EA036341B1 - Method and installation for thermochemical conversion of raw material containing organic compounds - Google Patents
Method and installation for thermochemical conversion of raw material containing organic compounds Download PDFInfo
- Publication number
- EA036341B1 EA036341B1 EA201891014A EA201891014A EA036341B1 EA 036341 B1 EA036341 B1 EA 036341B1 EA 201891014 A EA201891014 A EA 201891014A EA 201891014 A EA201891014 A EA 201891014A EA 036341 B1 EA036341 B1 EA 036341B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- pyrolysis
- gas mixture
- products
- vapor
- raw material
- Prior art date
Links
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 title abstract 5
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 148
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000002679 ablation Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 102
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 81
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 14
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 4
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009395 breeding Methods 0.000 abstract 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 abstract 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000009374 poultry farming Methods 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 28
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/02—Multi-step carbonising or coking processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
- C10B47/28—Other processes
- C10B47/32—Other processes in ovens with mechanical conveying means
- C10B47/34—Other processes in ovens with mechanical conveying means with rotary scraping devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B27/00—Arrangements for withdrawal of the distillation gases
- C10B27/06—Conduit details, e.g. valves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
- C10B47/28—Other processes
- C10B47/32—Other processes in ovens with mechanical conveying means
- C10B47/44—Other processes in ovens with mechanical conveying means with conveyor-screws
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B5/00—Coke ovens with horizontal chambers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
- C10B57/10—Drying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B7/00—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven
- C10B7/02—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven with rotary scraping devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/002—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal in combination with oil conversion- or refining processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/02—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к области переработки органических веществ, в частности к технике переработки измельченных древесных отходов, продуктов растениеводства, отходов пищевой промышленности, отходов животноводства и птицеводства. Полученные в процессе термической переработки органосодержащего сырья продукты могут применяться в качестве топлива.The invention relates to the field of processing organic substances, in particular to a technique for processing shredded wood waste, crop products, food industry waste, animal and poultry waste. The products obtained in the process of thermal processing of organic raw materials can be used as fuel.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известен способ абляционного пиролиза в вертикальном цилиндрическом резервуаре с расположенным внутри соосно с резервуаром вращающимся ротором с лопатками, обеспечивающими нагрев сырья за счет контакта с нагреваемыми стенками резервуара, с выходом твердых фракций и пара через расположенные близко ко дну резервуара отверстия (№ US 8128717 В2, Mar. 6, 2012 Mechanically driven centrifugal pyrolyzer (Механический центрифужный пиролизер).From the prior art there is a method of ablative pyrolysis in a vertical cylindrical tank with a rotating rotor with blades located inside coaxially with the tank, providing heating of the raw material due to contact with the heated walls of the tank, with the exit of solid fractions and steam through holes located close to the bottom of the tank (No. US 8128717 B2, Mar. 6, 2012 Mechanically driven centrifugal pyrolyzer (Mechanical centrifugal pyrolyzer).
Недостатком данного способа является невозможность обеспечения одинакового времени пребывания частиц сырья в реакционной зоне, то есть обеспечения одинаковой степени деструкции сырья и стабильного качества получаемых продуктов. Кроме того, контакт поступающих в реактор частиц сырья с восходящими потоками образующихся парогазовых продуктов деструкции и частичная конденсация этих паров на частицах сырья приводят к слипанию частиц, забиванию образующейся массой пространства между лопатками и ротором, исключают возможность обеспечения необходимого контакта сырья с нагреваемыми стенками резервуара, затрудняют теплообмен и таким образом исключают бесперебойную работу и стабильное качество образующихся продуктов.The disadvantage of this method is the impossibility of ensuring the same residence time of the particles of the raw material in the reaction zone, that is, ensuring the same degree of destruction of the raw material and the stable quality of the products obtained. In addition, the contact of the feedstock particles entering the reactor with the ascending flows of the resulting vapor-gas degradation products and the partial condensation of these vapors on the feedstock particles lead to the adhesion of particles, clogging of the space between the blades and the rotor by the resulting mass, exclude the possibility of ensuring the necessary contact of the feedstock with the heated walls of the tank, make it difficult heat exchange and thus exclude uninterrupted operation and stable quality of the resulting products.
Также из уровня техники известен способ абляционного термолиза, включающий герметичную подачу частиц сырья, абляционный термолиз частиц сырья, зажатых между вращающейся поверхностью и нагреваемой поверхностью абляции, при перемещении частиц сырья в процессе термолиза вдоль поверхности абляции с помощью вращающейся поверхности, выгрузку продуктов термолиза (US 2005/0173237 А1, Aug. 2005 - Ablative thermolysis reactor (Реактор абляционного термолиза).Also from the prior art, a method of ablative thermolysis is known, including a hermetic supply of raw material particles, ablative thermolysis of raw material particles sandwiched between a rotating surface and a heated ablation surface, while moving raw material particles during thermolysis along the ablation surface using a rotating surface, unloading thermolysis products (US 2005 / 0173237 A1, Aug. 2005 - Ablative thermolysis reactor.
Недостатками известного способа являются сложность регулирования скорости осевого перемещения частиц сырья и необходимого времени контакта частиц сырья с нагреваемой поверхностью абляции и, следовательно, невозможность обеспечения стабильного качества получаемых продуктов, а также возможность слипания и накопления частиц между вращающейся поверхностью и поверхностью абляции с образованием кольцевой пробки между вращающейся поверхностью и валом. Слипание и накопление частиц сырья происходит в результате контакта более холодных частиц сырья, поступающих на термолиз, с парогазовыми продуктами реакции и их частичной конденсации на поверхности частиц. Подобное накопление может привести к прекращению процесса и заклиниванию аппарата. Кроме того, подобрать материал, обеспечивающий стабильную работу упругого элемента при температуре от 450 до 700°С, чрезвычайно сложно ввиду того, что диапазон рабочих температур конструкционных материалов, обеспечивающих упругость, значительно меньше 500°С.The disadvantages of this method are the complexity of controlling the speed of axial movement of the particles of the raw material and the required contact time of the particles of the raw material with the heated ablation surface and, therefore, the impossibility of ensuring the stable quality of the products obtained, as well as the possibility of adhesion and accumulation of particles between the rotating surface and the ablation surface with the formation of an annular plug between rotating surface and shaft. The adhesion and accumulation of feedstock particles occurs as a result of contact of colder feedstock particles entering thermolysis with vapor-gas reaction products and their partial condensation on the particle surface. Such accumulation can lead to the termination of the process and jamming of the apparatus. In addition, it is extremely difficult to select a material that ensures the stable operation of an elastic element at a temperature of 450 to 700 ° C due to the fact that the operating temperature range of structural materials that provide elasticity is much less than 500 ° C.
Сочетание вышеперечисленных факторов приводит к низкой эффективности и надежности конструкции.The combination of the above factors leads to low efficiency and design reliability.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ термической переработки органосодержащего сырья (RU № 2395559, 27.07.2010), в котором термохимическая конверсия органосодержащего сырья в газообразное и жидкое топливо осуществляется путем нагрева сначала в камере сушки сушильным агентом температурой 160-200°С, полученным смешением топочных газов, прошедших рубашку камеры пиролиза, с воздухом, а затем термического разложения без доступа воздуха в реакторе пиролиза с получением твердых продуктов пиролиза и парогазовой смеси с последующей конденсацией части парогазовой смеси в жидкое топливо, причем часть несконденсированной парогазовой смеси после предварительного подогрева до температуры 450-520°С подается в реактор пиролиза в количестве, обеспечивающем время пребывания продуктов пиролиза в камере пиролиза не более 2 с и избыточное давление в камере пиролиза на уровне 500-1000 Па.The closest in technical essence and the achieved result is a method of thermal processing of organic raw materials (RU No. 2395559, 27.07.2010), in which thermochemical conversion of organic raw materials into gaseous and liquid fuel is carried out by heating first in a drying chamber with a drying agent at a temperature of 160-200 ° C obtained by mixing flue gases that passed through the jacket of the pyrolysis chamber with air, and then thermal decomposition without air access in the pyrolysis reactor to obtain solid pyrolysis products and a vapor-gas mixture, followed by condensation of a part of the vapor-gas mixture into liquid fuel, and a part of the non-condensed vapor-gas mixture after preheating to a temperature of 450-520 ° C, it is fed into the pyrolysis reactor in an amount that ensures the residence time of the pyrolysis products in the pyrolysis chamber no more than 2 s and the excess pressure in the pyrolysis chamber at the level of 500-1000 Pa.
Недостатками данного способа являются: дополнительный расход тепла на подогрев части несконденсированной парогазовой смеси, которая после конденсации жидкого топлива подается в камеру пиролиза, значительные колебания времени пребывания частиц сырья в камере пиролиза, регулируемого количеством подаваемого рециркулирующего газа, осмоление деталей устройства электрогенерации отводимой частью несконденсированной парогазовой смеси и еще большее слипание частиц сырья на входе в камеру пиролиза в результате циркуляции мелкодисперсного тумана капельной высококипящей жидкости в контуре рециркуляции газа, что приводит к нестабильности качества продуктов деструкции перерабатываемого сырья. Кроме того, подача циркулирующего газа в камеру пиролиза приводит к дополнительному уносу мелкодисперсного угля в контур циркуляции газа, осаждению этого угля на стенках газоходов, уменьшению рабочего сечения газоходов и еще большей нестабильности процесса пиролиза. Совместный отбор твердого продукта (углистого остатка) и парогазовой смеси из реактора приводит к адсорбции компонентов парогазовой смеси на поверхности углистого остатка и снижению его качества.The disadvantages of this method are: additional heat consumption for heating a part of the non-condensed steam-gas mixture, which, after condensation of liquid fuel, is fed into the pyrolysis chamber, significant fluctuations in the residence time of the raw material particles in the pyrolysis chamber, controlled by the amount of recirculated gas supplied, resinification of the parts of the power generation device with the removed part of the non-condensed steam-gas mixture and even greater adhesion of raw material particles at the entrance to the pyrolysis chamber as a result of circulation of a fine mist of a dropping high-boiling liquid in the gas recirculation loop, which leads to instability of the quality of the degradation products of the processed raw material. In addition, the supply of the circulating gas to the pyrolysis chamber leads to additional entrainment of fine coal into the gas circulation circuit, the deposition of this coal on the walls of the gas ducts, a decrease in the working section of the gas ducts, and even greater instability of the pyrolysis process. The joint selection of the solid product (carbonaceous residue) and the steam-gas mixture from the reactor leads to the adsorption of the components of the steam-gas mixture on the surface of the carbonaceous residue and a decrease in its quality.
Сущность заявленной группы изобретенийThe essence of the claimed group of inventions
Задачей предлагаемого изобретения является повышение стабильности и эффективности процессаThe objective of the present invention is to improve the stability and efficiency of the process
- 1 036341 термохимической конверсии органосодержащего сырья, повышение надежности работы установки и качества получаемых продуктов.- 1,036341 thermochemical conversion of organic raw materials, increasing the reliability of the installation and the quality of the products obtained.
Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение эффективности процесса термохимической конверсии органосодержащего сырья, заключающееся в обеспечении бесперебойной работы при стабильно высоком качестве получаемых продуктов.The technical result of the claimed group of inventions is to increase the efficiency of the process of thermochemical conversion of organic raw materials, which consists in ensuring uninterrupted operation with a consistently high quality of the products obtained.
Технический результат достигается за счет того, что в установке термохимической конверсии органосодержащего сырья, содержащей камеру сушки, камеру герметичной подачи сырья, реактор пиролиза, имеющий снабженную как минимум одной лопаткой вращающуюся поверхность с осью вращения, совпадающей с продольной осью реактора пиролиза, и как минимум одну поверхность абляции круглого или эллиптического сечения, перпендикулярного оси вращения вращающейся поверхности, устройство независимой и упругой установки угла наклона лопаток, блок конденсации, состоящий из массообменного аппарата и сепаратора, камера герметичной подачи сырья снабжена средствами нагрева сырья, а рабочее пространство реактора пиролиза по ходу сырья снабжено устройствами независимого нагрева, которые формируют три следующие друг за другом зоны: зону первичного пиролиза, зону очистки парогазовой смеси, снабженную устройством отделения и возврата продуктов неполной деструкции, и зону вторичного пиролиза.The technical result is achieved due to the fact that in the installation of thermochemical conversion of organo-containing raw materials, containing a drying chamber, a chamber for hermetic feed of raw materials, a pyrolysis reactor having a rotating surface equipped with at least one blade with an axis of rotation coinciding with the longitudinal axis of the pyrolysis reactor, and at least one ablation surface of circular or elliptical cross-section perpendicular to the axis of rotation of the rotating surface, device for an independent and elastic setting of the angle of inclination of the blades, a condensation unit consisting of a mass exchange apparatus and a separator, a chamber for hermetic feed of raw materials is equipped with means for heating raw materials, and the working space of the pyrolysis reactor along the course of raw materials is equipped with devices of independent heating, which form three consecutive zones: a zone of primary pyrolysis, a zone for cleaning a steam-gas mixture, equipped with a device for separating and returning products of incomplete destruction, and a zone of secondary pyrolysis.
В частном случае реализации заявленного технического решения лопатки шарнирно закреплены на вращающейся поверхности реактора пиролиза и имеют не менее одной степени свободы.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the blades are hingedly attached to the rotating surface of the pyrolysis reactor and have at least one degree of freedom.
В частном случае реализации заявленного технического решения устройство независимой и упругой установки угла наклона лопаток имеет с ними кинематическую связь, вынесено из зоны высокой температуры, изолировано от воздействия образующейся парогазовой смеси и выполнено с возможностью обеспечения упругого прижима с требуемой периодичностью и усилием в направлении как к поверхности абляции, так и к вращающейся поверхности.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the device for an independent and elastic setting of the angle of inclination of the blades has a kinematic connection with them, is removed from the high temperature zone, isolated from the effect of the resulting vapor-gas mixture and is configured to provide elastic pressure with the required frequency and force in the direction as to the surface ablation and to the rotating surface.
В частном случае реализации заявленного технического решения упругость в устройстве независимой и упругой установки угла наклона лопаток достигается пневматическим, механическим, электромагнитным и другими методами.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, elasticity in the device for an independent and elastic setting of the angle of inclination of the blades is achieved by pneumatic, mechanical, electromagnetic and other methods.
В частном случае реализации заявленного технического решения лопатки размещены на вращающейся поверхности реактора пиролиза со смещением друг относительно друга по длине и радиусу вращающейся поверхности, в частности, по винтовой линии.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the blades are placed on the rotating surface of the pyrolysis reactor with an offset relative to each other along the length and radius of the rotating surface, in particular, along a helical line.
В частном случае реализации заявленного технического решения рельеф поверхности абляции реактора пиролиза выполнен в виде винтовой поверхности с переменным или постоянным шагом, причем винтовая поверхность может быть выполнена без разрывов или отдельными участками.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the relief of the ablation surface of the pyrolysis reactor is made in the form of a helical surface with a variable or constant pitch, and the helical surface can be made without breaks or in separate sections.
В частном случае реализации заявленного технического решения устройства нагрева каждой из трех зон реактора пиролиза имеют возможность независимой друг от друга регулировки температуры.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the heating devices for each of the three zones of the pyrolysis reactor have the ability to independently regulate the temperature.
В частном случае реализации заявленного технического решения сепаратор блока конденсации соединен трубопроводом с зоной очистки реактора.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the separator of the condensation unit is connected by a pipeline to the cleaning zone of the reactor.
Технический результат также достигается за счет того, что в способе термохимической конверсии органосодержащего сырья, включающем сушку, герметичную подачу сырья в реактор пиролиза, термическое разложение сырья без доступа воздуха в реакторе пиролиза с получением твердых продуктов и парогазовой смеси, последующее разделение ее конденсацией на жидкие продукты (сконденсированную часть парогазовой смеси) и газообразные продукты (несконденсированную часть парогазовой смеси), после сушки органосодержащее сырье перед подачей в реактор пиролиза предварительно нагревают до температуры, близкой, но не превышающей температуру начала термического разложения наименее термически стойкого компонента органосодержащего сырья, причем поверхности камеры нагревают до температуры, исключающей конденсацию парогазовых продуктов пиролиза, а температуру нагрева сырья регулируют временем пребывания в зоне предварительного нагрева; термическое разложение осуществляют в виде следующих последовательных протекающих в соответствующих зонах реактора пиролиза, имеющих возможность независимого температурного регулирования стадий: первичного пиролиза, в которой сырье переводят в твердые продукты и парогазовую смесь, очистки парогазовой смеси, в которой парогазовую смесь первичного пиролиза охлаждают до температуры, обеспечивающей первичную конденсацию части парогазовой смеси, осуществляют самопроизвольное взаимодействие образовавшегося конденсата с отведенной с нею частью твердых и непрореагировавших продуктов путем осаждения конденсата на данных продуктах, возвращают и смешивают продукты взаимодействия с твердыми продуктами первичного пиролиза, вторичного пиролиза, в которой образующиеся парогазовые продукты совместно с парогазовой смесью первичного пиролиза отводят на стадию очистки парогазовой смеси, а твердые продукты отводят из зоны вторичного пиролиза, исключая их контакт с парогазовой смесью первичного пиролиза.The technical result is also achieved due to the fact that in the method of thermochemical conversion of organic raw materials, including drying, hermetic feed of raw materials into the pyrolysis reactor, thermal decomposition of raw materials without air access in the pyrolysis reactor to obtain solid products and a vapor-gas mixture, its subsequent separation by condensation into liquid products (condensed part of the vapor-gas mixture) and gaseous products (non-condensed part of the vapor-gas mixture), after drying, the organic-containing raw material is preheated before being fed to the pyrolysis reactor to a temperature close to but not exceeding the temperature of the onset of thermal decomposition of the least thermally stable component of the organic-containing raw material, and the chamber surfaces are heated to a temperature that excludes condensation of steam-gas pyrolysis products, and the heating temperature of the raw material is controlled by the residence time in the preheating zone; thermal decomposition is carried out in the form of the following sequential stages flowing in the corresponding zones of the pyrolysis reactor, which have the possibility of independent temperature control of the stages: primary pyrolysis, in which the raw material is transferred into solid products and a vapor-gas mixture, purification of the vapor-gas mixture, in which the vapor-gas mixture of primary pyrolysis is cooled to a temperature that provides primary condensation of a part of the vapor-gas mixture, spontaneous interaction of the formed condensate with the part of solid and unreacted products removed with it by precipitation of condensate on these products, return and mix the interaction products with solid products of primary pyrolysis, secondary pyrolysis, in which the resulting vapor-gas products together with the vapor-gas mixture primary pyrolysis is taken to the stage of purification of the vapor-gas mixture, and solid products are removed from the secondary pyrolysis zone, excluding their contact with the vapor-gas mixture of primary pyrolysis.
В частном случае реализации заявленного технического решения конденсацию осуществляют в три последовательных стадии: первичное охлаждение парогазовой смеси в зоне очистки парогазовой смеси реактора пиролиза, конденсация паровой фазы в конденсаторе, сепарация несконденсированной части парогазовой смеси от капельной жидкости с рециркуляцией части газообразного продукта через зону очистки реактора пиролиза.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, condensation is carried out in three successive stages: primary cooling of the vapor-gas mixture in the purification zone of the vapor-gas mixture of the pyrolysis reactor, condensation of the vapor phase in the condenser, separation of the non-condensed part of the vapor-gas mixture from the dropping liquid with recirculation of a part of the gaseous product through the purification zone of the pyrolysis reactor ...
- 2 036341- 2 036341
В частном случае реализации заявленного технического решения первичный пиролиз осуществляют преимущественно в режиме механической абляции. В частном случае реализации заявленного технического решения в зонах первичного и вторичного пиролиза предусмотрена возможность независимой продувки нагретым до соответствующей температуры инертным газом или газом, обладающим восстановительными или окислительными свойствами.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the primary pyrolysis is carried out mainly in the mechanical ablation mode. In the particular case of the implementation of the claimed technical solution in the zones of primary and secondary pyrolysis, it is possible to independently purge with an inert gas or a gas with reducing or oxidizing properties heated to an appropriate temperature.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Детали, признаки, а также преимущества настоящей группы изобретений следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленных технических решений с использованием чертежей, на которых фиг. 1 - схема установки термохимической конверсии органосодержащего сырья;Details, features, and advantages of the present group of inventions follow from the following description of embodiments of the claimed technical solutions using the drawings, in which FIG. 1 is a diagram of an installation for thermochemical conversion of organic raw materials;
фиг. 2 - схематичное изображение устройства независимой и упругой установки угла наклона лопаток, реализованного пневматическим методом;fig. 2 is a schematic illustration of a device for an independent and resilient setting of the blade inclination angle, implemented by a pneumatic method;
фиг. 3 - схема процесса быстрого пиролиза.fig. 3 is a schematic diagram of a fast pyrolysis process.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:In the figures, the following positions are indicated by numbers:
- камера сушки; 2 - камера герметичной подачи сырья; 3 - реактор пиролиза; 4 - устройство независимой и упругой установки угла наклона лопаток; 5 - устройство отделения и возврата продуктов неполной деструкции; 6 - блок конденсации; 7 - сепаратор; 8 - топка; 9 - устройство выгрузки угля; 10 лопатки; 11 - пневмоцилиндры.- drying chamber; 2 - chamber for sealed feed of raw materials; 3 - pyrolysis reactor; 4 - device for independent and elastic setting of the angle of inclination of the blades; 5 - device for separating and returning products of incomplete destruction; 6 - condensation unit; 7 - separator; 8 - firebox; 9 - device for unloading coal; 10 shoulder blades; 11 - pneumatic cylinders.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Для решения поставленной задачи в установке термохимической конверсии органосодержащего сырья, содержащей камеру сушки, камеру герметичной подачи сырья, реактор пиролиза, имеющий снабженную как минимум одной лопаткой вращающуюся поверхность с осью вращения, совпадающей с продольной осью реактора пиролиза, и как минимум одну поверхность абляции круглого или эллиптического сечения, перпендикулярного оси вращения вращающейся поверхности, устройство независимой и упругой установки угла наклона лопаток, блок конденсации, состоящий из массообменного аппарата и сепаратора, камера герметичной подачи сырья снабжена средствами нагрева сырья, а рабочее пространство реактора пиролиза снабжено устройствами независимого нагрева, которые формируют три следующие друг за другом зоны: зону первичного пиролиза, зону очистки парогазовой смеси, снабженную устройством отделения и возврата продуктов неполной деструкции, и зону вторичного пиролиза, причем лопатки шарнирно закреплены на вращающейся поверхности реактора пиролиза и имеют не менее одной степени свободы; устройство независимой и упругой установки угла наклона лопаток имеет с ними кинематическую связь, вынесено из зоны высокой температуры, изолировано от воздействия образующейся парогазовой смеси и выполнено с возможностью обеспечения упругого прижима с требуемой периодичностью и усилием в направлении как к поверхности абляции, так и к вращающейся поверхности; упругость в устройстве независимой и упругой установки угла наклона лопаток может достигаться пневматическим, механическим, электромагнитным и другими методами; лопатки размещены на вращающейся поверхности реактора пиролиза со смещением друг относительно друга по длине и радиусу вращающейся поверхности, в частности, по винтовой линии; рельеф поверхности абляции реактора пиролиза выполнен в виде винтовой поверхности с переменным или постоянным шагом, причем винтовая поверхность может быть выполнена без разрывов или отдельными участками; устройства нагрева каждой из трех зон реактора пиролиза имеют возможность независимой друг от друга регулировки температуры; сепаратор блока конденсации соединен трубопроводом с зоной очистки парогазовой смеси реактора.To solve the problem in the installation of thermochemical conversion of organic raw materials, containing a drying chamber, a chamber for hermetic feed of raw materials, a pyrolysis reactor having a rotating surface equipped with at least one blade with an axis of rotation coinciding with the longitudinal axis of the pyrolysis reactor, and at least one ablation surface of a circular or an elliptical section perpendicular to the axis of rotation of the rotating surface, a device for an independent and elastic setting of the angle of inclination of the blades, a condensation unit consisting of a mass transfer apparatus and a separator, a chamber for hermetic feed of raw materials is equipped with means for heating raw materials, and the working space of the pyrolysis reactor is equipped with independent heating devices that form three the following zones: a zone of primary pyrolysis, a zone for cleaning a steam-gas mixture, equipped with a device for separating and returning products of incomplete destruction, and a zone of secondary pyrolysis, and the blades are hinged on a rotating surface pyrolysis reactor and have at least one degree of freedom; the device for independent and elastic setting of the angle of inclination of the blades has a kinematic connection with them, is removed from the high temperature zone, is isolated from the effect of the resulting vapor-gas mixture and is configured to provide elastic pressure with the required frequency and force in the direction both to the ablation surface and to the rotating surface ; elasticity in the device for independent and elastic setting of the angle of inclination of the blades can be achieved by pneumatic, mechanical, electromagnetic and other methods; the blades are placed on the rotating surface of the pyrolysis reactor with offset relative to each other along the length and radius of the rotating surface, in particular, along the helical line; the relief of the ablation surface of the pyrolysis reactor is made in the form of a helical surface with a variable or constant pitch, and the helical surface can be made without breaks or in separate sections; heating devices for each of the three zones of the pyrolysis reactor have the ability to independently adjust the temperature; the separator of the condensation unit is connected by a pipeline with the zone for cleaning the steam-gas mixture of the reactor.
Также для решения поставленной задачи в способе термохимической конверсии органосодержащего сырья, включающем сушку, герметичную подачу сырья в реактор пиролиза, термическое разложение сырья без доступа воздуха в реакторе пиролиза с получением твердых продуктов и парогазовой смеси, последующее разделение парогазовой смеси конденсацией на жидкие продукты (сконденсированную часть парогазовой смеси) и газообразные продукты (несконденсированную часть парогазовой смеси), после сушки органосодержащее сырье перед подачей в реактор пиролиза предварительно нагревают до температуры, близкой, но не превышающей температуру начала термического разложения наименее термически стойкого компонента органосодержащего сырья, причем поверхности камеры нагревают до температуры, исключающей конденсацию парогазовых продуктов пиролиза, а температуру нагрева сырья регулируют временем пребывания в зоне предварительного нагрева, термическое разложение осуществляют в виде следующих последовательных протекающих в соответствующих зонах реактора пиролиза, имеющих возможность независимого температурного регулирования стадий:Also, to solve the problem in the method of thermochemical conversion of organic raw materials, including drying, hermetic feed of raw materials into the pyrolysis reactor, thermal decomposition of raw materials without air access in the pyrolysis reactor to obtain solid products and a vapor-gas mixture, the subsequent separation of the vapor-gas mixture by condensation into liquid products (condensed part steam-gas mixture) and gaseous products (non-condensed part of the steam-gas mixture), after drying, the organic raw material is preheated before being fed to the pyrolysis reactor to a temperature close to but not exceeding the temperature of the onset of thermal decomposition of the least thermally stable component of the organic raw material, and the chamber surfaces are heated to a temperature, excluding condensation of vapor-gas pyrolysis products, and the heating temperature of the raw material is controlled by the residence time in the preheating zone, thermal decomposition is carried out in the form of the following sequential flowing in c on the corresponding zones of the pyrolysis reactor, with the possibility of independent temperature control of the stages:
первичного пиролиза, в которой осуществляют термохимическую конверсию сырья в твердые продукты и парогазовую смесь преимущественно в режиме механической абляции, не исключая применения других методов, очистки парогазовой смеси, заключающейся в ее отводе из зоны первичного пиролиза, охлаждении до температуры, обеспечивающей очистку парогазовой смеси от отведенной с нею части твердых и непрореагировавших продуктов, возврате и смешении этих продуктов с твердыми продуктами первичного пиролиза, и вторичного пиролиза с отводом образовавшихся при этом парогазовых продуктов совместно с па- 3 036341 рогазовой смесью первичного пиролиза через зону и устройство очистки парогазовой смеси и отводом твердых продуктов из камеры пиролиза, исключающим их контакт с парогазовой смесью первичного пиролиза, причем в зонах первичного и вторичного пиролиза предусмотрена возможность независимой продувки нагретым до соответствующей температуры инертным газом или газом, обладающим восстановительными или окислительными свойствами;primary pyrolysis, in which thermochemical conversion of raw materials into solid products and a vapor-gas mixture is carried out mainly in the mode of mechanical ablation, not excluding the use of other methods, purification of the vapor-gas mixture, which consists in its removal from the primary pyrolysis zone, cooling to a temperature that ensures the purification of the vapor-gas mixture from the removed part of solid and unreacted products with it, return and mixing of these products with solid products of primary pyrolysis, and secondary pyrolysis with removal of the resulting vapor-gas products together with steam-gas mixture of primary pyrolysis through the zone and device for cleaning the vapor-gas mixture and removal of solid products from the pyrolysis chamber, excluding their contact with the vapor-gas mixture of primary pyrolysis, and in the zones of primary and secondary pyrolysis, it is possible to independently purge an inert gas heated to the appropriate temperature or a gas that has reducing or oxidizes specific properties;
конденсацию осуществляют в три последовательных стадии: первичное охлаждение парогазовой смеси в зоне очистки парогазовой смеси реактора пиролиза, конденсация паровой фазы в конденсаторе, сепарация несконденсированной части парогазовой смеси от капельной жидкости с рециркуляцией части газообразного продукта через зону очистки реактора пиролиза.the condensation is carried out in three successive stages: primary cooling of the vapor-gas mixture in the purification zone of the vapor-gas mixture of the pyrolysis reactor, condensation of the vapor phase in the condenser, separation of the non-condensed part of the vapor-gas mixture from the dropping liquid with recirculation of a part of the gaseous product through the purification zone of the pyrolysis reactor.
Нагрев органосодержащего сырья после сушки перед подачей в реактор пиролиза в камере герметичной подачи сырья, снабженной средствами нагрева до температуры близкой, но не превышающей температуру начала термического разложения наименее термически стойкого компонента органосодержащего сырья, позволяет частично вынести зону нагрева сырья из реактора, исключить возможность конденсации продуктов парогазовой смеси на поступающих в реактор из сушильного бункера частицах сырья, повысить эффективность теплообмена в реакторе.Heating the organic-containing raw material after drying before feeding it into the pyrolysis reactor in a hermetically sealed raw material supply chamber equipped with heating means to a temperature close to, but not exceeding the temperature of the onset of thermal decomposition of the least thermally stable component of the organic-containing raw material, makes it possible to partially remove the heating zone of the raw material from the reactor, exclude the possibility of condensation of products steam-gas mixture on raw material particles entering the reactor from the drying bin, to increase the efficiency of heat exchange in the reactor.
При этом поверхности камеры герметичной подачи нагреваются до температуры, исключающей конденсацию парогазовых продуктов пиролиза, которая снижает эффективность процесса и качество конечных продуктов. Регуляция температуры предварительного нагрева сырья временем пребывания позволяет эффективно применять способ и установку для различных видов сырья и исключить термическое разложение в камере герметичной подачи сырья.In this case, the surfaces of the sealed feed chamber are heated to a temperature that excludes condensation of the vapor-gas pyrolysis products, which reduces the efficiency of the process and the quality of the final products. Regulation of the raw material preheating temperature by the residence time makes it possible to effectively apply the method and installation for various types of raw materials and to exclude thermal decomposition in the chamber of hermetically sealed raw material supply.
Осуществление термического разложения последовательно в три стадии в соответствующих зонах реактора пиролиза (зона первичного пиролиза, зона очистки парогазовой смеси, зона вторичного пиролиза), имеющих возможность независимого температурного регулирования, позволяет обеспечить конверсию органосодержащего сырья с максимальной эффективностью и стабильно высоким качеством получаемых продуктов, осуществить очистку парогазовой смеси от летучего мелкодисперсного угля, образующего в присутствии парогазовой смеси на выходе из реактора слой смолообразного непрореагировавшего продукта, возвратить его в зону реакции, предотвратить тем самым уменьшение сечения газоходов, налипание и засорение узлов установки, исключить сорбцию углистым остатком, находящимся в зоне вторичного пиролиза, парогазовой смеси, повысив тем самым надежность работы устройства выгрузки угля и качество получаемого угля, а также улучшить качество жидких продуктов.The implementation of thermal decomposition sequentially in three stages in the corresponding zones of the pyrolysis reactor (primary pyrolysis zone, zone of purification of the steam-gas mixture, zone of secondary pyrolysis), which have the possibility of independent temperature control, makes it possible to ensure the conversion of organic raw materials with maximum efficiency and consistently high quality of the products obtained, to carry out cleaning a vapor-gas mixture from volatile fine-dispersed coal, which, in the presence of a vapor-gas mixture at the reactor outlet, forms a layer of a tar-like unreacted product, return it to the reaction zone, thereby preventing a decrease in the cross-section of gas ducts, sticking and clogging of the unit units, excluding sorption by the carbonaceous residue in the secondary pyrolysis zone , steam-gas mixture, thereby increasing the reliability of the coal unloading device and the quality of the resulting coal, as well as improving the quality of liquid products.
Последовательное расположение зон реактора пиролиза предотвращает контакт поступающего сырья с продуктами термического разложения, а также контакт угля в зоне вторичного пиролиза с парогазовой смесью первичного пиролиза, что повышает качество выгружаемого угля за счет снижения содержания продуктов вторичного разложения парогазовой смеси.The sequential arrangement of the pyrolysis reactor zones prevents the contact of the incoming raw material with the products of thermal decomposition, as well as the contact of coal in the secondary pyrolysis zone with the steam-gas mixture of primary pyrolysis, which increases the quality of the discharged coal by reducing the content of the secondary decomposition products of the steam-gas mixture.
Осуществление конденсации в три последовательных стадии (первичное охлаждение парогазовой смеси в зоне очистки парогазовой смеси реактора пиролиза, конденсация паровой фазы в конденсаторе, сепарация несконденсированной части парогазовой смеси от капельной жидкости с рециркуляцией части газообразного продукта через зону очистки реактора пиролиза) позволяет повысить эффективность отделения конденсируемых продуктов и капельных жидкостей от газообразных продуктов, исключить каталитическое ускорение реакции осмоления в парогазовой смеси, снизить температурный градиент в конденсаторе за счет подачи парогазовой смеси, охлажденной в зоне очистки реактора пиролиза, повысить эффективность дальнейшего использования газообразных продуктов, в частности, для генерации электроэнергии за счет снижения содержания капельной жидкости.Condensation in three successive stages (primary cooling of the vapor-gas mixture in the purification zone of the vapor-gas mixture of the pyrolysis reactor, condensation of the vapor phase in the condenser, separation of the non-condensed part of the vapor-gas mixture from the dropping liquid with recirculation of a part of the gaseous product through the purification zone of the pyrolysis reactor) allows to increase the efficiency of separation of condensed products and droplet liquids from gaseous products, to exclude the catalytic acceleration of the resinification reaction in the vapor-gas mixture, to reduce the temperature gradient in the condenser by supplying the vapor-gas mixture cooled in the purification zone of the pyrolysis reactor, to increase the efficiency of further use of gaseous products, in particular, to generate electricity by reducing dropping liquid content.
Осуществление первичного пиролиза в режиме механической абляции позволяет понизить требования к размеру частиц, в частности позволяет перерабатывать частицы размером до 50 мм, снижая затраты на предварительное измельчение сырья.The implementation of primary pyrolysis in the mechanical ablation mode allows one to lower the requirements for the particle size, in particular, it allows to process particles up to 50 mm in size, reducing the cost of preliminary grinding of raw materials.
Независимая продувка нагретым до соответствующей температуры инертным газом или газом, обладающим восстановительными или окислительными свойствами, в зонах первичного и вторичного пиролиза позволяет улучшить условия первичного пиролиза и повысить качество угля. Продувка инертным газом позволяет устранить последствия попадания воздуха в зону реакции, тем самым повысив безопасность работы установки. Продувка газом, обладающим восстановительными свойствами, позволяет повысить содержание углерода в получаемом угле путем перевода части веществ, адсорбированных углем, в углерод. Продувка газом, обладающим окислительными свойствами, позволяет проводить процесс активации угля, улучшая показатели пористости и сорбционной емкости, что также повысит его качество.Independent purging of an inert gas or a gas with reducing or oxidizing properties heated to the appropriate temperature in the zones of primary and secondary pyrolysis improves the conditions for primary pyrolysis and improves the quality of coal. Flushing with an inert gas eliminates the consequences of air ingress into the reaction zone, thereby increasing the safety of the installation. Purging with a gas with reducing properties makes it possible to increase the carbon content in the produced coal by converting some of the substances adsorbed by the coal into carbon. Flushing with a gas with oxidizing properties allows the activation of coal, improving the porosity and sorption capacity, which will also increase its quality.
Шарнирное закрепление лопаток на вращающейся поверхности реактора пиролиза и наличие у них не менее одной степени свободы позволяет осуществлять саморегулируемый и надежный прижим частиц в зависимости от различных параметров (размер частиц сырья и т.п.) при работе к поверхности абляции, а также при периодической чистке к поверхности вращения.The hinged fastening of the blades on the rotating surface of the pyrolysis reactor and the presence of at least one degree of freedom in them allows for self-regulating and reliable pressing of particles, depending on various parameters (particle size of raw materials, etc.) when working to the ablation surface, as well as during periodic cleaning to the surface of revolution.
Вынесение устройства независимой и упругой установки угла наклона лопаток из зоны высокой температуры и его изоляция от агрессивного воздействия образующейся парогазовой смеси обеспечивает бесперебойную стабильную работу реактора и установки в целом, а также надежность процесса пироли- 4 036341 за.Removing the device for an independent and elastic setting of the angle of inclination of the blades from the high temperature zone and isolating it from the aggressive effect of the resulting vapor-gas mixture ensures uninterrupted stable operation of the reactor and the installation as a whole, as well as the reliability of the pyrolysis process.
Обеспечение возможности упругого прижима лопатки с требуемой периодичностью как в направлении к поверхности абляции, так и к вращающейся поверхности позволяет проводить качественную очистку узлов реактора от частиц сырья периодически при непрерывном осуществлении процесса.Providing the possibility of elastic pressing of the blade with the required periodicity both towards the ablation surface and towards the rotating surface makes it possible to carry out high-quality cleaning of the reactor units from raw material particles periodically with the continuous implementation of the process.
Размещение лопаток на вращающейся поверхности реактора пиролиза со смещением друг относительно друга по длине и радиусу вращающейся поверхности, в частности, по винтовой линии, а также выполнение рельефа поверхности абляции реактора пиролиза в виде винтовой поверхности с переменным шагом позволяют обеспечить контролируемое осевое перемещение частиц сырья по поверхности абляции реактора пиролиза.The placement of blades on the rotating surface of the pyrolysis reactor with displacement relative to each other along the length and radius of the rotating surface, in particular, along the helical line, as well as the implementation of the relief of the ablation surface of the pyrolysis reactor in the form of a helical surface with a variable pitch, allow for a controlled axial movement of raw material particles along the surface ablation of the pyrolysis reactor.
Установка термохимической конверсии органосодержащего сырья включает в себя камеру сушки (1), камеру герметичной подачи сырья (2), реактор пиролиза (3), блок конденсации (6) и топку (8). Камера сушки транспортными устройствами сообщена через дозирующие устройства с камерой герметичной подачи сырья и топкой. В частном случае такими транспортными устройствами являются винтовые конвейеры (на схеме условно не показаны).The unit for thermochemical conversion of organic raw materials includes a drying chamber (1), a chamber for sealed feed of raw materials (2), a pyrolysis reactor (3), a condensation unit (6) and a furnace (8). The drying chamber with transport devices is connected through the dosing devices with the chamber of the sealed raw material supply and the furnace. In a particular case, such transport devices are screw conveyors (not shown in the diagram).
Блок конденсации включает в себя последовательно установленные массообменное устройство конденсатор и сепаратор.The condensation unit includes a condenser and a separator installed in series with a mass transfer device.
Рабочее пространство реактора пиролиза снабжено устройствами независимого нагрева, которые формируют три следующие друг за другом зоны: первую по ходу сырья - зону первичного пиролиза, вторую зону - зону очистки парогазовой смеси, снабженную устройством отделения и возврата продуктов неполной деструкции, и третью зону - зону вторичного пиролиза. Реактор пиролиза снабжен имеющей возможность независимого регулирования температуры в каждой зоне поверхностью абляции.The working space of the pyrolysis reactor is equipped with independent heating devices, which form three successive zones: the first in the course of the feedstock is the primary pyrolysis zone, the second zone is the zone for cleaning the steam-gas mixture, equipped with a device for separating and returning the products of incomplete destruction, and the third zone is the zone of secondary pyrolysis. The pyrolysis reactor is equipped with an ablation surface that can independently control the temperature in each zone.
Реактор пиролиза снабжен в зоне первичного пиролиза патрубком, соединяющим реактор с камерой герметичной подачи сырья, в зоне очистки - патрубками отвода парогазовой смеси после очистки в конденсатор и подвода части газообразного продукта после сепаратора на охлаждение парогазовой смеси первичного пиролиза, в зоне вторичного пиролиза - устройством выгрузки угля.The pyrolysis reactor is equipped in the primary pyrolysis zone with a branch pipe connecting the reactor with a sealed feed chamber, in the cleaning zone - with branch pipes for removing the vapor-gas mixture after cleaning into the condenser and supplying a part of the gaseous product after the separator for cooling the vapor-gas mixture of primary pyrolysis, in the secondary pyrolysis zone - with an unloading device coal.
Реактор пиролиза также снабжен ротором, на вращающейся поверхности которого с уступом по длине и радиусу расположены лопатки, имеющие кинематическую связь с устройством независимой и упругой установки угла наклона лопаток. Устройство независимой и упругой установки угла наклона лопаток вынесено из зоны высокой температуры и изолировано от воздействия образующейся парогазовой смеси. Независимая упругая установка угла и усилия прижима лопаток может осуществляться механическим, электромагнитным, пневматическим и другими методами. В частном случае это осуществлено пневматическим методом с помощью пневмоцилиндров и распределителя.The pyrolysis reactor is also equipped with a rotor, on the rotating surface of which, with a step along the length and radius, blades are located, having a kinematic connection with a device for an independent and elastic setting of the angle of inclination of the blades. The device for an independent and elastic setting of the angle of inclination of the blades is removed from the high temperature zone and isolated from the effect of the resulting vapor-gas mixture. An independent elastic setting of the angle and force of pressing the blades can be carried out by mechanical, electromagnetic, pneumatic and other methods. In a particular case, this is carried out pneumatically using pneumatic cylinders and a distributor.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить повышение стабильности и эффективности процесса термохимической конверсии органосодержащего сырья, повышение надежности работы установки и качества получаемых продуктов.Thus, the proposed method makes it possible to increase the stability and efficiency of the thermochemical conversion of organo-containing raw materials, increase the reliability of the installation and the quality of the products obtained.
Установка работает следующим образом. Органосодержащее сырье поступает в камеру сушки (1), где происходит удаление из него влаги до влажности не более 10% абс. мас. Сушка осуществляется сушильным агентом, получаемым при смешении топочных газов, отходящих из рубашки реактора пиролиза (3), с воздухом. Высушенное органосодержащее сырье поступает в камеру герметичной подачи сырья (2), где происходит его нагрев до температуры начала термического разложения. В частном случае нагрев до температуры начала термического разложения осуществлен через стенку отходящими из реактора топочными газами. Причем поверхности камеры герметичной подачи сырья могут нагреваться значительно выше температуры начала термического разложения для исключения конденсации парогазовых продуктов, а нагрев сырья регулируется временем пребывания в камере.The installation works as follows. The organic raw material enters the drying chamber (1), where moisture is removed from it to a moisture content of no more than 10% abs. wt. Drying is carried out with a drying agent obtained by mixing flue gases from the jacket of the pyrolysis reactor (3) with air. The dried organic raw material enters the chamber of the sealed raw material supply (2), where it is heated to the temperature of the beginning of thermal decomposition. In a particular case, heating to the temperature of the onset of thermal decomposition is carried out through the wall by flue gases leaving the reactor. Moreover, the surfaces of the chamber for hermetically sealed feedstock can be heated significantly above the temperature of the onset of thermal decomposition to prevent condensation of vapor-gas products, and the heating of the feedstock is controlled by the residence time in the chamber.
Частицы нагретого сырья, поступающие в реактор пиролиза (3), несмотря на полидисперсный состав, надежно прижимаются лопатками вращающейся поверхности к горячей поверхности абляции, в результате чего происходит термохимическая конверсия органосодержащего сырья. Прижим частиц сырья лопатками обеспечивается с помощью устройства (4), в качестве варианта конкретного исполнения в котором кинематическая связь пневмоцилиндров с лопатками обеспечивается коаксиальными валами. Причем устройство (4), включающее пневмораспределитель и пневмоцилиндры, вынесено из зоны высокой температуры и изолировано от воздействия образующейся парогазовой смеси (фиг. 2).The particles of the heated raw material entering the pyrolysis reactor (3), despite the polydisperse composition, are reliably pressed by the blades of the rotating surface to the hot ablation surface, as a result of which thermochemical conversion of the organic raw material occurs. Clamping of the raw material particles by the blades is provided by means of a device (4), as a variant of a specific design in which the kinematic connection of the pneumatic cylinders with the blades is provided by coaxial shafts. Moreover, the device (4), which includes a pneumatic valve and pneumatic cylinders, is removed from the high temperature zone and isolated from the effect of the resulting vapor-gas mixture (Fig. 2).
Рельеф поверхности абляции в виде винтовой линии и расположение лопаток по винтовой линии обеспечивают заданное шагом винтовой линии и скоростью вращения ротора осевое перемещение твердых частиц сырья. Так как в процессе термохимической конверсии исходного сырья количество твердых частиц уменьшается, стабильность процесса вдоль оси реактора пиролиза (3) обеспечивается переменным шагом винтовой линии по длине реактора и регулируемым усилием прижима лопаток. После прохождения сырьем зоны первичного пиролиза образующаяся парогазовая смесь с некоторым количеством летучего мелкодисперсного углистого остатка, образующегося в результате достаточно интенсивной механоактивированной обработки (абляции), поступает в устройство отделения и возврата продуктов неполной деструкции (5).The relief of the ablation surface in the form of a helical line and the location of the blades along the helical line provide the axial movement of solid particles of the raw material specified by the helical line pitch and the rotor speed. Since the amount of solid particles decreases in the course of thermochemical conversion of the feedstock, the stability of the process along the axis of the pyrolysis reactor (3) is ensured by a variable pitch of the helical line along the length of the reactor and an adjustable pressing force of the blades. After the raw material passes through the zone of primary pyrolysis, the resulting vapor-gas mixture with a certain amount of volatile finely dispersed carbonaceous residue formed as a result of rather intensive mechanically activated treatment (ablation) enters the device for separating and returning products of incomplete destruction (5).
Оседающий на стенках устройства отделения и возврата продуктов неполной деструкции (5) насыщенный парами и частично сконденсированными продуктами разложения мелкодисперсный летучийFinely dispersed volatile deposited on the walls of the device for separating and returning products of incomplete destruction (5) saturated with vapors and partially condensed decomposition products
- 5 036341 уголь в виде смолообразного непрореагировавшего продукта (продукты взаимодействия) возвращается в зону реакции пиролиза и далее вместе с оставшимся твердым углистым остатком подается в зону вторичного пиролиза для прокалки и далее через устройство выгрузки угля 9 в сборник угля. Очищенная от продуктов неполной деструкции парогазовая смесь подается в блок конденсации (6) на конденсацию (конденсатор) и на отделение конденсата в капельной фазе в виде тумана от неконденсируемого газа (сепаратор). Причем сепаратор может быть как инерционного типа, так и в виде электрофильтра. Далее часть охлажденных газообразных продуктов вентилятором подается в зону очистки парогазовой смеси реактора пиролиза (3).- 5 036341 coal in the form of a resinous unreacted product (reaction products) returns to the pyrolysis reaction zone and then, together with the remaining solid carbonaceous residue, is fed to the secondary pyrolysis zone for calcination and then through the coal unloading device 9 to the coal collector. The vapor-gas mixture purified from the products of incomplete destruction is fed to the condensation unit (6) for condensation (condenser) and for the separation of condensate in the droplet phase in the form of fog from non-condensable gas (separator). Moreover, the separator can be of both inertial type and in the form of an electrostatic precipitator. Further, a part of the cooled gaseous products is fed by a fan to the zone for cleaning the steam-gas mixture of the pyrolysis reactor (3).
Смешивание горячей парогазовой смеси с охлажденными газообразными продуктами способствует объемной конденсации паров, коагуляции и осаждению образующихся капель конденсата и частичек мелкодисперсного летучего угля на рабочих поверхностях устройства отделения и возврата продуктов неполной деструкции в виде смолообразного непрореагировавшего продукта (продукты взаимодействия). Продукты взаимодействия периодически, но при непрерывной работе реактора пиролиза (3) принудительно отделяются от стенок и других элементов конструкции устройства отделения и возврата продуктов неполной деструкции (5) и возвращаются в реактор пиролиза.Mixing a hot vapor-gas mixture with cooled gaseous products promotes volumetric condensation of vapors, coagulation and deposition of formed condensate drops and particles of fine volatile coal on the working surfaces of the device for separating and returning products of incomplete destruction in the form of a resinous unreacted product (reaction products). The interaction products are periodically, but during continuous operation of the pyrolysis reactor (3), forcibly separated from the walls and other structural elements of the device for separating and returning the products of incomplete destruction (5) and returned to the pyrolysis reactor.
В частном случае независимый нагрев каждой зоны реактора пиролиза производится путем подачи в рубашку реактора топочных газов, полученных при сжигании топлива в топке (8), после смешивания их с воздухом для обеспечения необходимого температурного режима процесса пиролиза. После прохождения через рубашку реактора пиролиза (3) и смешивания с воздухом топочные газы подаются сначала в камеру герметичной подачи сырья для нагрева последнего до температуры близкой, но не превышающей температуру начала термического разложения наименее термически стойкого компонента органосодержащего сырья, а затем - в камеру сушки в качестве сушильного агента. В качестве конкретного использования способа и установки термохимической конверсии органосодержащего сырья приведены основные режимные параметры и конструктивные характеристики для древесного сырья.In a particular case, the independent heating of each zone of the pyrolysis reactor is carried out by feeding into the reactor jacket flue gases obtained during fuel combustion in the furnace (8), after mixing them with air to ensure the required temperature regime of the pyrolysis process. After passing through the jacket of the pyrolysis reactor (3) and mixing with air, the flue gases are first fed into the chamber for hermetic feed of raw materials to heat the latter to a temperature close to, but not exceeding the temperature of the onset of thermal decomposition of the least thermally stable component of organic raw materials, and then into the drying chamber in as a drying agent. As a specific use of the method and installation for thermochemical conversion of organic raw materials, the main operating parameters and design characteristics for wood raw materials are given.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000324 WO2017209638A1 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Method and installation for thermochemical conversion of raw material containing organic compounds |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201891014A1 EA201891014A1 (en) | 2019-04-30 |
| EA036341B1 true EA036341B1 (en) | 2020-10-29 |
Family
ID=60478792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201891014A EA036341B1 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Method and installation for thermochemical conversion of raw material containing organic compounds |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20200291301A1 (en) |
| DE (1) | DE212016000279U1 (en) |
| EA (1) | EA036341B1 (en) |
| WO (1) | WO2017209638A1 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749755C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-06-16 | Клеймёнов Александр Филиппович | Installation of rapid pyrolysis for waste disposal |
| RU2749756C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-06-16 | Клеймёнов Александр Филиппович | Mobile multi-stage screw-conveyor dryer |
| RU2766091C1 (en) * | 2021-05-19 | 2022-02-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Девон Инжиниринг" | Rotor element for use in an ablative pyrolysis reactor, an ablative pyrolysis reactor and a pyrolysis method |
| CN114653729B (en) * | 2021-12-17 | 2023-07-25 | 中国科学院广州能源研究所 | Retired fan blade vacuum pyrolysis treatment recovery method |
| CN115014086B (en) * | 2022-05-31 | 2023-07-14 | 西安交通大学 | System and method for preparing ceramsite by adopting garbage fly ash in garbage incineration power plant |
| CN117174216B (en) * | 2023-10-24 | 2024-02-06 | 浙江大学 | Laminated composite thermal response analysis method, electronic device, and readable storage medium |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2281313C1 (en) * | 2005-02-24 | 2006-08-10 | Александр Николаевич Стеблинин | Ablative reactor |
| EA008391B1 (en) * | 2003-02-25 | 2007-04-27 | Питек Термохемише Анлаген Гмбх | Method and device for the pyrolysis of biomass |
| RU2395559C1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭнергоЛесПром" | Method for thermal processing material containing organic substances |
| RU2482160C1 (en) * | 2011-11-24 | 2013-05-20 | Алексей Викторович Тимофеев | Method for thermal processing of organic material and apparatus for realising said method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0200476D0 (en) | 2002-01-10 | 2002-02-27 | Univ Aston | Reactor |
| US8128717B2 (en) | 2008-12-01 | 2012-03-06 | Gas Technology Institute | Mechanically driven centrifugal pyrolyzer |
-
2016
- 2016-05-30 EA EA201891014A patent/EA036341B1/en active IP Right Revival
- 2016-05-30 WO PCT/RU2016/000324 patent/WO2017209638A1/en active Application Filing
- 2016-05-30 DE DE212016000279.1U patent/DE212016000279U1/en not_active Expired - Lifetime
- 2016-05-30 US US16/300,960 patent/US20200291301A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA008391B1 (en) * | 2003-02-25 | 2007-04-27 | Питек Термохемише Анлаген Гмбх | Method and device for the pyrolysis of biomass |
| RU2281313C1 (en) * | 2005-02-24 | 2006-08-10 | Александр Николаевич Стеблинин | Ablative reactor |
| RU2395559C1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭнергоЛесПром" | Method for thermal processing material containing organic substances |
| RU2482160C1 (en) * | 2011-11-24 | 2013-05-20 | Алексей Викторович Тимофеев | Method for thermal processing of organic material and apparatus for realising said method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017209638A1 (en) | 2017-12-07 |
| US20200291301A1 (en) | 2020-09-17 |
| EA201891014A1 (en) | 2019-04-30 |
| DE212016000279U1 (en) | 2019-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA036341B1 (en) | Method and installation for thermochemical conversion of raw material containing organic compounds | |
| RU2482159C2 (en) | Apparatus for producing pyrolysis product | |
| DK2427532T3 (en) | Process for energy densification of a product in the form of split solids to obtain pyrolytic oils for energy purposes | |
| JP2006274201A (en) | Continuous reduced-pressure drying/carbonizing apparatus | |
| CN110573816B (en) | Pulp drying apparatus, method for drying pulp and use of a pulp drying apparatus | |
| KR20120117774A (en) | Device and method for creating a fine-grained fuel from solid or paste-like raw energy materials by means of torrefaction and crushing | |
| US20130075244A1 (en) | Method and system for the torrefaction of lignocellulosic material | |
| CN107200458A (en) | A kind of municipal sludge processing method | |
| US11959037B2 (en) | System and processes for upgrading synthetic gas produced from waste materials, municipal solid waste or biomass | |
| RU2688568C1 (en) | Method of processing organic material to produce synthetic high-calorie gas in high-temperature ablation pyrolysis unit | |
| JP6502532B2 (en) | Cooling method of half carbonized biomass | |
| RU2608599C2 (en) | Device and method for production of charcoal | |
| AU2016230474C1 (en) | Coal upgrade plant and method for manufacturing upgraded coal | |
| JP2010084053A (en) | Carbonized material producing apparatus | |
| TW202007646A (en) | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von aktivkohle | |
| WO2015087568A1 (en) | Poultry manure treatment method and poultry manure treatment system | |
| RU2721695C1 (en) | Method of processing organic material to produce synthetic fuel gas in a high-temperature ablation pyrolisis of gravitational type | |
| CN105907407A (en) | Biomass pyrolysis system and method | |
| CN205838913U (en) | The system of pyrolysis biomass | |
| WO2016046580A1 (en) | A device for treating materials; and an assembly, an installation and a method for conducting a torrefaction process | |
| CA2767625A1 (en) | An apparatus for thermally treating organic material and method for using the apparatus | |
| RU2554355C1 (en) | Method of processing organic raw material into fuel | |
| GB2537194A (en) | System and method for controlled supply of commingled plastic from municipal solid waste (MSW) to an in-vessel and obtaining oil/liquid fuel of consistent | |
| BG3509U1 (en) | Low temperature pyrolysis plant for waste plastics with addition of waste oils and greases | |
| EP4097193A1 (en) | A pyrolysis system, a method for producing purified pyrolysis gas and pyrolysis liquids and use of a pyrolysis system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |
|
| NF4A | Restoration of lapsed right to a eurasian patent |
Designated state(s): RU |