads abdichtet, zu verwenden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, das Kühlbad in einem hermetischen Zustand durch indirektes Erwärmen zu platzieren, was ermöglicht, eine Inertgasatmosphäre zu erschaffen, so dass es möglich ist, einen Unfall wie beispielsweise eine Entzündung zu verhindern, welches wünschenswert ist.
Als der Bodenabschnitt der Quench-Kammer zum Sammeln von festem Kohlenstoff wird vorzugsweise eine verwendet, deren Winkel nicht geringer als ein Schüttwinkel ist. Wenn der Winkel kleiner als ein Schüttwinkel wird, ist es wahrscheinlich, dass in der Quench-Kammer eine Brücke von festem Kohlenstoff erzeugt wird, und es gibt eine Neigung, dass es schwierig gemacht wird den festen Kohlenstoff von der Fester-Kohlenstoff-Entnahmeöffnung in dem unteren Abschnitt problemlos zu entnehmen, welches nicht wünschenswert ist.
Als eine rohrförmige Heizeinrichtung ist es möglich vorzugsweise gerippte Dampfleitungen zu verwenden. Dies ermöglicht es eine zufriedenstellende Wärmeaustauscheffizienz vorzusehen, und das Innere des Ofens effizient zu erwärmen. Als das Verfahren zum Anordnen der rohrförmigen Heizeinrichtung ist es nicht nur möglich sie durch Befestigen oder Löten der Trennwand oder der Teilungsplatte anzuordnen, sondern auch die rohrförmige Heizeinrichtung direkt an der Trennwand oder der Teilung durch maschinelle Bearbeitung anzuordnen. Dies ermöglicht es nicht nur, Wärme an das Innere des Ofens durch die Wandoberfläche gleichmäßig zu leiten, sondern auch die Trennwand und die Teilungsplatte zu verstärken, wobei die Steifigkeit als ein Ganzes gesteigert wird.
Als die rohrförmige Heizeinrichtung, welche ein indirektes Erwärmen durch Verwendung eines Wärmemediums, wie beispielsweise Dampf, durchführt, kann die Heizeinrichtung ferner auch montiert sein, um parallel zu der Trennwand oder der Teilung zu sein, oder kann orthogonal dazu montiert sein, um durch die Teilungsplatte oder die Trennwand durchzudringen; in dem Fall des orthogonalen Anbringens dient die Heizeinrichtung selbst als eine Ablenkplatte, die bewirkt, dass die getrocknete Kohle durch sich selbst nach unten strömt; es ist auch möglich, sie angemessen einzufangen, wenn sie trockendestilliert wird, wobei es somit zu einer Verbesserung der Qualität zum Zeitpunkt der Trockendestillation führt, welche wünschenswert ist.
Als die Ausgangsmaterialkohle wird vorzugsweise getrocknete Braunkohle verwendet. Abgesehen von Braunkohle ist es auch möglich holzige Braunkohle bzw. Lignit, Fettkohle usw. auf die gleiche Art und Weise zu verwenden. Beispiele der Braunkohle, die auf die gleiche Art und Weise verwendet werden können, umfassen Victoria-Kohle, North-Dakota-Kohle und Berger-Kohle usw. Während diese Kohlearten wünschenswerte Eigenschaften von einem geringen Asche- und Schwefelgehalt aufweisen, neigen sie zu einem hohen Feuchtigkeitsgehalt, aufgrund ihrer Porosität; da sie viel Feuchtigkeit enthalten, weisen sie einen geringen Heizwert auf, und sie werden als niedrig inkohlte Kohle behandelt. Diese Arten von Kohle mit hoher Porosität und einem hohen Feuchtigkeitsgehalt können auf die gleiche Art und Weise verwendet werden. (Nachstehend werden diese Kohlearten allgemein als niedrig inkohlte Kohle bezeichnet. Bezüglich zu trocknender, niedrig inkohlter Kohle mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, sind diese Arten von Kohle ungeachtet ihrer Namen und Herkunft annehmbar, solange ihr Feuchtigkeitsgehalt ungefähr 20% übersteigt.)
Als die Trockendestillationstemperatur wird vorzugsweise eine Temperatur von 300°C bis 900°C, bevorzugter 300°C bis 800°C, verwendet. Dies ermöglicht die Reduzierung der Verwendung von speziellen Materialien, die hohen Temperaturen widerstehen, als das Ofenmaterial. Die getrocknete Kohle wird von dem oberen Ende des Ofens des Trockendestillationsofens eingeführt, und die Partikel der getrockneten Kohle dehnen sich aus, und ziehen sich dann zusammen, während sie nacheinander aufgrund der Schwerkraft fallen; bei diesem Prozess gelangen die Partikel kontinuierlich mit Hochtemperaturdampf, Stickstoffgas oder Kohlendioxidgas in der Form eines Gegenstroms oder Parallelstroms bezüglich der Partikel in Kontakt, wodurch eine Trockendestillation durchgeführt wird, und es ist möglich festen Kohlenstoff zu erhalten. Ferner kann das in den Ofen gespeiste Gas einen breiten Bereich an Strömungsgeschwindigkeit nutzen. Im Allgemeinen ist es schwierig, die im-Bett-Temperatur gleichmäßig auszuführen; die vorliegende Erfindung ist jedoch mit einer Trockendestillationseinheit und einem Trockendestillation-Mini-Ofen in dem Trockendestillationsofen versehen, und die Wandoberfläche von jedem von ihnen ist mit einer rohrförmigen Heizeinrichtung ausgestattet, so dass es möglich ist, die Temperatur in jedem Bett gleichmäßig auszuführen, was ermöglicht, den Ertrag an festem Kohlenstoff zu steigern.
Wenn eine Verbrennungseinrichtung vorgesehen ist, die als Brennstoff Kohlenwasserstoffgas oder festen Kohlenstoff verwendet, der durch die Feste-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung produziert wird, wird als die Verbrennungseinrichtung vorzugsweise ein Wirbelbett-Verbrenner bzw. Wirbelschicht-Combustor oder ein Kohlenwasserstoff-Gas/Fester-Kohlenstoff-Verbrennungskessel verwendet.
In dem Wirbelbett-Verbrenner wird als ein Bettmaterial Kalkstein oder Dolomit usw. verwendet. Als ein Brennstoffadditiv wird vorzugsweise ein Mischgas aus Sauerstoff und Kohlendioxidgas zum Anpassen (Verdünnen) der Sauerstoffkonzentration verwendet. Der verwendete Brennstoff ist getrocknete Kohle der niedrig inkohlten Kohle, die in der Trocknungseinheit getrocknet wurde, reformierte Kohle der niedrig inkohlten Kohle, die in dem Reformer reformiert wurde, oder Holzkohle.
Ferner wird die Verbrennungstemperatur in dem Wirbelbett-Verbrenner bei 800°C bis 900°C gesteuert. Dies ermöglicht eine Verringerung der Verwendung von speziellen Materialien, die hohen Temperaturen widerstehen, als das Ofenmaterial, und eine Verhinderung von Problemen, wie beispielsweise Schmelzen von Asche in dem Wirbelbett.
Die Katalysator-Reformiereinheit führt ein Reformieren durch, durch Zulassen, dass die flüchtige Komponente, die von der niedrig inkohlten Kohle oder einem Generatorgas (Verbrennungsabgas), wie beispielsweise CO₂, CO, und H₂O, erhalten wird, mit dem Katalysator in Kontakt gebracht werden, wobei dadurch beispielsweise ein FT-Synthese-Gas, Methanol-Synthese-Gas, Ammoniak-Synthese-Gas, Wasserstoffgas oder synthetisches Naturgas abgeworfen werden.
Des Weiteren kann eine produzierte Teerkomponente reformiert werden, um fortwährend Kohlenwasserstoff mit niedrigem Molekulargewicht, Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff zu erhalten.
Die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt ist die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt, wobei eine Heiztemperatur der Trockendestillationsvorrichtung von 350°C bis 500°C beträgt.
Als eine Folge dieser Anordnung, zusätzlich zu den durch den ersten Aspekt erhaltenen Effekten, ist es möglich, die folgenden Effekte zu erhalten:

(1) Da eine Trockendestillation bei einer niedrigen Temperatur von 350°C bis 500°C durchgeführt wird, wird das Kohlenwasserstoffgas (flüchtiger Anteil bzw. Gehalt) entfernt, und dies macht es möglich, zu hoch inkohlter Kohle umzuwandeln, was ermöglicht, eine hoch inkohlte Kohle mit einem Brennstoffverhältnis von 2 oder mehr zu erhalten;
(2) Da es möglich ist, eine Trockendestillation bei einer niedrigen Temperatur durchzuführen, ist die Vorrichtung ausgezeichnet in der Kostenspareffizienz, was die Kosten der Vorrichtung selbst und den Eingangsbrennwert anbelangt;
(3) Da die thermische Zersetzungstemperatur niedrig ist, gibt es ferner wenig Beschränkungen hinsichtlich des Zusammensetzungsmaterials des Systems einschließlich der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung; somit ist die Vorrichtung ausgezeichnet in der Sicherheit und dem Freiheitsgrad beim Vorrichtungsdesign; und
(4) Da die thermische Zersetzungstemperatur niedrig ist, und es möglich ist, eine Trockendestillation durchzuführen, während die Schwerölkomponente wie beispielsweise Teer beibehalten wird, ist es ferner möglich, die Probleme aufgrund der Schwerölkomponente (wie beispielsweise Adhäsion, Verstemmen, oder Verstopfen des Reaktors) zu lösen; somit ist die Vorrichtung ausgezeichnet in der Betriebsstabilität und Sicherheit.

Hier wird vorzugsweise als die Heiztemperatur der Trockendestillationsvorrichtung eine Temperatur von 350°C bis 500°C verwendet. Vorzugsweise wird eine Temperatur von 350°C bis 450°C angewandt. Wenn die Heiztemperatur unter 350°C beträgt, ist das Brennstoffverhältnis eher gering, welches nicht wünschenswert ist; andererseits, wenn die Heiztemperatur 450°C übersteigt, gibt es eine Tendenz des Effekts bezüglich dessen, dass der Eingangsbrennwert verringert ist, welches nicht wünschenswert ist. Wenn die Heiztemperatur ansteigt, nimmt ferner die Menge an Kohlenwasserstoffgas (flüchtiger Anteil) zu, das durch Trockendestillation entfernt wird, und dies begleitet eine Zunahme beim Schweröl; als eine Folge davon gibt es eine Tendenz, dass ein Problem, wie beispielsweise das Verstopfen des Reaktors, erschwert ist, welches auch nicht wünschenswert ist. Durch Durchführen einer Temperatursteuerung in dem Bereich von 350°C bis 450°C, ist es somit möglich, eine Trockendestillation durchzuführen, während Schweröl in dem festen Kohlen beibehalten wird, so dass es keine Probleme gibt, wie beispielsweise das Verstopfen des Reaktors, wobei somit in hohem Maße zu einem sicheren Betrieb beigetragen wird. Ferner werden im Allgemeinen, wenn die niedrig inkohlte Kohle über 500°C erwärmt wird, Risse vergrößert und feines Pulver wird produziert, was bewirkt, dass unverbrannte Kohle zunimmt; da das thermisch zersetzte Gas das Risiko des einfachen Entzündens brennbarer Komponenten oder einer Explosion der pulverisierten Kohle in einer hohen Sauerstoffkonzentration steigern kann, fehlen Sicherheit und Bedienbarkeit, weil es schwierig ist die Betriebe des Systems zu steuern, wie beispielsweise die Steuerung der Sauerstoffkonzentration oder Zufügung von Dampf.
Als eine Folge des Entfernens des Kohlenwasserstoffgases (flüchtiger Anteil), schreitet eine Umwandlung zu hoch inkohlter Kohle fort; es ist jedoch bekannt, dass die Kohlenwasserstoffgaskomponente auch innerhalb eines Temperaturbereiches von 100°C bis 300°C entfernt wird; und dass, bei einer Temperatur von ungefähr 400°C, das Brennstoffverhältnis von 2 von hochwertiger Newlands-Kohle überschritten wird; wie es verstanden wird, ist es somit möglich, einen festen Kohlenstoff mit einem hohen Inkohlungsgrad, der gegenwärtig auf dem Markt ist, zu produzieren.
Verglichen mit der herkömmlichen allgemeinen Hochtemperatur-Trockendestillation ist ferner die Temperatur viel niedriger, welche 350°C bis 500°C beträgt, so dass die Vorrichtung ausgezeichnet in der Energiespareffizienz und Arbeitseinsparungseffizienz ist.
Die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt ist die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach dem ersten oder zweiten Aspekt, wobei in dem Trockendestillation-Mini-Ofen eine Ablenkplatte, ein Metallgitter und eine Metallplatte mit Löchern angeordnet sind.
Als eine Folge dieser Anordnung, zusätzlich zu den gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt erhaltenen Effekten, ist es möglich, die folgenden Effekte zu erhalten:

(1) Da eine Ablenkplatte, ein Metallgitter, eine Metallplatte mit vielen Löchern bzw. Bohrungen usw. (nachstehend als eine Ablenkplatte usw. bezeichnet) in dem Trockendestillation-Mini-Ofen angeordnet sind, ist es möglich, die Ablenkplatte usw. für den Zweck des Anpassens der Strömungsgeschwindigkeit der Ausgangsmaterialkohle für jeden Trockendestillation-Mini-Ofen angemessen anzuordnen, was ermöglicht, eine Unebenheit bzw. Ungleichheit in Produkten und der Ausbeute des festen Kohlenstoffs zu stabilisieren; somit sieht die Vorrichtung einen ausgezeichneten Produktertrag vor;
(2) Da eine Ablenkplatte usw. in dem Trockendestillationsofen angeordnet ist, dient sie als ein Verstärkungselement im Inneren des Ofens, so dass die Vorrichtung eine ausgezeichnete Festigkeit vorsieht;
(3) Ferner wird die Ablenkplatte usw. erwärmt, um dadurch beizutragen, die Temperatur in dem Trockendestillationsofen gleichmäßig auszuführen, so dass die Vorrichtung eine ausgezeichnete Produktausbeute vorsieht; und
(4) Aufgrund des Vorhandenseins der Ablenkplatte usw. gibt es keine Befürchtung, dass der von dem oberen Abschnitt gespeiste Ausgangsmaterialkohle gestattet wird, durch den Trockendestillationsofen durchzugehen, so dass die Vorrichtung eine ausgezeichnete Stabilität in der Produktqualität bereitstellt.

Hier ist es auch möglich, dass die Ablenkplatte usw. in dem Trockendestillationsofen in einem Winkel bezüglich der Fallrichtung des festen Kohlenstoffs angeordnet ist. Ferner können das Metallgitter, die Metallplatte mit vielen Löchern, überall an der Innenseite des Trockendestillation-Mini-Ofens installiert sein, oder sie können lediglich teilweise installiert sein. In diesem Fall ist auch eine Anordnung in einem Winkel möglich. Als eine Anwendung dieser Ablenkplatten ist es ferner auch möglich, anstelle der Ablenkplatten eine rohrförmige Heizeinrichtung in dem Ofen vorzusehen. Indem dies getan wird, wird es einfach, die im-Bett-Temperatur gleichmäßig auszuführen, und es ist möglich, eine ausgezeichnete Produktausbeute für den festen Kohlenstoff bereitzustellen. In dem Fall, wo eine Metallplatte mit vielen Löchern vorgesehen ist, bleibt die getrocknete Kohle, die einer Trockendestillation auszusetzen ist, auf der Metallplatte, und es wird herbeigeführt, dass sie fällt, während sie dort durch das Trockendestillationsgas, das als ein Gegenstrom fließt, bewegt wird, so dass es möglich ist, die Reaktionszeit in dem Ofen zu verlängern, was zu einer ausgezeichneten Produktausbeute für den festen Kohlenstoff führt.
Die Erfindung gemäß einem vierten Aspekt ist die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach dem dritten Aspekt, wobei die Ablenkplatte eine gelochte Struktur mit einem Winkel nicht kleiner als ein Schüttwinkel ist.
Als eine Folge dieser Anordnung, zusätzlich zu den gemäß dem dritten Aspekt erhaltenen Effekten, ist es möglich, den folgenden Effekt zu erhalten:

(1) Da die Ablenkplatte in einem Winkel nicht kleiner als ein Schüttwinkel ist, bleibt der feste Kohlenstoff nicht auf der Ablenkplatte, was ermöglicht, den festen Kohlenstoff auf eine stabile Art und Weise zu produzieren.

Hier kann die Ablenkplatte eine sein, von welcher jede Chevron-Form in einem Winkel nicht weniger als ein Schüttwinkel angebracht ist. Die Dicke und Anzahl der Ablenkplatten kann, wie es angemessen ist, ausgewählt werden.
Die Erfindung gemäß einem fünften Aspekt ist die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach einem der ersten bis vierten Aspekte, wobei an einer Fester-Kohlenstoff-Entnahmeöffnung an einem Bodenabschnitt der Quench-Kammer ein Drehventil und eine Einrichtung zum Schicken eines Hochtemperaturdampfes oder eines Trägergases, wie beispielsweise Kohlendioxidgas oder Stickstoffgas, vorgesehen sind.
Als eine Folge dieser Anordnung, zusätzlich zu den gemäß der ersten bis vierten Aspekte erhaltenen Effekten, ist es möglich, den folgenden Effekt zu erhalten:

(1) Da ein Drehventil an der Fester-Kohlenstoff-Entnahmeöffnung in dem unteren Abschnitt der Quench-Kammer vorgesehen ist, ist es möglich, die Stelle zum Senden von Gas in den Trockendestillationsofen angemessen auszuwählen, ohne auf eine Gasleckage durch die Entnahmeöffnung achten zu müssen, so dass die Vorrichtung eine ausgezeichnete Vielseitigkeit vorsieht.

Die Erfindung gemäß einem sechsten Aspekt ist die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach dem fünften Aspekt, wobei das Drehventil eine Laufschaufel mit Löchern aufweist.
Als eine Folge dieser Anordnung, gemäß dem nach dem fünften Aspekt erhaltenen Effekt, ist es möglich, die folgenden Effekte zu erhalten:

(1) Da das Drehventil an der Fester-Kohlenstoff-Entnahmeöffnung in dem unteren Abschnitt der Quench-Kammer mit einer Laufschaufel mit Löchern ausgestattet ist, ist es möglich, Gas von der Entnahmeöffnung einzuführen; ferner wird der feste Kohlenstoff durch das Gas an dem Bodenabschnitt der Quench-Kammer bewegt, so dass es möglich ist, ein Verstopfen in dem unteren Abschnitt zu verhindern; somit sieht die Vorrichtung eine ausgezeichnete Betriebsstabilität vor; und
(2) Aufgrund der Anordnung, bei welcher die Laufschaufel des Drehventils mit Löchern ausgestattet ist, wenn das Trockendestillationsgas von der Fester-Kohlenstoff-Entnahmeöffnungsseite eingeführt wird, fließt der feste Kohlenstoff in den unteren Abschnitt, um die Reaktion zu fördern, so dass die Vorrichtung eine ausgezeichnete Ausbeute des festen Kohlenstoffs bereitstellt.

Hier kann das Loch bzw. die Bohrung des Drehventils eine angemessene Größe aufweisen, klein genug, um ein Durchgehen von festem Kohlenstoff zu verhindern. Ferner kann das Loch von jeglicher Art sein, solange es zum Durchgehen von Gas ist, und es gibt keine Beschränkung hinsichtlich der Anzahl der Löcher; ferner ist es auch möglich, ein poröses Material für die Laufschaufel zu verwenden.
Die Erfindung gemäß einem siebten Aspekt ist die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach einem der ersten bis sechsten Aspekte, wobei die Ausgangsmaterialkohle bzw. Rohmaterialkohle eine getrocknete Kohle ist, die durch Trocknen von niedrig inkohlter Kohle auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 20 Masse-% erhalten wird.
Als eine Folge dieser Anordnung ist es möglich, die folgenden Effekte, zusätzlich zu den gemäß einem der ersten bis sechsten Aspekte erhaltenen Effekte, zu erhalten:

(1) Da getrocknete Kohle, die durch Trocknen von niedrig inkohlter Kohle auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 20 Masse-% erhalten wird, einer Trockendestillation unterzogen wird, ist es möglich, den Eingangsbrennwert zu verringern, so dass die Vorrichtung eine ausgezeichnete Energieeffizienz vorsieht;
(2) Durch das Trocknen wird eine Verringerung der relativen Dichte erzielt, und, einschließlich des Brennwerts zum Verdampfen der Feuchtigkeit, ist es möglich, den Trockendestillationsofen kompakt auszuführen, so dass die Vorrichtung eine ausgezeichnete Ressourcenspareffizienz vorsieht. Ferner ist es möglich, das Trockendestillationsgas-Recycelsystem usw. des Trockendestillationsofens kompakt auszuführen, so dass die Vorrichtung eine ausgezeichnete Ressourcenspareffizienz vorsieht; und
(3) Da der Feuchtigkeitsgehalt auf nicht mehr als 20 Gewicht-% verringert ist, wird der Einfluss der Ausdehnung aufgrund der Feuchtigkeit in dem Trockendestillationsofen verringert, so dass es möglich ist, eine Verformung oder Beschädigung der Vorrichtung zu verhindern.

Als der Trocknungszustand für die zu trocknende niedrig inkohlte Kohle ist es hier wünschenswert, das Trocknen der niedrig inkohlten Kohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt, der ungefähr 20% übersteigt, in einer Inertgasatmosphäre von Stickstoffgas usw. durchzuführen, welche bei einer niedrigen Temperatur (30°C bis 80°C) ist und welche eine geringe Luftfeuchtigkeit (RH 70% bis 0%) aufweist. Ferner kann der Feuchtigkeitsgehalt der niedrig inkohlten Kohle, die für die Trockendestillation verwendet wird, 20 Masse-% oder weniger betragen. Es ist nicht notwendig, dass die ganze der verwendeten Kohle niedrig inkohlte Kohle ist; es ist auch möglich, hoch inkohlte Kohle zuzufügen, deren Feuchtigkeitsgehalt weniger als ungefähr 20 Masse-% beträgt. In einem Experiment war es möglich, auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 16 Masse-% zu verringern. Durch Verringern des Feuchtigkeitsgehalts von niedrig inkohlter Kohle auf 1/3 oder weniger, ist es somit möglich, die Transporteffizienz wesentlich zu verbessern. Ferner wird eine Trockendestillation durchgeführt, um festen Kohlenstoff zu erhalten, wodurch es möglich ist, eine spontane Verbrennung bzw. Selbstentzündung zu verhindern, wobei somit eine Verbesserung in der Sicherheit erzielt wird. (Nachstehend wird niedrig inkohlte Kohle, die zur Trockendestillation verwendet wird, von 20 Masse-% oder weniger als getrocknete Kohle bezeichnet).
Als das Inertgas wird vorzugsweise Stickstoffgas verwendet. Das verwendete Stickstoffgas kann das sein, das in einem Enzym-Separator separiert wird. Das Stickstoffgas kann in einem Luftvorwärmer erwärmt werden, welcher mit sehr heißem Wasser des Kondensators erwärmt wird. In diesem Fall, da die Sauerstoffkonzentration gering ist, ist es möglich zu verhindern, dass niedrig inkohlte Kohle, welche spontan oxidiert wird und leicht an Temperatur zunimmt sowie leicht Feuer fängt, Feuer fängt, und die Kohle bei höheren Temperaturen zu trocknen. Da das in dem Sauerstoff-Separator separierte Stickstoffgas eine geringe relative Luftfeuchtigkeit aufweist, kann des Weiteren die Kohle mit erhöhter Effizienz getrocknet werden. Da Abwärme genutzt wird, ohne zusätzliche Wärmeenergie zu erfordern, kann das System des Weiteren umweltfreundlich und ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ausgeführt werden. Außerdem ist es möglich, reines Wasser von dem durch Trocknen abgegebenen Abgas mit hoher Luftfeuchtigkeit zu recyceln, wobei somit Wasser effektiv verwendet wird.
Die Erfindung gemäß einem achten Aspekt ist die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach einem der ersten bis siebten Aspekte, wobei an der Eingabeseite ein Verkleinerungsprozess zum Zerkleinern der Ausgangsmaterialkohle vorgesehen ist, und wobei die Korngröße der Ausgangsmaterialkohle auf 0,1 μm to 5 mm angepasst ist.
Als eine Folge dieser Anordnung ist es möglich, die folgenden Effekte, zusätzlich zu den gemäß einem der ersten bis siebten Aspekten erhaltenen Effekten, zu erhalten:

(1) Durch Zerkleinern der Kohle auf eine Korngröße von 0,1 μm bis 5 mm ist es möglich, die Trocknungszeit zu verkürzen, so dass die Vorrichtung eine ausgezeichnete Energieeffizienz vorsieht; und
(2) Durch die Stabilisierung der Korngröße ist es ferner auch möglich, die Qualität des festen Kohlenstoffs, welcher das Endprodukt ist, zu stabilisieren; somit sieht die Vorrichtung eine ausgezeichnete Produktausbeute vor.

Hier wird die niedrig inkohlte Kohle, als eine Vorverarbeitung bevor sie getrocknet wird, in gesteuerte Korngrößen von 0,1 μm bis 5 mm grob zerkleinert bzw. zermahlen. Ein Zerkleinern in Korngrößen von 0,1 μm bis 5 mm kann das Trocknen vereinfachen, um die Zeit zum Trocknen zu verkürzen. Wenn die Korngröße weniger als 0,1 μm beträgt, schreitet eine Partikelgrößenverringerung fort, und der Ertrag des festen Kohlenstoffs neigt dazu, verringert zu sein, welches nicht wünschenswert ist. Wenn die Korngröße größer als 5 mm wird, wird ferner der Effekt der Verkürzung der Trocknungszeit verringert, welches nicht wünschenswert ist.
Die Erfindung gemäß einem neunten Aspekt ist die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach einem der ersten bis achten Aspekte, wobei eine Verbrennungseinrichtung zum Verbrennen zumindest eines Teils des Kohlenwasserstoffgases und festen Kohlenstoffs, die durch Trockendestillation der Ausgangsmaterialkohle erhalten wurden, vorgesehen ist, und wobei die Heizeinrichtung das Abgas oder die Abwärme der Verbrennungseinrichtung nutzt.
Als eine Folge dieser Anordnung ist es möglich, die folgenden Effekte, zusätzlich zu den gemäß einem der ersten bis achten Aspekte erhaltenen Effekte, zu erhalten:

(1) Da sie das Abgas oder die Abwärme nutzt, die durch die Verbrennungseinrichtung erhalten werden, sieht die Vorrichtung eine ausgezeichnete Energieeffizienz vor; und
(2) Durch Verwenden des Abgases der Verbrennungseinrichtung als vergastes Gas in dem Trockendestillationsofen ist es möglich, eine ausgezeichnete Energieeffizienz vorzusehen. Da Abgas, welches eine geringe Sauerstoffmenge aufweist, verwendet wird, ist es ferner möglich, die Trockendestillation sicher durchzuführen; somit sieht die Vorrichtung eine auszeichnete Sicherheit vor.

Hier wird als die Verbrennungseinrichtung vorzugsweise ein Verbrennungskessel verwendet, der als den Brennstoff das Kohlenwasserstoffgas und den festen Kohlenstoff nutzt, die an dem Trockendestillationsofen erhalten werden. Die Verbrennungstemperatur des Verbrenners ist auf 800°C bis 900°C angepasst. Als eine Folge dieser Anordnung ist es möglich, die Verwendungsmenge des speziellen, hohen Temperaturen standhaltenden Materials zu verringern, welches als das Ofenmaterial verwendet wird. Wenn ein Verbrenner vorgesehen ist, ist es auch möglich, dieses Abgas als das vergaste Gas des Trockendestillationsofens zu nutzen. Wenn der Verbrenner ein Kessel zum Drehen der Turbine einer Energieerzeugungsvorrichtung ist, ist es auch möglich, diesen Dampf an die Heizeinrichtung des Trockendestillationsofens zuzuführen, so dass es möglich ist, ein System aufzubauen, das ausgezeichnet in der Wärmeeffizienz ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Wie oben beschrieben, sehen die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung und das mit der selbigen ausgestattete Verbrennungssystem die folgenden vorteilhaften Effekte vor:
Gemäß der Erfindung des ersten Aspekts werden die folgenden Effekte erhalten:

(1) Ein indirektes Heizen durch ein Hochtemperatur-Wärmemedium ist möglich, es ist einfach, die Temperatur in dem Trockendestillationsofen gleichmäßig auszuführen, und es ist möglich, eine ausgezeichnete Ausbeute an festem Kohlenstoff bereitzustellen. Ferner sind Trockendestillationseinheit, die mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgestattet ist, und ein Trockendestillationsofen vorgesehen, der mit vielen Reihen der Trockendestillationseinheiten ausgestattet ist, so dass es möglich ist, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Massenproduktivität ist; und
(2) Es ist möglich, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ist, welche als das Wärmeaustauschmedium des Trockendestillationsofens, ungleich einem direkten Erwärmen, bei welchem das Abgas des Verbrenners zugeführt wird, sondern ein indirektes Heizen nutzt, wodurch es möglich ist, bis zum äußersten den Brennwert pro Einheitsvolumen des flüchtigen Anteils zu nutzen.

Gemäß der Erfindung des zweiten Aspekts werden die folgenden vorteilhaften Effekte, zusätzlich zu den Effekten des ersten Aspekts, erhalten:

(1) Es ist möglich, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, bei welcher das Kohlenwasserstoffgas (flüchtiger Anteil) entfernt wird, was ermöglicht, zu hoch inkohlter Kohle umzuwandeln, was ermöglicht, eine hoch inkohlte Kohle mit einem Brennstoffverhältnis von 2 oder mehr zu erhalten, und welche eine ausgezeichnete Kostenspareffizienz vorsieht, was die Kosten der Vorrichtung selbst und den Eingangsbrennwert anbelangt; und
(2) Eine Trockendestillation ist möglich, während Schweröl beibehalten wird, so dass es keine Probleme gibt, wie beispielsweise das Verstopfen des Reaktors, wobei somit ermöglicht wird, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Betriebsstabilität ist.

Gemäß der Erfindung des dritten Aspekts ist es möglich die folgenden vorteilhaften Effekte, zusätzlich zu den Effekten des ersten oder zweiten Aspekts, zu erhalten:

(1) Um die Leichtigkeit des Fließens für jeden Trockendestillation-Mini-Ofen anzupassen, ist es möglich, eine Ablenkplatte usw. angemessen anzuordnen, was ermöglicht, die Produktgleichmäßigkeit und die Ausbeute des festen Kohlenstoffs zu stabilisieren; wobei somit ermöglicht wird, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Produktausbeute ist; und
(2) Im Inneren des Ofens dient die Ablenkplatte usw. als ein Verstärkungselement, so dass es möglich ist, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Festigkeit ist.

Gemäß der Erfindung des vierten Aspekts ist es möglich den folgenden vorteilhaften Effekt, zusätzlich zu den Effekten des dritten Aspekts, zu erhalten:

(1) Fester Kohlenstoff bleibt nicht auf der Ablenkplatte, so dass es möglich ist, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Produktionsstabilität für den festen Kohlenstoff ist.

Gemäß der Erfindung des fünften Aspekts ist es möglich den folgenden vorteilhaften Effekt, zusätzlich zu den Effekten von einem der ersten bis vierten Aspekte, zu erhalten:

(1) Es ist es möglich, die Stelle zum Senden von Gas in den Trockendestillationsofen angemessen auszuwählen, ohne auf eine Gasleckage durch die Entnahmeöffnung achten zu müssen, so dass es möglich ist, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Vielseitigkeit ist.

Gemäß der Erfindung des sechsten Aspekts ist es möglich die folgenden vorteilhaften Effekte, zusätzlich zu dem Effekt des fünften Aspekts, zu erhalten:

(1) Es ist möglich, Gas von der Entnahmeöffnung einzuführen, und der feste Kohlenstoff wird durch das Gas an dem Bodenabschnitt der Quench-Kammer bewegt, so dass es möglich ist, ein Verstopfen in dem unteren Abschnitt zu verhindern, was ermöglicht, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Betriebsstabilität ist; und
(2) Der feste Kohlenstoff fließt in den unteren Abschnitt, um die Reaktion zu fördern, so dass es möglich ist, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Ausbeute des festen Kohlenstoffs ist.

Gemäß der Erfindung des siebten Aspekts ist es möglich die folgenden vorteilhaften Effekte, zusätzlich zu den Effekten von einem der ersten bis sechsten Aspekte, zu erhalten:

(1) Es ist möglich, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist, welche eine Verringerung beim Eingangsbrennwert gestattet; und
(2) Es ist möglich, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, welche ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist, welche durch Trocknen in der relativen Dichte verringert ist, und welche ein kompaktes Design des Trockendestillationsofens gestattet, einschließlich dem Brennwert zum Verdampfen der Feuchtigkeit. Ferner ist es möglich, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist, was ein kompaktes Design des Trockendestillationsgas-Recycelsystems usw. des Trockendestillationsofens gestattet.

Gemäß der Erfindung des achten Aspekts ist es möglich die folgenden vorteilhaften Effekte, zusätzlich zu den Effekten von einem der ersten bis siebten Aspekte, zu erhalten:

(1) Es ist möglich, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist, was ermöglicht, die Trocknungszeit zu verkürzen; und
(2) Es ist möglich, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Produktausbeute ist, was ermöglicht, auch die Qualität des fester-Kohlenstoff-Produkts durch Stabilisierung der Korngröße zu stabilisieren.

Gemäß der Erfindung des neunten Aspekts ist es möglich den folgenden vorteilhaften Effekt, zusätzlich zu den Effekten von einem der ersten bis achten Aspekte, zu erhalten:

(1) Es ist möglich, eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, die ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist, und welche ermöglicht, eine Trockendestillation sicher durchzuführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
2 ist eine schematische Darstellung, die einen simulierten, indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofen darstellt.
3 ist eine Graphik, die Analyseergebnisse von trockendestillierter Kohle gemäß Trockendestillationstemperaturen darstellt.
4 ist eine Graphik, die thermogravimetrische Analyseergebnisse von trocken-destillierter Kohle gemäß Trockendestillationstemperaturen darstellt.
5 ist eine Graphik, die eine Temperaturänderung in Braunkohle in einer Trockendestillationsvorrichtung darstellt.
6 ist eine Graphik, die Änderungen bei verschiedenen, die Verbrennung betreffenden Komponenten von festem Kohlenstoff bei einer Braunkohle-Trockendestillation-Verarbeitungstemperatur darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird der Weg zur Ausführung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Ausführungsformen)
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
In der Zeichnung bezeichnet 1 eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung; 2 bezeichnet eine Quench-Kammer zum Kühlen und Aufnehmen von festem Kohlenstoff (trocken-destilliertes Holzkohle-Produkt); 3 bezeichnet einen Trockendestillationsofen mit einer Trockendestillationseinheit, welche an dem oberen Abschnitt der Quench-Kammer aufgerichtet ist und welche durch einen unten beschriebenen Trennwandabschnitt unterteilt ist, unten beschriebenen Trockendestillation-Mini-Öfen, die durch Teilungsplatten unterteilt sind, die in der Trockendestillationseinheit vorgesehen sind, Dampfrohrleitungen und Hochtemperatur-Abgasrohrleitungen, welche auf eine Temperatur von 500°C bis 600°C erwärmt werden, sind an der inneren Oberfläche des Trockendestillationsofens, der Trennwand und der Teilungsplatte vorgesehen, und trocken-destilliert gespeiste getrocknete Braunkohle bei einer Temperatur von 350°C bis 500°C; 3a bezeichnet die Trennwand, die vertikal von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt des Trockendestillationsofens 3 angeordnet ist, um den Trockendestillationsofen in rechteckige Trockendestillationseinheiten zu unterteilen; 3b bezeichnet Teilungsplatten, die vertikal von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt des Trockendestillationsofens angeordnet sind, um jede Trockendestillationseinheit, die durch die Trennwand in rechteckige Trockendestillation-Mini-Öfen unterteilt ist, zu unterteilen; 4 bezeichnet Trockendestillationsgas-Rohrleitungen zum Recyceln von Trockendestillationsgas, das durch Trockendestillation produziert ist, welche in dem oberen Abschnitt oder dem unteren Abschnitt vorgesehen sind; 5 bezeichnet eine getrocknete-Braunkohle-Zuführvorrichtung zum Zuführen in den Trockendestillationsofen von getrockneter Braunkohle, die durch Trocknen von niedrig inkohlter Kohle auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 20 Masse-% erhalten wird; und 6 bezeichnet einen Pfad für festen Kohlenstoff (trocken-destilliertes Holzkohle-Produkt).
Die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung gemäß der Ausführungsform, die wie oben beschrieben angeordnet ist, sieht die folgenden Effekte vor:

(1) Jeder Trockendestillation-Mini-Ofen ist mit einer rohrförmigen Heizeinrichtung ausgestattet, so dass es möglich ist, ein indirektes Heizen durch ein Hochtemperatur-Wärmemedium durchzuführen, wobei es einfach ist, die Temperatur in dem Trockendestillationsofen gleichmäßig auszuführen, und es möglich ist, eine Erzeugung von Erwärmungsflecken zu verhindern. Ferner sind Trockendestillationseinheiten vorgesehen, jede mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgestattet, und ein Trockendestillationsofen, der mit vielen Reihen der Trockendestillationseinheiten ausgestattet ist, so dass die Vorrichtung ausgezeichnet in der Steifigkeit und Lebensdauer ist;
(2) Da Trockendestillationseinheiten vorgesehen sind, jede mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgebildet, und ein Trockendestillationsofen, der mit vielen Reihen an Trockendestillationseinheiten ausgebildet ist, weist die Vorrichtung eine hohe Steifigkeit auf und macht keine Verformung durch, sogar wenn Druck auf die Innenseite des Ofens aufgebracht wird, aufgrund einer Erzeugung einer flüchtigen Komponente in dem Trockendestillationsofen oder aufgrund einer Ausdehnung der Ausgangsmaterialkohle in dem Trockendestillationsofen; somit ist die Vorrichtung ausgezeichnet in der Betriebsstabilität;
(3) Da eine rohrförmige Heizeinrichtung ausgebildet ist, ist es möglich, ein Heizen auf eine stabile Art und Weise durch Verwendung eines Hochtemperatur-Wärmemediums, wie beispielsweise Dampf, durchzuführen, so dass die Vorrichtung ausgezeichnet in der Betriebsstabilität ist;
(4) Eine Quench-Kammer zum Sammeln von festem Kohlenstoff ist in dem unteren Abschnitt des Trockendestillationsofens vorgesehen, so dass es möglich ist, den in dem Trockendestillationsofen reformierten festen Kohlenstoff zu kühlen, und das trocken-destillierte Holzkohle-Produkt auf eine stabile Art und Weise einzusammeln;
(5) Da die Trockendestillation bei 350°C bis 500°C durchgeführt wird, wird das Kohlenwasserstoffgas (flüchtiger Anteil) entfernt, und es ist möglich, zu hoch inkohlter Kohle umzuwandeln, was es ermöglicht, eine hoch inkohlte Kohle mit einem Brennstoffverhältnis von 2 oder mehr zu erhalten; zu erhalten;
(6) Da es möglich ist, die Trockendestillation bei einer niedrigen Temperatur von 350°C bis 500°C durchzuführen, ist die Vorrichtung ausgezeichnet in der Kostenspareffizienz, was die Kosten der Vorrichtung selbst und den Eingangsbrennwert anbelangt; und
(7) Da es möglich ist, die Trockendestillation durchzuführen, während Schweröl beibehalten wird, gibt es keine Probleme wie beispielsweise das Verstopfen des Reaktors.

(Experiment-Beispiel 1) ... Trockendestillationstest
In Experiment-Beispiel 1 wurde die Trockendestillationstemperatur des indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofens untersucht.
2 ist eine schematische Darstellung des simulierten, indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofens, der zum Sammeln von Testdaten der vorliegenden Ausführungsform genutzt wird.
In 2 bezeichnet 20 einen simulierten, indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofen; 21 bezeichnet einen Behälter-Ofen, der mit einer Braunkohleprobe gefüllt ist (welche durch Vorheizen und Trocknen von Loy-Yang-Braunkohle (Rohkohle) in der Atmosphäre und bei Raumtemperatur erhalten wurde, um ihren Feuchtigkeitsgehalt auf ungefähr 20 Masse-% zu verringern, Festlegen der Korngrößen auf 0,3 mm bis 0,5 mm durch Zerkleinern/Klassifikation, Trocknen der resultierenden Kohle in einer Inertgasatmosphäre bei 110°C, und Entfernen der Feuchtigkeit von ihr), und in der Längsrichtung und der senkrechten Richtung (Richtung der horizontalen Ebene) mit einem SUS-Sieb bzw. SUS-Gitter unterteilt ist; 21a bezeichnet eine Inertgas-Zuführöffnung, durch welche herbeigeführt wird, dass N₂-Gas mit einer Rate von 200 ml/min. strömt, um eine Inertgasatmosphäre in dem Behälter-Ofen 21 zu erzeugen; 21b bezeichnet einen Inertgas-Auslass für die Inertgas-Eingabe von der Inertgas-Zuführöffnung 21a; 22 bezeichnet einen elektrischen Ofen, der in vielen Stufen angeordnet ist, um eine Temperaturverteilung auszubilden; 23 bezeichnet einen Motor zum Bewegen des Behälter-Ofens 21 im Inneren des elektrischen Ofens 22 mit einer konstanten Geschwindigkeit zum nicht erwünschten Zubereiten der Daten hinsichtlich des in dem Ofen herunter fließenden Kohlenstoffs; und 24 bezeichnet die Bewegungsrichtung des Behälter-Ofens.
Das Inertgas strömt von der Inertgas-Zuführöffnung 21a zu dem Inertgas-Auslass 21b in 2 hin (von der oberen Seite zu der unteren Seite in 3 hin).
Der simulierte, indirekt geheizte Wirbelbett-Trockendestillationsofen 20 ist eine Vorrichtung, welche die Braunkohle-Umwandlungscharakteristika und die Vergasungscharakteristika bei der Trockendestillation simuliert. Die Behälter-Öfen 21 von zylindrischen Reaktoren, die aus SUS ausgebildet sind, sind in Reihe in 15 Stufen befestigt, und diese werden durch den Motor 23 in die Richtung der Bewegungsrichtung 24 von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt der vertikalen elektrischen Öfen 22 hin angehoben, die in einer Anzahl von Stufen angeordnet sind, wodurch die Testdaten erhalten wurden, wenn die in dem Behälter-Ofen 21 gefüllte Braunkohle von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt des Wirbelbetts herunter floss. Von der oberen Seite in 2 wurden die Behälteröfen 21 als der erste, zweite, ..., bis 15te Behälter nummeriert. Es waren neun elektrische Öfen 22 vorgesehen; und die ersten bis vierten elektrischen Öfen, wie von der unteren Seite in 2 angeordnet, waren auf 165°C festgelegt, der fünfte Ofen war auf 300°C festgelegt, der sechste Ofen war auf 400°C festgelegt, der siebte Ofen war auf 500°C festgelegt, der achte Ofen war auf 600°C, beziehungsweise der neunte Ofen war auf 700°C festgelegt. Es wird angemerkt, dass die Behälteröfen 21 mit einer Rate von 6,9 mm/min innerhalb der elektrischen Öfen 22 angehoben wurden. Die Temperaturanstiegsrate zu diesem Zeitpunkt der Behälteröfen 21 betrug ungefähr 10°C/min. Von den fünfzehn Behälteröfen 21, waren die Behälter-Öfen 21, welche an dem obersten Abschnitt des elektrischen Ofens vorbeigegangen sind, die ersten bis sechsten Behälter-Öfen 21.
3 und (Tabelle 1) sind Graphiken, welche die trockendestillierte-Kohle-Analyseergebnisse gemäß den Trockendestillationstemperaturen zeigen. Genauer zeigt 3 die erhaltenen, festen Ausbeuten bzw. Erträge der jeweiligen Behälter, basierend auf der Masse des verbleibenden Feststoffs nach der Beendigung des Experiments unter Verwendung des simulierten, indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofens 20 von 2.
Zu diesem Zeitpunkt sind die ersten bis sechsten der Behälter-Öfen 21 an den elektrischen Öfen vorbeigegangen; die siebten bis elften Behälter-Öfen 21 entsprechen 200°C bis 595°C der thermischen Zersetzungszone; und die 12ten bis 15ten Behälter-Öfen 21 sind die bei 165°C erwärmten Abschnitte, und sie befinden sich bei einer Temperatur von ungefähr 140°C.

Die Karbid-Ausbeute an dem ersten Behälter-Ofen 21 betrug 55 Masse-%; die Karbid-Ausbeute nahm allmählich von dem zweiten zu dem sechsten Behälter-Ofen 21 zu, d. h. je tiefer die Stufe; und die Ausbeute erreichte 60 Masse-% an dem sechsten Behälter-Ofen 21. Dies resultierte daraus, dass die flüchtige Komponente, die Schweröl enthält, erzeugt von dem Behälter der oberen Stufe, mit dem Braunkohle-Karbid und Halbkarbid der unteren Stufe in Kontakt gelangt, wobei die Karbidausbeute aufgrund von Sorption des Schweröls und Co-Karbonisation des Schweröls und der Braunkohle zunimmt. Ferner wurde von dem 12ten Behälter-Ofen 21 vorwärts eine Zunahme beim Gewicht um 10% bis 20% von Totgewicht bemerkt, das wahrscheinlich hauptsächlich der Sorption des Schweröls zuschreibbar ist. Auf der stromabwärtigen Seite des Reaktors (die 12ten bis 15ten Behälteröfen 21) wurden das Produktionsgas und die Kondensationskomponente recycelt, und die Recyclingrate von diesen erzeugten Produkten betrug 99% oder mehr. Als eine Folge der Analyse der recycelten Kondensationskomponente wurde herausgefunden, dass das Schweröl mit hohem Siedepunkt aufgrund des Vorhandenseins eines Niedrigtemperaturabschnitts in dem Ofen kondensierte; ferner ist es möglich, eine selektive Produktion von Leichtölkomponenten durch Zufuhr von Schweröl durchzuführen, aufgrund der hier vorhandenen Braunkohlepartikel; und, wie in 3 und (Tabelle 1) gezeigt, schritt in dem Temperaturbereich von 200°C bis 595°C eine Trockendestillation in dem indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofen rasch fort, was ermöglicht, die Schwerölkomponente in dem festen Kohlenstoff beizubehalten. [Tabelle 1]

Behälter-Ofen-Nummer	1	2	3	4	5	6	7	8
Feste Ausbeute (Masse-%)	56	56,4	56,9	57,5	57,9	58,7	59,3	61,4
Behälter-Ofen-Nummer	9	10	11	12	13	14	15	-
Feste Ausbeute (Masse-%)	65,7	72,4	88,9	107,9	112,4	110,4	108,9	-

(Experiment-Beispiel 2) ... Auswertungstest durch thermogravimetrische Analyse
In dem Experiment-Beispiel 2 wurde die Trockendestillationstemperatur durch thermogravimetrische Analyse untersucht.
4, (Tabelle 2), und (Tabelle 3) sind Graphiken, welche die Ergebnisse der thermogravimetrischen Analyse trockendestillierter Kohle gemäß den Trockendestillationstemperaturen zeigen. Genauer wurde, um die Trockendestillationstemperatur durch thermische Zersetzung von Braunkohle zu prüfen, Loy-Yang-Braunkohle (Rohkohle) vorgeheizt und bei Raumtemperatur und in der Atmosphäre getrocknet, um ihren Feuchtigkeitsgehalt auf ungefähr 20 Masse-% zu verringern; dann wurden ihre Korngrößen auf 0,3 mm bis 0,5 mm durch Zerkleinern/Klassifikation festgelegt, und die Kohle wurde in einer Inertgasatmosphäre bei 110°C getrocknet, um die Feuchtigkeit von ihr zu entfernen; die resultierende Kohle wurde durch Verwendung einer thermogravimetrischen Analysevorrichtung (EXSTAR TG/DTA 6000, hergestellt durch SII Nanotechnology Inc.) gemessen, um die folgenden Ergebnisse zu erhalten.
Wie in 4, (Tabelle 2) und (Tabelle 3) gezeigt, wurde erkannt, dass das Braunkohlegewicht bei ungefähr 350°C begann abzunehmen, wobei die Trockendestillation von dieser Temperatur auffällig ist. Ferner wurde in einem stationäres-Bett-Trockendestillationsofen eine ähnliche Probe in einer Stickstoffströmung bei 500°C, 550°C, 600°C und 650°C trocken-destilliert, wobei die Temperaturanstiegsrate 10°C/min beträgt, und die Haltezeit bei der Höchsttemperatur Null Sekunden beträgt. Die Beziehung zwischen der Ausbeute an festem Kohlenstoff und der Temperatur zu diesem Zeitpunkt ist in 4 aufgetragen. Durch Überprüfen dieser Graphik wird verstanden, dass die Ergebnisse der thermogravimetrischen Analyse und die Temperaturdefinition in dem Trockendestillationsofen in einer zufriedenstellenden Korrelationsbeziehung stehen. Die Ergebnisse der thermogravimetrischen Analyse trocken-destillierter Kohle in 4 sind in (Tabelle 2) aufgetragen, und die Beziehung zwischen der Ausbeute an festem Kohlenstoff und Temperatur in 4 ist in (Tabelle 3) aufgetragen. [Tabelle 2]

Temperatur (°C) 200 300 400 500 600 700 800

Gewichtsänderungsmenge (Masse-%) 0,99 0,95 0,85 0,7 0,62 0,57 0,53

[Tabelle 3]

Höchsttemperatur (°C) 500 550 600 650

Ausbeute an festem Kohlenstoff 0,71 0,67 0,63 0,6
(Experiment-Beispiel 3) ... Hoch-Inkohlungs-Umwandlungstemperatur-Beweistest
In dem Experiment-Beispiel 3 wurde die erforderliche Temperatur zur Umwandlung von niedrig inkohlter Kohle zu hoch inkohlter Kohle untersucht.
5 und (Tabelle 4) sind Graphiken, die Temperaturänderungen in Braunkohle im Inneren der Trockendestillationsvorrichtung zeigen. Genauer wurde Loy-Yang-Braunkohle (Rohkohle) in einem horizontal installierten rohrförmigen Ofen mit N₂-Gas dadurch zirkulierend platziert; in diesem Zustand wurde die im-Ofen-Temperatur auf jede Messtemperatur erhöht, und die Temperaturänderungszeit zu dem Zeitpunkt und jede Temperatur wurden gemessen.
Wie in 5 gezeigt, wird verstanden, dass, sogar nachdem die Feuchtigkeit bei ungefähr 100°C verdampft war, die Temperatur allmählich zunahm; sogar wenn die festgelegte Temperatur 300°C betrug, gab es eine latente-Wärme-Komponente, welche zeigt, dass eine Umwandlung zu hoch inkohlter Kohle auftrat. [Tabelle 4]
(Experiment-Beispiel 4) ... Trockendestillationstemperatur-Effekt-Test
In Experiment-Beispiel 4 wurden die Trockendestillationstemperatur und das Verhalten des resultierenden festen Kohlenstoffs untersucht.
6 und (Tabelle 5) sind Graphiken, die Änderungen in den die Verbrennung betreffenden Komponenten des festen Kohlenstoffs bei den Braunkohle-Trockendestillation-Verarbeitungstemperaturen zeigen. Genauer wurde Loy-Yang-Braunkohle (Rohkohle) vorgeheizt und bei Raumtemperatur und in der Atmosphäre getrocknet, wobei ihr Feuchtigkeitsgehalt auf ungefähr 20 Masse-% verringert wurde; die resultierende Kohle wurde in einem horizontal installierten rohrförmigen Ofen mit N₂-Gas dadurch zirkulierend platziert; in diesem Zustand wurde die im-Ofen-Temperatur auf 400°C, 600°C, 700°C und 800°C erhöht, und die inhärente Feuchtigkeit, flüchtige Anteil, Asche, Ausbeute an festem Kohlenstoff (%) und das Brennstoffverhältnis zu dem Zeitpunkt wurden gemessen.

Wie in 6 und (Tabelle 5) gezeigt, betrug in der bei 400°C verarbeiteten Kohle das Brennstoffverhältnis 2,5, womit gezeigt wird, dass ein Brennstoffverhältnis in der Größenordnung von Fettkohle, wie beispielsweise Newlands-Kohle, realisiert worden ist. [Tabelle 5]

Verarbeitungstemperatur (°C)	400	600	700	800	Newlands-Kohle
Inhärente Feuchtigkeit (Masse-%)	6,3	8,4	10,3	14,6	2,7
Flüchtiger Anteil (Masse-%)	26,3	13,0	10,2	7,3	27,3
Asche (Masse-%)	2,5	3,3	3,6	3,7	14,7
Fester Kohlenstoff (Masse-%)	64,8	75,3	76,0	74,4	55,3
Brennstoffverhältnis	2,5	5,8	7,5	10,2	2

In diesem Zusammenhang haben die vorliegenden Erfinder intensiv eine eingehende Prüfung des komplexen Systems für die Nutzung von Kohle ausgeführt, welche einen hohen Brennwert und eine hohe Energieerzeugungseffizienz aufweist, für die Herstellung von Holzkohle und Ausgangsmaterialgas und Erzeugung elektrischer Leistung, und haben als eine Erfindung vervollständigt, dass das komplexe System übernommen wird, um die Feuchtigkeit der niedrig inkohlten Kohle mit einer kleinen Energiemenge zu verdampfen sowie die hochflüchtige Komponente mit der Energie des Verbrennungsgases zu lösen, um selbige nicht als ein Brennstoff, sondern als ein Ausgangsmaterial für chemische Produkte zu nutzen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung stellt eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereit, welche thermische Zersetzung und Verdampfung durchführt, während getrocknete niedrig inkohlte Kohle in einem Trockendestillationsofen bewegt wird, und welche es ermöglicht, festen Kohlenstoff, Kohlenwasserstoffgas usw. zu recyceln.
Bezugszeichenliste

1: Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung
2: Quench-Kammer
3: Trockendestillationsofen
3a: Trennwand
3b: Teilungsplatte
4: Trockendestillationsgas-Rohrleitung
5: Getrocknete Braunkohle
6: Fester Kohlenstoff
20: simulierter, indirekt geheizter Wirbelbett-Trockendestillationsofen
21: Behälter-Ofen
21a: Inertgas-Zuführöffnung
21b: Inertgas-Auslass
22: Elektrischer Ofen
23: Motor
24: Bewegungsrichtung

Claims

Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung, mit: einer Quench-Kammer zum Sammeln festen Kohlenstoffs; einem Trockendestillationsofen, welcher in der Quench-Kammer aufgestellt und befestigt ist; einer Trockendestillationseinheit, welche in eine rechteckige oder polygonale Form in der vertikalen Richtung an einem horizontalen Querschnitt in dem Trockendestillationsofen durch eine Trennwand von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt abgeteilt ist; einem Trockendestillation-Mini-Ofen, welcher in eine rechteckige oder eine polygonale Form in der vertikalen Richtung an dem horizontalen Querschnitt in der Trockendestillationseinheit durch eine Teilung von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt abgeteilt ist; einer rohrförmigen Heizeinrichtung, welche an der Trennwand der Trockendestillationseinheit und der Teilung des Trockendestillation-Mini-Ofens angeordnet ist; und einem Sammelpfad zum Sammeln von in der Quench-Kammer produziertem festen Kohlenstoff, durch Zuführen von Ausgangsmaterialkohle von einem oberen Abschnitt der Trockendestillationseinheit und Durchführen einer Trockendestillation in jedem der Trockendestillation-Mini-Öfen durch die rohrförmige Heizeinrichtung.
Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Heiztemperatur des Trockendestillationsofens von 350°C bis 500°C beträgt.
Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Trockendestillation-Mini-Ofen eine Ablenkplatte, ein Metallgitter und eine Metallplatte mit Löchern angeordnet sind.
Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Ablenkplatte eine gelochte Struktur mit einem Winkel nicht kleiner als ein Schüttwinkel ist.
Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei an einer Fester-Kohlenstoff-Entnahmeöffnung an einem Bodenabschnitt der Quench-Kammer ein Drehventil und eine Einrichtung zum Senden eines Hochtemperaturdampfes oder eines Trägergases, wie beispielsweise Kohlendioxidgas oder Stickstoffgas, vorgesehen sind.
Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Drehventil eine Laufschaufel mit Löchern aufweist.
Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ausgangsmaterialkohle eine getrocknete Kohle ist, die durch Trocknen von niedrig inkohlter Kohle auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 20 Masse-% erhalten wird.
Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Korngröße der Ausgangsmaterialkohle auf 0,1 μm to 5 mm angepasst ist.
Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Verbrennungseinrichtung zum Verbrennen zumindest eines Teils des Kohlenwasserstoffgases und festen Kohlenstoffs, die durch Trockendestillation der Ausgangsmaterialkohle erhalten wurden, vorgesehen ist, und wobei die Heizeinrichtung das Abgas oder die Abwärme der Verbrennungseinrichtung nutzt.