FI106313B - Menetelmä ja laite kiertopetikuljetusta käyttävää pikapyrolyysireaktorijärjestelmää varten - Google Patents
Menetelmä ja laite kiertopetikuljetusta käyttävää pikapyrolyysireaktorijärjestelmää varten Download PDFInfo
- Publication number
- FI106313B FI106313B FI923434A FI923434A FI106313B FI 106313 B FI106313 B FI 106313B FI 923434 A FI923434 A FI 923434A FI 923434 A FI923434 A FI 923434A FI 106313 B FI106313 B FI 106313B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- reactor
- carbonaceous
- heat
- carbonaceous material
- particulate material
- Prior art date
Links
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
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
-
- 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
- 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
- C10B49/16—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form
- C10B49/20—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form in dispersed form
-
- 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
- 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
- C10B49/16—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form
- C10B49/20—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form in dispersed form
- C10B49/22—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form in dispersed form according to the "fluidised bed" technique
-
- 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
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- 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
- C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
- C10C5/00—Production of pyroligneous acid distillation of wood, dry distillation of organic waste
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
106313
Menetelmä ja laite kiertopetikuljetusta käyttävää pikapyrolyysireaktorijärjes-telmää varten - Förfarande och anordning for ett snabbt pyrolysreaktorsystem med cirkulationsbäddtransport 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on yleensä uusi menetelmä ja laite hiilipitoisten materiaalien nopeaa pyrolyysiä varten, käsittäen nopean sekoituksen, suuret läm-mönsiirtonopeudet, tarkasti valvotut lyhyet yhtenäiset viipymisajat ja nopean primäärisen tuotejäähdytyksen alavirrassa, mukana kulkevan petin sekä kuljetusreak-torin lämpöä kantavien kiinteiden aineosien uudelleenkierrätyksellä.
10 Keksinnön taustaa
Hiilipitoisten syöttömateriaalien käsittelyprosessi lämmön, kemikaalien tai polttoaineiden tuottamiseksi voidaan suorittaa useiden lämpökemiallisten prosessien avulla. Tavanomaiset lämpökemialliset prosessit, kuten polttaminen, kaasuttaminen, nes-teyttäminen, ja tavanomainen pyrolyysi eli kuivatislaus ovat tyypillisiä tasapaino-15 prosesseja, jotka sisältävät suuret määrät ei-reaktiivisia kiinteitä aineosia (hiiltä, koksia jne.), sekundäärisiä nesteitä (raskaita tervoja, vesipitoisia liuoksia jne.) sekä tiivistymättömiä kaasuja (CO2, CO, CH4). Esimerkiksi polttaminen on rajoittunut välittömiin termisiin sovellutuksiin ja kaasuttaminen tuottaa normaalisti tulokseksi energialtaan vähäisen polttoainekaasun, jolla on rajoitettu käyttöalue. Nesteyttämi-20 nen ja tavanomainen pyrolyysi saavat usein aikaan arvokkaiden nesteiden tai kaasumaisten tuotteiden vähäisiä tuotoksia. Lisäksi tulokseksi saadut nestemäiset tuotteet vaativat usein huomattavan sekundäärisen laadunparannuksen.
• ·
Pyrolyysille on tunnusomaista materiaalien lämpöhajaantuminen hapen suhteellisen poissaolon yhteydessä (so. happea on läsnä huomattavasti vähemmän kuin mitä vaa-25 ditaan täydellistä palamista varten). Pyrolyysi on aikaisemmin tarkoittanut yleensä vain hidasta tavanomaista pyrolyysiä, jonka aikaansaamat tasapainotuotteet ovat sisältäneet yhtä suuret määrät ei-reaktiivisia kiinteitä aineosia (hiiltä ja tuhkaa), nes-'. I teitä ja tiivistymättömiä kaasuja.
Kahden viimeisen vuosikymmenen aikana pyrolyysin perustutkimukset ovat kui-30 tenkin osoittaneet, että primääristen, ei-tasapainonesteiden (sisältäen arvokkaat kemikaalit, kemialliset välituotteet, petrokemikaalit ja polttoaineet) suuria tuotoksia voitaisiin saada hiilipitoisista syöttömateriaaleista nopean (pika- tai silmänräpäyksellisen) pyrolyysin avulla haitallisten hidaspyrolyysituotteiden kustannuksella.
2 106313
Toisin sanoen tavanomaisen hitaan pyrolyysin arvoltaan alhainen tuotejakauma voidaan välttää pikapyrolyysiprosessien muodostaman menetelmän avulla.
Pikapyrolyysi tarkoittaa yleiskäsitettä, joka sisältää erilaiset menetelmät suhteellisen korkean lämpötilan antamiseksi syöttömateriaaleille erittäin lyhyen ajan kuluessa, 5 minkä jälkeen primääristen tuotteiden lämpötilaa alennetaan ennen kuin kemiallinen tasapaino voi esiintyä. Tämän menetelmän yhteydessä hiilipitoisten syöttömateriaa-lien monimutkaiset rakenteet murretaan reaktiivisiksi kemiallisiksi palasiksi, jotka alunperin muodostetaan depolymerisaatio- ja haihdutusreaktioiden avulla, mutta jotka eivät pysy olemassa pitempää aikaa. Siten nämä ei-tasapainotuotteet säilytetään 10 ja arvokkaat reaktiiviset kemikaalit, kemialliset väliaineet, kevyet primääriset orgaaniset nesteet, erikoiskemikaalit, petrokemikaalit ja/tai korkealuokkaiset polttoaine-kaasut voidaan valita ja maksimoida arvoltaan alhaisten kiinteiden aineiden (hiili, koksi jne.) ja raskaiden sekundääristen orgaanisten nesteiden (tervat, kreosootit jne.) kustannuksella.
15 Pikapyrolyysi käsittää voimakkaan lyhytaikaisen prosessin, joka voidaan suorittaa useissa erilaisissa reaktorijärjestelmissä. Näiden reaktorien yhteisenä ominaispiirteenä on kyky saada aikaan syöttömateriaalin erittäin nopea kuumentuminen samalla kun reaktio rajoitetaan suhteellisen lyhyisiin aikoihin nopean jäähdytyksen avulla, joka pysäyttää kemialliset reaktiot ennen kuin arvokkaat välituotteet voivat huonon-20 tua ei-reaktiivisiksi arvoltaan alhaisiksi lopputuotteiksi. Nopeaa pyrolyysiprosessia käyttävän reaktorijärjestelmän on siten täytettävä seuraavat luonteenomaiset vaatimukset: 1) Erittäin nopea syöttömateriaalin kuumennusnopeus, joka on yleensä suuruudeltaan 1000 - 1 000 000 °C sekunnissa.
25 2) Valvottu nostettu reaktiolämpötila, joka on yleensä suuruusluokkaa 350 - 800 °C.
3) Valvottu lyhyt reaktio/viipymisaika, joka on yleensä suuruusluokkaa 30 ms - ,· 2 sekuntia.
4) Nopea tuotejäähdytys. Tuotteet jäähdytetään yleensä lämpötilaan alle 350 °C
30 0,5 sekunnissa.
Määrättyjä arvoltaan korkeita kemiallisia tuotteita varten (kemikaalit, erikoiskemikaalit ja petrokemikaalit) tätä prosessia lisätään ja se optimoidaan seuraavien lisävaatimusten täyttämisen avulla: 3 106313 1) Reagoivien ainehiukkasten ablaatio. Kyseessä on fysikaalis/mekaaninen mekanismi, joka poistaa primääriset depolymerisaationesteet reaktiopinnasta pintareg-ressionopeudella, joka on lämmön tunkeutumisnopeuden mukainen. Käytännössä äärettömän pienen etäisyyden päässä perääntyvästä reaktiopinnasta lämpötila pysyy 5 reaktiolämpötilan alapuolella ja erittäin rajoittuneet depolymerisaatioreaktiot tapahtuvat.
2) Minimaalinen paluusekoittuminen reaktorin sisällä. Reaktiovyöhykkeen sisällä tapahtuu reaktantin, kantokaasun, tuotteiden tai lämpöä kantavien kiinteiden aineiden erittäin minimaalinen sisäinen uudelleenkierrätys (pyörrekierrätys).
10 3) Yhtenäisen lyhyen reaktoriviipymisajan tarkka valvonta. Tämä merkitsee sitä, että keskimääräinen viipymisaika on lyhyt ja että aikajakauma tämän keskimääräisen viipymisajan yhteydessä on erittäin rajoitettu tai sitä ei esiinny lainkaan.
Käytännöllinen taloudellinen ja kaupallinen prosessi edellyttää lisäksi: 1) Haluttujen tuotteiden suhteellisen suuria tuotoksia; 15 2) Prosessin sovellettavuus teollisuudessa käytettyihin reaktorikokoihin; 3) Teollisuuden asettamien vaatimusten mukainen toiminta (kohtuulliset energia-vaatimukset, kestävyys, prosessivalvontamahdollisuus jne.).
Pyrolyysiprosessien tarkastelu
Neljä perustyyppistä reaktorijärjestelmää on tutkittu niiden soveltuvuuden suhteen ·· 20 pyrolyysiprosessin kehittämistä varten. Nämä reaktorit käsittävät leijupetireaktorin, kuljetusreaktorin, syklonireaktorin ja tyhjöpyrolyysireaktorit.
Leijupetireaktorit
Vaikka leijupetillä saavutetaan suuret lämmitysnopeudet ja korkea valvottu lämpöti-.. la, sitä rajoittaa suhteellisen pitkä keskimääräinen viipymisaika, joka ylittää nestei- 25 den ja määrättyjen arvokkaiden kemikaalien ja petrokemikaalien maksimituotoksia varten tarkoitetut optimaaliset tasot. Perinpohjainen paluusekoittuminen sisältyy tyypiltään tällaiseen leijupetiin ja saa aikaan laajan viipymisaikajakauman ja tuote-valinnan huonon valvonnan.
Hiilen nopean pyrolyysin yhteydessä saavutettu edistys on johtanut matalien kupli-30 vien leijupetien käyttöön keskimääräisen viipymisajan vähentämiseksi ja siten nes- 4 106313 teiden, petrokemikaalien ja arvokkaiden kemikaalien maksimisaantojen tarkempaan lähestymiseen.
Tämä reaktorijärjestelmä täyttää suuren kuumennusnopeuden, valvotun nostetun lämpötilan ja verrattain lyhyen keskimääräisen viipymisajan asettaman vaatimuksen. 5 Matalan kuplivan leijupetireaktorin pääasiallisena rajoituksena on kuitenkin kykenemättömyys saada tehokkaasti aikaan taloudellinen yhteensopivuus teollisia käyttösovellutuksia varten. Vaikka Ieijupeti voidaan saattaa oikeaan mittakaavaan, edellyttää hyväksyttäviin leijupetiominaisuuksiin kohdistuva vaatimus petin syvyyden vastaavaa mitoitusta, mikä ei salli lyhyen keskimääräisen ominaisviipymisajan yllä-10 pitoa. Matalan kuplivan leijupedin eräänä toisena päärajoituksena on se,- että keskimääräinen minimiviipymisaika ei voi olla alle noin 0,5 sekuntia.
Sekundääriset tekijät rajoittavat myös optimaalisten pikapyrolyysiolosuhteiden saavuttamista. Erittäin rajoitettu ablaatio tapahtuu matalassa kuplivassa petissä ja pa-luusekoittuminen, vaikka se onkin huomattavasti vähentynyt syvässä leijupedissä 15 tapahtuvaan sekoittumiseen verrattuna, on yhä riittävä aiheuttamaan huomattavan viipymisaikajakauman.
Kuljetusreaktorit
Neljää yleistä kuljetusreaktorityyppiä on käytetty hiilipitoisten syöttömateriaalien nopean pyrolyysin yhteydessä. Ne määritetään kuljetusväliaineen luonteen mukai-20 sesti, joka voi käsittää kaasun tai kaasun ja kiinteiden aineosien yhdistelmän, sekä reaktorin kautta kulkevan virtaussuunnan perusteella, joka voi olla ylä- tai alavirtaus. Useimmissa kuljetusreaktoreissa mitta-asteikon tai kaupallisen käyttökelpoisuuden korkeammilla tasoilla käytetään yleensä kaasuvirtausta vain lämmön siirtämistä varten reaktantteihin.
25 Näihin reaktorijärjestelmiin liittyvinä päähaittoina ovat syöttömateriaalin ja lämpö-kantoaineen huono sekoitus, pääasiassa olematon aineosahiukkasten ablaatio ja huono lämmönsiirto reagoiviin aineosahiukkasiin.
• <
Huono lämmönsiirto ja rajoitettu ablaatio johtuvat siitä, että vain kaasua käytetään kuljettavana ja lämpöä siirtävänä väliaineena. Lisäksi alavirtakuljetuskaasureaktori-30 järjestelmän heikot lämmönsiirtorajoitukset estävät toiminnan erittäin lyhyillä vii-veajoilla, joita vaaditaan nesteiden, petrokemikaalien ja haluttujen kemiallisten tuotteiden tuotosten optimointia varten.
5 106313
On myös tehty tutkimuksia käyttämällä useita erilaisia laboratoriomittakaavassa olevia ylävirtareaktoreita kaasunkuljetusväliaineella varustettuina. Esimerkiksi sahanpurua on käytetty syöttömateriaalina läpimitaltaan yhden tuuman suuruisessa reaktorissa käyttölämpötiloissa 300 - 1000 °C, viipymisajan ollessa 0,5 - 10 sekuntia 5 ja kuumennusnopeuden 1000 °C/s. Nestetuotokset näiden kokeiden yhteydessä olivat erittäin vähäisiä, koska tarkoituksena oli maksimoida hiilivetykaasujen määrä.
Kaikki alavirtareaktorijärjestelmien yhteydessä edellä mainitut haitat koskevat myös tätä reaktorityyppiä, joka rajoittaa nesteiden suurten kokonaistuotosten sekä petro-kemikaalien ja arvokkaiden kemikaalien selektiivisten tuotosten saavuttamista varten 10 tarvittavaa potentiaalia.
Lämmönsiirron parantamiseksi kuljetusreaktoreissa on käytettyä kiinteää lämmön-kantoainetta. Biomassan pikapyrolyysi on suoritettu sekä ala- että ylävirtareaktoreis-sa, joiden koot vaihetelvat "penkkimittakaavasta" kaupalliseen malliin asti ja joissa käytetään kuumaa hehkuvaa hiiltä lämmön kuljettamista ja siirtämistä varten.
15 Tämä reaktorityyppi tarjoaa käyttöön erittäin nopean kuumennuksen ja aineosahiuk-kasten erinomaisen ablaation kiinteiden lämmönkantoaineieen ja hiukkasmaisten reaktanttien välisen suoran pyörteisen kosketuksen ansiosta. Putkimaisen ylävirta-osan käyttö erillisen pikasekoittimen jälkeen varmistaa minimaalisen paluusekoit-tumisen ja mahdollistaa erittäin lyhyen yhtenäisten viipymisaikojen laajan esiinty-20 misalueen tarkan valvonnan minimaalisella viipymisaikajakaumalla.
Tähän reaktorityyppiin liittyvänä eräänä haittana on käytännön prosessin puute hiukkasmaisen kiinteän lämmönkantoaineen kierrättämiseksi uudelleen reaktorin • · alaosasta ylös sekoittuneen asti.
Syklonireaktorit 25 Vaihtoehtoinen menetelmä erittäin korkeiden lämmönsiirtonopeuksien, erinomaisen hiukkasablaation sekä minimaalisen paluusekoittumisen aikaansaamiseksi sisältää sykloni- tai pyörreputkireaktorin käytön, jossa nopeasti liikkuvat syöttömateriaali-hiukkaset pakotetaan suoraan ja jatkuvaan läheiskosketukseen kuuman reaktorisei-nän kanssa.
30 Seinä pyyhkii primääriset depolymerisaationesteet reagoivasta pinnasta, jossa ne välittömästi höyrystetään ja siirretään jäähdytysyksikköön. Tämä menetelmä mahdollistaa erittäin lyhyen ja yhtenäisen viipymisajan erinomaisen valvonnan. Labora 6 106313 toriokokeissa ja prosessikehitysyksiköissä on käytetty biomassasyöttömateriaaleja, joiden lämpötila on 400 - 900 °C.
Pienessä mittakaavassa tämä reaktorityyppi täyttää useimmat tehokkaalle ja nopealle pyrolyysille asetetut vaatimukset. Sen potentiaali kaupallista sovellutusta varten on 5 kuitenkin minimaalinen reaktoriseinän kautta tapahtuvan lämmönsiirron sisäisen nopeusrajoituksen, mittasuhteitukseen liittyvän erittäin huomattavan monimutkaisuuden sekä näiden reaktorien kemialliseen prosessiteollisuuteen kohdistuvan kaupallisen sovellutuksen puutteen johdosta.
Tyhjöpyrolyysi 10 Tyhjöpyrolyysi käsittää pikapyrolyysin erikoistapauksen. Edellä mainittuun pikapy-rolyysiprosessiin yleensä liittyvää erittäin nopeaa lämmönsiirtoa ei vaadita, koska toiminta tyhjön alaisena varmistaa sen, että reagoivien aineosahiukkasten pinnalla olevat primääriset depolymerisaationesteet tulevat pian vedetyiksi pois tästä pinnasta ja ja poistetuiksi reaktiovyöhykkeeltä ennen kuin ne huononevat vähemmän ar-15 vokkaiksi sekundäärisiksi tuotteiksi (hiili, raskas terva, tiivistymättömät kaasut).
Vaikka suhteellisen suuria nestetuotoksia on saatu, tämän reaktorimuodon mahdollistaessa tiettyjen tuotefraktioiden valikoivan poisvedon, sen kaupalliseen toteutukseen liittyy esteitä. Niistä vakavimmat käsittävät lämmönsiirtorajoitukset, tyhjöpro-sessien mittasuhteitukseen liittyvän sisäisen vaikeuden, riittämättömän kiintoainevir-20 tauksen potentiaalin sekä toimintakelpoisiksi osoitettujen kemiallisten muunnos-tyhjöprosessien yleisen puutteen teollisessa mittakaavassa.
Mikään edellä olevista reaktoreista ei täytä kaikkia kaupalliseen käyttöön tarkoitettua pikapyrolyysireaktoria varten asetettuja vaatimuksia, erityisesti vaatimusta reaktorin mittasuhteittamiseksi kaupalliseen kokoon.
25 Yhteenveto keksinnöstä
Esillä oleva keksintö käsittää prosessin ja laitteen hiilipitoisten syöttömateriaalien .. tehokkaan, nopean ja käytännöllisen termisen ja/tai katalyyttisen prosessikäsittelyn saavuttamista varten. Erillinen pyörteinen sekoitusvyöhyke saa aikaan hiukkassyöt-tömateriaalin erittäin nopean ja tehokkaan sekoittumisen kiinteään hiukkasmaiseen 30 lämmönkantoaineeseen ja hapettamattomaan siirtokaasuun. Välitön pyörteinen kosketus kiinteään lämmönkantoaineeseen ja syöttömateriaaliin antaa tulokseksi erittäin suuret lämmönsiirtonopeudet ja tehokkaan hiukkasablaation, jotka ovat olennaisen 7 106313 tärkeitä asioita depolymerisaatio- ja haihtuvuuden menettämisreaktioita varten, joiden avulla saavutetaan maksimaaliset kokonaisnestetuotokset.
Esillä olevan keksinnön kohteena ovat yleensä uusi menetelmä ja laite hiilipitoisten materiaalien (syöttömateriaalin) nopeaa lämpöprosessikäsittelyä (kuten pikapyro-5 lyysiä, nopeaa krakkausta) varten, tämän menetelmän käsittäessä nopean sekoituksen ja lämmönsiirron tyypiltään uudenlaisessa reaktorissa. Lämpöä siirretään syöttö-materiaaliin kuumista kiintoainehiukkasista, joiden nopeutta kiihdytetään ja jotka sitten ruiskutetaan reaktorin sisään yhtenä tai useampana virtauksena, niiden törmätessä yhteen tai useampaan syöttömateriaalivirtaukseen. Sekoitusosastossa nämä 10 kuumat kiintoainehiukkaset ja hiilipitoinen syöttömateriaali sitten yhdistetään tiiviiksi pyörteiseksi keskivirtaukseksi sekoitusvyöhykkeellä. Kiinteiden aineosien nopeutta kiihdytetään sekoitusvyöhykkeen alaosassa ja kauttaaltaan sen läpi pyörtei-syyden ja sekoittamisen lisäämiseksi.
Sekoittunen yläpuolella oleva alavirtakuljetusreaktoriosa saa aikaan minimaalisen 15 paluusekoittumisen ja varmistaa erittäin lyhyen valvotun ja yhtenäisen viipymisajan, joka on olennaisen tärkeä asia primäärisen ei-tasapainonesteen ja kemiallisten tuotteiden säilyttämiseksi sekä sekundääristen reaktioiden minimoimiseksi, jotka saavat aikaan arvoltaan alhaisia tasapainotuotteita, kuten hiiltä, koksia, raskaita tervoja ja tiivistymättömiä kaasuja.
20 Kiinteässä hiukkasmuodossa oleva lämmönkantoaine ja liian suuret kiintoainetuot-teet poistetaan erittäin tehokkaan kiintoaine-erotuksen ja (yleensä syklonityyppisen) uudelleenkierrätysjärjestelmän avulla tiivistymättömästä kaasusta ja primäärisestä tuotehöyryvirtauksesta ja lämmönkantoaine palautetaan sekoitusosaan reaktorin ala-osassa. Säätöventtiili on asetettu kiintoainesten palautuslinjaan sen varmistamiseksi, 25 että mitään huomattavaa käänteistä virtausta ei tapahdu uudelleenkierrätyslinjaan.
Keksinnön oleelliset tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.
Esillä olevan keksinnön mukaisesti tarjotaan käyttöön nopean lämpöprosessin avulla toimiva reaktori, joka käsittää: a) pitkänomaisen johtoreaktorin; 30 b) sekoitusosan asetettuna tämän johtoreaktorin alapuolelle varustettuna sisään-ottoporteilla hiilipitoisen syöttömateriaalin ruiskuttamista varten yhdessä hapetta-mattoman siirtokaasun kanssa tai ilman sitä; 8 106313 c) yhden tai useamman portin sekoitusosan alapuolella kuuman kiintoainehiuk-kasvirtauksen sisäänottoa varten; d) reaktorin sisällä sekoitusvyöhykkeen yläpuolella olevan reaktiovyöhykkeen, jonka kautta pyörteiset lämmönkantokiintoaineet ja reagoiva syöttömateriaali virtaa; 5 e) reaktiovyöhykkeen yläpuolella olevan poistoportin, joka liittyy erittäin tehokkaaseen kiintoaineiden erotusjärjestelmään (yleensä vastavirtaussykloniin) lämmön-kantokiintoaineiden ja kooltaan liian suurten kiintoainetuotteiden erottamiseksi tii-vistymättömistä kaasuista ja tuotehöyryistä; f) alasvirtausjohdon lämmönkantokiintoaineiden siirtämiseksi kiintoaine-erotti-10 mesta (esimerkiksi syklonista) sekoitusosan alaosaan sopivalla säätöventtiilillä varustettuna palautusvirtauksen varmistamiseksi reaktorin sekoitusosaan; g) sekoitusvyöhykkeen alaosassa olevien kuumien kiintohiukkasaineosien nopeuden kiihdyttämiseksi sekoitusvyöhykkeeseen, ja tarpeen vaatiessa sekoitusvyöhyk-keellä olevan rajoituksen (so. "nielun" tai supistuksen sekoitusvyöhykkeen läpimi- 15 tässä) kuumien kiintoaineosien ja syöttömateriaalin nopeuden kiihdyttämiseksi edelleen aiheuttaen siten lisääntynyt pyörteisyys, sekoitus ja lämmönsiirto.
Lisäksi käytössä on prosessi hiilipitoisten materiaalien nopeaa termistä ja/tai katalyyttistä käsittelyprosessia varten, käsittäen: a) hiilipitoisen materiaalin virtauksen nopean sekoittamisen kuumien kiintoaine-20 hiukkasten lämmönkantovirtauksen ja hapettamattoman kantokaasuvirtauksen kans- .. sa; b) hiilipitoisen materiaalin virtauksen asettamisen termisten ja/tai katalyyttisten muutosreaktioiden alaiseksi pitkänomaisen alavirtakuljetusreaktorin sisällä; c) reaktioajan valvonnan erittäin lyhyen yhtenäisen viipymisajan varmistamisek-25 si, joka on olennaisen tärkeä primääristen ei-tasapainoisten hajaantumistuotteiden
• I
säilyttämiseksi; d) lämmönkantokiintoaineiden erottamisen tiivistymättömästä kaasusta ja primäärisestä höyrytuotevirtauksesta ja kiinteiden aineosien uudelleenkierrättämisen sekoitusosaan; 30 e) primääristen höyryjen nopean jäähdytyksen kaikkien nesteiden, petrokemikaa-lien ja valittujen kemikaalien maksimituotosten varmistamiseksi.
9 106313
Esillä olevan keksinnön mukainen alavirtakuljetusreaktori käsittää alavirtapetin käsittävän kuljetusreaktorijärjestelmän (kuumat kiintoaineet käsittävällä lämmönkan-toaineella varustettuna), kuumien kantoainekiintoaineiden uudelleenkierrätyksen ja kuumien kantokiintoaineiden nopeaa ja perinpohjaista sekoittamista hiilipitoisen 5 syöttömateriaalin kanssa tarkoitetun välineen yhdistelmän. Tulokseksi saatu prosessi saa aikaan seuraavat asiat; 1) erittäin nopean lämmönsiirron kiinteästä lämmönkantoaineesta hiilipitoisiin reaktantteihin, niin että nämä reaktantit saavuttavat halutun reaktiolämpötilan halutun yleisviipymisajan pienen osan aikana; 10 2) yhtenäisen erittäin lyhyen viipymisajan tarkan valvonnan, niin että kaikkien nesteiden tai yksittäisten kemikaalien, polttoaineiden tai kemikaaliluokkien valikoidut ei-tasapainotetut maksimituotokset saavutetaan; 3) erinomaisen hiukkasablaation, jolloin haitalliset sekundääriset reaktiot reagoivan aineosahiukkasen sisällä minimoidaan raskaiden sekundääristen tervojen ja 15 kiintoainejäämätuotteiden (hiili, koksi, hieno hiilijauhe) muodostumisen rajoittamiseksi; 4) erittäin rajoitetun paluusekoittumisen, jolloin viipymisaikajakauma on kapea ja sekundääriset reaktiot ovat minimaalisia; 5) valvotun korkean lämpötilan; 20 6) konfiguraation, joka edesauttaa nopeaa tuotejäähdytystä; 7) välineen kuumien kiintoaineiden muodostaman lämmönkantoaineen tehokkaaksi uudelleenkierrättämiseksi.
Tämän rakennemuodon avulla vältetään leijupeteihin liittyvät viipymisaikarajoituk-set. Tällöin on mahdollista saavuttaa leijupetien minimiarvon alittavat yhtenäiset 25 viipymisajat ja nämä erittäin pienet viipymisajat voidaan lisäksi säilyttää suurissa · kaupallisessa käytössä olevissa reaktoreissa.
Esillä olevan keksinnön mukainen alavirtapetireaktori lämmönkantokiintoaineiden uudelleenkierrätyksellä varustettuna näyttää samanlaiselta kuin klassisten kiertolei-jupetien (CFB), joita on käytetty kaupallisesti polttamiseen, kaasuttamiseen ja kalsi-30 nointiin, yhteydessä käytetty reaktori. Näiden reaktorien välillä on kuitenkin useita huomattavia peruseroavaisuuksia: 10 106313 1) Klassiset CFB-sovellutukset käsittävät hapettavat (osittaiset tai täydelliset pa-lamis)reaktiot. Sen sijaan pikapyrolyysi on hapettamaton prosessi, so. kemialliset reaktiot tapahtuvat hapen poissaollessa.
2) CFB-sovellutuksissa käytetään tasapainoprosessia, joka on tarkoitettu saatta-5 maan reaktio loppuun. Sen sijaan pikapyrolyysin yhteydessä yritetään säilyttää ei- tasapaino-olosuhteiset välituotteet. Toisin sanoen, kun tasapaino-olosuhteet on saavutettu CFB-sovellutuksissa, ei tuotejakaumassa tapahdu mitään lisämuutosta eivätkä suurennetut viipymisajat vaikuta vastakkaisesti haluttuihin tuotetuotoksiin. Tämä on aivan toisenlainen tilanne pikapyrolyysiin verrattuna, jonka yhteydessä suurenit) nettu viipymisaika muuttaa suuresti haluttujen ei-tasapainoisten välituotteiden tuotoksia.
3) Koska klassiset CFB-tuotteet on tarkoitettu antamaan tulokseksi tasapainotuot-teet, ei esiinny mitään vaatimusta yhtenäisen erittäin lyhyen viipymisajan suhteen toisin kuin pikapyrolyysiprosessien yhteydessä. Tämä merkitsee puolestaan sitä, et- 15 tä: - hiukkasablaatio ei ole olennaisen tärkeä asia, koska ablaation puutteesta johtuvat sekundääriset reaktiotuotteet muutetaan myöhemmin halutuiksi lopullisiksi tasapai-notuotteiksi; - ei ole olemassa mitään tiukkaa vaatimusta kuumien kiintokantoaineiden erittäin 20 nopeaa sekoittamista varten reaktanttien kanssa, koska erittäin suuret lämmönsiir- tonopeudet eivät ole olennaisen tärkeitä (pidennetty viipymisaika mahdollistaa suuremman ajan riittävän lämmönvaihdon esiintymiselle); • · - poistumistaso kiinteiden aineiden uudelleenkierrätysjärjestelmään (joka käsittää yleensä syklonin) sekoitusosan yläpuolella ei ole kriittinen muuttuja klassisten CFB- 25 tuotteiden yhteydessä, koska minimaalinen viipymisaika ei ole pakollinen. Pikapyro-lyysisovellutusta varten on tasapaino saavutettava lyhyen viipymisajan (minimikorkeus sekoittunen yläpuolella) ja syklonin tukehtumisen välttämiseksi vaaditun minimikorkeuden välillä.
4) Koska klassiset CFB-sovellutukset ovat hapettavia, voidaan kiinteän lämmön-30 kantoaineen syöttämä lämpö täydentää huomattavassa määrin polttamisen avulla re- aktiovyöhykkeellä. Sen sijaan polttamista reaktiovyöhykkeellä on vältettävä pikapyrolyysin yhteydessä, joten koko lämmöntarve sekoitus- ja reaktiovyöhykkeillä on tyydytettävä pelkästään kuuman kiintoainevirtauksen avulla.
11 106313 5) Klassisten CFB-sovellutusten yhteydessä ei pyritä saamaan aikaan nestetuotet-ta, joka yksinkertaistaa uudelleenkierrätettyjen kiintoaineiden erotusta tuotekaasuis- ' ta. Sen sijaan pikapyrolyysiprosessit on usein tarkoitettu maksimoimaan nesteiden tuottaminen, jotka aiheuttavat vakavia rajoituksia uudelleenkierrätettyjen kiinteiden 5 aineiden erotuksessa tiivistyvistä höyryistä sen varmistamiseksi, että haluttua neste-tuotetta ei kadoteta kiinteiden aineiden uudelleenkierrätysvirtaukseen.
6) Muita kuin mekaanisia rajoituksia jatkuvan virtauksen varmistamiseksi ei ole olemassa esipyrolyysireaktioiden estämisen suhteen klassisiin CFB-tuotteisiin liittyvässä syöttöjärjestelmässä. Sen sijaan esipyrolyysia ei saa sallia tapahtuvan pikapy- 10 rolyysireaktorien syöttöjärjestelmässä, koska tämä muuttaisi huomattavasti lopullisten tuotejakaumaa.
7) Klassisten CFB-tuotteiden yhteydessä halvan kaasun (yleensä ilman) tuore ulkoinen syöttö tapahtuu jatkuvasti reaktoriin kiinteiden aineiden kuljettamiseksi petin läpi. Pikapyrolyysireaktorijärjestelmässä sekoitus- ja reaktiovyöhykkeille tulevan 15 kaasun on oltava hapettamatonta ja yleensä ainoa halpa syötettävä kantokaasu käsittää tiivistymättömien tuotekaasujen uudelleenkierrätetyn osan. Siten on kyettävä käsittelemään tehokkaasti tuotekaasuvirtausta sen tekemiseksi sopivaksi uudelleen-kierrätystä varten.
Edellä olevan perusteella on selvää, että seuraavat klassisten CFB-tuotteiden yhtey-20 dessä esiintyvät ongelmat on otettava huomioon ja voitettava, jos kiinteiden aineiden uudelleenkierrätyksellä varustettua alavirtapetikuljetusreaktoria aiotaan soveltaa tehokkaasti hiilipitoisten syöttömateriaalien pikapyrolyysiin.
« « 1) erittäin lyhyt yhtenäinen valvottu viipymisaika; 2) erittäin nopea perinpohjainen sekoitus sekoitusosasssa hyvin suurten lämmön-25 siirtonopeuksien varmistamiseksi; 3) riittävä lämmönsyöttö ja -siirto reaktiovyöhykkeelle pelkästään kiinteän hiuk-kasmaisen lämmönkantoaineen kierrätyksen avulla; 4) syklonin tukehtumisen välttäminen saavuttamalla samalla reaktorin halutut minimaaliset viipymisajat; 30 5) erittäin suuri hiukkasablaatioaste; 6) hapettamattomat olosuhteet reaktiovyöhykkeellä; I2 106313 7) tiivistyvien höyrytuotteiden tehokas erottaminen kiinteistä lämmönkantoaineis-ta kadottamatta tiivistettyjä höyryjä kiinteiden aineiden uudelleenkierrätysvirtauk-seen; 8) tiivistymättömien tuotekaasujen osan puhdistaminen ja uudelleenkierrätys 5 käyttöä varten kuljetusväliaineena; 9) esipyrolyysin välttäminen syöttöjärjestelmässä.
Esillä olevan keksinnön yhteydessä kaikki edellä olevat ongelmat voitetaan uuden pikapyrolyysireaktorin avulla.
Piirustusten lyhyt kuvaus 10 Keksinnön sovellutusmuotoja selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti pikapyrolyysivirtausjärjestelmää hiilipitoisen syöt-tömateriaalin pikapyrolyysia varten esillä olevan keksinnön mukaista reaktoria käyttämällä.
15 kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen reaktorin erästä sovellutusmuo-toa, kuvio 3 esittää reaktorin sekoitusosan erästä sovellutusmuotoa, kuvio 4 esittää reaktorin sekoitusosan erästä sovellutusmuotoa, kuvio 5 esittää reaktorin erästä vaihtoehtoista sovellutusmuotoa, ja 20 kuvio 6 esittää reaktorin erästä toista vaihtoehtoista sovellutusmuotoa.
Suositeltavan sovellutusmuodon yksityiskohtainen selostus
Seuraavassa selostuksessa piirustuksen kussakin kuviossa esitettyjä vastaavia ele-’ menttejä on merkitty samoilla viitenumeroilla.
Alavirtapetiä käyttävän pikapyrolyysijärjestelmän, joka on varustettu lämpöä kan-25 tavien hiukkaskiintoaineiden uudelleenkierrätyksellä (kutsutaan seuraavassa kierto-petikuljetusreaktorijärjestelmäksi), pääkomponentit on tarkoitettu saamaan aikaan suhteellisen korkea lämpötila mahdollisimman lyhyessä ajassa sekä verrattain lyhyt viipymisaika tässä lämpötilassa hiilipitoisen syöttömateriaalin pikapyrolyysin suorit- 13 106313 tamiseksi. Tuotteiden nopeaa jäähdytystä vaaditaan arvokkaiden ei-tasapainotuottei-den tuotosten säilyttämiseksi.
Kuvioon 1 viitaten pyrolyysiprosessin käyttöä varten vaadittu lämpö siirretään sekoitus- ja reaktiovyöhykkeille 1, 15, 16 pääasiassa kuumien hiukkasmaisten kata-5 lyyttisten tai neutraalien kiinteiden aineiden uudelleenkierrätyksen avulla.
Mitään hapetusta (palamista) ei tapahdu sekoitus- ja reaktiovyöhykkeillä suoran prosessilämmön syöttämiseksi. Hiilen tai kaasun tai ulkoisesti syötetyn polttoaineen suoraa tai epäsuoraa polttamista tai epäsuoraa sähkövastuskuumennusta voidaan käyttää kuumentamaan uudelleenkierrätetyt kiinteät aineet ennen niiden ruiskutta-10 mistä sekoitusosaan 16. Hiilen suoraa polttamista voi esiintyä kiinteiden aineiden uudelleenkierrätyslinjassa (sekoitus- ja reaktiovyöhykkeiden ulkopuolella). Vaihtoehtoisesti tai täydennyksenä prosessilämpöä voidaan syöttää uudelleenkierrätyskaa-sun suoran polttamisen avulla syöttökammiossa 18 tai uudelleenkierrätyskaasulinjan 19 kaasupolttimessa. Epäsuora kuumennus voidaan saada aikaan polttamalla uudel-15 leenkierrätyskaasua tai ulkoisesti syötettyä polttoainetta polttosauvojen sisällä tai uudelleenkuumennusvyöhykkeen 17 sisällä olevien sähkövastuskuumennussauvojen avulla.
Kiertopetikuljetusreaktorijärjestelmän (alavirtapetiä käyttävän kuljetusreaktorijärjes-telmän) sisältävän pikapyrolyysilaitteen pääkomponentit on esitetty kuviossa 1. Nä-20 mä komponentit käsittävät kuumien kiinteiden aineiden uudelleenkierrätysjärjestel-män 2, 3, syklonierottimen 6, 7, jäähdytysjärjestelmän ja nesteen talteenoton 10, 11, 12 sekä syöttöjärjestelmän 4, 5.
• « : Kiintoainehiukkasten muodossa olevan lämmönkantoaineen ja hiilipitoisen syöttö- materiaalin nopea sekoittaminen ja lämmön siirto hiilipitoiseen syöttömateriaaliin 25 suoritetaan kuljetusreaktorin 1 sekoitusosassa 16. Lämpöä siirretään sekoitusosassa neutraaleista tai katalyyttisistä kiintoainehiukkasista ja kaasumaisesta lämmönkan-toaineesta hiilipitoiseen syöttömateriaaliin (so. kiintoainehiukkasten, sumuksi hajoi-tettujen hiukkasten, höyryn, kaasun tai nesteen muodostamana virtauksena). Perin-" pohjainen sekoitus ja nopea lämmönsiirto tapahtuvat yleensä 10% kuluessa koko 30 kuljetusreaktorijärjestelmän halutusta viipymisajasta. Siten sekoitusaika on yleensä alle 0,10 sekuntia ja sopivimmin 0,015 - 0,030 sekuntia. Syöttömateriaalin kuumen-nusnopeuden olisi oltava suurempi kuin 1000 °C/s.
Kiintoainehiukkasten muodossa olevan lämmönkantoaineen käyttö kaasumaiseen lämmönkantoaineeseen verrattuna parantaa suuresti lämmönsiirtoa kiinteiden ainei- ,4 106313 den suuremman lämmönkantokapasiteetin johdosta (yksikkömassaa kohden) sekä kiinteiden aineiden kykyä reagoivan hiilipitoisen syöttömateriaalin pinnan mekaanisen ablaation suhteen. Lisäksi voidaan saavuttaa paljon suuremmat lämmönsiirtono-peudet hiilipitoiseen syöttömateriaaliin käyttämällä suoraa kosketusta pyörteiseen 5 kuumaan hiukkaskiintoaineeseen kuin mikä olisi mahdollista epäsuoran lämmönsiirron yhteydessä reaktoriseinän läpi.
Kuten kuviosta näkyy, lämpösekoitinosan 16 pikasekoitus/lämmönsiirtotoimenpiteet tapahtuvat erillään alavirtakuljetusreaktoriosan 1 toiminnasta. Tämä mahdollistaa koko reaktioviipymisajan tarkan valvonnan, koska lämmönsiirtoa/sekoittamista var-10 ten tarvittava aika käsittää vain pienen osan kokonaisviipymisajasta. Kokonaisvii-pymisaika reaktorijärjestelmässä (so. lämpösekoitusosassa 16 ja alavirtakuljetus-osassa 1) on yleensä suuruusluokkaa 0,10 - 0,90 sekuntia.
Kupliva leijupeti voi esimerkiksi suorittaa tarvittavan lämmönsiirron, jolloin esiintyy kuitenkin erittäin rajoitettu viipymisajan valvonta, viipymisajan jakauman olles-15 sa suuri huomattavan osan reaktanteista pysyessä reaktorissa keskimääräistä viipy-misaikaa pitemmän ajan. Lisäksi leijupedissä mahdollinen minimiviipymisaika on usein suurempi kuin nesteiden, petrokemikaalien tai erityisten kemiallisten tuotteiden maksimituotoksia varten vaadittu optimaalinen viipymisaika. Toisaalta taas tavanomainen kuljetus- tai tulppavirtausreaktori (jossa ei ole sekoitusosaa) voi tarjota 20 käyttöön tarkan viipymisajan valvonnan, lämmönsiirtonopeuden ollessa tällöin kuitenkin rajoitettu.
Toisin kuin kuplivaa tai "tiivisfaasista" leijupetiä esillä olevan keksinnön mukaista .. kiertopetikuljetusreaktoria käytetään riittävän suurilla pintanopeuksilla (jotka ovat yleensä suurempia kuin kaksi metriä sekunnissa), jolloin kaikki reaktorimateriaali 25 kuljetetaan ulos reaktorijärjestelmästä. Paluusekoittumista tapahtuu vain verrattain vähän ja sekä kiintoaine- että höyryvaiheviipymisajan jakauma on kapea (viipymisaika on suhteellisen yhtenäinen). Pyörteisen sekoituksen jälkeen kuljetusreaktori-osan toiminta muistuttaa tulppavirtausreaktorin toimintaa. Tämä seikka mahdollistaa järjestelmän tarkan valvonnan halutun yhtenäisen keskimääräisen viipymisajan saa-30 vuttamiseksi.
Ruiskutuksen jälkeen reaktorijärjestelmän alaosaan hiilipitoisen syöttömateriaalin pikapyrolyysi aloitetaan lämpösekoittimessa 16 ja sitä jatketaan kuljetusreaktorissa 1. Kiinteä ja kaasumainen lämmönkantoaine yhdessä tuotehöyryjen ja hiilen kanssa siirretään ulos kuljetusreaktorista 1 kuumien kiintoaineiden uudelleenkierrätysjärjes-35 telmään 2. Tässä uudelleenkierrätysjärjestelmässä, joka käsittää yleensä vastavirta- ,5 106313 ussyklonin, kiinteät aineet poistetaan höyryvaihevirtauksesta, joka käsittää kuljetus-kaasun, tiivistymättömät tuotekaasut ja primääriset tiivistyvät höyrytuotteet. Hiuk-kasmuodossa olevat kiinteät aineet kuumennetaan uudelleen ja palautetaan reaktori-järjestelmän sekoitusosaan 16 kiinteiden aineiden uudelleenkierrätyslinjan 3 kautta.
5 Kiinteiden aineiden kuumentaminen voi vaihtoehtoisesti tapahtua reaktorijärjestel-män alaosassa 17 (so. sekoitusosan, jossa lämmönsiirtonopeudet pysyvät suurina, alapuolella) palamatonta lämmönlähdettä käytettäessä.
Poistoväylä reaktorijärjestelmästä kuumien kiinteiden aineiden uudelleenkierrätys-järjestelmään (yleensä poistoaukko vastavirtaussykloniin) on asetettu siten, että saa-10 vutetaan halutut minimaaliset viipymisajat tukkimatta erotus/uudelleenkierrätys-järjesteimää. Kiinteiden aineiden uudelleenkierrätyslinja on varustettu tarvittavalla virtausrajoituslaitteella 14 sen varmistamiseksi, että huomattavampia määriä kiinto-ainehiukkasten muodossa olevaa lämmönkantoainetta, kuljetuskaasuja, tuotekaasuja ja höyryjä tai kiinteitä hiilipitoisia materiaaleja ei puhalleta takaisin kuumien kiintei-15 den aineiden uudelleenkierrätysjärjestelmään.
Tiivistymättömät tuotehöyryt, tiivistymättömät tuote- ja kuljetuskaasut sekä hienot kiinteät hiukkaset poistuvat primääristen kuumien kiintoaineiden uudelleenkierrätys-järjestelmästä (yleensä vastavirtaussyklonista) erittäin tehokkaaseen sekundääriseen sykloniin 6, jossa hiili, hieno tuhka ja hankautuneet petimateriaalit poistetaan höy-20 ryistä ja kaasuista ja kerrostetaan kiintoaineiden kokoojasäiliöön 7. Nämä erotetut kiintoaineet poistetaan sitten kokoojasäiliöstä sulkuventtiilin välityksellä. Sekä primääristen että sekundääristen kiintoaine-erotusjärjestelmien lämpömäärä tarkastetaan sen varmistamiseksi, että tuotevirtauksen lämpötila ei putoa määrätyn lämpöti-Γ lan (joka on yleensä sama kuin reaktorilämpötila) alapuolelle.
25 Sekundäärisestä erottimesta tuleva kuuma tuotevirtaus (joka käsittää tiivistyvät ja tiivistymättömät tuotteet) jäähdytetään välittömästi ja tiivistetään jäähdytetyn ja kierrätetyn nesteen (joko nestetuotteen tai jonkin muun sopivan nesteliuottimen) avulla primäärisessä lauhduttimessa, joka käsittää yleensä suorakosketuslauhdutin-kolonnin 8. Lauhdutettu lämmin neste vedetään pois primäärisen lauhduttimen poh-30 jasta pumpun avulla ja siirretään lämmönvaihtokolonniin lisäjäähdytystä varten. Jäähdytetyt nesteet ruiskutetaan sitten takaisin primäärilauhdutinkolonnin yläosan sisään. Jäljellä olevat höyrytuotteet, jotka eivät ole tulleet lauhdutetuiksi primäärisessä kolonnissa, jäähdytetään sen jälkeen sekundäärisessä lauhduttimessa, yleensä suorakosketuksisessa pakatussa lauhdutinkolonnissa 9. Jäähdytetty ja lauhdutettu 35 nestetuote vedetään pois sekundäärisen lauhdutinkolonnin pohjasta ja kierrätetään kulkemaan sekundäärisen lämmönvaihtokolonnin kautta. Sekundäärisen lauhdutti- 16 106313 men pakatun kolonnin yläosasta poistuva kaasuvirtaus jäähdytetään lopullisesti lämmön vaihtime s sa 20.
Pysyvät aerosolit (orgaaninen sumu), jotka eivät tule kerätyiksi, poistetaan huur-teenpoistimen 10 suodatinastian 11 tai sopivan kaavintajärjestelmän avulla. Osa 5 tuotekaasuvirtauksesta puristetaan sitten kaasupuhaltimessa 12 ja kierrätetään uudelleen reaktoriin syöttömateriaalin, kiintoainehiukkasten muodossa olevan lämpökan-toaineen ja tuotteiden kuljettamiseksi reaktorijärjestelmän kautta. Pienet määrät aerosolia, joita ei saada kerätyksi huurteenpoistimen ja suodattimen avulla, voivat kerrostua kaasun uudelleenkierrätyspuhaltimeen, josta ne poistetaan jaksoittaisesti liuo-10 tinpesun (yleensä natriumhydroksidilla suoritetun pesun) avulla.
Pikapyrolyysireaktioita varten tarvittava lämpö siirretään reaktantteihin kuumien kiintoainehiukkasten välityksellä. Kiinteät aineet voidaan taas kuumentaa useiden erilaisten menetelmien (ja niiden yhdistelmien) avulla: - kiinteiden aineiden suora kuumennus lisäämällä kiinteisiin aineisiin ilmaa reaktori-15 järjestelmän ulkopuolella ja juuri ennen niiden tulemista uudelleen sekoitusvyöhyk- keelle, polttaen siten kooltaan liian suuret hiiliaineosat, jotka ovat tarttuneet kiinni kiinteän lämmönkantoaineen pintaan; - kiinteiden aineiden epäsuora kuumennus reaktorijärjestelmän ja siirtolinjojen välityksellä; 20 - kiinteiden aineiden epäsuora kuumennus kuumentamalla uudelleenkierrätyskaasu- virtausta hiili- tai kaasutuotteiden tai muiden polttoaineiden osan ulkoisen polttami-: sen avulla syöttökammiossa 18, kaasun uudelleenkierrätyslinjassa 19 tai jossain muussa sopivassa ulkoisessa polttimessa; - kiinteiden lämmönkantoaineiden suora kuumennus sähkövastus- tai sisälämmitys-25 kuumennustankojen avulla tiivisvaiheisella esikuumennusvyöhykkeellä 17 reaktori- järjestelmän sekoitusosan 16 alapuolella.
m ·
Kuten edellä on mainittu, joko nestemäiset (juoksevan väliaineen muodossa olevat), kiinteät tai kaasumaiset hiilipitoiset syöttömateriaalit voidaan käsitellä kiertopetikul-jetusreaktorin pikapyrolyysijärjestelmässä. Tämä syöttöjärjestelmä vaihtelee käyte-30 tyn syöttömateriaalin luonteesta riippuen. Tiivistymättömien kaasujen tai höyrystyneiden nesteiden syöttö tapahtuu suoraan eteenpäin eikä vaadi minkään erityisen syöttömekanismin käyttöä. Hajotussyöttöjärjestelmää vaaditaan nestemäistä syöttö-materiaalia varten, kun taas mekaanista, pneumaattista tai yhdistettyä mekaanis/- 17 106313 pneumaattista syöttöjärjestelmää vaaditaan kiinteitä aineita varten. Eräs esimerkki kiinteiden aineiden syöttöjärjestelmästä on esitetty kuviossa 1, jossa sulkusuppilojär-. jestelmää 5 käytetään syöttämään kiinteä hiilipitoinen syöttömateriaali reaktorin syöttöruuviin 4. Syöttöastian pohjassa oleva kieräruuvi annostelee hiilipitoisen ma-5 teriaalin syöttöruuviin kantokaasun avustamana syöttömateriaalin ruiskuttamiseksi reaktorin sekoitusosastoon.
Suositeltava kierrätyspeti, kuljetusreaktorijärjestely, on esitetty kuviossa 2. Tässä järjestelmässä käytetään kuuman uudelleenkiertävän kiintoainevirtauksen tai -virtausten ylöspäin suuntautuvaa impulssia lämmön siirtämiseksi ruiskutettuun hiilipi-10 toiseen materiaaliin. Kiinteä hiilipitoinen materiaali ruiskutetaan yhdistettyjen mekaanisten ja pneumaattisten välineiden avulla käyttäen kiertoruuvia lähelle reaktori-ruuvin 4 poistoaukkoa ruiskutettua kuljetuskaasua. Kuljetuskaasu muodostaa yleensä pienen osan uudelleenkierrätetystä kaasutuotteesta. Tämän syöttötekniikan avulla sekoitus ja lämmönsiirto sekoitusvyöhykkeellä tehostuu. Verrattain viileän uudel-15 leenkierrätetyn tuotekaasun lisääminen reaktoriruuviputkeen auttaa myös hiilipitoisen syöttömateriaalin ylläpidossa tasolla, jossa mitään esipyrolyysia ei voi tapahtua. Vaihtoehtoisesti voidaan valita käyttöön mekaaniset syöttöjärjestelmät, jolloin ei vaadita mitään pneumaattista virtausta syötön edesauttamiseksi (esimerkiksi sysäys-tulppasyöttölaitteen yhteydessä).
20 Kuvio 3 esittää erästä järjestelyä reaktorin sekoitusosaa varten. Sekoitusosa 16 sallii lämmön nopean siirron kuumasta hiukkaskiintoaineen muodossa olevasta lämmön-kantoaineesta kiinteään hiukkasmaiseen hiilipitoiseen syöttömateriaaliin tai sumuksi hajotettuun nestemäiseen hiilipitoiseen syöttömateriaaliin. Sekoittaminen ja läm-mönsiirto tapahtuvat yleensä 0,10 sekunnissa, sopivimmin 0,005 - 0,030 sekunnin 25 kuluessa lämpösekoittimessa. Hiilipitoisen syöttömateriaalin hiukkaskoko on tavallisesti alle 6 mm kiinteitä aineita ja yleensä alle 1 mm sumuksi hajotettuja nesteitä varten. Lämpöä kantavat kiinteät aineosat käsittävät yleensä neutraalin kvartsihiekan tai aluminiumoksidikvartsikatalyytin, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on suuruusluokkaa 40 - 500 mikronia, * · * 30 Lämpösekoitinosan 16 nopea pyörteinen sekoitus/lämmönsiirtotoiminto tapahtuu erillään kuljetusreaktorin (1) toiminnasta, jolloin esiintyy tiivis vaihe sekoitinosan sisällä, laimennusvaiheen esiintyessä taas kuljetusreaktoriosan sisällä. Tämä mahdollistaa koko reaktioviipymisajan tarkan valvonnan, koska lämmönsiirtoa/sekoitta-mista varten vaadittu aika käsittää verrattain pienen osan koko viipymisajasta, ollen 35 yleensä alle 20 % ja sopivimmin alle 10 % siitä. Kokonaisviipymisaika reaktorijär- is 106313 jestelmässä (so. lämpösekoittimessa ja kuljetusreaktorissa) on yleensä suuruusluokkaa 0,05 - 0,90 sekuntia.
Kiinteän syöttömateriaalin ruiskutus tapahtuu mekaanisen syöttölaitteen 4, yleensä ruuvikierän, avulla yhdessä tai useassa radiaalisessa ruiskutuskohdassa. Syöttölait-5 teen suorituskykyä voidaan pneumaattisesti lisätä ruiskuttamalla neutraalia kaasua, yleensä osa jäähdytettyä uudelleenkierrätettyä tuotekaasua. Tämä auttaa lisäämään syöttömateriaalihiukkasten tulonopeutta parantaen siten niiden tunkeutumista sekoi-tuslaueelle jäähdyttäen samalla syöttömateriaalin ja estäen siten esipyrolyysin. Neutraalin kaasun käyttö estää tuotehöyryjen paluuvirtauksen syöttömateriaalin 10 syöttöjärjestelmään. Ruiskutusputket voivat myös sisältää ilma- tai vesijäähdytys-vaipat syöttömateriaalin esikuumentumisen hidastamiseksi.
Kiintoainehiukkasten muodossa oleva lämmönkantoaine syötetään sekoitusosaan pneumaattisen virtauksen avulla yhden tai useamman tuloasennon välityksellä läheisessä yhteydessä syöttömateriaalin sisäänmenoporttien kanssa. Lämmönkantoaine-15 massan virtausnopeuden suhde hiilipitoisen syöttömateriaalin virtausnopeuteen riippuu järjestelmän lämpövaatimuksista, joka puolestaan on riippuvainen syöttömateriaalin luonteesta ja halutusta reaktiolämpötilasta. Tämä suhde on yleensä 1:1 - 200:1 ja sopivimmin suuruusluokkaa 5:1 - 100:1. Kiinteiden aineiden uudelleenkierrätys-linjaan 3 asetettu virtausrajoituslaite valvoo kiinteiden aineiden palautusnopeutta 20 sekoittimeen estäen samalla lämmönkantokiintoaineiden, kuljetuskaasun, tuotekaa-sujen ja höyryjen tai kiinteän hiilimateriaalin palautusvirtauksen.
Kuljetuskaasu, yleensä neutraali kaasu tai tiivistymättömien tuotekaasujen uudel-. , leenkierrätetty osa, syötetään reaktoriin syöttökammion kautta, joka on asetettu kaa- sunjakolevyn, tavallisesti arinalevyn, alapuolelle.
25 Kuvio 4 esittää vaihtoehtoista sovellutusmuotoa reaktorin sekoitusosaa varten. Tässä tapauksessa reaktorin sekoitusosa on varustettu kahdella toistensa suhteen konver-goivalla syöttöjohdolla 3 kiinteää lämmönkantoainetta varten, joka syötetään kuumien kiintoaineiden uudelleenkierrätysjärjestelmästä. Toistensa suhteen konvergoi- • · *. vat syöttöjohdot on suunnattu hiilipitoisen syöttömateriaalin aksiaalista syöttövir- 30 tausta 4 kohden ja saavat aikaan kuuman kantoaineen ja syöttömateriaalin läheisen kosketuksen ja perinpohjaisen sekoittumisen. Tämä pyörteisyys on ihanteellinen asia nopeaa lämmönsiirtoa varten. 60 asteen kulma valittiin suositeltavana kulmana lämmönkantoainesuihkujen syöttämiseksi keskeiseen hiilipitoisen syöttöaineen virtaukseen.
19 106313
Kuviossa 5 on esitetty kiertopetiä käyttävän kuljetusreaktorijärjestelmän eräs vaihtoehtoinen sovellutus. Tässä tapauksessa kutistusosa 21 on asetettu reaktorijärjestel-mään sekoitusosan 16 ja kuljetusreaktoriosan 1 väliin. Kutistuskulma on yleensä 25 - 60 astetta, sopivimmin 40 - 50 astetta. Tämä kutistus lisää edelleen järjestelmän 5 sekoitus- ja lämmönsiirto-ominaisuuksia ja mahdollistaa yhdessä kuljetusosan läpimitan vastaavan vähennyksen (so. vähentyneen reaktiotilavuuden) kanssa toiminnan paljon pienemmillä viipymisajoilla, jotka ovat vaadittaessa alle 0,10 sekuntia.
Kuviossa 6 on esitetty kuvion 5 kaltainen toinen vaihtoehtoinen reaktorisovellutus, johon on kuitenkin lisätty toinen kutistusosa 15 uudelleenkuumennusvyöhykkeen 17 10 ja sekoitusosan 16 väliin. Tämä toinen kutistusosa kiihdyttää ja keskittää edelleen kuumaa kiintoainevirtausta, joka puolestaan tehostaa sekoitusta ja lämmönsiirtoa se-koitusvyöhykkeellä 16.
Esimerkit
Esillä olevan keksinnön mukaista kiertopetikuljetusreaktoria käytettiin seuraavassa 15 selostettavien syöttömateriaalien avulla esitetyissä reaktiolämpötiloissa. Tulokseksi saadut nesteen ja kaasun kokonaistuotokset on ilmoitettu ja lisäksi saavutettiin rus-keuttamisindeksi 5,5. Ruskeuttamisindeksi ilmoittaa hiilipitoisten materiaalien suhteellisen kyvyn reagoida aminohappoglysiinin kanssa. Ruskeuttamisindeksi ilmoittaa pyrolyysinesteliuoksen hyvän korrelaation toimintaa varten savunmakuliuoksena se-20 kä myös ruskean värinmuodostuksen määrän elintarvikkeen pinnassa, ja se tunnetaan savunmakuisia tuotteita valmistavassa elintarviketeollisuudessa.
1. Syöttömateriaali - puu (kovapuu) - Hiilipitoisuus: 48,5 % - Vetypitoisuus: 6,2 % 25 - Happipitoisuus: 44,2 % - Tuhkapitoisuus: 0,6 %
Reaktorilämpötila 520 °C Viipymisaika 0,69 s Ajoaika 12,0 tuntia 30 Nesteen kokonaistuotos: 72,5 %
Kaasuntuotos: 13,0 %
Suhteellinen ruskeuttamisindeksi: 5,5
Kun vertaillaan hidasta pyrolyysiä käyttämällä lämpötilassa 520 °C saavutettuja tuloksia, suhteellinen ruskeuttamisindeksi oli 5,5 kertaa suurempi, nesteen kokonais-35 tuotos oli noin 2,4-kertainen ja hiilituotos oli 56 % pienempi kuin esillä olevaa kek- 20 106313 sintöä käytettäessä kovapuun pyrolyysiin. Lisäksi kovapuun hitaan pyrolyysin tuloksena saatu nestetuote käsittää arvoltaan suhteellisen vähäisen sekundäärisen tervan (jonka sisältämät aineosat on polymerisoitu ja lauhdutettu uudelleen ketjultaan pitempien raskaiden yhdisteiden muodostamiseksi). Tämä hitaan pyrolyysin tuottama 5 neste on erittäin paksujuoksuista ja sitä on hyvin vaikea kaataa huonelämpötilassa. Toisaalta taas esimerkin 1 mukainen pikapyrolyysin avulla tuotettu neste käsittää arvokkaat kevyet komponentit, jotka ovat täysin erilaisia kuin hitaan pyrolyysin avulla saadut nesteet niiden kemiallisen koostumuksen ja arvon suhteen. Kovapuu-materiaalista pikapyrolyysin välityksellä saadut tuotteet ovat hyvin helppojuoksuisia 10 ja niitä voidaan vaivattomasti kaataa huonelämpötilassa.
Esimerkin 1 mukaista laitetta käytettiin seuraavien syöttömateriaalien, reaktiolämpö-tilojen sekä viipymis- ja ajoaikojen yhteydessä, jolloin saatiin seuraavassa esitetyt tuotokset.
2. Syöttömateriaali - puu (kovapuu) 15 - Hiilipitoisuus: 48,5 % - Vetypitoisuus: 6,2 % - Happipitoisuus: 44,2 - Tuhkapitoisuus: 0,6 %
Reaktorilämpötila 500 °C
20 Viipymisaika 1,4 s
Ajoaika 15,0 tuntia Nesteen kokonaistuotos: 70,0 %
Kaasutuotos: 11,0 %
Suhteellinen ruskeuttamisindeksi: 3,5 25 Kun vertaillaan hidasta pyrolyysiä käyttämällä lämpötilassa 520 °C saavutettuja tuloksia, suhteellinen ruskeuttamisindeksi oli 3,5 kertaa suurempi, nesteen kokonaistuotos oli noin 2,3-kertainen ja hiilituotos oli 42 % pienempi kuin esillä olevaa keksintöä käytettäessä kovapuun pyrolyysiin. Samoin kuin esimerkissä 1 kovapuun hitaan pyrolyysin tuloksena saatu nestetuote käsittää arvoltaan suhteellisen vähäisen ;; 30 sekundäärisen tervan. Toisaalta taas esimerkin 2 mukainen pikapyrolyysin avulla tuotettu neste käsittää arvokkaat kevyet komponentit, jotka ovat täysin erilaisia kuin hitaan pyrolyysin avulla saadut nesteet niiden kemiallisen koostumuksen ja arvon suhteen.
• I
2i 106313
Esimerkin 1 mukaista laitetta käytettiin seuraavien syöttömateriaalien, reaktioläm-pötilojen sekä viipymis- ja ajoaikojen yhteydessä, jolloin saatiin seuraavassa esitetyt tuotokset.
3. Syöttömateriaali - ligniini 5 - Hiilipitoisuus: 63,32 % - Vetypitoisuus: 6,08 % - Happipitoisuus: 33,35 % - Typpipitoisuus: 0,27 %
Reaktorilämpötila 550 °C
10 Viipymisaika 0,8 s
Nestetuotos: 70,0 %
Kaasutuotos: 11,0 %
Esimerkin 1 kaltaista laitetta kuvion 5 mukaisella kutistusosalla lisättynä käytettiin seuraavan syöttömateriaalin ja reaktioaikojen sekä viipymis-ja ajoaikojen yhteydes-15 sä, jolloin saatiin seuraavat tuotokset: 4. Syöttömateriaali - puu (kovapuu) - Hiilipitoisuus: 48,5 % - Vetypitoisuus: 6,2 % - Happipitoisuus: 44,2 % 20 - Tuhkapitoisuus: 0,6 %
Reaktorilämpötila 520 °C Viipymisaika 0,33 s Ajoaika 5,0 tuntia . Nesteen kokonaistuotos: 78 % 25 Kaasuntuotos: 11,1 %
Hiilituotos: 10,9%
Suhteellinen ruskeuttamisindeksi: 6,0
Kun vertaillaan hidasta pyrolyysiä käyttämällä saavutettuja tuloksia, suhteellinen ruskeuttamisindeksi oli 6 kertaa suurempi, nesteen kokonaistuotos oli noin 2,6-·· 30 kertainen ja hiilituotos oli 67 % pienempi kuin esillä olevaa keksintöä käytettäessä kovapuun pyrolyysiin lämpötilassa 520 °C. Samoin kuin esimerkissä 1 kovapuun hitaan pyrolyysin tuloksena saatu nestetuote käsitti arvoltaan suhteellisen vähäisen sekundäärisen tervan. Toisaalta taas esimerkin 4 mukainen pikapyrolyysin avulla tuotettu neste käsittää arvokkaat kevyet komponentit, jotka ovat täysin erilaisia kuin 35 hitaan pyrolyysin avulla saadut nesteet niiden kemiallisen koostumuksen ja arvon suhteen.
Claims (29)
1. Menetelmä hiilipitoisen materiaalin nopeaa lämpöprosessikäsittelyä varten, tunnettu siitä, että tämä menetelmä käsittää: a. primäärisen hiilipitoisen materiaalin virtauksen syöttämisen hapen poissaolles-5 sa pitkänomaiseen onteloon lämpöprosessireaktorissa, jossa kulkee epäorgaanisen lämpöä kuljettavan hiukkasmateriaalin sekundäärinen ylöspäin suuntautuva virtaus, joka konvergoi sanotun primäärisen virtauksen kanssa; b. hiilipitoisen materiaalin virtauksen asettamisen sanotun epäorgaanisen lämpöä kuljettavan hiukkasmateriaalin sekundäärisen virtauksen vaikutuksen alaiseksi, ha- 10 pen poissaollessa hiilipitoisen materiaalin muuntamiseksi; ja c. tuotevirtauksen erottamisen epäorgaanisesta lämpöä kuljettavasta hiukkasma-teriaalista ontelon poistoaukossa olevien erotusvälineiden (6, 7) avulla, niin että hiilipitoisen materiaalin ja lämpöä kuljettavan materiaalin välinen kosketusaika on alle 1,0 sekuntia; 15 d. epäorgaanisen lämpöä kuljettavan hiukkasmateriaalin uudelleenkierrätyksen; e. näiden erotusvälineiden ollessa liitettyinä uudelleenkierrätysjohtolinjaan (3), jossa on säätöväline lämpöä kuljettavan hiukkasmateriaalin virtaussuunnan säätämiseksi; jolloin epäorgaanisen lämpöä kuljettavan hiukkasmateriaalin massan suhde hiilipi-20 toisen syöttömateriaalin massaan on suurempi kuin 5:1, epäorgaanisen lämpöä kul-jettavan hiukkasmateriaalin ollessa hiekkaa tai alumiinioksidikvartsikatalyyttiä, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on välillä noin 40-500 pm.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että: a. hiilipitoisen materiaalin kuumennusnopeus sekoitus- ja reaktiovyöhykkeillä (1, 25 16) on suurempi kuin 1000 °C sekunnissa; • b. hiilipitoisen materiaalin ja primääristen tuotteiden viipymisaika sekoitus- ja reaktiovyöhykkeillä on 0,05-0,90 sekuntia; c. reaktiovyöhykkeen lämpötila on 350-1000 °C; d. tuotteiden lämpötila alenee poistamisen jälkeen sekoitus- ja reaktiovyöhykkeil-30 tä alle 300 °C:n lämpötilaan vähemmässä kuin 0,1 sekunnissa. 23 106313
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekundäärinen virtaus syötetään useiden etäisyyden päässä toisistaan olevien syöttöväylien (3) . kautta.
4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-5 toinen materiaali käsittää hiukkasmaisen hiilipitoisen materiaalin.
5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-toinen materiaali käsittää sumuksi hajotetun nesteen.
6. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-toinen materiaali käsittää höyryn.
7. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi- toinen materiaali käsittää tiivistymättömän kaasun.
8. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-toinen materiaali syötetään nestevirtauksena.
9. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-15 toinen materiaali käsittää puuhiokkeen.
10. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-toinen materiaali käsittää hiilen.
11. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-toinen materiaali käsittää raskaan öljyn. «
12. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi- toinen materiaali käsittää kiviöljystä saadut nesteet.
13. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-toinen materiaali käsittää biomassasta saadun nesteen.
14. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-25 toinen materiaali käsittää ligniinin.
15. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-toinen materiaali käsittää muovit tai polymeerit.
16. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-toinen materiaali käsittää auton ulkorenkaat. 24 106313
17. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-toinen materiaali käsittää kiinteän yhdyskuntajätteen (MSW).
18. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi-toinen materiaali käsittää jätteistä saadun polttoaineen (RDF).
19. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilipi- toinen materiaali käsittää teollisuusjätteet.
20. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säätö-väline käsittää uudelleenkierrätysjohtolinjassa (3) olevan säätöventtiilin (14).
21. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 10 että epäorgaaninen lämpöä kuljettava hiukkasmateriaali käsittää hiekan.
22. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että epäorgaaninen lämpöä kuljettava hiukkasmateriaali käsittää hiekan ja katalyyttiset kiinteät aineet.
22 106313
23. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että epäorgaaninen lämpöä kuljettava hiukkasmateriaali käsittää aluminiumoksidi- kvartsikatalyytin.
24. Alavirtapetillä varustettu kuljetusreaktori hiilipitoisen materiaalin pikapyro-lyysiä varten ilman oleellista hapen läsnäoloa, tunnettu siitä, että tämä reaktori käsittää: 20 a. sekoitusosaston (16), joka sisältää ensimmäisen tulovälineen (3) lämpöä kuljettavan epäorgaanisen hiukkasmateriaalin syöttämiseksi ja toisen tulovälineen (4) hiilipitoisen materiaalin syöttämistä varten; b. alavirtakuljetusreaktoriosan (1) sanotun sekoitusosaston (16) yläpuolelle asetettuna; 25 c. erotusvälineen (6, 7) kuljetusreaktoriosan (1) poistojohdossa kaasumaisten ja nestemäisten pyrolyysituotteiden erottamiseksi lämpöä kuljettavasta epäorgaanisesta hiukkasmateriaalista; ja d. painovoiman avulla syötetyn uudelleenkierrätysjohtolinjan (3) sekoitusosaston (16) ja erotusvälineen välissä epäorgaanisen lämpöä kuljettavan hiukkasmateriaalin 30 palauttamiseksi sekoitusosastoon; ja 25 106313 e. sellaisen määrän epäorgaanista lämpöä kuljettavaa hiukkasmateriaalia, joka riittää aikaansaamaan kuljetusreaktoriosassa käytön aikana epäorgaanisen lämpöä kuljettavan hiukkasmateriaalin massan suhteen hiilipitoiseen syöttömateriaalin massaan suuremmaksi kuin 5:1, epäorgaanisen lämpöä kuljettavan hiukkasmateriaalin 5 ollessa hiekkaa tai alumiinioksidikvartsikatalyyttiä, jonka keskimääräinen hiukkas-koko on välillä noin 40 - 500 μτη.
25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi välineen (8) pyrolyysin avulla saatujen nestetuotteiden jäähdytystä ja lauhduttamista varten.
26. Patenttivaatimuksen 24 tai 25 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi uudelleenkierrätysjohtolinjassa olevan säätövälineen (14), joka säätää epäorgaanisen lämpöä kuljettavan hiukkasmateriaalin suuntaaja nopeutta.
27. Patenttivaatimuksen 24, 25 tai 26 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että hii-lipitoisen materiaalin kokonaisviipymisaika korkeassa lämpötilassa reaktorissa on 15 alle 2,0 sekuntia.
28. Patenttivaatimuksen 24, 25 tai 26 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi kutistusvälineen, jossa lämpöä kuljettava epäorgaaninen hiukkasmate-riaali keskitetään ja sen nopeutta kiihdytetään.
29. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 21-28 mukainen reaktori, tunnettu siitä, 20 että epäorgaaninen lämpöä kuljettava hiukkasmateriaali käsittää hiekan ja alumi- niumoksidikvartsikatalyytin.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002009021A CA2009021C (en) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | Method and apparatus for a circulating bed transport fast pyrolysis reactor system |
| CA2009021 | 1990-01-31 | ||
| PCT/CA1991/000022 WO1991011499A1 (en) | 1990-01-31 | 1991-01-30 | Method and apparatus for a circulating bed transport fast pyrolysis reactor system |
| CA9100022 | 1991-01-30 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI923434A0 FI923434A0 (fi) | 1992-07-30 |
| FI923434A FI923434A (fi) | 1992-07-30 |
| FI106313B true FI106313B (fi) | 2001-01-15 |
Family
ID=4144171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI923434A FI106313B (fi) | 1990-01-31 | 1992-07-30 | Menetelmä ja laite kiertopetikuljetusta käyttävää pikapyrolyysireaktorijärjestelmää varten |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0513051B1 (fi) |
| AU (1) | AU7070191A (fi) |
| CA (1) | CA2009021C (fi) |
| CZ (1) | CZ280465B6 (fi) |
| DE (1) | DE69106347T2 (fi) |
| DK (1) | DK0513051T3 (fi) |
| ES (1) | ES2065674T3 (fi) |
| FI (1) | FI106313B (fi) |
| PL (1) | PL168638B1 (fi) |
| WO (1) | WO1991011499A1 (fi) |
Families Citing this family (53)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9224783D0 (en) * | 1992-11-26 | 1993-01-13 | Univ Waterloo | An improved process for the thermal conversion of biomass to liquids |
| FI934028A (fi) * | 1993-09-14 | 1995-03-15 | Valtion Teknillinen | Jatkuvatoiminen menetelmä ja laite seeluloosavalmistuksen prosessijätteiden sisältämän energian hyödyntämiseksi |
| AT403018B (de) * | 1995-06-28 | 1997-10-27 | Joas Emil Mag | Verfahren zum katalytischen konvertieren von organischen abfällen im niedertemperaturbereich |
| CA2199577C (en) | 1997-03-10 | 2006-01-24 | Barry A. Freel | Grilled flavour composition and process to produce |
| US5820640A (en) * | 1997-07-09 | 1998-10-13 | Natural Resources Canada | Pyrolysis liquid-in-diesel oil microemulsions |
| US6326461B1 (en) * | 1998-01-30 | 2001-12-04 | Ensyn Group, Inc. | Natural resin formulations |
| CA2228418A1 (en) * | 1998-01-30 | 1999-07-30 | Ensyn Technologies Inc. | Natural resin formulations |
| AU737856B2 (en) * | 1998-05-15 | 2001-08-30 | Ivanhoe Htl Petroleum Ltd. | Method and apparatus for a circulating bed transport fast pyrolysis reactor system |
| US6485841B1 (en) * | 1998-10-30 | 2002-11-26 | Ensyn Technologies, Inc. | Bio-oil preservatives |
| AU3798300A (en) | 1999-04-07 | 2000-11-14 | Ensyn Group, Inc. | Rapid thermal processing of heavy hydrocarbon feedstocks |
| US8105482B1 (en) | 1999-04-07 | 2012-01-31 | Ivanhoe Energy, Inc. | Rapid thermal processing of heavy hydrocarbon feedstocks |
| US8062503B2 (en) | 2001-09-18 | 2011-11-22 | Ivanhoe Energy Inc. | Products produced from rapid thermal processing of heavy hydrocarbon feedstocks |
| MXPA03002341A (es) | 2000-09-18 | 2003-10-06 | Ensyn Group Inc | Productos producidos a partir de procesamiento termico rapido de materia de alimentacion de hidrocarburos pesados. |
| US6534689B1 (en) | 2001-08-24 | 2003-03-18 | Pyrocat Ltd. | Process for the conversion of waste plastics to produce hydrocarbon oils |
| US7572362B2 (en) | 2002-10-11 | 2009-08-11 | Ivanhoe Energy, Inc. | Modified thermal processing of heavy hydrocarbon feedstocks |
| US7572365B2 (en) | 2002-10-11 | 2009-08-11 | Ivanhoe Energy, Inc. | Modified thermal processing of heavy hydrocarbon feedstocks |
| US9127208B2 (en) | 2006-04-03 | 2015-09-08 | Pharmatherm Chemicals, Inc. | Thermal extraction method and product |
| EP2027233B1 (en) | 2006-06-14 | 2015-10-07 | Torr-Coal Technology B.V. | Method for the preparation of solid fuels by means of torrefaction as well as the solid fuels thus obtained and the use of these fuels |
| US7905990B2 (en) | 2007-11-20 | 2011-03-15 | Ensyn Renewables, Inc. | Rapid thermal conversion of biomass |
| FI122858B (fi) | 2008-03-31 | 2012-08-15 | Metso Power Oy | Menetelmä pyrolyysin suorittamiseksi ja pyrolyysilaitteisto |
| FI122778B (fi) | 2008-03-31 | 2012-06-29 | Metso Power Oy | Pyrolyysimenetelmä kattilan yhteydessä ja pyrolyysilaitteisto |
| US20110284359A1 (en) | 2010-05-20 | 2011-11-24 | Uop Llc | Processes for controlling afterburn in a reheater and for controlling loss of entrained solid particles in combustion product flue gas |
| US8499702B2 (en) | 2010-07-15 | 2013-08-06 | Ensyn Renewables, Inc. | Char-handling processes in a pyrolysis system |
| US9447350B2 (en) | 2010-10-29 | 2016-09-20 | Inaeris Technologies, Llc | Production of renewable bio-distillate |
| US8377152B2 (en) * | 2010-10-29 | 2013-02-19 | Kior, Inc. | Production of renewable bio-distillate |
| US9382489B2 (en) | 2010-10-29 | 2016-07-05 | Inaeris Technologies, Llc | Renewable heating fuel oil |
| US9315739B2 (en) | 2011-08-18 | 2016-04-19 | Kior, Llc | Process for upgrading biomass derived products |
| US9441887B2 (en) | 2011-02-22 | 2016-09-13 | Ensyn Renewables, Inc. | Heat removal and recovery in biomass pyrolysis |
| US10427069B2 (en) | 2011-08-18 | 2019-10-01 | Inaeris Technologies, Llc | Process for upgrading biomass derived products using liquid-liquid extraction |
| US8203024B2 (en) | 2011-08-23 | 2012-06-19 | Advanced Toffefaction Systems, LLC | Torrefaction systems and methods including catalytic oxidation and/or reuse of combustion gases directly in a torrefaction reactor, cooler, and/or dryer/preheater |
| US9347005B2 (en) | 2011-09-13 | 2016-05-24 | Ensyn Renewables, Inc. | Methods and apparatuses for rapid thermal processing of carbonaceous material |
| US9044727B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-06-02 | Ensyn Renewables, Inc. | Apparatuses and methods for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material |
| US10041667B2 (en) | 2011-09-22 | 2018-08-07 | Ensyn Renewables, Inc. | Apparatuses for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material and methods for the same |
| US10400175B2 (en) | 2011-09-22 | 2019-09-03 | Ensyn Renewables, Inc. | Apparatuses and methods for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material |
| US9109177B2 (en) | 2011-12-12 | 2015-08-18 | Ensyn Renewables, Inc. | Systems and methods for renewable fuel |
| US9670413B2 (en) | 2012-06-28 | 2017-06-06 | Ensyn Renewables, Inc. | Methods and apparatuses for thermally converting biomass |
| FI125685B (fi) | 2012-11-09 | 2016-01-15 | Valmet Technologies Oy | Menetelmä pyrolyysin suorittamiseksi ja pyrolyysilaitteisto |
| US9707532B1 (en) | 2013-03-04 | 2017-07-18 | Ivanhoe Htl Petroleum Ltd. | HTL reactor geometry |
| TWI645026B (zh) | 2013-06-26 | 2018-12-21 | 安信再生公司 | 可再生燃料之系統及方法 |
| US10513660B2 (en) | 2013-07-19 | 2019-12-24 | ABRI-Tech Inc. | Compact fast pyrolysis system for conversion of carbonaceous materials to liquid, solid and gas |
| CZ304835B6 (cs) | 2013-09-04 | 2014-11-26 | Hedviga Group, A.S. | Způsob výroby paliv pro energetiku a zařízení pro výrobu paliv |
| EP3070148A1 (de) * | 2015-03-18 | 2016-09-21 | L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Verfahren und anlage zur schnellpyrolyse von biomasse |
| EP3081622A1 (de) | 2015-04-15 | 2016-10-19 | L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Verfahren und anlage zur verbesserten herstellung von pyrolyseteer |
| EP3093331A1 (de) * | 2015-05-12 | 2016-11-16 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Verfahren und anlage zur herstellung und abkühlung von pyrolyseteer |
| CA2995845A1 (en) | 2015-08-21 | 2017-03-02 | Ensyn Renewables, Inc. | Liquid biomass heating system |
| CA3048681A1 (en) | 2016-12-29 | 2018-07-05 | Ensyn Renewables, Inc. | Demetallization of liquid biomass |
| PL3823949T3 (pl) | 2018-07-16 | 2023-04-24 | Topsoe A/S | Fragmentacja termolityczna cukrów z zastosowaniem ogrzewania rezystancyjnego |
| CA3188369A1 (en) | 2020-09-14 | 2022-03-17 | Ecolab Usa Inc. | Cold flow additives for plastic-derived synthetic feedstock |
| CN112708430B (zh) * | 2021-01-04 | 2022-03-04 | 山东省科学院能源研究所 | 一种连续式固体有机物热解多联产系统及其使用方法 |
| WO2022268329A1 (en) | 2021-06-24 | 2022-12-29 | Btg Biomass Technology Group B.V. | Pyrolysis bio-oil in preservative formulations for wood or wood derived materials |
| WO2023088881A1 (en) | 2021-11-16 | 2023-05-25 | Raymond Paul Fletcher | Process to continuously prepare a gas oil product |
| CA3152668A1 (fr) * | 2022-03-18 | 2023-09-18 | Groupe Onym | Procede de pyrolyse de la biomasse ligneuse |
| CN114806644A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-07-29 | 北京清创晋华科技有限公司 | 一种热解气化炉 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA536549A (en) | 1957-01-29 | T. Effinger Robert | Method and apparatus for cleaning | |
| US4153514A (en) | 1975-02-27 | 1979-05-08 | Occidental Petroleum Corporation | Pyrolysis process for solid wastes |
| US4083751A (en) | 1975-08-11 | 1978-04-11 | Occidental Petroleum Corporation | Continuous feed pyrolysis chamber for decomposing solid waste |
-
1990
- 1990-01-31 CA CA002009021A patent/CA2009021C/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-01-30 DK DK91902648.4T patent/DK0513051T3/da active
- 1991-01-30 WO PCT/CA1991/000022 patent/WO1991011499A1/en active IP Right Grant
- 1991-01-30 ES ES91902648T patent/ES2065674T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-30 PL PL91295592A patent/PL168638B1/pl unknown
- 1991-01-30 EP EP91902648A patent/EP0513051B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-30 DE DE69106347T patent/DE69106347T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-30 AU AU70701/91A patent/AU7070191A/en not_active Abandoned
- 1991-01-31 CZ CS91223A patent/CZ280465B6/cs not_active IP Right Cessation
-
1992
- 1992-07-30 FI FI923434A patent/FI106313B/fi active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1991011499A1 (en) | 1991-08-08 |
| CS22391A3 (en) | 1992-04-15 |
| ES2065674T3 (es) | 1995-02-16 |
| CZ280465B6 (cs) | 1996-01-17 |
| CA2009021A1 (en) | 1991-07-31 |
| PL168638B1 (en) | 1996-03-29 |
| EP0513051B1 (en) | 1994-12-28 |
| FI923434A0 (fi) | 1992-07-30 |
| DE69106347T2 (de) | 1995-05-11 |
| CA2009021C (en) | 2001-09-11 |
| DK0513051T3 (da) | 1995-04-18 |
| EP0513051A1 (en) | 1992-11-19 |
| FI923434A (fi) | 1992-07-30 |
| DE69106347D1 (de) | 1995-02-09 |
| AU7070191A (en) | 1991-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI106313B (fi) | Menetelmä ja laite kiertopetikuljetusta käyttävää pikapyrolyysireaktorijärjestelmää varten | |
| US5961786A (en) | Apparatus for a circulating bed transport fast pyrolysis reactor system | |
| US5792340A (en) | Method and apparatus for a circulating bed transport fast pyrolysis reactor system | |
| FI120909B (fi) | Menetelmä hiilipitoisen materiaalin käsittelemiseksi | |
| JP4371433B2 (ja) | 熱分解によるバイオマテリアルのエネルギ効率的な液化 | |
| US4105502A (en) | Simplified liquefaction pyrolysis process and apparatus therefor | |
| US4308103A (en) | Apparatus for the pyrolysis of comminuted solid carbonizable materials | |
| US5662052A (en) | Method and system including a double rotary kiln pyrolysis or gasification of waste material | |
| CA1283880C (en) | Method and apparatus for rapid thermal processing | |
| EP2758491B1 (en) | Apparatus and method for controlling heat for rapid thermal processing | |
| CN103649276A (zh) | 生物质热解中的热量排除与回收 | |
| US8500959B2 (en) | Method for performing pyrolysis and a pyrolysis apparatus | |
| RU2470863C2 (ru) | Способ и устройство для получения среднего дистиллята из углеводородсодержащих энергоносителей | |
| US4101412A (en) | Process and apparatus for rapid pyrolysis of carbonaceous materials | |
| US11959037B2 (en) | System and processes for upgrading synthetic gas produced from waste materials, municipal solid waste or biomass | |
| CA1108545A (en) | Process and apparatus for rapid pyrolysis of carbonaceous materials | |
| NO312302B1 (no) | Fremgangsmåte for katalytisk spaltning | |
| US8062393B2 (en) | Solids mixing method | |
| US5104490A (en) | Apparatus for converting waste material to gaseous and char materials | |
| AU737856B2 (en) | Method and apparatus for a circulating bed transport fast pyrolysis reactor system | |
| MXPA98001486A (en) | Method and apparatus for rapid pyrolysis in a transportation reactor system of bed circle | |
| RU2766091C1 (ru) | Элемент ротора для использования в реакторе абляционного пиролиза, реактор абляционного пиролиза и способ пиролиза | |
| CN112111289B (zh) | 一种基于分子闪解陆地和海洋有机固废的方法 | |
| US10400175B2 (en) | Apparatuses and methods for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material | |
| SU1745753A1 (ru) | Способ переработки твердых топлив и смол ных отходов и газогенератор дл его осуществлени |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GB | Transfer or assigment of application |
Owner name: ENSYN TECHNOLOGIES INC. |