DE2728437A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE PYROLYSIS OF CARBONATED MATERIAL - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR THE PYROLYSIS OF CARBONATED MATERIALInfo
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- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
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Description
Occidental Petroleum Corporation, 10889 Wilshire Boulevard, Los Angeles, Californien 90024 - U.S.A.Occidental Petroleum Corporation, 10889 Wilshire Boulevard, Los Angeles, California 90024 - U.S.A.
Verfahren und Vorrichtung zur Pyrolyse von kohlenstoffhaltigem MaterialMethod and device for the pyrolysis of carbonaceous material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pyrolyse festen kohlenstoffhaltigen Materials durch auf dieses Material von einer Teilchenheizquelle übertragene Hitze, wobei ein kohlenstoffhaltiger Feststoffteilchenrest als Pyrolyseprodukt erhalten und die Teilchenheizquelle durch Oxidation wenigstens eines Teils des feststoffhaltigen Feststoffteilchenrests gebildet wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for the pyrolysis of solid carbonaceous material by acting on this material Heat transmitted from a particulate heating source, with a carbonaceous particulate residue as a pyrolysis product obtained and the particle heating source formed by oxidation of at least a portion of the solid-containing solid particle residue is and a device for performing the method.
Die wachsende Knappheit von flüssigen, fossilen Brennstoffen,The growing scarcity of liquid fossil fuels,
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Pos· fach 1Ü Ί1 27, Hiilstrußi- 24
D-28110 Bremen I
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ROEHMERT & BOEHMERTROEHMERT & BOEHMERT
wie Öl und Naturgasen, läßt die Aufmerksamkeit auf die Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Feststoffmaterialien, wie Kohle, ölschiefer, Teersände, Glisonit und feste Abfälle zu flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen durch Pyrolyse richten. Pyrolyse kann unter nicht-oxidierenden Bedingungen in einem Pyrolysereaktor in der Gegenwart einer Teilchenheizqeulle stattfinden, wobei sich als Produkte pyrolytische Dämpfe ergeben, die Kohlenwasserstoffe und kohlenstoffhaltige Feststoffteilchenreste enthalten. Die Teilchenheizquelle zur Durchführung der Pyrolyse von kohlenstoffhaltigem Material kann durch Oxidation von Kohlenstoff im kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchenrest in einer Brennkammer erzeugt werden.such as oil and natural gases, draws attention to the conversion of solid carbonaceous materials, such as Coal, oil shale, tar sands, glisonite and solid waste turn into liquid or gaseous hydrocarbons Set up pyrolysis. Pyrolysis can be carried out under non-oxidizing conditions in a pyrolysis reactor in the presence of a Particle heat sources take place, resulting as products pyrolytic vapors, the hydrocarbons and Contain carbonaceous particulate matter residues. The particle heating source for carrying out the pyrolysis of carbonaceous Material can be produced by oxidation of carbon in the carbonaceous particulate matter residue in a combustion chamber be generated.
Mit der Benutzung einer Kombination von Pyrolysereaktor und Brennkammer zum Erhalten von Kohlenwasserstoffen aus kohlenstoffhaltigen Feststoffmaterialien sind viele Probleme verbunden. Eines dieser Probleme liegt im Festbacken von Kohle entlang den Wänden des Pyrolysereaktors, wenn das kohlenstoffhaltige Material Agglomeratkohle ist, insbesondere bei ostamerikanischer Kohle (Eastern-ünited-States-Kohle), die wie die Erfahrung zeigt, die Tendenz besitzt, in einem Reaktor besonders entlang der Wände zu agglomerieren.With the use of a combination of pyrolysis reactor and combustion chamber to obtain hydrocarbons from carbonaceous solid materials are many problems tied together. One of these problems is coal sticking along the walls of the pyrolysis reactor when that carbonaceous material is agglomerated coal, especially in the case of Eastern American coal (Eastern United States coal), which, as experience shows, has a tendency to agglomerate in a reactor, especially along the walls.
Ein anderes Problem betrifft die Überführung des kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchenprodukts aus dem Pyrolysereaktor zur Brennkammer, während gleichzeitig zu verhindern ist, daß Sauerstoff, der in der Brennkammer vorhanden ist, in den Pyrolysereaktor eintritt. Wenn Sauerstoff in den Pyrolysereaktor eindringt, wird der Wert des Kohlenwasserstoff produkte s vermindert; außerdem kann eine heftige Explosion auftreten.Another problem concerns the transfer of the carbonaceous Particulate matter product from the pyrolysis reactor to the combustion chamber while at the same time preventing is that oxygen present in the combustion chamber enters the pyrolysis reactor. When oxygen is in the If the pyrolysis reactor penetrates, the value of the hydrocarbon products is reduced; also can be violent Explosion occur.
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BOEHMERT & ßOEHMERiBOEHMERT & ßOEHMERi
Ein drittes Problem betrifft die Notwendigkeit, in der Brennkammer die Produktion von Kohlendioxid zu maximieren und die Produktion von Kohlenmonoxid zu minimieren, um die Wiedergewinnung des Heizwertes des kohlenstoffhaltigen Feststoffrestes während der Oxidation zu maximieren. Die kinetischen und therrnodynamischen Gleichgewichte der Oxidation von Kohlenstoff begünstigen eine vergrößerte Produktion, von Kohlenmonoxid in Bezug auf Kohlendioxid bei Temperaturen · oberhalb von etwa 1200°F (65O°C) bei langen Aufenthaltszeiten, wenn ein stöchiometrisches Sauerstoffdefizit vorliegt. Da die Pyrolyse von kohlenstoffhaltigem Material oft bei Temperaturen über 1200 F (650 C) ausgeführt wird und Temperaturen oberhalb 2000 F (1100 C) erreichen kann, ist es notwendig, eine Teilchenheizquelle auszubilden, deren Temperaturen höher, oft beträchtlicher höher, als 1200°F (650 C) sind. Weiterhin wird der kohlenstoffhaltige Feststof fteilchenrest bei einem stöchiometrischen Sauerstoffdefizit nur teilweise oxidiert, um die Teilchenheizquelle zu bilden. Daher tritt die Produktion von Kohlenmonoxid unweigerlich während der Oxidation des kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchenrestes auf. Das entstandene Kohlenmonoxid bildet einen Verlustfaktor für die thermische Effektivität des Verfahrens.A third problem relates to the need to maximize the production of carbon dioxide in the combustor and to minimize the production of carbon monoxide in order to recover the calorific value of the carbonaceous solid residue to maximize during oxidation. The kinetic and thermodynamic equilibria of the oxidation of Carbon favor an increased production, of Carbon monoxide in relation to carbon dioxide at temperatures above about 1200 ° F (650 ° C) for long residence times when there is a stoichiometric oxygen deficit. Because the pyrolysis of carbonaceous material is often carried out at temperatures above 1200 F (650 C) and Can reach temperatures above 2000 F (1100 C), it is necessary to design a particle heating source whose Temperatures higher, often considerably higher, than 1200 ° F (650 C) are. Furthermore, the carbon-containing solid particle residue becomes in the case of a stoichiometric oxygen deficit only partially oxidized to form the particle heating source. Hence the production of carbon monoxide occurs inevitably during the oxidation of the carbon-containing solid particle residue. The resulting carbon monoxide forms a loss factor for the thermal effectiveness of the procedure.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die, wenn ein kohlenstoffhaltiger Feststoffteilchenpyrolyserest des kohlenstoffhaltigen Materials oxidiert wird, um zur Pyrolyse des kohlenstoffhaltigen Materials eine Teilchenheizquelle zu bilden, Sauerstoff am Eintritt in die Pyrolysereaktion hindert und gleichzeitig die Produktion von Kohlendioxid maximiert wird, während die Produktion von Kohlenmonoxid mimiiniert wird, wodurch Werte von kohlenstoffhaltigem Feststoffmaterial durch Pyrolyse erhalten werden, die bei Agglomeratkohle brauchbar sind.The invention is therefore based on the object of creating a method and a device of the type mentioned at the beginning, which when a carbonaceous particulate pyrolysis residue the carbonaceous material is oxidized to provide a particulate heating source for pyrolysis of the carbonaceous material to form, prevents oxygen from entering the pyrolysis reaction and at the same time the production of carbon dioxide is maximized while the production of carbon monoxide is minimized, increasing levels of carbonaceous Solid material can be obtained by pyrolysis, which are useful with agglomerated coal.
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BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT
/ils Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zumindest ein Teil des durch Pyrolyse aus kohlenstoffhaltigem Feststoffmaterial gebildeten kohlenstoffhaltigen Feststoffrestes zu einem eine im wesentlichen vertikal gerichtete offene Röhre umgebenden Fließbett gebracht wird, wobei die Röhre in offener Verbindung mit einem im wesentlichen vertikal gerichteten Steigrohr steht und die Röhre und das Steigrohr eine erste Brennkammer bilden; daß der Feststoffrest vom Fließbett in die erste Brennkammer durch Einblasen einer gasförmigen Sauerstoffquelle aufwärts in die Röhre geführt wird, um Kohlenstoff im Feststoffrest zum teilweisen Erhitzen des Feststoffrestes zu oxidieren und um den Feststoffrest and gasförmige Verbrennungsprodukte des Feststoffrestes, einschließlich Kohlenmonoxid, einer zweiten Brennzone zuzuführen; und daß eine Sauerstoffquelle der zweiten Brennzone in einem Anteil von mindestens 50% der molaren Zufuhr des Kohlenmonoxids zur zweiten Brennzone zugeführt wird, so daß die gesamte Sauerstoffzufuhr zur ersten und zweiten Brennzone ausreicht, die Teilchenheizquelle zu erzeugen.The solution to this problem is provided according to the invention that at least part of the carbonaceous material obtained by pyrolysis Solid material formed carbonaceous solid residue is brought to a fluidized bed surrounding a substantially vertically directed open tube, the Tube is in open connection with a substantially vertically directed riser pipe and the tube and the Riser pipe form a first combustion chamber; that the solid residue from the fluidized bed into the first combustion chamber by blowing a gaseous source of oxygen up the tube is led to carbon in the solid residue to the partial Heating the solid residue to oxidize and around the solid residue and gaseous combustion products of the solid residue, including carbon monoxide, of a second combustion zone to feed; and that an oxygen source of the second combustion zone in a proportion of at least 50% of the molar supply the carbon monoxide is fed to the second combustion zone, so that all of the oxygen supply to the first and second Burning zone is sufficient to generate the particle heating source.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Röhre abständig zum Steigrohr liegt; und daß der kohlenstoffhaltige Feststoffteilchenrest im Fließbett durch einen Aufwärtsstrom eines Fließgases aufgewirbelt wird, das in das Steigrohr durch den Raum zv/ischen dem Steigrohr und der Röhre eintritt. Die Fließgase enthalten dabei wünschenswerterweise Sauerstoff.A preferred embodiment of the invention stands out characterized in that the tube is spaced from the riser pipe; and that the carbonaceous particulate residue in the Fluidized bed is whirled up by an upward flow of a fluid gas which zv / ischen into the riser pipe through the space enters the riser and tube. The flowing gases desirably contain oxygen.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das kohlenstoffhaltige Feststoffmaterial einer Blitzpyrolyse durch fortlaufenden Transport der kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchenmaterialzufuhr, die im Trägergas enthalten ist, das im wesentlichen in Bezug auf die Pyrolyseprodukte nichtAnother preferred embodiment of the invention provides that the carbonaceous solid material undergoes flash pyrolysis through continuous transport of the carbonaceous Particulate matter feed contained in the carrier gas is, essentially not with respect to the pyrolysis products
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schädlich reaktiv ist, zu einem vertikal gerichteten, mit Abwärtsfluß versehenen Pyrolysereaktor ausgesetzt wird, wobei der Pyrolysereaktor eine Pyrolysezone enthält, die bei einer Temperatur unterhalb von etwa 2000 F (1100 C) arbeitet; daß die Teilchenheizquelle bei einer Temperatur oberhalb der Pyrolysetemperatur zum Pyrolysereaktor in einer ausreichenden Rate zugeführt wird, um die Pyrolysezone auf der Pyrolysetemperatur zu halten; daß eine turbulente Mischung aus Teilchenheizquelle, der kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchenmäterialzufuhr und des Trägergases gebildet wird, um die kohlensobffhaltige Feststoffmaterialzufuhr zu pyrolysieren und einen Pyrolyseproduktstrom zu erhalten, der als Feststoffe die Teilchenheizquelle und einen kohlenstoffhaltigen Feststoffpyrolyserest enthält sowie eine Dampfmischung des Trägergases und der Pyrolysedämpfe, die aus Kohlenwasserstoffen bestehen; und daß der Pyrolyseproduktstrom vom Pyrolysereaktor in eine erste Trennzone gelangt, damit zumindest die Hauptmenge der Feststoffe aus der Dampfmischung getrennt wird.is deleteriously reactive, to a vertically directed, downward flow provided pyrolysis reactor is exposed, wherein the pyrolysis reactor contains a pyrolysis zone, which at a Temperature below about 2000 F (1100 C) operates; that the particle heating source at a temperature above the The pyrolysis temperature is fed to the pyrolysis reactor at a rate sufficient to keep the pyrolysis zone at the pyrolysis temperature to keep; that a turbulent mixture of particle heating source, the carbonaceous particulate matter feed and forming the carrier gas to pyrolyze the carbonated solids feed and a To obtain pyrolysis product stream, the particle heating source as solids and a carbon-containing solid pyrolysis residue contains as well as a vapor mixture of the carrier gas and the pyrolysis vapors consisting of hydrocarbons exist; and that the pyrolysis product stream from the pyrolysis reactor passes into a first separation zone, thus at least the The bulk of the solids are separated from the steam mixture.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die erste Trennzone eine Zyklontrennungszone ist.Another preferred embodiment of the invention provides that the first separation zone is a cyclone separation zone.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, daß die von der zweiten Brennzone gebildete Teilchenheizquelle und die gasförmigen Verbrennungsprodukte in einer Zyklontrennungszone voneinander getrennt werden, oder alternativ hierzu, daß die zweite Brennzone eine Zyklonoxidations-Trennzone bildet.Further preferred embodiments of the invention are characterized in that the one formed by the second combustion zone Particle heating source and the gaseous combustion products are separated from one another in a cyclone separation zone, or alternatively, that the second combustion zone forms a cyclone oxidation separation zone.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der Pyrolysereaktor einen Feststoffeinlaß für die kohlenstoffhaltige Feststoffmaterialzufuhr und eine vertikal eingerichtete Kammer besitzt, die den oberen Teil des Pyrolysereaktors umgibt, wobei die innereAccording to a particularly preferred embodiment of the invention Process is provided that the pyrolysis reactor has a solids inlet for the carbonaceous solid material feed and a vertically arranged chamber surrounding the upper part of the pyrolysis reactor, the inner
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BOEHMERT & BOEHMEIUBOEHMERT & BOEHMEIU
Umfangswand der Kammer ein Überfließ-Wehr zu einer vertikal gerichteten Mischzone des Reaktors bildet; daß das kohlensotffhaltige Feststofftexlchenmaterial in einem Trägergas zum Feststoffzuführeinlaß transportiert und dort in die Mischzone eingeblasen wird; daß die Teilchenheizqeulle zur vertikal gerichteten Kammer geführt wird und in der Kammer durch den Fluß des in Bezug auf die Pyrolyseprodukte im wesentlichen nicht schädlich reaktiven Fließgases umwirbelt wird; daß die gewirbelte Teilchenheizquelle über das Wehr und abwärts in die Mischzone entladen wird, um eine turbulente Mischung mit dem kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchenmaterial zu bilden; und daß die Mischung abwärts durch die Mischzone zur Pyrolysezone des Pyrolysereaktors übergeht, um das kohlenstoffhaltige Feststoffmaterial zu pyrolysieren.Circumferential wall of the chamber an overflow weir to a vertical one directed mixing zone of the reactor forms; that the carbon sotff-containing solid particle material in a carrier gas transported to the solids feed inlet and there in the Mixing zone is blown in; that the particle heating source is led to the vertically directed chamber and in the chamber swirled around by the flow of the flowing gas, which is essentially non-detrimentally reactive with respect to the pyrolysis products will; that the swirled particle heating source is discharged over the weir and down into the mixing zone to create a turbulent Mixture with the particulate carbonaceous material to build; and that the mixture passes downward through the mixing zone to the pyrolysis zone of the pyrolysis reactor, to the to pyrolyze carbonaceous solid material.
Zur Durchführung des Erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung zur Bildung einer Feststoffteilchenheizquelle von einem kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchenpyrolyserest des kohlenstoffhaltigen Materials zur Pyrolyse des kohlenstoffhaltigen Feststoffmaterials vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch einen Behälter zur Aufnahme eines Fließbettes des kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchenrestes der Pyrolyse um eine offene, im wesentlichen vertikal gerichtete Röhre; durch ein im wesentlichen vertikal gerichtetes Steigrohr in offener Verbindung mit dem Steigrohr; Einführmittel zur Einführung des kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchenrestes der Pyrolyse in das Fließbett; Einblasmittel zum Einblasen einer gasförmigen Sauerstoffquelle aufwärts in die Röhre zum überführen des kohlenstoffhaltigen Rests vom Fließbett in die Röhre; und Zuführmittel zum Zuführen zusätzlichen Sauerstoffes in die Brennkammer zur Bildung der Teilchenheizquelle. To carry out the method according to the invention is a Apparatus for forming a particulate heating source from a carbonaceous particulate pyrolysis residue of the carbonaceous material for pyrolysis of the carbonaceous Solid material provided, which is marked is through a container for receiving a fluidized bed of the carbonaceous solid particle residue of the pyrolysis around an open, substantially vertically directed tube; through an essentially vertically directed riser in open connection with the riser pipe; Introducer for introducing the carbonaceous solid particle residue pyrolysis in the fluidized bed; Injection means for injecting a gaseous source of oxygen upwardly into the tube for transferring the carbonaceous residue from the fluidized bed into the tube; and supply means for supplying additional oxygen to the combustion chamber to form the particle heating source.
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BOEHMIZKT & RORHMEKTBOEHMIZKT & RORHMEKT
Eine solche Vorrichtung ist insbesondere nützlich in Verbindung mit einem Pyrolysereaktor, der eine Teilchenheizquelle nutzt. Daher zeichnet sich eine bevorzugte Ausgestaltung dor vorliegenden Erfindung aus durch einen Pyrolysereaktor mit Abwärtsfluß; durch Mittel zur Ausbildung einer turbulenten Mischung der Teilchenheizquelle und des kohlenstoffhaltigen Feststoffmaterial, die in einem Trägergas zur Einführung in den Pyrolysereaktor zur Pyrolysierung der kohlenstoffhaltigen Feststoffzufuhr enthalten sind, um einen Pyrolyseproduktstrom zu bilden, der eine Dampfmischung und als Feststoffe die Teilchenheizquelle und einen kohlenstoffhaltigen Feststoffrest der Pyrolyse enthält; durch einen ersten Trenner zur Trennung mindestens der Hauptmenge der Feststoffe aus der Dampfmischung im Pyrolyseproduktstrom; durch übertragungsmittel zur übertragung des Pyrolyseproduktstroms vom Pyrolysereaktor zum ersten Trenner; durch Mittel zur Bildung der Teilchenheizquelle, die aus einem Behälter bestehen, der ein Fließbett der getrennten Feststoffe um eine offene, im wesentlichen vertikal gerichtetes Steigrohr in offener Verbindung mit der Röhre, eine Brennkammer in Verbindung mit dem Steigrohr, Zuführmittel zur Zuführung einer gasförmigen Sauerstoffquelle aufwärts in die Leitung zum Mitführen der Feststoffe aus dem Fließbett in die Leitung und Mittel zur Sauerstoffzufuhr in die Brennkammer enthält, um die Feststoffe zu erhitzen, und die Teilchenheizquelle zu bilden; durch Übertragungsmittel zur Übertragung der Brennstoffe vom ersten Brenner zum Fließbett; durch Mittel zum übertragen der Teilchenheizquelle von der zweiten Brennkammer zu einem zweiten Trenner; durch einen zweiten Trenner zum Trennen der Teilchenzeizquelle vom gasförmigen Verbrennungsprodukt; und durch Mittel zur Übertragung der getrennten Teilchenheizquelle vom zweiten Trenner zum Pyrolysereaktor. Such an apparatus is particularly useful in connection with a pyrolysis reactor having a particle heating source uses. Therefore, a preferred embodiment of the present invention is characterized by a Pyrolysis reactor with downflow; by means of forming a turbulent mixture of the particle heating source and the solid carbonaceous material contained in a carrier gas for introduction into the pyrolysis reactor for pyrolysis of the carbonaceous solids feed are included to to form a pyrolysis product stream comprising a vapor mixture and, as solids, the particle heating source and a Contains carbonaceous solid residue from pyrolysis; by a first separator for separating at least the majority of the solids from the vapor mixture in the pyrolysis product stream; by transfer means for transferring the pyrolysis product stream from the pyrolysis reactor to the first separator; by means for forming the particle heating source emerging from a container consist of a fluidized bed of the separated solids around an open, essentially vertically directed riser pipe in open connection with the tube, a combustion chamber in connection with the riser pipe, supply means for supply a gaseous source of oxygen up the line for entraining the solids from the fluidized bed into the line and contains means for supplying oxygen to the combustion chamber, to heat the solids and form the particle heating source; by means of transmission for the transmission of the Fuels from the first burner to the fluidized bed; by means for transferring the particle heating source from the second combustion chamber to a second separator; by a second separator for separating the particle magnetic source from the gaseous combustion product; and by means for transferring the separated particle heating source from the second separator to the pyrolysis reactor.
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BOEMMERT & BOEHMERTBOEMMERT & BOEHMERT
Andere Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, daß die Röhre vom Steigrohr getrennt ist und daß der Trenner ein Zyklontrenner ist sowie daß der zweite Trenner ein Zyklontrenner ist.Other embodiments of the invention provide that the The tube is separated from the riser and that the separator is a cyclone separator and that the second separator is a cyclone separator is.
Eine weitere, äußerst bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die zweite Brennkammer und der zweite Trenner integriert als eine Zyklon-Oxidations-Trenneinrichtung ausgeführt sind.Another, extremely preferred embodiment provides that the second combustion chamber and the second separator are integrated as a cyclone oxidation separator.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß der Pyrolysereaktor eine im wesentlichen vertikal gerichtete Mischzone und eine im wesentlichen vertikal gerichtete Pyrolysezone besitzt; daß der Pyrolysereaktor einen Feststoffzufuhreinlaß, eine im wesentlichen vertikal eingerichete Kammer, die den oberen Teil des Reaktors umgibt, und eine innere Umfangswand besitzt, die ein überfließwehr zur vertikal gerichteten Mischzone bildet; und daß die Mittel zur Ausbildung einer turbulenten Mischung Zuführmittel zur Zufuhr der Teilchenheizquelle in einem Fließzustand halten; und daß Einblasmittel zum Einblasen der im vom Feststoffzufuhreinlaß in die Mischzone eingeführten Trägergas enthaltenen kohlenstoffhaltigen Feststoffzufuhr die sich ergebende turbulente Mischung bilden.According to a preferred embodiment of the present invention it is further provided that the pyrolysis reactor has a substantially vertically directed mixing zone and a substantially vertically directed pyrolysis zone; that the pyrolysis reactor has a solids feed inlet, a substantially vertically arranged chamber surrounding the upper part of the reactor and an inner peripheral wall owns an overflow weir to the vertically directed Mixing zone forms; and that the means for forming a turbulent mixture is supply means for supplying the particle heating source keep in a flowing state; and that injecting means for injecting the im from the solids supply inlet Introduced into the mixing zone carrier gas contained carbon-containing Solid feed the resulting turbulent Form mixture.
Eine andere, äußerst bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich aus durch einen Pyrolysereaktor mit abwärts gerichtetem Fluß, der eine im wesentlichen vertikal gerichtete Mischzone, eine im wesentlichen vertikal gerichtete Pyrolysezone, einen Feststoffzufuhreinlaß une eine im wesentlichen vertikal gerichtete Kammer besitzt, die den oberen Teil des Reaktors umgibt, wobei die innere Umfangswand der Kaironer ein Überfließwehr zur Mischzone bildet, worin dieAnother, extremely preferred embodiment of the invention is characterized by a pyrolysis reactor with downward directed flow, which is a substantially vertically directed flow Mixing zone, a substantially vertically directed pyrolysis zone, one solids feed inlet and one substantially has vertically directed chamber surrounding the upper part of the reactor, the inner peripheral wall of the Kaironer forms an overflow weir to the mixing zone, in which the
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in einem Trägergas enthaltene Agglomeratkohlezufuhr mit einer Teilchenheizquelle unter turbulenten Fließbedingungen in · der Pyrolysezone des Pyrolysereaktors verbunden wird, um einen Pyrolyseproduktstrom zu erhalten, der als Feststoffe die Teilchenheizquelle und einen kohlenstoffhaltigen Feststoff teilchenrest der Pyrolyse sowie eine Dampfmischung enthält; durch Zuführmittel zur Zufuhr der Teilchenheizquelle zur vertikal gerichteten Kammer; durch Einführmittel zur Einführung eines Fließgases in die Kammer, um die Teilchenheizquelle darin in einem Fließzustarid zu halten; durch Übertragungsmittel zur Übertragung der Kohlezufuhr vom Feststoff zuführeinlaß in die Mischzone; durch einen ersten Zyklontrenner in Verbindung mit dem Pyrolysereaktor zur Trennung zumindest des Hauptanteils der Feststoffe im Pyrolyseproduktstrom von der Dampfmischung im Pyrolyseproduktstrom; durch Mittel zur Bildung der Teilchenheizquelle, die aus einem Behälter bestehen, der ein Fließbett der getrennten Feststoffe um eine offene, im wesentlichen vertikal gerichtete Röhre, ein im wesentlichen vertikal gerichtetes Steigrohr in offener Verbindung mit der vertikal gerichteten Röhre und getrennt hierzu eine zweite Brennkammer in Verbindung mit dem Steigrohr besitzt; durch Einführmittel zur Einführung einer gasförmigen Sauerstoffquelle aufwärts in die Röhre zum Mitführen der Feststoffe aus dem Fließbett in die Röhre und zum teilweisen Oxidieren des Kohlenstoffs in den Feststoffen, um die Feststoffe unter zusätzlicher Bildung von Verbrennungsprodukten zu erhitzen; durch Einführmittel zur Einführung von Sauerstoff in die zv/eite Brennkammer zum weiteren Erhitzen der Feststoffe, um die Teilchenheizquelle zu bilden; durch ein Rohr vom ersten Zyklontrenner zum Fließbett zur übertragung der getrennten Feststoffe voTi ersten Zyklontrenner zum Fließbett; durch einen zweiten Zyklontrenner in Verbindung mit der Brenn-Agglomerated carbon feed contained in a carrier gas with a Particle heating source under turbulent flow conditions in the pyrolysis zone of the pyrolysis reactor is connected to obtain a pyrolysis product stream, which as solids the particle heating source and a carbonaceous solid contains residual particles from pyrolysis and a vapor mixture; by supply means for supplying the particle heating source to the vertically directed chamber; by introducing means for introducing a flowing gas into the chamber to the particle heating source to keep in a fluid state therein; by transfer means for transferring the coal supply from the solid feed inlet into the mixing zone; through a first cyclone separator in connection with the pyrolysis reactor for separation at least the majority of the solids in the pyrolysis product stream from the vapor mixture in the pyrolysis product stream; by Means for forming the particle heating source consisting of a vessel containing a fluidized bed of the separated solids around an open, substantially vertically directed tube, a substantially vertically directed riser pipe in open connection with the vertically directed tube and separately from a second combustion chamber in connection owns with the riser; by introducing means for introducing a gaseous source of oxygen upwardly into the Tube for entraining the solids from the fluidized bed into the tube and for partially oxidizing the carbon in the solids to heat the solids with additional formation of combustion products; through introducers for the introduction of oxygen into the second combustion chamber for further heating of the solids to the To form particle heating source; through a pipe from the first Cyclone separator to the fluidized bed to transfer the separated Solids from the first cyclone separator to the fluidized bed; by a second cyclone separator in connection with the combustion
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kammer zum Trennen der Teilchenheizquelle von den gasförmigen Verbrennungsprodukten;· und durch ein Rohr vom zweiten Zyklontrenner zur Kammer, die den oberen Teil des Pyrolysereaktors umgibt, um die Teilchenheizquelle zum Pyrolysereaktor zu übertragen.chamber for separating the particle heating source from the gaseous products of combustion; and through a pipe from the second cyclone separator to the chamber surrounding the top of the pyrolysis reactor for the particle heating source to the pyrolysis reactor transfer.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:Further advantages and features of the invention emerge from the claims and from the following description, in which an exemplary embodiment is explained in detail with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 schematisch den Prozeß und eine die erfindungsgemäßen Merkmale besitzende Vorrichtung; und1 schematically shows the process and one of the processes according to the invention Features owning device; and
Fig. 2 eine vergrößerte und detaillierte SichtFig. 2 is an enlarged and detailed view
des mit "2" in Fig. 1 bezeichneten Bereichs.of the area labeled "2" in FIG.
Die Zeichnung illustriert eine Pyrolyseeinheit 8 mit einem Pyrolysereaktor 10 mit abwärts gerichtetem Fluß. Der Pyrolysereaktor 1O besitzt eine im wesentlichen vertikal orientierte Mischzone 12 oder einen Mischbereich und weiterhin eine im v/esentlichen vertikal ausgerichtete Pyrolysezone 14 oder einen Pyrolysebereich unterhalb der Mischzone 12. Der Pfeil 16 zeigt die angenäherte Erstreckung der Pyrolysezone 14. Der Pyrolysereaktor 10 besitzt ein Knie 18 gegen das Ende der Pyrolysezone 14, mittels welchem er gehalten wird. Das untere Ende 20 des Pyrolysereaktors 10 endet in einer getrennten Zone in einem Zyklontrenner 22.The drawing illustrates a pyrolysis unit 8 with a pyrolysis reactor 10 with downward flow. The pyrolysis reactor 10 has an essentially vertically oriented mixing zone 12 or a mixing area and furthermore an essentially vertically oriented pyrolysis zone 14 or a pyrolysis area below the mixing zone 12. The arrow 16 shows the approximate extent of the pyrolysis zone 14. The pyrolysis reactor 10 has a knee 18 towards the end of the pyrolysis zone 14, by means of which it is held. The lower end 20 of the pyrolysis reactor 10 ends in a separate zone in a cyclone separator 22.
Ein im wesentlicher aufrechter, kreisförmiger, fester Zuführeinlaß 24 endet in der Mischzone 12 und ist am Ende zur Bildung einer Düse 26 verengt. Der Einlaß 24 ist geeignet, festes kohlenstoffhaltiges Material in die Mischzone 12 einzuführen.A substantially upright, circular, solid feed inlet 24 terminates in the mixing zone 12 and is at the end narrows to form a nozzle 26. Inlet 24 is adapted to bring solid carbonaceous material into the mixing zone 12 to be introduced.
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BOEHMERT & BOEHMEKTBOEHMERT & BOEHMEKT
Das obere Ende 28 des Reaktors 10 ist offen und von größerem Durchmesser als die Düse 26^ wodurch ein ringförmiger Spalt 30 zwischen dem oberen Ende 28 des Reaktors 10 und der Düse 26 gebildet wird. Eine vertikal orientierte Wirbelkammer 3 2 oder ein Behälter umgibt den oberen Teil des Reaktors 10 und ist vorzugsweise in einem kreisförmigen Abschnitt 3 4 ausgebildet, der die Wand 3 6 des Zuführeinlasses 24 der Feststoffe oberhalb der Verengung der Wand 36 zu einer Düse 26 und das obere Ende 28 des Reaktors 10 verbindet. Die Kammer 32 umgibt die Düse 26 und einen Teil des oberen Endes 28 des Reaktors 10. Die innere Umgebungswand der Kammer 3 2 wird durch das obere Ende 28 des Reaktors 10 gebildet und dient als ein Überlaufwehr der Mischzone 12 des Reaktors 10.The upper end 28 of the reactor 10 is open and of larger diameter than the nozzle 26 ^ creating an annular Gap 30 is formed between the upper end 28 of the reactor 10 and the nozzle 26. A vertically oriented Swirl chamber 3 2 or a container surrounds the top of the reactor 10 and is preferably in a circular shape Section 3 4 is formed of the wall 3 6 of the feed inlet 24 of the solids above the narrowing of the wall 36 to a nozzle 26 and the upper end 28 of the reactor 10 connects. The chamber 32 surrounds the nozzle 26 and a portion of the upper end 28 of the reactor 10. The inner surrounding wall of the chamber 3 2 is through the upper end 28 of the reactor 10 and serves as an overflow weir of the mixing zone 12 of the reactor 10.
Ein zweiter, vertikal orientierter Einlaß 38 für Feststoffe endet in der ringförmigen Wirbelkammer 3 2 vorzugsweise an einer auf einer Ebene unterhalb der Oberkante 40 des Pyrolysereaktors 10 gelegenen Stelle.A second, vertically oriented inlet 38 for solids preferably ends in the annular vortex chamber 3 2 a point located on a level below the upper edge 40 of the pyrolysis reactor 10.
Ein Gaseinlaß 42 für ein Wirbelgas befindet sich am Boden der Wirbelkammer. Zur Verteilung des Wirbelgases derart, daß das Wirbelgas durch die Wirbelkammer 3 2 aufwärts fließt, sind Mittel wie eine zylindrische, horizontal orientierte, durchlöcherte Platte 44 vorgesehen, die gegen den Boden der Wirbelkammer 32 unterhalb des Endes des zweiten Einlasses 38 angeordnet sind.A gas inlet 42 for a fluidizing gas is located at the bottom of the fluidizing chamber. To distribute the fluidizing gas in such a way that the fluidizing gas flows upwards through the vortex chamber 3 2, are means such as a cylindrical, horizontally oriented, perforated plate 44 is provided which rests against the bottom of the vortex chamber 32 below the end of the second inlet 38 are arranged.
Der erste Zyklontrenner 22 dient dazu, aus der Pyrolyse übrigbleibende kohlenstoffhaltige Feststoffpartikel vom gasförmigen Pyrolyseprodukt zu trennen.The first cyclone separator 22 serves to remove carbon-containing solid particles remaining from the pyrolysis to separate gaseous pyrolysis product.
Die Teilchenheizquelle für den Pyrolysereaktor wird durchThe particle heating source for the pyrolysis reactor is through
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Oxidation von zumindest einem Teil der in der Brenneinheit zurückbleibenden kohlenstoffhaltigen Festkörperteilchen gebildet. Die Verbrennungseinheit 50 enthält einen Behälter 52, der ein Fließbett 60 eines kohlenstoffhaltigen Festkörperteilchenrückstandes an einer offenen, im wesentlichen vertikal orientierten Röhre 54 oder Leitung umfaßt. Ein Gaseinlaß 56 zum Transport des Gases befindet sich an der Basis des Behälters 52. Der Gaseinlaß 56 verjüngt sich um eine vertikal orientierte Düse 58 zum direkten Einspritzen des Transportgases in die offene Röhre 54. Das Fließbett 60 des kohlenstoffhaltigen Feststoffrestes wird von einem in die Kammer durch den Gaseinlaß 62 an der Basis des Behälters 52 eintretenden Wirbelgäs durchflossen. Das Wirbelgas wird durch das Fließbett 60 mittels einer zweiten, horizontal orientierten durchlöcherten Verteilerplatte 64 verteilt.Oxidation of at least some of the carbonaceous solid particles remaining in the combustion unit educated. The incineration unit 50 includes a vessel 52 which holds a fluidized bed 60 of carbonaceous particulate matter residue on an open, substantially vertically oriented tube 54 or conduit. A Gas inlet 56 for transporting the gas is located at the base of the container 52. The gas inlet 56 is tapered around a vertically oriented nozzle 58 for injecting the transport gas directly into the open tube 54. The fluidized bed 60 of the carbonaceous solid residue is from a Swirl gas entering the chamber through gas inlet 62 at the base of container 52 flowed. The fluidizing gas is through the fluidized bed 60 by means of a second, horizontally oriented perforated distributor plate 64 distributed.
Das obere Ende 66 des Behälters 52 verjüngt sich aufwärts und einwärts, zur Verbindung mit einem vertikal orientierten Steigrohr 68. Das Steigrohr 68 und die Röhre 54 bilden eine erste Verbrennungszone oder -Kammer. Das Steigrohr 68 koppelt den Behälter 52 an eine zweite Brennzone oder -kammer 70. Die Röhre 54 liegt unterhalb des Steigrohrs 68. Die Oberkante 72 der Röhre 54 ist vom Steigrohr 68 so weit entfernt, daß ein ringförmiger Raumspalt 74 zwischen dem Einlaß 76 zum Steigrohr 68 und der Oberkante 72 der Röhre 54 gebildet ist. Der Oberteil 71 der Röhre 54 kann einwärts verjüngt sein, so daß der Durchmesser der Röhre 54 an einer Oberkante 7 2 schmaler ist als der Durchmesser des Steigrohrs 68.The upper end 66 of the container 52 tapers upwards and inwards for connection to a vertically oriented one Riser 68. The riser 68 and tube 54 define a first combustion zone or chamber. The riser 68 couples the container 52 to a second combustion zone or chamber 70. The tube 54 lies below the riser 68. The Upper edge 72 of the tube 54 is so far away from the riser pipe 68 that an annular space gap 74 between the Inlet 76 to the riser 68 and the upper edge 72 of the tube 54 is formed. The top 71 of the tube 54 can be inwardly be tapered so that the diameter of the tube 54 at an upper edge 7 2 is narrower than the diameter of the riser pipe 68.
Ein vertikal orientiertes, normales Rohr oder Fallbein 78 mit streifenden Gaseinlässen 122 erstreckt sich vom Boden desA vertically oriented normal pipe or drop leg 78 with grazing gas inlets 122 extends from the bottom of the
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ersten Zyklontrenners 22 in den Behälter 52 unterhalb des oberen Endes 80 des Wirbelbettes der kohlenstoffhaltigen Festkörperrückstände. Vom ersten Festkörpertrenner 22 getrennte Festkörperteilchen werden durch das Fallbein 78 in den Behälter 52 übertragen.first cyclone separator 22 into the container 52 below the upper end 80 of the fluidized bed of the carbonaceous Solid residue. Solid particles separated by the first solids separator 22 are separated by the drop leg 78 transferred to the container 52.
Ein Einlaß 82 befindet sich im oberen Bereich des Steigrohrs 68 zur Zuleitung einer Sauerstoffquelle in die zweite Brennkammer 70. Die zweite Brennkammer 70 steht in offener Verbindung mit einem zweiten Trenner, wie dem Zyklontrenner 84. Dieser Zyklontrenner 84 dient dazu, die in der Brenneinheit 50 von den in der Brenneinheit 50 vorhandenen Brenngasen erzeugten Teilchenheizquelle zu trennen. Die Teilchenheizquelle wird vom zweiten Zyklontrenner 84 in den zweiten Einlaß 38 des Pyrolysereaktors 10 durch ein vertikales Rohr 86 übertragen, das vom Boden des zweiten Zyklontrenners 8 4 ausgeht und im zweiten Einlaß 38 endet. Die Länge des Rohrs 86 ist so gewählt, daß die Ansammlung verschiedener Drucke durch den Rückstand des Systems ausgeglichen wird. Einlasse 88 für ein streifendes Gas sind entlang der Länge des Rohrs 86 vorgesehen.An inlet 82 is located in the upper region of the riser 68 for supplying an oxygen source into the second Combustion chamber 70. The second combustion chamber 70 is in open communication with a second separator, such as the cyclone separator 84. This cyclone separator 84 serves to divert the combustion gases present in the combustion unit 50 from the combustion gases in the combustion unit 50 generated particle heating source to separate. The particle heating source is from the second cyclone separator 84 into the second The inlet 38 of the pyrolysis reactor 10 is transferred through a vertical pipe 86 extending from the bottom of the second cyclone separator 8 4 goes out and ends in the second inlet 38. The length of the tube 86 is chosen to accommodate the accumulation of various pressures is compensated for by the backlog of the system. Grazing gas inlets 88 are along the length of the tube 86 is provided.
Insgesamt wurde eine Pyrolysevorrichtung für festes, kohlenstoffhaltiges Material beschrieben, die zwei Haupteinheiten eine Pyrolyseeinheit 8 und eine Brenneinheit 50 enthält. Diese beiden Einheiten 8, 50 sind durch zwei Zyklontrenner 22, 84 und zwei vertikal orientierte normale Rohre oder Steigrohre 78, 86 verbunden, die dem kohlenstoffhaltigen, festen Rest erlauben, von der Pyrolyseeinheit 8 zur Verbrennungseinheit 50 übertragen zu v/erden, und der Teilchenheizquelle erlauben, von der Varbrennungseinhe.it 50 zur Pyrolyseeinheit 8 übertragen zu werden.Overall, a pyrolysis device for solid, carbonaceous Material described, the two main units a pyrolysis unit 8 and a burning unit 50 contains. These both units 8, 50 are through two cyclone separators 22, 84 and two vertically oriented normal pipes or risers 78, 86 connected, which allow the carbonaceous, solid residue, from the pyrolysis unit 8 to the combustion unit 50 transferred to ground, and allow the particle heating source to be transferred from the Varbrennteinhe.it 50 to the pyrolysis unit 8 to become.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein FeststoffteilchenIn the process according to the invention, a solid particle becomes
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enthaltendes, kohlenstoffhaltiges Material einer Blitzpyrolyse
ausgesetzt, indem die in einem Trägergas enthaltene kohlenstoffhaltige Festkörperteilchenmaterialzufuhr durch
einen ersten Zufuhreinlaß 24 in die zuführende Düse 26
und so in den Pyrolysereaktor 10 transportiert wird. Das Trägerg eis ist im wesentlichen nicht schädlich reaktiv in
bezug auf die Pyrolyseprodukte und kann als Verdünnungsmittel dienen, um eine Selbstansammlung des kohlenstoffhaltigen
Materials zu verhindern.containing carbonaceous material is subjected to flash pyrolysis by the supply of carbonaceous particulate matter contained in a carrier gas through a first supply inlet 24 into the supplying nozzle 26
and is thus transported into the pyrolysis reactor 10. The carrier ice is essentially non-deleteriously reactive with the pyrolysis products and can serve as a diluent to prevent self-accumulation of the carbonaceous material.
Hierbei wird unter einem "nicht schädlich reaktiven"
Gas ein Gasstrom verstanden, der im wesentlichen frei von freiem Sauerstoff ist. Obwohl das Gas Konstituenten enthalten
kann, die unter nicht-oxidierenden Bedingungen mit Pyrolyseprodukten reagieren, um ihre Wertigkeit zu steigern,
sollte das Gas nicht Konstituenten enthalten, die die
Pyrolyseprodukte degradieren. Das Trägergas kann beispielsweise das Abgasprodukt des Pyrolysedampfes sein, der unter
geeigneten Bedingungen mit durch die Pyrolyse gebildeter Kohle oder Koks reagiert, um mittels Wassergasreaktionen
Wasserstoff zu ergeben, der dazu dient, mit ungesättigten Pyrolyseprodukten zu reagieren und diese zu stabilisieren;
weiterhin kann jedes inerte Gas oder Mischungen der genannten Gase benutzt werden. Das Trägergas kann beispielsweise ein
Synthesegas sein, insbesondere ein mit Wasserstoff angereichertes Synthesegas.Here, under a "non-harmful reactive"
Gas understood a gas stream which is essentially free of free oxygen. Although the gas may contain constituents which react with pyrolysis products under non-oxidizing conditions to increase their valency, the gas should not contain constituents which
Pyrolysis products degrade. The carrier gas can be, for example, the exhaust gas product of the pyrolysis vapor, which reacts under suitable conditions with coal or coke formed by the pyrolysis to produce hydrogen by means of water gas reactions, which is used to react with unsaturated pyrolysis products and to stabilize them; further, any inert gas, or mixtures of these gases are used. The carrier gas can be, for example, a synthesis gas, in particular a synthesis gas enriched with hydrogen.
Das kohlenstoffhaltige Material kann, bevor es in das erste Fließbett geführt wird, durch Verfahren behandelt werden wie Entfernung anorganischer Anteile durch magnetische Trennung und Einordnung, insbesondere im Fall von städtischem Festmüll. Das kohlenstoffhaltige Material kann getrocknet werden, um seinen Feuchtigkeitsanteil zu vermindern. Das kohlenstoffhaltige, feste Material wird üblicherweise zerkleinert,The carbonaceous material, prior to being fed into the first fluidized bed, can be treated by methods such as removal of inorganic fractions by magnetic separation and classification, particularly in the case of urban solid waste. The carbonaceous material can be dried to reduce its moisture content. The carbonaceous, solid material is usually crushed,
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um die der Pyrolyse zur Verfügung stehende Oberfläche zu vergrößern.to the surface available for pyrolysis enlarge.
Vorzugsweise ist der wesentliche Anteil des kohlenstoffhaltigen Materials von einer Teilchengröße kleiner als 1OOO Mikrometer, um ein großes Oberflächen-Volumen-Verhältnis zu bilden, das eine rasche Erhitzung der Kohle in der Pyrolysezone gewähr leistet. Eine rasche Erhitzung bewirkt eine verbesserte Verfügbarkeit der Kohlenwasserstoffe. Bei Agglomeratkohlen liegt die Teilchengröße vorzugsweise hauptsächlich unter 250 Mikrometer, da Agglomeratkohlen bekannterweise bei relativ tiefen Temperaturen, d.h. 400 bis 85O°F (200 bis 4 5O°C), erweichen und zusammenkleistern. Agglomeratkohle sollte deswegen schnell durch diesen plastischen Zustand hierdurch erhitzt werden, bevor sie die Wände des Pyrolysereaktors streift, um ein Festbacken an den Raktorwänden zu verhindern. Da die Rate, mit der Kohleteilchen erhitzt werden können, ansteigt, wenn die Teilchengröße abfällt, ist es wichtig, daß Agglomeratkohle in Abhängigkeit von der Größe und der Form des Pyrolysereaktors bis auf 250 Mikrometer oder kleiner verkleinert wird, so daß im wesentlichen alle Kohleteilchen den plastischen Zustand durchlaufen haben und nicht klebrig geworden sind, wenn die Kohlenstoffteilchen die Reaktorwand streifen. Wenn beispielsweise eine bituminöse, hochflüchtige C-Kohle, die bei Temperaturen über 5000F (26O°C) plastifiziert, bei einer Temperatur von 1075 F (580 C) in einem Pyrolysereaktor mit 1O Inch (250 mm) Durchmesser der in Fig. 1 gezeigten und weiter unten beschriebenen Art pyrolysiert wird, sollte die Kohle zu einer Größe von weniger als Mikrometer im Durchmesser verkleinert werden, um ein Festbacken auf den Reaktorwänden zu verhindern. Kohleteilchen, die größer als 250 Mikrometer im Durchmesser sind, könnenPreferably, the substantial proportion of the carbonaceous material is of a particle size smaller than 1000 micrometers in order to form a large surface-to-volume ratio which ensures rapid heating of the coal in the pyrolysis zone. Rapid heating leads to an improved availability of the hydrocarbons. For agglomerated coals, the particle size is preferably primarily below 250 microns, since agglomerated coals are known to soften and stick together at relatively low temperatures, ie 400 to 850 ° F (200 to 45 ° C). Agglomerated coal should therefore be heated quickly through this plastic state before it touches the walls of the pyrolysis reactor in order to prevent it from sticking to the reactor walls. Since the rate at which coal particles can be heated increases as the particle size decreases, it is important that, depending on the size and shape of the pyrolysis reactor, agglomerated coal be reduced to 250 micrometers or smaller so that essentially all of the coal particles are plastic state and have not become sticky when the carbon particles graze the reactor wall. For example, if a bituminous high volatile C-coal which is plasticized at temperatures above 500 0 F (26O ° C) (250 mm) diameter at a temperature of 1075 F (580 C) in a pyrolysis reactor with 1O inch in FIG. 1 If the type shown and described below is pyrolyzed, the carbon should be reduced to a size less than micrometers in diameter to prevent sticking to the reactor walls. Coal particles larger than 250 microns in diameter can
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die Reaktorwand streifen, bevor sie durch den plastischen Zustand gehen.graze the reactor wall before going through the plastic state.
Das in den Pyrolysereaktor eingeführte kohlenstoffhaltige Material ist vorzugsweise frei von feinen Teilchen mit einem Durchmesser kleiner als 10 Mikrometer, da aus der Pyrolyse des kohlenstoffhaltigen Materials übrigbleibende feine, kohlenstoffhaltige Festkörperreste die Tendenz haben, in die flüssigen Kohlenwasserstoffprodukte getragen zu werden und diese zu verunreinigen.The carbon-containing one introduced into the pyrolysis reactor Material is preferably free of fine particles with a diameter of less than 10 micrometers because of the There is a tendency for the pyrolysis of the carbonaceous material to leave fine, carbonaceous solid residues have to be carried into and contaminate the liquid hydrocarbon products.
Gleichzeitig mit der Einführung der kohlenstoffhaltigen Materialzufuhr wird eine Teilchenheizquelle in die Wirbelkammer 32 durch den zweiten, vertikal orientierten Einlaß 38 zugeführt. Da die bevorzugte Ausführungsform des zweiten Einlasses 38 unterhalb der Oberkante 40 des Pyrolysereaktors 10 endet, baut die Teilchenheizquelle in der Wirbelkammer 32 sich unterhalb des Wehrs 28 auf, um eine feste Verdichtung zu bilden. Die Teilchenheizquelle wird in der Kammer 32 in einem Wirbelzustand durch Einführung eines Wirbelgasstromes durch den Gaseinlaß 42 gehalten. Das Wirbelgas wird durch die Verteilerplatte 44 verteilt, um die Hitzequelle der Teilchen in einem Wirbelzustand in der gesamten Kammer zu halten. Bei weiterer Zufuhr der Teilchenheizquelle in die Kammer wird die Teilchenheizquelle über das obere Ende des Wehrs und durch die Öffnung 33 zwischen dem Wehr und der Düse 26 in die Mischzone 12 des Pyrolysereaktors 10 mit Hilfe des Wirbelgases geführt. Ein Vorteil dieser wehrähnlichen Ausführung ist, daß im wesentlichen ein konstanter FIuD der aufgewirbelten Teilchen der Teilchenheizquelle in die Mischzone 12 eintritt, da die Masse der Teilchenheizquelle hinter dem Wehr de.c; Reaktors aufgehalten wird und kleinere Fluktuationen des Flusses der Teilchenheizquelle dämpft.Simultaneously with the introduction of the carbonaceous feed, a particulate heating source is fed into the vortex chamber 32 through the second, vertically oriented inlet 38. Since the preferred embodiment of the second inlet 38 terminates below the top edge 40 of the pyrolysis reactor 10, the particle heating source in the vortex chamber 32 builds up below the weir 28 to form a solid compression. The particle heating source is maintained in a fluidized state in the chamber 32 by introducing a fluidizing gas stream through the gas inlet 42. The fluidizing gas is distributed through the distribution plate 44 to maintain the heat source of the particles in a fluidized state throughout the chamber. With further supply of the particle heating source into the chamber, the particle heating source is guided via the upper end of the weir and through the opening 33 between the weir and the nozzle 26 into the mixing zone 12 of the pyrolysis reactor 10 with the aid of the fluidizing gas. An advantage of this weir-like design is that a substantially constant FIuD of the fluidized particles of the particle heating source enters the mixing zone 12, since the mass of the particle heating source is de behind the weir. c ; Reactor is held up and attenuates minor fluctuations in the flow of the particle heating source.
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In der Mischzone 12 des Pyrolysereaktors 10 wird das im Trägergas enthaltene kohlenstoffhaltige Material von der Düse 26 als ein Fluidstrahl 112 entladen, der sich gegen die Reaktorwände unter einem Winkel von etwa 20 oder weniger aufweitet, wie durch die gestrichelten Linien 88' gezeigt ist, die den Rand des Fluidstrahls darstellen. Wenn die Teilchenheizquelle innerhalb der Mischzone 12 ist, tritt sie'in den Pfad des Fluidstrahls 112 des kohlenstoffhaltigen MaterialzufuhrStroms und des Trägergases, das von der Düse 26 kommt und derart getrieben wird, daß eine resultierende turbulente Mischung der Teilchenheizquelle, der kohlenstoffhaltigen Festkörperteilchenmaterialzufuhr und des Trägergases entsteht. Der Fluidstrom 112 besitzt einen freien Kernbereich 113 von kohlenstoffhaltigem Material, wie er durch die V-förmige, gestrichelte Linie 114 bezeichnet ist, der Kern erstreckt sich beträchtlich in den Reaktor. Da sich abar der Fluidstrahl 112 aufweitet, wird die vorhandene Teilchenheizquelle durch Mischung mit dem kohlenstoffhaltigen Material in den Teil des Fluidstrahles 112 um den freien Kernbereich 113 gezogen. Die Teilchenheizquelle entlang des Umfangs 88' des Fluidstrahls 112 erhitzt vorzugsweise das kohlenstoffhaltige Material im Fall von Agglomeratkohle auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur, bei der die Kohle klebrig ist. Im Bereich 116 zwischen den Reaktorwänden und dem Fluidstrahl 112 befindet sich nicht mitgerissene Teilchenheizquelle (d.h., partikelförrniger Wärmeträger).In the mixing zone 12 of the pyrolysis reactor 10, the im Carrier gas containing carbonaceous material is discharged from the nozzle 26 as a fluid jet 112 which opposes expands the reactor walls at an angle of about 20 or less as shown by dashed lines 88 ' which represent the edge of the fluid jet. When the particle heating source is within the mixing zone 12, it enters the path of the fluid jet 112 of the carbonaceous Material supply flow and carrier gas, which comes from the nozzle 26 and is driven such that a resulting turbulent mixture of the particle heating source, the carbonaceous solid particulate material feed and the carrier gas arises. The fluid stream 112 has a free core area 113 of carbonaceous Material, as indicated by the V-shaped dashed line 114, the core extends considerably into the reactor. Since the fluid jet 112 expands, the existing particle heating source is mixed with the carbonaceous material in the part of the fluid jet 112 drawn around the free core area 113. The particle heating source along the perimeter 88 'of the fluid jet 112 preferably heats the carbonaceous material, in the case of agglomerated carbon, to a temperature above the temperature at which the coal is sticky. In the area 116 between the reactor walls and the fluid jet 112 is an unswept particle heating source (i.e., particulate heat transfer medium).
Diese Mischung von Teilchenheizquelle mit dem kohlenstoffhaltigen Feststoffmaterial in der Mischzone 112 initiiert einen Hitzetransport von der Feststoffteilchenheizquelle zum kohlenstoffhaltigen Material, wodurch Pyrolyse in der Pyrolysezone 114 des Pyrolysereaktors 110 bewirkt wird.This mixing of the particle heating source with the carbonaceous solid material in the mixing zone 112 is initiated a heat transfer from the particulate heating source to the carbonaceous material, thereby pyrolysis in the Pyrolysis zone 114 of the pyrolysis reactor 110 is effected.
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Pyrolyse ist eine Kombination von Verdampfung und Aufspaltungsreaktion. Wenn die Verdampfung und die Aufspaltungsreaktion auftreten, v/erden von kohlenstoffhaltigen Material kondensierbare und nicht-kondensierbare Kohlenwasserstoffe mit einer Begleitproduktion von kohlenstoffhaltigen Feststoffresten wie Koks oder Kohle bzw. Halbkoks erzeugt. Die tatsächliche Pyrolysezeit liegt unterhalb von etwa 5 Sekunden und vorzugsweise um 0,1 bis 3 Sekunden, um die Ausbeute von Mitteldestillaten zu maximieren. Mitteldestillate sind die bei mittleren Temperaturen siedenden Kohlenwasserstoffe, d.h. Ct--Kohlenwasserstoffe, die einen Siedeendpunkt von etwa 95O°F (510°C) besitzen. Diese Kohlenwasserstoffe sind nützlich zur Herstellung von Benzin, Dieselöl, Heizöl und ähnlichem.Pyrolysis is a combination of evaporation and a decomposition reaction. When the evaporation and the decomposition reaction occur, the carbonaceous Material condensable and non-condensable hydrocarbons with an accompanying production of carbon-containing solid residues such as coke or coal or semi-coke generated. The actual pyrolysis time is below about 5 seconds and preferably by 0.1 to 3 seconds to maximize the yield of middle distillates. Middle distillates are the at Medium-temperature boiling hydrocarbons, i.e. Ct - hydrocarbons that have a boiling point of about 95O ° F (510 ° C). These are hydrocarbons useful for making gasoline, diesel oil, heating oil and the like.
Der benutzte Begriff "Pyrolysezeit" meint die Zeit vom Zeitpunkt, wenn das kohlenstoffhaltige Material mit der Teilchenheitzquelle in Kontakt kommt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die durch die Pyrolyse erzeugten pyrolytischen Dämpfe von der Teilchenheizquelle in der ersten Trennzone getrennt werden, wie weiter unten beschrieben ist.The term used "pyrolysis time" means the time from when the carbonaceous material with the Particulate heat source comes into contact until the point in time at which the pyrolytic generated by the pyrolysis Vapors from the particle heating source are separated in the first separation zone, as described below.
Ein geeignetes Maß der Pyrolysezeit ist die mittlere Aufenthaltszeit des Trägergases in der Pyrolysezone 14 des Pyrolysereaktors 10 und des ersten Trenners 22. Eine genügende Pyrolysezeit muß gegeben sein, um das kohlenstoffhaltige Material auf die Pyrolysetemperatur zu erhitzen.A suitable measure of the pyrolysis time is the mean residence time of the carrier gas in the pyrolysis zone 14 of the pyrolysis reactor 10 and the first separator 22. A sufficient one There must be pyrolysis time in order to heat the carbonaceous material to the pyrolysis temperature.
Ein Vorteil des in der Zeichnung gezeigten Pyrolysereaktors 10 liegt darin, daß der turbulente Fluß eine schnelle Erhitzung der kohlenstoffhaltigen Materialzufuhr bewirkt, was die Ausbeute verbessert. Im Fall von AgglomeratkohleAn advantage of the pyrolysis reactor 10 shown in the drawing is that the turbulent flow causes rapid heating the carbonaceous feed, which improves the yield. In the case of agglomerated coal
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werden Ansammlungen von Kohleteilchen an den Reaktorwänden durch das schnelle Erhitzen und den turbulenten Fluß verhindert. Vorzugsweise treten die Teilchenheizquelle in die Mischzone 12 in einer unterturbulenten Flußrate und das kohlenstoffhaltige Festkörpermaterial in die Mischzone 12 durch die Düse 26 unter Turbulenzflußbedingungen ein in einer Rate, die genügend hoch ist, daß der aus den beiden Einlaßströmen resultierende Strom turbulent ist. Ein turbulentes Fließen bewirkt einen innigen Kontakt zwischen dem festen, kohlenstoffhaltigen Material und den Teilchen der Teilchenheizquelle, wodurch ein rasches Erhitzen des kohlenstoffhaltigen Materials erreicht wird. Im Fall von Agglomeratkohle bewirkt die Turbulenz ein Mischen der Teilchenheizquelle mit den Kohlenteilchen im inneren Teil des Fluidstrahls 112, wobei ein rasches Erhitzen dieser Kohleteilchen durch den klebrig-plastischen Zustand erfolgt. Der benutzte Begriff "turbulent" bedeutet, daß der Strom eine Flußindex-Reynoldszahl größer als 2000 aufgrund der Berechnung bei Geschwindigkeiten des Trägergases unter Betriebsbedingungen besitzt. Ein laminares Fließen im Pyrolysereaktor 10 tendiert zu einer ernsten Begrenzung der Hitzeübertragungsrate innerhalb der Pyrolysezone 14. Die Verfahrensparameter, wie der Düsendurchmesser und die Massenflußrate kohlenstoffhaltigen Materials und des Trägergases, werden verändert, um die Flußrate des durch den ersten Einlaß in den Turbulenzbereich eintretenden Teilchenstromes aufrechtzuerhalten.there are accumulations of coal particles on the reactor walls prevented by the rapid heating and the turbulent flow. Preferably the particle heating source occurs into the mixing zone 12 in a sub-turbulent Flow rate and the carbonaceous solid material into the mixing zone 12 through the nozzle 26 under turbulent flow conditions one at a rate high enough that that resulting from the two inlet streams Electricity is turbulent. Turbulent flow creates intimate contact between the solid, carbonaceous ones Material and the particles of the particle heating source, causing rapid heating of the carbonaceous Material is achieved. In the case of agglomerated coal, the turbulence causes mixing of the particle heating source with the coal particles in the inner part of the fluid jet 112, with rapid heating of these coal particles takes place through the sticky-plastic state. The term "turbulent" as used means that the flow a flow index Reynolds number greater than 2000 based on the calculation at carrier gas velocities owns under operating conditions. Laminar flow in the pyrolysis reactor 10 tends to be a serious limitation the heat transfer rate within the pyrolysis zone 14. The process parameters, such as the nozzle diameter and the mass flow rate of carbonaceous material and the carrier gas, are varied to increase the rate of flow of the through the first inlet into the turbulence region to maintain incoming particle flow.
Das Ende des Feststoffzuführeinlasses wird vorzugsweise gekühlt, beispielsweise durch Wasser, wenn Agglomeratkohle pyrolysiert wird, da sonst durch Hitzeübertragung von der das Ende des Feststoffzuführeinlasses umgebendenThe end of the solids supply inlet is preferred cooled, for example by water, if agglomerated carbon is pyrolyzed, otherwise by heat transfer from the surrounding the end of the solids feed inlet
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Teilchenheizquelle der Einlaß über den Punkt erhitzt wird, bei dem die Kohle klebrig wird.Particle heating source the inlet is heated above the point which makes the coal sticky.
Obwohl die Zeichnungen einen Feststoffzufuhreinlaß 24 iiiit einer Düse 26 an seinem Ende zeigen, um hohe Einlaßgeschwindigkeiten in die Mischzone zu erhalten, ist ein düsenartiger Einlaß nicht erforderlich. Alternativ können das kohlenstoffhaltige Material und sein Trägergas bei einer genügend hohen Geschwindigkeit zum Einlaß 24 zugeführt v/erden, so daß die sich ergebende Mischung in einem Wirbelfluß vorliegt, ohne daß eine Düse erforderlich ist.Although the drawings have a solids supply inlet 24 iii a nozzle 26 at its end in order to obtain high inlet velocities into the mixing zone is a nozzle-like inlet not required. Alternatively, the carbonaceous material and its carrier gas can be included at a sufficiently high velocity to inlet 24 so that the resulting mixture is in a vortex flow is present without the need for a nozzle.
Die heiße Feststoffteilchenheizquelle wird mit einer Durchgang srate und einer Temperatur zugeführt, die mit der Aufrechterhaltung einer Temperatur zur Pyrolyse in der Pyrolysezone verträglich ist. Die Pyrolyse beginnt bei etwa 600 F (315 C) und kann bis zu Temperaturen über 2000°F (1100°C) ausgeführt werden. Vorzugsweise wird die Pyrolyse jedoch bei Temperaturen im Bereich von etwa 900 F (84°C) bis etv/a 1400°F (76O°C) ausgeführt, um die Ausbeute von an einem mittleren Punkt siedenden Kohlenwasserstoffen zu maximieren. Höhere Temperaturen begünstigen dagegen Vergasungsreaktionen. Die Maximaltemperatur im Pyrolysereaktor wird durch die Temperatur begrenzt, bei der der anorganische Anteil der Teilchenheizquelle oder des kohlenstoffhaltigen Materials mit dem Resultat der Verschmelzung oder Schlackenbildung erweichen.The hot particulate heating source is single-pass srate and fed to a temperature that is compatible with maintaining a temperature for pyrolysis in the Pyrolysis zone is compatible. Pyrolysis starts at around 600 F (315 C) and can go up to temperatures above 2000 ° F (1100 ° C). Preferably the However, pyrolysis is carried out at temperatures ranging from about 900 F (84 ° C) to about 1400 ° F (76O ° C) to achieve the yield of mid-boiling hydrocarbons. In contrast, higher temperatures are favorable Gasification reactions. The maximum temperature in the pyrolysis reactor is limited by the temperature at which the inorganic portion of the particle heating source or the carbonaceous one Material soften with the result of fusing or slagging.
In Abhängigkeit von der Pyrolysetemperatur liegt das Gewichtsverhältnis dor Teilchenheizquelle zum kohlenstoffhaltigen Material vorzugsweise im Bereich von 2 bis 20 am Eingaag des Reaktors. Bei Verhältnissen in diesem Bereich wird die TeilchenhGizquelle in den Reaktor bei einer Tempe-The weight ratio depends on the pyrolysis temperature The particle heating source to the carbonaceous material is preferably in the range of 2 to 20 am Input of the reactor. With conditions in this area the particle heat source in the reactor at a temperature
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ratur von etwa 100 bis etwa 500°F (55 bis 28O°C) oberhalb der gewünschten Pyrolysetemperatur eingeführt.temperature from about 100 to about 500 ° F (55 to 280 ° C) above introduced the desired pyrolysis temperature.
Aus Wirtschaftlichkeitsgründen wird der Betrag des durch den Einlaß 42 in die Wirbelkammer injizierten Wirbelgases auf einer möglichst niedrigen Ebene aufrechterhalten, die durch die Bedingung bestimmt wird, daß die Teilchenheizque.lle in einem Wirbelzustand gehalten wird. Vorzugsweise wird zumindest ein Teil des Fluidgases in die Mischzone des Reaktors gelassen, um Gegenströmungsbildungen mit resultierender Rückmischung von teilweise verbrauchter Teilchenheizquelle zu verhindern. Die Menge des mit dem kohlenstoffhaltigen Feststoffmaterial eingeführten Trägergases ist derart, daß ein turbulenter Fluß während des Fortschreitens des kohlenstoffhaltigen Feststoffmaterials Feststoffmaterials durch den plastischen Zustand im Fall von Agglomeratkohle aufrechterhalten wird. Ausreichend Trägergas muß eingebracht werden, um unerwünschte Druckfluktuation aufgrund von Flußunstabilitäten zu verhindern. Der zum Transport des kohlenstoffhaltigen Feststoffmaterials benutzte Gasanteil ist ausreichend, um ein Verstopfen im Reaktor zu verhindern, und liegt normalerweise oberhalb des Betrags, bei dem das Feststoffmaterial verdünnt und eine Selbstverklumpung im Fall von Agglomeratkohle verhindert wird.For reasons of economy, the amount of maintaining the vortex gas injected into the vortex chamber as low as possible, the inlet 42 is determined by the condition that the particle heating source is kept in a vortex state. Preferably at least a portion of the fluid gas is admitted into the mixing zone of the reactor in order to countercurrent formations to prevent the resulting backmixing of partially used particle heating source. The amount of the carbonaceous solid material introduced carrier gas is such that a turbulent flow occurs during the advancement of the carbonaceous solid material Solid material is maintained by the plastic state in the case of agglomerated carbon. Sufficient Carrier gas must be introduced to prevent undesirable pressure fluctuations due to flow instabilities. The one used to transport the carbonaceous solid material The proportion of gas used is sufficient to prevent clogging in the reactor and is normally higher the amount at which the solid material dilutes and prevents self-clumping in the case of agglomerated carbon will.
Im allgemeinen wird ein hoher Gehalt an Feststoffen im Pyrolysezufuhrstrom gewünscht, um die Einrichtungsgröße und die Kosten zu minimieren. Jedoch enthält die resultierende Turbulenzmischung genügend Trägergas, daß die Mischung einen Feststoffanteil im Bereich von etwa O,1 bis etwa 10% des Volumens auf der Grundlage des gesamten Stromvoluraens besitzt, um Turbulenzen zur schnellenIn general, a high solids content in the pyrolysis feed stream is desired in order to accommodate the facility size and minimize costs. However, the resulting turbulent mixture contains enough carrier gas that the Mixture has a solids content in the range of about 0.1 up to about 10% of the volume based on the total Stromvoluraens owns to rapid turbulence
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Erhitzung des kohlenstoffhaltigen Materials zu gewährleisten, um das kohlenstoffhaltige Material zu verdünnen und um die Verhinderung von Selbstverklumpung zu unterstützen, insbesondere wenn Agglomeratkohle bearbeitet wird. Schnelles Erhitzen führt zu hoher Ausbeute und verhindert Verkleben der Agglomeratkohle.To ensure heating of the carbonaceous material, to dilute the carbonaceous material and to to help prevent self-clumping, especially when working with agglomerated coal. Fast Heating leads to a high yield and prevents the agglomerated carbon from sticking.
Die Größe und die Konfiguration des Pyrolysereaktors wird derart gewählt, daß die gewünschte Aufenthaltszeit der Pyrolysereaktion aufrechterhalten wird. Wenn die Pyrolysetemperatur reduziert wird, werden im allgemeinen längere Aufenthaltszeiten benutzt, um die gewünschte Ausbeute von flüchtigen Kohlenwasserstoffen zu erhalten.The size and configuration of the pyrolysis reactor will chosen so that the desired residence time of the pyrolysis reaction is maintained. When the pyrolysis temperature is reduced, longer residence times are generally used in order to achieve the desired yield of to obtain volatile hydrocarbons.
Aus Wirtschaftlichkeitsgründen liegt der Druck im Pyrolysereaktor typischerweise über Atmosphärendruck, um die während der Pyrolyse gebildeten Dämpfe zu verdichten, so daß eine Trennungsausrüstung geringen Volumens stromabwärts des Reaktors benutzt werden kann.For reasons of economy, the pressure is in the pyrolysis reactor typically above atmospheric pressure to compress the vapors formed during pyrolysis, so that low volume separation equipment can be used downstream of the reactor.
Ein Pyrolyseproduktstrom streift vom Ende 20 des Pyrolysereaktors 10 zum ersten Zyklontrenner 22. Der Pyrolyseproduktstrom enthält Feststoffe, die Teilchenheizquelle und die kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchen, die aus der Pyrolyse entstehen, und eine Dampfmischung von Trägergas und pyro-Iytischen Gasen, die nicht kondensierbare Kohlenwasserstoffe enthalten. Vorzugsweise steht der erste Zyklontrenner 22 in offener Verbindung mit dem unteren Ende 20 des Pyrolysereaktors 10, so daß eine schnelle Trennung der Dämpfe von den Feststoffen ausgeführt werden kann, um die Pyrolysezeit zu minimieren, damit die Dämpfe abgekühlt werden können, um auftretende Aufspaltungsreaktionen zu verhindern, die die Ausbeute an mittleren Destillaten aus dem pyrolytischenA pyrolysis product stream grazes the end 20 of the pyrolysis reactor 10 to the first cyclone separator 22. The pyrolysis product stream contains solids, the particle heating source and the carbonaceous solid particles resulting from pyrolysis arise, and a vapor mixture of carrier gas and pyro-Iytic Gases containing non-condensable hydrocarbons. The first cyclone separator is preferably stationary 22 in open connection with the lower end 20 of the pyrolysis reactor 10, so that a quick separation of the vapors from can be carried out on the solids to minimize the pyrolysis time so that the vapors can be cooled, in order to prevent splitting reactions occurring, which reduce the yield of middle distillates from the pyrolytic
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Dampf zu vermindern suchen. Im Zyklontrenner 22 wird zumindest die Hauptmenge der Feststoffe von der Dampfmischung getrennt. Die Dampfmischung enthält pyrolytische Dämpfe, die flüchtige Kohlenv/asserstoffe enthalten, Inertträgergase, und andere als Kohlenwasserstoff-Komponenten, wie Schwefelwasserstoff, der in der Pyrolysereaktion erzeugt werden kann.Try to reduce steam. In the cyclone separator 22 is at least the bulk of the solids separated from the steam mixture. The steam mixture contains pyrolytic Vapors that contain volatile carbons, inert carrier gases, and other than hydrocarbon components, such as hydrogen sulfide, which is generated in the pyrolysis reaction can be.
Die in der Pyrolyse erzeugten flüchtigen Kohlenwasserstoffe bestehen aus kondensierbaren Kohlenv/asserstof fen, die durch Kontaktieren der flüchtigen Kohlenwasserstoffe wie Methan zurückgewonnen werden können, und anderen Kohlenwasserstoff gasen, die nicht durch übliche Kondensationsmittel rückgewinnbar sind. Kondensierbare Kohlenwasserstoffe können durch übliche Mittel, wie Venturi-Naßreiniger, indirekte Hitzeaustauscher, Waschtürme und ähnlichem getrennt und wiedergewonnen werden. Unerwünschte gasförmige Produkte können von den unkondensierbaren Kohlenwasserstoffen beispielsweise durch chemische Berieselung entfernt werden. Zurückbleibende unkondensierte Kohlenwasserstoffe können als Gasprodukt verkauft werden und können als Trägergas benutzt werden, um das kohlenstoffhaltige Material in die Pyrolysereaktionszone zu tragen.The volatile hydrocarbons produced in pyrolysis consist of condensable carbons that are produced by contacting volatile hydrocarbons such as methane Can be recovered and other hydrocarbon gases that cannot be obtained by common condensing agents are recoverable. Condensable hydrocarbons can be released indirectly by conventional means such as venturi wet cleaners Heat exchangers, washing towers and the like separately and to be recovered. Unwanted gaseous products can come from the uncondensable hydrocarbons for example can be removed by chemical sprinkling. Residual uncondensed hydrocarbons can are sold as a gas product and can be used as a carrier gas to carry the carbonaceous material into to carry the pyrolysis reaction zone.
Die Teilchenheizquelle wird in der Brennkammer 50 gebildet. Die im ersten Zyklontrenner 22 getrennten Feststoffe fallen durch das Rohr 78 in das Fließbett 60, das die verbrauchte Teilchenheizquelle und kohlenstoffhaltige Feststoffreste der Pyrolyse enthält. Wenn die Feststoffe durch das Rohr herabfallen, werden die Kohlenwasserstoffe an der Oberfläche der Feststoffe durch einen aufwärtsgerichteten Fluß von Abstreifgas abgestreift, das nicht-schädlich reaktiv in bezug auf die Pyrolyseprodukte ist, wie z.B. Dampf.The particle heating source is formed in the combustion chamber 50. The solids separated in the first cyclone separator 22 fall through tube 78 into fluidized bed 60 which contains the spent particulate heating source and carbonaceous solids contains pyrolysis. When the solids fall through the pipe, the hydrocarbons are on the surface the solids are stripped off by an upward flow of stripping gas that is non-deleteriously reactive with respect to the pyrolysis products, such as steam.
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Das Abstreifgas wird durch einen Gaseinlaß 120 an der Seite des Rohrs 78 zugeführt. Das Fließbett 60 wird in einem Wirbelzustand durch einen Aufwärtsfluß eines Wirbelgasstromes 91 in das Behältnis 52 durch den Gaseinlaß 62 gehalten. Der Wirbelgasstrom wird durch die Verteilerplatte 64 verteilt. Das Wirbelgas kann in bezug auf die Festkörper im Fließbett 6O nicht-reaktiv sein, also beispielsweise ein Entgasungsprodukt der Pyrolyse sein oder das Gas kann einen Teil des Sauerstoffs enthalten, der zur Oxidation der Feststoffe erforderlich ist, um die Teilchenheizquelle zu bilden.The stripping gas is through a gas inlet 120 to the Side of the tube 78 fed. The fluidized bed 60 is in a fluidized state by an upward flow of a fluidizing gas stream 91 held in the container 52 through the gas inlet 62. The fluidizing gas flow is through the distributor plate 64 distributed. The fluidizing gas can be non-reactive with respect to the solids in the fluidized bed 60, for example be a degassing product of pyrolysis or the gas may contain some of the oxygen required for oxidation of the solids is required to the particle heating source to build.
Ein Transportgas wird durch den Gaseinlaß 56 und die Düse 58 aufwärts in das Steigrohr 54 eingeführt. Das Transportgas enthält vorzugsweise freien Sauerstoff. Andere Reaktanten, die zur Bildung von Kohlenmonoxid führen, können vorhanden sein. Diese umfassen Dampf und Kohlendioxide. Wenn Dampf vorhanden ist, wird außerdem Wasserstoff gebildet.A transport gas is introduced up into the riser pipe 54 through the gas inlet 56 and the nozzle 58. The transport gas preferably contains free oxygen. Other reactants that lead to the formation of carbon monoxide may be present. These include steam and carbon dioxide. When steam is present, hydrogen is also formed.
Im bevorzugten Verfahren enthält das Transportgas, wie bemerkt, etwas Sauerstoff, um einen Hitzeanteil zu erzeugen, der notwendig ist, die Kohle auf die Temperatur zu heben, die zur Zufuhr zum Pyrolysereaktor in der ersten Brennzone erforderlich ist. Jedoch ist der Sauerstoffgehalt begrenzt, denn wenn sich zuviel Sauerstoff im Transportgas befindet, können die im Transportdurchgang erzeugten Kohlenmonoxide nicht in Kohlendioxide in der zweiten Brennzone konvertiert werden, ohne daß zuviel zusätzlicher Sauerstoff in die zweite Brennzone eingeführt wird, die oberhalb der Temperatur liegt, die zur Zuführung zum Pyrolysereaktor erforderlich ist.In the preferred process, as noted, the transport gas contains some oxygen to generate some heat, which is necessary to raise the coal to the temperature required for supply to the pyrolysis reactor in the first combustion zone is required. However, the oxygen content is limited because if there is too much oxygen in the transport gas, the carbon monoxides generated in the transport passage cannot be converted into carbon dioxide in the second combustion zone without too much additional oxygen being introduced into the second combustion zone which is above the temperature is, which is required for feeding to the pyrolysis reactor.
Wie in Fig. 1 angezeigt, kann das Transportgas ein Luftstrom 9O sein, der aufwärts dux'ch den Gaseinlaß 56 und die DüseAs indicated in Figure 1, the transport gas may be a stream of air 90 passing upwardly through the gas inlet 56 and the nozzle
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in die Röhre 54 geleitet wird. Eine ausreichende Zufuhr dieses Luftstroms 90 mit einem geeigneten Sauerstoffanteil wird aufrechterhalten, um Feststoffe aus dem Fließbett 6O in die Leitung 54 herauszuziehen, damit ein Teil des in den Feststoffen erhaltenen Kohlenstoff oxidiert wird, um die Kohlenstoffe in der Leitung und der Röhre 54 zu erhitzen, und um die Feststoffe und Verbrennungsprodukte der Feststoffe, einschließlich des Kohlenmonoxids aufwärts durch das vertikale Steigrohr 68 in die zweite Brennkammer 70 zu transportieren. Der Wirbelgasstrom 91 geht durch einen kreisförmigen, oder räumlichen Spalt 74 zwischen der oberen Kante 72 der Leitung und dem vertikalen Steigrohr 68, um das Mitnehmen der Feststoffe aufwärts in die zweite Brennkammer 70 zu unterstützen. Wenn der Oberteil 71 der Leitung im Durchmesser schmaler als das Steigrohr 68 ist, kann der Gas- und Feststoffluß aufwärts an der Röhre 54 in das Steigrohr 68 dazu dienen, die Wirbelgase in das Steigrohr 68 durch den ringförmigen Spalt 74 zu ziehen.is passed into the tube 54. Sufficient intake this air stream 90 with an appropriate proportion of oxygen is maintained to remove solids from the fluidized bed 6O to pull out into line 54 so that part of the carbon obtained in the solids is oxidized to add the carbons in line and tube 54 heat, and up around the solids and combustion products of the solids, including carbon monoxide to be transported through the vertical riser pipe 68 into the second combustion chamber 70. The fluidizing gas stream 91 passes through a circular, or spatial, gap 74 between the upper edge 72 of the conduit and the vertical riser 68 to help entrain the solids up into the second combustor 70. If the upper part 71 of the Conduit is narrower in diameter than the riser 68, the gas and solids flow up the tube 54 can in the riser 68 serve to draw the vortex gases into the riser 68 through the annular gap 74.
Die Geschwindigkeit des Transportgases wird ausreichend hochgehalten, um die Feststoffe in die Leitung zu ziehen und sie in die zweite Brennzone zu überführen. Wenn beispielsweise das Transportgas Luft als Sauerstoffquelle enthält, kann ein im wesentlichen von freiem Sauerstoff freies Verdünnungsgas wie beispielsweise Stickstoff oder Rauchgas mit der Luft verbunden werden, um ein sauerstoffmageres Trägergas zu halten, das eine genügend hohe Geschwindigkeit besitzt, um die Feststoffe mitzuziehen und zu transportieren, ohne zuviel Sauerstoff zur Erzeugung von zuviel Kohlenmonoxid einzuführen. Durch Verdünnen des erhitzten Luftstromes v/ird ein Trägergasstrom gebildet, der weniger als 2O Vol.-% Sauerstoff enthält.The velocity of the transport gas is kept high enough to draw the solids into the line and transfer them to the second burning zone. For example, if the transport gas contains air as a source of oxygen, can be a substantially free oxygen-free diluent gas such as nitrogen or flue gas be combined with the air to form an oxygen-lean Maintain carrier gas at a sufficiently high velocity to entrain and transport the solids, without introducing too much oxygen to produce too much carbon monoxide. By diluting the heated air stream A carrier gas stream is formed which contains less than 20% by volume of oxygen.
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Der Betrag an Sauerstoff im Transportgas wird derart gesteuert, daß die gewünschte Temperatur am Steigrohr 68 aufrechterhalten wird. Dieser Betrag liegt immer unterhalb des zur vollständigen Oxidation der Kohle erforderlichen stöchiometrischen Betrags. Wegen dieses Sauerstoffdefizits und der relativ hohen Temperatur im Steigrohr, die bis zu 11OO°F (595°C) in dem Falle reichen kann, daß die Pyrolysereaktionszone bei einer Temperatur im Bereich von über 2OGO0F (1100 C) für eine Pyrolysereaktion gehalten wird, die die Vergasung begünstigen soll, werden beträchtliche Anteile an Kohlenmonoxid gebildet.The amount of oxygen in the transport gas is controlled so that the desired temperature at the riser pipe 68 is maintained. This amount is always below the stoichiometric amount required for complete oxidation of the coal. Because of this oxygen deficit and the relatively high temperature in the riser, which can be up to 11OO ° F (595 ° C) rich in the event that the Pyrolysereaktionszone is maintained at a temperature in the range of about 2OGO 0 F (1100 C) for a pyrolysis reaction , which is said to promote gasification, considerable amounts of carbon monoxide are formed.
Auch wenn die Feststoffe und Verbrennungsgase aufwärts durch das Steigrohr 68 steigen, versuchen die in das Transportgas eingeführten Kohlendioxide und die durch Oxidation der Kohle gebildeten Kohlendioxide mit zusätzlichem Kohlenstoff in der Kohle zu reagieren, um Kohlenmonoxid entsprechend der folgenden Reaktion zu bilden:Also, if the solids and combustion gases rise up through the riser 68, try to get into that Transport gas introduced carbon dioxide and the carbon dioxide formed by oxidation of the coal with additional Carbon in the coal react to form carbon monoxide according to the following reaction:
C + CO2 —> 2CO.C + CO 2 - > 2CO.
Daher befindet sich im allgemeinen weniger als die Hälfte und üblicherweise im Bereich von 20 bis etwa 50% des zur Bildung der Teilchenheizquelle im Transportgas erforderlichen Sauerstoffs im Transportgas. Der Rest des erforderlichen Sauerstoffs wird durch die zweite Brennzone eingeführt, um das Kohlenmonoxid aus der ersten Brennzone zu Kohlendioxid zu oxidieren.Therefore, it is generally less than half, and usually in the range of 20 to about 50%, of that Formation of the particle heating source in the transport gas, the required oxygen in the transport gas. The rest of the required Oxygen is introduced through the second burn zone to remove the carbon monoxide from the first burn zone To oxidize carbon dioxide.
Überschüssige Feststoffe im Fließbett jenseits des Erfordernisses zur Oxidation, um die Teilchenheizquelle zu bilden, stellen das Nettofeststoffprodukt der Pyrolysereaktion dar und werden durch die Leitung 94 aus der ersten Kammer forgeschafft. Excess solids in the fluidized bed beyond requirement for oxidation to form the particulate heating source are the net solids product of the pyrolysis reaction and are evacuated through line 94 from the first chamber.
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Die Ausführung der in der Zeichnung gezeigten und oben beschriebenen Brenneinheit besitzt zahlreiche Vorteile. Hierunter befindet sich das sofortige Zünden der in das Fließbett 60 eintretende Feststoffe. Der in den kohlenstoffhaltigen Feststoffresten enthaltene Kohlenstoff wird sofort oxidiert, wenn er einer Sauerstoffquelle ausgesetzt wird. Wenn die kohlenstoffhaltigen Feststoffreste schlechte Entzündungseigenschaften haben, kann Sauerstoff mit dem Wirbelgas zugeführt werden, um den Kohlenstoff in den Feststoffen im Fließbett zu oxidieren, um die Temperatur des Fließbettes zu erhöhen. Während des Anfahrens kann ein von Luft gefolgtes Brenngas als Wirbelgas benutzt werden, um die Temperatur der Feststoffe im Fließbett oberhalb der Zündungstemperatur der Feststoffe zu halten. The execution of the shown in the drawing and described above Firing unit has numerous advantages. Below this is the immediate ignition of the in the fluidized bed 60 incoming solids. The carbon contained in the carbonaceous solid residues becomes instantaneous oxidizes when exposed to a source of oxygen. When the carbonaceous solid residues have poor ignition properties Oxygen can be added with the fluidizing gas to remove the carbon in the solids to oxidize in the fluidized bed to raise the temperature of the fluidized bed. During the start-up, a Fuel gas can be used as fluidizing gas to keep the temperature of the solids in the fluidized bed above the ignition temperature of the solids.
Ein weiterer Vorteil der in der Zeichnung gezeigten und weiter oben beschriebenen Anordnung ist, daß die Temperatur der ersten Brennkammer gleich durch die Steuerung des dem Fließbett zugeführten Sauerstoffanteils im Wirbelgasstrom 90 gesteuert werden kann.Another advantage of the arrangement shown in the drawing and described above is that the temperature the first combustion chamber by controlling the proportion of oxygen supplied to the fluidized bed in the fluidizing gas flow 90 can be controlled.
Ein weiterer Vorteil beruht in der großen Menge an Feststoffen im Fließbett. Wegen dieser großen Menge werden kleinere Systemstörungen durch Wechsel in der Ebene des Fließbettes gedämpft. Wenn die Ebene des Fließbettes anwächst, werden zusätzliche Feststoffe durch die Abzugsleitung 94 entfernt und zusätzliche Feststoffe durch das Transportgas mitgezogen, da ein höherer Druckunterschied der Feststoffe v/egen des Wachstums des Fließbettspiegels entsteht. Wenn aber nun der entgegengesetzte Fall der Fließbettspiegel abfällt, werden weniger Feststoffe als Produkte weggezogen und weniger Feststoffe werden durch die Transportgase mitgezogen, weil der Differentialdruck des Fließ-Another advantage is the large amount of solids in the fluidized bed. Because of this large crowd will be minor system disturbances dampened by changing the level of the fluidized bed. When the level of the fluidized bed increases, additional solids are removed through vent 94 and additional solids through the Transport gas dragged along, as a higher pressure difference of the solids due to the growth of the fluidized bed level arises. But if, in the opposite case, the fluidized bed level falls, fewer solids become products drawn away and fewer solids are drawn in by the transport gases because the differential pressure of the flow
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bettes abfällt. Wenn zusätzliche Steuerungen des Fließbettspiegels erforderlich sind, kann der Strömungsdurchfluß der Sauerstoffquelle variiert werden. Derart ist das Fließbett ein selbstkompensierendes System.bed falls off. If additional controls of the fluidized bed level are required, the flow rate of the oxygen source can be varied. Such is the fluidized bed is a self-compensating system.
Ein anderer Vorteil der Ausgestaltung der ersten Brennkammer und des Behälters liegt wegen des Aufv/irbelns der Feststoffe im Fließbett in der Erleichterung des Forttragens der Feststoffprodukte. Wenn der Spiegel der Feststoffe im Fließbett ansteigt, werden automatisch mehr Feststoffe durch die Feststoffauslaßleitung 94 weggetragen. Diese Leitung 94 erstreckt sich aufwärts in dem Behälter 52 und seine Höhe bestimmt die durchschnittliche Oberkante des Fließbettes im Behälter 52.Another advantage of the configuration of the first combustion chamber and the canister is because of the swirling of the Solids in the fluidized bed in the facilitation of the removal of the solid products. When the level of solids increases in the fluidized bed, more solids are automatically carried away through the solids outlet line 94. This conduit 94 extends upwardly in the container 52 and its height determines the average top edge of the fluidized bed in container 52.
Ein Haupvorteil der in der Zeichnung gezeigten Anordnung liegt darin, daß eine vergleichsweise ausfallsichere Methode zur Verhinderung von Sauerstoffeintritt in die Brennkammer 5O von der Pyrolysezone 8 gegeben ist. Die Höhe des Fließbettes 80 wirkt als eine Schranke gegen den Rückfluß von Sauerstoff durch das Rohr 78 in den Pyrolysereaktor. Zusätzlich können automatische Steuermittel vorgesehen sein, die den Spiegel des Fließbettes fühlen und, wenn der Spiegel zu tief abfällt, automatisch den Fluß von der Sauerstoffquelle in die erste Brennkammer unterbrechen .A main advantage of the arrangement shown in the drawing is that a comparatively fail-safe Method for preventing oxygen from entering the combustion chamber 5O from the pyrolysis zone 8 is given. the The height of the fluidized bed 80 acts as a barrier to the reflux of oxygen through the tube 78 into the pyrolysis reactor. In addition, automatic control means can be provided which sense the level of the fluidized bed and, if the level drops too low, automatically cut off the flow of the oxygen source into the first combustion chamber .
Die Sauerstoffzufuhr wird durch den Gaseinlaß 82 in die zweite Brennzone geführt. Der in die zweite Brennzone eingeführte Betrag an freiem Sauerstoff entspricht wenigstens 50 Mol.-% des Betrags von Kohlenmonoxid, der die Stufe vollständig oxidierten Kohlenstoffmonoxids erreicht, das in der ersten Brennkammer erzeugt wird, so daß der gesamteThe oxygen supply is through the gas inlet 82 into the second burning zone led. The amount of free oxygen introduced into the second burn zone is at least equal to 50 mole percent of the amount of carbon monoxide that completes the stage reached oxidized carbon monoxide, which is generated in the first combustion chamber, so that the entire
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mögliche Heizwert von oxidierter Kohle in der ersten Brennkammer erreicht wird. Zusätzlich kann Sauerstoff oberhalb des stöchiometrischen Betrags zugeführt werden, um mit dem Kohlenstoff in der Kohle zu reagieren, um die Kohle auf die Temperatur zu erhitzen, die erforderlich ist, die Teilchenheizquelle zur Einführung in die Pyrolysezone zu bilden. Die gesamte Sauerstoffzufuhr zu den zwei Oxidationsstufen ist zu allen Zeitpunkten ausreichend, die Feststoffe auf die Temperaturen zu erhöhen, die für die Zufuhr zur Pyrolysezone erforderlich ist. Typische Teilchenheizquellen haben eine Temperatur von etwa 100 bis 500 F (55 bis 380 C) oberhalb der Pyrolysezonetemperatur. Das Eonführen von Sauerstoff zur Kohlenstoffoxidierung der Feststoffreste in zwei Brennkammern dient dazu, einen maximalen Heizwert von den Feststoffresten durch Oxidation zu erhalten. Wenn der Feststoffrest oxiidert ist, wenn ein kleinerer als stöchiometrischer Betrag an Sauerstoff vorliegt und/oder die Aufenthaltszeit lang ist, versuchen einige von den Kohlenstoffdioxiden zu reagieren um Kohlenstoffmonoxid zu erzeugen. Dies ist unerwünscht, weil mehr wertvoller kohlenstoffenthaltender Feststoffrest verbrannt werden muß, um die gewünschten Temperaturen zu erzeugen, als wenn Kohlendioxide die einzigen Produkte sind. Das schließlich gebildete Kohlenmonoxid wird minimiert und das Verhältnis des Kohlendioxids zu Kohlenmonoxid wird maximiert, um den pro Einheit freien Kohlenstoffes erzeugten Betrag an Hitze zu maximieren, indem der Kohlenstoff mittels Benutzung zweier Brennkammern verbrannt wird.possible calorific value of oxidized coal in the first combustion chamber is achieved. In addition, oxygen can above the stoichiometric amount can be added to react with the carbon in the coal to produce the Heat coal to the temperature required, the particle heating source for introduction into the pyrolysis zone to build. All of the oxygen supply to the two oxidation states is sufficient at all times to raise the solids to the temperatures required for the Feed to the pyrolysis zone is required. Typical particle heating sources are about 100 to 500 F (55 to 380 C) above the pyrolysis zone temperature. The induction of oxygen to oxidize the carbon Solid residues in two combustion chambers are used to achieve a maximum calorific value from the solid residues through oxidation obtain. When the solid residue is oxidized when a If there is less than the stoichiometric amount of oxygen and / or the residence time is long, try some of the carbon dioxide react to form carbon monoxide to create. This is undesirable because more valuable carbonaceous solids are burned must be in order to produce the desired temperatures, as if carbon dioxide are the only products. That eventually formed carbon monoxide is minimized and the ratio of carbon dioxide to carbon monoxide is increased maximized to the amount of free carbon generated per unit Maximize the amount of heat by burning the carbon using two combustion chambers.
Die gebildete Teilchenheizquelle und die gasförmigen Verbrennungsprodukte der Feststoffe gehen ebenso wie nicht reaktive Komponenten der Sauerstoffquelle, wie Stickstofi, von der zweiten Brennkammer zu einem zweiten ZyklontrennerThe particle heating source formed and the gaseous combustion products of the solids, like non-reactive components of the oxygen source, such as nitrogen , go from the second combustion chamber to a second cyclone separator
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Ira Trenner 84 wird die Teilchenheizquelle von den Brenngasen zur Zuführung zur Pyrolysereaktionszone getrennt. Die Gase 100 werden durch das oberen Ende des Zyklons abgegeben. Da die meisten in der Steigrohre 68 und der Röhre 54 gebildeten Kohlenmonoxide in der Oxidationszone zu Kohlendioxid oxidiert werden, können die Verbrennungsgase direkt in die Atmosphäre freigelassen werden. Wenn jedoch ein beträchtlicher Anteil von Kohlenmonoxiden oder anderen Verschmutzungen im Verbrennungsgasstrom 1OO vom zweiten Zyklontrenner 84 vorhanden wären, könnten diese Gase durch chemisches Wasches behandelt werden, bevor sie in die Atmosphäre freigelassen werden.Ira separator 84 becomes the particle heating source from the fuel gases separated from the feed to the pyrolysis reaction zone. The gases 100 are passed through the top of the cyclone submitted. Since most of the carbon monoxide formed in the riser 68 and tube 54 is in the oxidation zone When oxidized to carbon dioxide, the combustion gases can be released directly into the atmosphere. if however, a significant amount of carbon monoxides or other contaminants in the combustion gas stream 100 from second cyclone separator 84 were present, these gases could be treated by chemical washing before they are released into the atmosphere.
Obwohl die Zeichnung die zweite Brennkammerzone und den zweiten Zyklonseperator als getrennt ausgebildete Einrichtungen zeigt, ist es möglich, die Teilchenheizquelle aus den vorerhitzten Feststoffen zu bilden und die Teilchenheizquelle von den gasförmigen Verbrennungsprodukten gleichzeitig in einer gemeinsamen Zyklon-Oxidations-Trennungszone zu trennen.Although the drawing shows the second combustion chamber zone and the second cyclone separator as separate devices shows, it is possible to form the particle heating source from the preheated solids and the particle heating source of the gaseous products of combustion at the same time in a common cyclone oxidation separation zone to separate.
Diese Veränderung hat beträchtliche Vorteile. Unter diesen Vorteilen befinden sich reduzierte Kapital- und Betriebskosten für das Verfahren, da der Trenner und die Brennkammer durch einen einzigen Zyklontrenner ersetzt werden. Zusätzlich wird die Produktion von Kohlenmonoxid minimiert, da kurze Reaktionszeiten, die die Produktion vom Kohlendioxid begünstigen, durch die Benutzung eines Zyklonbehälters zur Oxidation des kohlenstoffhaltigen Feststoffrestes erhalten werden. Vorzugsweise liegen die Aufenthaltszeiten der Feststoffe in der Zyklonoxidations-Trennungszone unterhalb von 5 Sekunden und äußerst vorzugsweise im Bereich von etwa O,1 bis etwa Sekunden. Diese kurzen Aufenthaltszeiten begünstigen dieThere are significant benefits to this change. Among these benefits are reduced capital and operating costs for the process because the separator and combustor are replaced with a single cyclone separator. In addition, the production of carbon monoxide is minimized, since short reaction times, which favor the production of carbon dioxide, are obtained through the use of a cyclone container for the oxidation of the carbon-containing solid residue. Preferably, the residence times of the solids in the cyclone oxidation separation zone are less than 5 seconds and most preferably in the range of about 0.1 to about seconds. These short residence times favor the
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Produktion von Kohlendioxid im Vergleich zu Kohlenmonoxid.Production of carbon dioxide compared to carbon monoxide.
Ein weiterer Vorteil in der Benutzung einer Zyklonoxidations-T"iennungszone ist, daß kohlenstoffhaltige Feststoffrest-Feinstoffe, die in ihrer wertvoll als größere Teilchen sind, vorzugsweise wegen der effizienteren Trennung der größeren Teilchen von den Feinststoffen im Zyklon verbrannt werden.Another advantage of using a cyclone oxidation cleaning zone is that carbon-containing solid residue fines, which are valuable in their own right than larger particles, preferably because of more efficient separation the larger particles are burned by the fines in the cyclone.
Die erhaltene, von den Gasen in der zweiten Zyklontrennungszone getrennte Teilchenheizquelle geht durch ein Rohr in die Wirbelkammer 32 über, die den Einlaß zum Pyrolysereaktor umgibt. Das Rohr 86 wird durchflossen von einem in bezug auf die Pyrolyseprodukte nicht schädlich reaktiven Belüftungsgas. Das Belüftungsgas wird durch Einlasse 88 entlang der Länge des Rohrs 86 eingeführt.The particle heating source obtained, separated from the gases in the second cyclone separation zone, passes through a pipe in the swirl chamber 32 surrounding the inlet to the pyrolysis reactor. The pipe 86 is traversed by a reference aeration gas that is not harmful to the pyrolysis products. The vent gas is introduced through inlets 88 inserted along the length of tube 86.
Obwohl die Erfindung nur anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, sind andere Ausführungsformen dem Fachmann offensichtlich. Beispielsweise kann dann mit dem kohlenstoffhaltigen Feststoffrest in die Wirbelkammer 3 eingespritzt werden, um mit der heißen Teilchenheizquelle zu reagieren, um Wasserstoffgas durch Wassergasreaktionen zu bilden. Der so hergestellte Wasserstoff kann die flüchtigen Kohlenwasserstoffe, die aus der Pyrolyse des kohlenstoffhaltigen Materials stammen, hydrieren, um ihren Wert zu erhöhen. Zusätzlich können eine oder mehrere Zyklonen erforderlichenfalls in Serie oder parallel benutzt werden, um die Zyklontrenner 22, 84 zu ersetzen. Der Vorteil der Benutzung von mehr als einem Zyklon in Serie ist, daß ein Feinstoffanteil des kohlenstoffhaltigen Feststoffrests und ein Feinstoffanteil der Teilchenheizquelle aus der Wolke in der Teilchen entfernt werden kann, so daß der Betrag desAlthough the invention has only been described with reference to a preferred exemplary embodiment, other embodiments are possible obvious to the person skilled in the art. For example, the carbon-containing solid residue can then enter the swirl chamber 3 injected to react with the hot particle heating source to generate hydrogen gas through water gas reactions to build. The hydrogen produced in this way can contain volatile hydrocarbons resulting from the pyrolysis of the carbonaceous Materials originate, hydrogenate to increase their value. In addition, one or more cyclones can be used if necessary can be used in series or in parallel to replace the cyclone separators 22, 84. The advantage of using of more than one cyclone in series is that a fines fraction of the carbonaceous solids residue and a fines fraction of the particle heating source from the cloud in the particle can be removed so that the amount of
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mit der Dampfmischung zur Wirkung der Produktwiedergewinnung übertragenen Feststoffes minimiert wird.with the steam mixing to the effect of product recovery transferred solids is minimized.
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