FI123180B - Laitteisto pyrolyysituotteen valmistamiseksi - Google Patents
Laitteisto pyrolyysituotteen valmistamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI123180B FI123180B FI20075720A FI20075720A FI123180B FI 123180 B FI123180 B FI 123180B FI 20075720 A FI20075720 A FI 20075720A FI 20075720 A FI20075720 A FI 20075720A FI 123180 B FI123180 B FI 123180B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- pyrolysis
- combustion boiler
- heat transfer
- pyrolysis reactor
- fractions
- 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
- 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
- C10B49/02—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 hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
-
- 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
- C10B49/02—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 hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
- C10B49/04—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 hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated
- C10B49/08—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 hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated in dispersed form
- C10B49/10—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 hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated 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
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
- F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
-
- 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
- Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Description
LAITTEISTO PYROLYYSITUOTTEEN VALMISTAMISEKSI KEKSINNÖN ALA
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 5 johdanto-osassa määritelty laitteisto pyrolyysituot- teen valmistamiseksi, johon laitteistoon kuuluu pyro-lysointireaktori, jossa muodostetaan raaka-aineesta nopeapyrolyysillä pyrolyysituotejakeita, lauhdutuslai-te kaasumaisten pyrolyysituotejakeiden kondensoimisek-10 si pääosin nestemäisiksi pyrolyysituotejakeiksi, polt- tokattila, jossa muodostetaan energiajakeita ja jonka yhteyteen on järjestetty pyrolysointireaktori, ja syöttölaitteet raaka-aineiden syöttämiseksi pyro-lysointireaktoriin ja polttokattilaan.
15
KEKSINNÖN TAUSTA
Entuudestaan tunnettua on, että pyro-lyysituotetta, so. pyrolyysinestettä tai pyrolyysikaa-sua valmistetaan kuivatislaamalla pyrolyysitekniikalla 20 erilaisista biomassoista tai orgaanisista aineista, kuten puusta, kuoresta, paperista, oljesta, jätemuo-vista, palavasta kivestä, ligniitistä, turpeesta tai vastaavasta. Pyrolyysi suoritetaan tavanomaisesti hapettomassa tilassa noin 300 - 800 °C lämpötilassa.
25 Käytettäessä hidasta lämmitysnopeutta pyrolyysinestet tä, esim. kuivan puun puutervaa, saadaan talteen tyypillisesti n. 20 - 30 p—%. Pyrolyysinestemäärä kasvaa c\j £ käytettäessä nopeapyrolyysimenetelmää. Nopeapyrolyysi- ^ menetelmiä pyrolyysituotteiden ja kemikaalien valmis- o S5 30 tamiseksi tunnetaan useita.
cj Nopeapyrolyysi suoritetaan tyypillisesti kuu- ^ mentamalla pyrolysoitava polttoaine kuumassa hapetto-
CL
massa kaasuvirrassa tuomalla tarvittava kuumennuslämpö ^ lämmityskaasun, lämmönvaihtimen tai lämmönsiirtoai-
LO
^ 35 neen, esim. hiekan tai alumiinioksidipohjaisen kanto- o c\j aineen, avulla pyrolysaattoriin. Pyrolysaattorma voi daan käyttää kuplivaa tai hiekkaa kierrättävää leiju- 2 kerrosreaktoria. Syntynyt pyrolyysihöyry kondensoidaan alle 150 °C lämpötilaan pyrolyysinesteen muodostamiseksi .
Pyrolysoitava polttoaine, esim. biomassa, 5 voidaan johtaa ennen pyrolysaattoria kuivuriin kuivattavaksi alentamaan muodostuvan pyrolyysinesteen vesi-pitoisuutta. Yleensä käytetään tunnettuja rumpu-, flash- tai leijukerroskuivureita, joissa kuivauskaasu-na on tyypillisesti savukaasu tai vesihöyry. Lisäksi 10 on tunnettua käyttää höyrykuivuria, jossa kuuman hiekan avulla tuodaan lämpöä leijukerrosperiaatteella toimivaan kuivuriin ja jossa poistetaan vain vettä. Lämpötila pidetään sellaisella tasolla, ettei orgaanisia yhdisteitä poistu.
15 EP-patentissa 513051 (Ensyn Technologies
Inc.) on kuvattu menetelmä ja laitteisto pyrolyysinesteen valmistamiseksi polttoaineista nopeapyrolyysillä siten, että pyrolysaattorina toimivassa kiertomassare-aktorissa on erillinen sekoitus- ja reaktorivyöhyke. 20 Lämmönsiirto polttoainepartikkeleihin tapahtuu käyttä mällä lämpöä kuljettavaa hiekkaa tai alumiinioksidi-kvartsikatalyyttiä, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on välillä 40 - 500 pm, lämmönsiirtoaineena. Menetelmässä käytetään hapetonta kuljetuskaasua. Hiukkasmuo-25 dossa oleva syöttömateriaali, hapeton kuljetuskaasu ja kuuma lämpöä kuljettava hiukkasmateriaali sekoitetaan keskenään reaktorin alaosassa, ja seos nostetaan reak-c\j ^ toriosaan, jossa syöttömateriaali muuntuu tuotteiksi.
^ Syöttömateriaalin ja lämpöä kuljettavan materiaalin O) ? 30 kontaktiaika on alle 1,0 sekuntia. Lämpöä kuljettava c\i hiukkasmateriaali erotetaan tuotejakeista ja uudelleen ^ kierrätetään reaktoriin. Menetelmässä lämmönsiirtoma-
CL
teriaalin massasuhde polttoaineeseen on suurempi kuin § 5:1.
m ^ 35 Lisäksi entuudestaan tunnetaan hapetusreakto- ° rin käyttö pyrolysaattorista poistuvan hiekan ja pyro- lyysin aikana syntyvän koksin käsittelemiseksi. Hape- 3 tusreaktorissa poltetaan koksia ja lämmitetään hiekkaa, joka kierrätetään takaisin pyrolysaattoriin. Ha-petusreaktorin teho suhteessa pyrolysaattorin polttoainetehoon on tyypillisesti noin 1:5. Tämäntyyppinen 5 hapetusreaktori on suunniteltu polttamaan ensisijai sesti vain pyrolyysissä syntyvä koksi ja lauhtumatto-mat kaasut. Tällöin koksin ja lauhtumattomien kaasujen lämpösisältö on pyrolysaattorin massasyötön rajoittava tekijä energiataseen perusteella.
10 Tunnettujen pyrolyysiprosessien ongelmana on pyrolysaattorin ja lisälaitteiden, kuten kuivurin, li-säpolttoaineen tarve sekä prosessissa haihdutetun veden kulkeutuminen pyrolyysiöljyyn. Tavanomaisesti esimerkiksi kuivurissa haihdutettu vesi lauhdutetaan tai 15 johdetaan ulkoilmaan. Haihdutetun veden sisältäessä orgaanisia kuivatislaustuotteita prosessin käyttäminen muodostuu ongelmalliseksi ympäristöhaittojen, esim. voimakkaiden hajuhaittojen, takia. Lisäksi tunnetut laitteet eivät mahdollista eri prosessivirtojen, sivu-20 virtojen ja ei-toivottujen väli-/lopputuotteiden hyö dyntämistä tehokkaalla tavalla prosessissa.
Lisäksi entuudestaan on tunnettua pyrolysaattorin ja polttokattilan integroiminen yhdeksi kokonaisuudeksi saman hakijan patentista FI 117512.
25
KEKSINNÖN TARKOITUS
Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä c\j ^ mainitut ongelmat ja tuoda esiin uudenlainen laitteis- ^ to käytettäväksi pyrolyysituotteen valmistuksessa.
O) 9 30
C\j KEKSINNÖN YHTEENVETO
^ Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnus- Q.
omaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksissa.
Keksintö perustuu laitteistoon pyrolyysituot- ^ 35 teen valmistamiseksi joustavasti. Laitteistoon kuuluu o c\j pyrolysomtireaktori, jossa muodostetaan raaka- aineesta nopeapyrolyysillä pyrolyysituotejakeita, ero- 4 tuslaite jakeen erottamiseksi pyrolyysituotejakeista pyrolysoinnin jälkeen, lauhdutuslaite kaasumaisten pyrolyysituote jakeiden kondensoimiseksi pääosin nestemäisiksi pyrolyysituotejakeiksi, polttokattila, jossa 5 muodostetaan energiajakeita lämmön, sähkön, höyryn tai kaasun muodossa ja jonka yhteyteen pyrolysointireakto-ri on järjestetty, lämmönsiirtomateriaali, joka lämmitetään polttokattilassa ja jota käytetään energiaja-keiden siirtämiseen, ja syöttölaitteet raaka-aineiden 10 syöttämiseksi pyrolysointireaktoriin ja polttokatti- laan. Keksinnön mukaisesti laitteistoon kuuluu olennaisesti pyrolysointireaktorin yhteyteen järjestetty, vähintään yksi, erotuslaite muiden tuotejakeiden, kuten kiintoaine- ja/tai nestejakeiden, erottamiseksi kaasu-15 maisista pyrolyysituotejakeista pyrolysoinnin jälkeen ja muut jakeet sisältävät myös lämmönsiirtomateriaalia, ja välineet, joiden avulla muut jakeet kuin kaasumaiset py-rolyysituotejakeet on johdettavissa ainakin osittain, edullisesti pääosin, erotuslaitteelta polttokattilaan, 20 ja välineet ainakin yhden virran kierrättämiseksi polt tokattilaan, ja virta on valittu seuraavista: lauhdutus-laitteelta lauhtumattomat kaasut, savukaasujae, pyrolysointireaktorin syötön hylkyvirta ja lauhdutuslait-teelta kiintoaines, ja välineet lämmönsiirtomateriaalin 25 syöttämiseksi polttokattilasta pyrolysointireaktoriin, ja välineet kantokaasun syöttämiseksi pyrolysointireaktoriin, ja välineet pyrolysointireaktorin raaka-aineen c\j ^ ja kantokaasun järjestämiseksi seokseksi, ja välineet ^ kuumennetun lämmönsiirtomateriaalin johtamiseksi pyro- cn ? 30 lysointireaktorin raaka-aineen ja kantokaasun seokseen.
c\i Tässä yhteydessä kaasumaisilla pyrolyysituote- ί jakeilla voidaan tarkoittaa kaasun, höyryn ja/tai ae- Q_ rosolin seoksia, o £ Eräässä sovelluksessa erotuslaite on sykloni,
LO
^ 35 tislauslaite, dekantteri, selkeytysallas, flotaatiolai- o c\j te, sentnfugi, muu uuttolaite tai sen tapainen. Eräässä sovelluksessa erotuslaitteena käytetään integroitua rat- 5 kaisua, jossa karkean materiaalin erotukseen käytetään tavanomaisten syklonin, törmäyserottimen ja laskeutus-kammion yhdistelmää ja hienon aineksen erotukseen syklonin sisäputkeen sijoitettua täyssyöttöistä syklonia, 5 esim. Cymic, Leka tai vastaava. Eräässä sovelluksessa erotuslaitteena voidaan käyttää kaksivaiheista erotus-laitetta, jossa erotussyklonit on järjestetty sisäkkäin. Erotuslaitteena voidaan käyttää mitä tahansa tunnettua ja käyttötarkoitukseen sopivaa erotuslaitetta.
10 Eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu väli neet erotuslaitteelta polttokattilaan syötettävän kiin-toainepitoisen, so. muun kuin kaasumaisten jakeiden, virran tai virran osajakeen syöttämiseksi pyrolysointi-reaktoriin, esim. sen syöttölaitteelle, erotuslaitteen 15 jälkeen.
Edullisesti pyrolysointireaktori, lauhdutus-laite ja erotuslaite integroidaan eli muodostetaan yhteenkuuluva kokonaisuus olennaisesti polttokattilan kanssa, polttokattilaan syötetään polttoainetta, joka 20 poltetaan lämpöenergian tuottamiseksi, ja biomassasta ja/tai sen tapaisesta haihtuvia aineita sisältävästä orgaanisesta aineesta muodostetaan pyrolysointireakto-rissa pyrolyysihöyryä, joka kondensoidaan pyro-lyysinesteeksi kondensorissa, ja polttokattilassa muo-25 dostunut lämpöenergia tai höyry otetaan talteen tai lämpöä kierrätetään laitteiston muihin osiin, kuten pyrolysointireaktoriin, esim. kuuman lämmönsiirtoai-c\i ^ neen muodossa. Keksinnön mukaisesti polttokattilaan ja ^ pyrolysointireaktoriin syötetään optimipolttoaineseok-
CD
9 30 set polton ja pyrolyysin hyötysuhteen ja pyro- c\] lyysituotteen saannon parantamiseksi, ja vain osa polttokattilassa muodostuneesta lämpöenergiasta johde-
CL
taan pyrolyysireaktoriin. o ^ Eräässä sovelluksessa nestemäisen pyro-
LO
^ 35 lyysituotteen laatua seurataan siihen soveltuvilla vä- ° lineillä. Edullisesti varmistetaan tietyin ja ennalta määrätyin aikavälein, esim. jatkuvatoimisesti, että 6 pyrolyysituotteen laatuominaisuudet täyttävät asetetut kriteerit. Keksinnön eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu välineet lauhdutuslaitteella kondensoidun nestemäisen pyrolyysituotteen vesipitoisuuden seuraa-5 miseksi, edullisesti on-line -tyyppisesti, lauhdutus- laitteen yhteydessä. Eräässä sovelluksessa vesipitoisuus pidetään alle 25 % nestemäisessä pyrolyysituot-teessa. Esimerkiksi jos nestemäisen pyrolyysituotteen vesipitoisuus nousee, niin lauhdutuslaitteen lämpöti-10 laa voidaan nostaa säätövälineiden avulla.
Keksinnön eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu välineet lauhtumattomien kaasujakeiden johtamiseksi lauhdutuslaitteelta polttokattilaan. Eräässä sovelluksessa lauhtumattomat kaasujakeet johdetaan lauh-15 dutuslaitteelta erotuslaitteen ja polttokattilan väli seen yhteeseen. Eräässä vaihtoehtoisessa sovelluksessa lauhtumattomat kaasujakeet johdetaan lauhdutuslaitteelta suoraan polttokattilaan. Edullisesti lauhtumattomat kaasut, esim. hajukaasut, kemialliset yhdisteet 20 ja/tai niiden vesiseos, esim. erottimesta, kondenso- rista ja/tai kuivurista kierrätetään polttokattilaan poltettavaksi. Vaihtoehtoisesti lauhtumattomat kaasut tai vastaavat voidaan johtaa kemialliseen talteenottoon. Puhaltamalla, so. johtamalla lauhtumattomat kaasut 25 polttokattilaan voidaan hallita mm. aerosoleja, jotka aiheuttavat herkästi ongelmia prosessissa.
Laitteistoon kuuluu välineet kantokaasun syöt-
CM
£ tämiseksi pyrolysointireaktoriin. Eräässä sovelluksessa ^ laitteistoon kuuluu välineet kantokaasun muodostamiseksi O) 9 30 polttokattilan savukaasusta ja kierrättämiseksi pyro- r-v.
cm lysointireaktoriin. Edullisesti savukaasusta poistetaan ir vettä. Savukaasu voidaan puhdistaa sinänsä tunnetuilla Q_ Ä menetelmillä ia laitteilla, esim. sähkösuodattimella, o erilaisten pesurien tai vastaavien avulla, m ^ 35 Eräässä sovelluksessa kantokaasu sisältää hap- o cm pea 1-7 til-%. Edullisessa sovelluksessa pyrolysomti tehdään hapen läsnäollessa pyrolysointireaktorissa.
7
Eräässä sovelluksessa kantokaasuna käytetään savukaasua, ilmaa, vesihöyryä tai niiden seoksia.
Edullisessa sovelluksessa kantokaasu johdetaan pyrolysointireaktorin läpi ilman takaisinkierrätystä py-5 rolysointiin.
Keksinnön eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu välineet hapen syöttämiseksi, edullisesti kanto-kaasuun, pyrolysointia varten. Eräässä sovelluksessa kantokaasun joukkoon voidaan syöttää lisähappea esim. 10 ilman muodossa. Lisäämällä ilman osuutta voidaan pyro-lyysituotteen nesteytyvien komponenttien osuutta säätää lauhtumattomien jakeiden osuuteen nähden riippuen halutusta tuotejakaumasta. Tällöin integroitua polttokatti-la-pyrolysointireaktoriyhdistelmää voidaan käyttää kaa-15 suttimen tapaisena laitteistona.
Kantokaasun sisältämällä hapella voidaan parantaa pyrolyysituotenesteen stabiilisuutta. Kun kantokaasu sisältää esim. 2-4 til-% happea, niin reaktiivisemmat yhdisteet reagoivat jo ennen lauhdutusta ja tuotenesteen 20 viskositeetin kasvua ajan funktiona voidaan vähentää. Näin pystytään parantamaan pyrolyysituotenesteen säilyvyyttä, edullisesti pidentämään varastointiaikaa ja parantamaan tuotteen kilpailukykyä.
Eräässä sovelluksessa kantokaasua voidaan käyt-25 tää myös polttokattilan kiertokaasuna.
Eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu välineet hapen syöttämiseksi polttokattilaan.
CM
ir Keksinnön eräässä sovelluksessa laitteistoon o , kuuluu ainakin yksi puhallin, joka voi olla minkälainen σ> 9 30 tahansa sinänsä tunnettu puhallin, esim. savukaasu- tai cm kiertokaasupuhallin, ejektori tai vastaava, lauhtumat- tornien kaasujen ja/tai savukaasujen syöttämiseksi polt-
CL
tokattilaan ja/tai kantokaasun syöttämiseksi pyrolysoin-£! tireaktoriin.
LO
^ 35 Keksinnön eräässä sovelluksessa laitteistoon o cm kuuluu välineet laitteiston en osissa syntyvien jakei den, kuten tuote-, sivu- ja jäännösjakeiden, talteenot- 8 tamiseksi, jatkokäsittelemiseksi, kierrättämiseksi laitteistossa ja/tai hyötykäyttämiseksi. Eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu ainakin yksi putkiyhde valitun jakeen johtamiseksi pyrolysointireaktoriin, polttokatti-5 laan ja/tai varastosäiliöön.
Eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu välineet ainakin yhden sivu-, jäännös- ja/tai jätevirran kierrättämiseksi polttokattilaan. Eräässä sovelluksessa polttokattilaan on johdettavissa lauhdutuslaitteelta 10 lauhtumattomat kaasut, erotuslaitteelta muut jakeet kuin kaasumaiset tuotejakeet, savukaasujae, pyrolysointireak-torin raaka-ainesyötön hylkyvirta ja lauhdutuslaitteelta kiintoaines. Edullisesti erilaiset sivu-, jäännös- ja hylkyjakeet on johdettu polttokattilan kautta.
15 Keksinnön eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu välineet energiaa sisältävien tuotejakeiden siirtämiseksi polttokattilasta haluttuun laitteiston osaan, esim. pyrolysointireaktoriin, kuivuriin, lämpötilan korottamiseen ja/tai talteenottoon. Osa poltossa talteen-20 otetusta lämpöenergiasta voidaan hyödyntää pyrolyysi-reaktorissa esim. polttokattilassa kuumennetun lämmön-siirtomateriaalin avulla. Polttokattilasta kuumennettu ja samalla puhdistettu lämmönsiirtomateriaali siirretään, esim. 700 - 900 °C lämpötilassa, pyrolyysireak-25 toriin, jolloin osa poltossa muodostuneesta lämpöenergiasta siirtyy pyrolysointiin. Poltossa syntyvä lämpö-energia voidaan vaihtoehtoisesti ottaa talteen esim.
C\J
^ höyrynä, sähkönä tai kuumana vetenä.
^ Keksinnön eräässä sovelluksessa laitteistoon o S5 30 kuuluu lämmönsiirtomateriaali kantomateriaalina energiaa 1^ c\j sisältävien tuote]akeiden siirtämiseksi polttokattilasta
Er haluttuun laitteiston osaan, esim. pyrolysointireakto-
CL
riin tai kuivuriin. Eräässä sovelluksessa lämmönsiirto-o materiaali on kiintoaineen, kaasun, höyryn tai nesteen m ^ 35 muodossa. Eräässä edullisessa sovelluksessa lämmönsiir- o c\j tomateriaali on valittu joukosta hiekka, petihiekka, 9 alumiinioksidipohjainen materiaali, muu leijutusmateri-aali ja sen tapainen.
Keksinnön eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu välineet lämmönsiirtomateriaalin erottamiseksi 5 erotuslaitteessa ja johtamiseksi polttokattilaan puhdistettavaksi ja kuumennettavaksi. Eräässä edullisessa sovelluksessa erotuslaitteessa erotetut muut jakeet kuin kaasumaiset sisältävät lämmönsiirtomateriaalin. Kiinto-ainepitoista virtaa erotuslaitteelta polttokattilaan 10 voidaan säätää sinänsä tunnettujen välineiden, esim. venttiileiden, avulla. Keksinnön eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu välineet lämmönsiirtomateriaalin kierrättämiseksi polttokattilasta pyrolysointireakto-riin. Eräässä edullisessa sovelluksessa lämmönsiirtoma-15 teriaalin kierrättäminen polttokattilasta pyrolysointi-reaktoriin ja pyrolysointireaktorista erotuslaitteen kautta takaisin polttokattilaan on järjestetty integroidusti laitteiston yhteyteen.
Edullisessa sovelluksessa laitteistossa kierrä-20 tetään samaa lämmönsiirtomateriaalia, edullisesti peti-hiekkaa, ainakin polttokattilassa ja pyrolysointireakto-rissa. Petihiekka toimii edullisesti samalla lämmönsiir-tomateriaalina. Tällöin laitteistoon kuuluu välineet yhteisen petihiekan kierron järjestämiseksi. Eräässä so-25 velluksessa laitteistoon kuuluu välineet petihiekkaja-keen eli osan erotuslaitteelta erotetusta kiintoainepi-toisesta virrasta johtamiseksi erotuslaitteen jälkeen C\l £ pyrolysomtireaktoriin, esim. reaktorin lämmönsiirtoma- ^ teriaalin tai raaka-aineen syöttöön tai syöttölaitteel- σ> 9 30 le.
cm Lämmönsiirtomateriaali voidaan syöttää polttoja kattilasta pyrolysointireaktoriin sinänsä tunnetun ja
CL
sopivan venttiiliratkaisun, esim. mekaanisen, ei-£! mekaanisen, painesulkuventtiilin, ruuviventtiilin tai
LO
^ 35 L-venttiilin kautta, o cm Eräässä sovelluksessa polttokattilan ja pyro- lysointireaktorin välille on järjestetty lämmönvaihdin 10 polttokattilasta pyrolysointireaktoriin johdettavan läm-mönsiirtomateriaalin jäähdyttämiseksi tai lämmittämiseksi .
Keksinnön eräässä sovelluksessa laitteistoon 5 kuuluu välineet pyrolysointireaktorin lämpötilan seuraamiseksi ja säätämiseksi. Edullisesti pyrolysointireaktorin lämpötilaa ja suspensiotiheyttä reaktorissa säädetään syötettävän lämmönsiirtomateriaalin syöttömäärän, esim. syöttöventtiilin läpi tulevan määrän, avulla ja 10 lämmönsiirtomateriaalin lämpötilan, kuten lämmönvaihtimen ja polttokattilan säätöjen, avulla. Esimerkiksi jos pyrolysointireaktorin lämpötila nousee, niin lämmönsiir-tomateriaalia jäähdytetään tai pyrolysointireaktoriin syötetään ainakin osaksi kylmää lämmönsiirtomateriaalia, 15 esim. erillisestä säiliöstä tai erotuslaitteen jälkei sestä virrasta. Samanaikaisesti voidaan säätää koksipi-toisuutta laitteistossa.
Laitteistoon kuuluu välineet pyrolysointireaktorin raaka-aineen ja kantokaasun järjestämiseksi seok-20 seksi, edullisesti lämpimäksi seokseksi. Eräässä edullisessa sovelluksessa kuumat lämmönsiirtomateriaalihiukka-set polttokattilasta johdetaan raaka-aineen ja kantokaasun seokseen pyrolysointireaktoriin. Tällöin sekoitus-kohtaan muodostuu voimakkaan turbulenssin alue eli ta-25 pahtuu ns. flash-ilmiö, jolloin pyrolysointi saadaan käynnistymään nopeasti ja tehokkaasti. Esimerkiksi läm- mönsiirtomateriaalina käytettävä hiekka on pyrolysoinnin c\j ^ raaka-aineen hiilivetyhiukkasia olennaisesti raskaampaa, ^ ja siksi hiekkahiukkasten kiihdytys aiheuttaa seosvirta- o S5 30 ukseen tehokkaamman lämmönsiirron ja kaasujen sekoittu- c\i misen, minkä vuoksi pyrolyysi tehostuu.
Eräässä sovelluksessa laitteistoon kuuluu kui- Q.
vuri, jossa pyrolysoitava polttoaine kuivataan termisi sesti, edullisesti ennen pyrolyysiä. Edullisesti kui-
LO
^ 35 vuri integroidaan pyrolyysireaktoriin ja/tai poltto- ° kattilaan, ja pyrolysoitavan polttoaineen kuivauksessa hyödynnetään osaa polttokattilassa muodostuneesta läm- 11 pöenergiasta. Polttoaineen kuivaaminen voidaan suorittaa esim. kuumien savukaasujen tai kuuman lämmönsiir-tomateriaalin avulla hyödyntämällä polttokattilan lämpöenergiaa. Luonnollisesti kuivaus voidaan suorittaa 5 myös muulla tavalla. Kuivurina voidaan käyttää mitä tahansa sinänsä tunnettua kuivuria, esim. matalalämpö-tilakuivuria, kuten varastokuivuria, tai muuta vastaavaa .
Keksinnön eräässä sovelluksessa polttokattila 10 ja pyrolysointireaktori on integroitu yhteen siten, että niiden väliin on järjestetty väliseinä.
Ensisijaisesti lämpöenergian, kuten sähkön ja höyryn, tuottamiseen tarkoitettuun polttokattilaan voidaan syöttää mitä tahansa kiinteää polttoainetta, 15 esim. metsähaketta, puun kuorta, turvetta tai kivihiiltä, tai monipolttoaineseosta tms., joka poltetaan lämpöenergian tuottamiseksi. Eräässä sovelluksessa polttokattila on varustettu lämmön talteenotolla.
Eräässä edullisessa sovelluksessa laitteis-20 toon kuuluu välineet polttokattilan syötön säätämiseksi. Edullisesti polttokattilan kapasiteettiä säädetään kattilan omalla säätöjärjestelmällä perustuen poltto- kattilan polttoainesyöttöön. Erilaiset pyrolyysilait- teistosta kierrätettyjen virtojen ja jakeiden lämpöte-25 ho vastaa suuruudeltaan petihiekan pyrolyysiprosessis-sa luovuttamaa tehoa. Tällöin polttokattilassa ei ole häiriöitä sinne syötettävien lisävirtojen takia.
C\J
^ Pyrolyysireaktornn syötettävä pyrolysoitava ^ polttoaine on edullisesti puupitoista materiaalia,
Oi cp 30 biomassaa ja/tai sen tapaista haihtuvia aineita sisältä tävää orgaanista ainetta, esim. sahanpurua, olkea tai jätemuovia tms., joka pyrolysoidaan pyrolyysireakto- 0- rissa pyrolyysihöyryksi. o
Eräässä sovelluksessa polttokattilaan ja py-
LO
35 rolysomtireaktoriin syötetään olennaisesti en raaka-^ ainetta tai raaka-aineseosta. Eräässä sovelluksessa polttokattilaan ja pyrolysointireaktoriin syötetään 12 ainakin osittain samaa raaka-ainetta tai raaka-aineseosta.
Pyrolysoinnin kannalta tärkeimpiä raaka-aineita ovat metsäteollisuuden tähteet, kuten hake, 5 sahanpuru ja kuorike. Kuitenkin vain ns. sydänpuusta ilman kuorta saadaan korkea nestesaanto kuivasta raaka-aineesta. Kuoresta syntyy siis vähemmän pyro-lyysituotetta, joka on lisäksi epästabiilimpaa ja helposti faasierottuvaa. Näin ollen pyrolyysireaktoriin 10 ja polttokattilaan ei kannata syöttää samaa raaka-ainetta. Erittäin edullinen sovellus on johtaa poltto-kattilaan kuoripitoista raaka-ainetta energian tuottamiseksi ja pyrolyysireaktoriin sahanpurua pyro-lyysinesteen tuottamiseksi. Polttokattilaan johdetaan 15 edullisesti lisäksi esim. turvetta tai kivihiiltä tyydyttämään koko polttoainetarve.
Eräässä sovelluksessa pyrolyysireaktori on leijukerrosreaktori, kupliva leijureaktori tai sen tapainen, johon voidaan johtaa leijumateriaali tai polt-20 tokattilassa kuumennettu ja puhdistettu leijumateriaa-lina toimiva lämmönsiirtomateriaali pyrolysoitavan polttoaineen ja kantokaasun kanssa.
Eräässä sovelluksessa polttokattila on leiju-kerroskattila, jossa poltetaan polttoainetta sekä 25 esim. koksia ja lauhtumattomia kaasuja ja kuumennetaan ja puhdistetaan lämmönsiirtomateriaalia. Leijukerros-kattila voi olla esim. kupliva kattila tai kiertomas-
CM
g sakattila tai niiden muunnelma tai muu sinänsä tunnet- C\l , tu kattila.
O) S5 30 Keksinnön mukaisella laitteistolla voidaan |V.
c\j valmistaa pyrolyysituotetta tunnettua korkeammalla ir hyötysuhteella, koska syntyvät sivu- ja jätevirrat
CL
voidaan muuttaa polttokattilassa lämmöksi tai höyryksi ^ energiantuotantoon. Keksinnön mukaisessa laitteistossa
LO
^ 35 hyödynnettävänä tuotteena syntyy pyrolyysituotteen li- o säksi runsaasti lämpöenergiaa. Polttokattilan lämpö-energiasta osa käytetään pyrolyysireaktorissa, mahdol- 13 lisesti pyrolysoitavan polttoaineen kuivauksessa sekä lauhtumattomien kaasujen poltossa polttokattilassa, ja pääosa lämpöenergiasta johdetaan esim. höyryn muodossa talteenotettavaksi. Pyrolyysireaktoriin ja mahdolli-5 seen kuivuriin ei tarvita lisäpolttoainesyöttöä, vaan polttokattilasta johdettu lämpöenergia riittää prosessin ylläpitämiseen. Toisaalta keksinnön mukaisessa menetelmässä kiinto- ja hiiliaineksen, lauhtumattomien kaasujen ja muiden sivuvirtojen energiasisältö voidaan 10 hyödyntää polttamalla ne polttokattilassa yhdessä muiden polttoaineiden kanssa. Edellä mainittujen jätevir-tojen polttamisella polttokattilassa ei vaikuteta polttokattilan toimivuuteen ja tuotehyötysuhteeseen negatiivisesti. Myöskään kattilaan syötettävä vesi ja 15 lauhtumattomat kaasut eivät muodosta ongelmaa kattilan normaalin lämpötilan ylläpitämiselle. Näin ollen jäte-virtojen syöttöä polttokattilaan ei tarvitse säätää erikseen.
Keksinnön etuna on, ettei kiintoaineita ja 20 lauhtumattomia kaasuja kierrätetä takaisin pyrolysoin-tireaktoriin, vaan käsitellään polttokattilassa. Edelleen etuna on jäte- ja sivuvirtojen ja erityisesti polttokelpoisen aineksen kierrätys polttokattilaan. Polttokattilan jälkeen prosessissa ei ole mitään polt-25 tokelpoista tai kontaminoitunutta materiaalivirtaa, mikä lisää prosessin turvallisuutta ja ympäristöystävällisyyttä. Keksinnön mukaisessa laitteistossa pääovi £ osin kaikki jäännösvirrat ohjataan polttokattilan ^ kautta, jolloin puhdistusteho on hyvä. Edelleen kanto on 9 30 kaasua ei kierrätetä takaisin pyrolysointiin, vaan cm polttokattilaan. Tällöin ei synny ongelmia kantokaasun kontaminoitumisesta. Tällöin koksipitoisuus pyro-
CL
lysointireaktorissa on pieni johtuen siitä, ettei eri £! virtoja kierrätetä suoraan takaisin pyrolysointireak-
LO
^ 35 toriin, kuten aiemmin tunnetuissa ratkaisuissa, o c\i Keksinnön mukaisella laitteistolla voidaan hyödyntää monivaiheista erotustekniikkaa, jolloin saa- 14 daan hyvä ei-toivottujen jakeiden erotusaste ja voidaan vähentää laitteiston kulumista.
Keksinnön mukaisen polttokattilan kautta tapahtuvan kiertojärjestelmän ansiosta laitteiston osat, 5 kuten suotimet, eivät tukkeudu. Näin ollen keksintö mahdollistaa alemman prosessipaineen käytön, mikä helpottaa raaka-aineiden ja lämmönsiirtomateriaalin syöttöä .
Lisäksi keksinnön mukainen ratkaisu mahdol-10 listaa reaktorin hallitun alasajon. Alasajossa voidaan ensin katkaista polttoaineen ja lämmönsiirtomateriaalin syöttö pyrolysointireaktoriin. Tällöin ei häiritä polttokattilan toimintaa.
15 KUVALUETTELO
Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisten sovellusesimerkkien avulla viitaten oheiseen kuvaan, jossa kuva 1 esittää keksinnön mukaisen laitteiston 20 erästä sovellusta.
KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS
Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukainen laitteisto pyrolyysituotteiden valmistamiseksi, johon 25 laitteistoon kuuluu polttokattila so. leijukattila 1 lämpöenergian tuottamiseksi, nopeapyrolyysireaktori so. pyrolysaattori 2 pyrolyysihöyryn muodostamiseksi, c\j ^ lauhdutuslaite 3 pyrolyysihöyryn kondensoimiseksi ja ^ polttoaineen erilliset syöttölaitteet 5 ja 6 raaka- cn 91 30 aineen syöttämiseksi polttokattilaan ja pyrolysaatto- c\i riin. Lisäksi laitteistoon kuuluu sykloni 4 kiintoai- neen ja lämmönsiirtoaineen erottamiseksi pyro- lyysihöyrystä pyrolysaattorin 2 jälkeen. Leijukattila, £! pyrolysaattori, lauhdutuslaite ja sykloni on integroi- m ^ 35 tu toisiinsa kuvassa esitetyllä tavalla. Pyrolysaatto- ° ri on integroitu leijukattilan yhteyteen.
15 Pääosa polttoaineesta, esim. hiili, turve, ligniitti tai palava kivi, syötetään syöttölaitteen 5 avulla leijukattilaan 1. Edelleen syöttölaite 5 on järjestetty syöttämään polttokattilaan metsähaketta 5 tai puun kuorta pienempiä määriä. Lisäksi leijukattilaan 1 syötetään ilmaa 22. Syöttölaite 6 on järjestetty syöttämään esim. puupitoista materiaalia, biomassaa, kuten turvetta, sahanpurua tai olkea, tai orgaanista materiaalia pyrolysaattoriin 2.
10 Pyrolysaattorissa 2 muodostetaan pyrolysoita-
vasta polttoaineesta nopeapyrolyysillä 300 - 800 °C
lämpötilassa pyrolyysihöyryä. Pyrolysaattorina on tässä laitesovelluksessa kiertomassaleijureaktori. Lämpö-energia leijukattilasta 1 johdetaan pyrolysaattoriin 2 15 kuuman petihiekan muodossa sisäisen materiaalikierrä-tyksen syklonin, hiekan siirtoputken 9 ja L-venttiilin kautta. Petihiekan raekoko on olennaisesti yli 0,5 mm tässä sovelluksessa. Petihiekan siirtoputkeen 9 on voitu asentaa lämmönvaihdin hiekan lämpötilan säätämi-20 seksi ennen pyrolysaattoria 2. Hiekka ja hiiltojäännös kierrätetään takaisin leijukattilaan 1 erotuslaitteel-ta 4 .
Muodostuneesta pyrolyysihöyrystä erotetaan kiinto- ja hiiliainesta, kuten hiekkaa ja koksia tai 25 tervaa, syklonissa 4. Erotettu kiinto- ja hiiliaines 13 johdetaan polttokattilaan 1 poltettavaksi. Osa kiintoaineesta, jae 20, voidaan johtaa pyrolysaatto-c\j ^ riin 2 linjan 9 kautta tai vaihtoehtoisesti pyroly- ^ saattorin syötön mukana. Polttokattilassa 1 petihiekka σ> S5 30 regeneroidaan ja kuumennetaan ja muut ainevirrat pol- c\i tetaan. Kuumentunut hiekka kierrätetään takaisin pyro- jc lyysireaktoriin 2.
CL
Syklonista 4 pyrolyysihöyry johdetaan lauhdu-^ tuslaitteelle 3, jossa kuuma pyrolyysihöyry kondensoi- ^ 35 daan ja fraktioidaan vaiheittain pyrolyysituotenes- ° teeksi 12. Lauhtumattomat kaasut, kemialliset yhdis teet ja/tai niiden vesiseos johdetaan leijukattilaan 1 16 poltettavaksi kierrätysputken 10 kautta tai ulkopuoliseen talteenottoon putken 11 kautta. Lauhtumattomat kaasujakeet, kemialliset yhdisteet ja/tai niiden ve-siseos johdetaan lauhdutuslaitteelta 3 syklonin 4 ja 5 polttokattilan 1 väliseen yhteeseen, jossa ne sekoittuvat kiintoainepohjaiseen jakeeseen 13, tai vaihtoehtoisesti johdetaan suoraan polttokattilaan ejektorilta 18. Kierrätysputkeen 10 on järjestetty ejektori 18 lauhtumattomien kaasujen ja/tai polttokattilasta kier-10 rätettävän savukaasujakeen 19 puhaltamiseksi haluttaessa polttokattilaan. Lauhtumattomat kaasujakeet, kemialliset yhdisteet ja/tai niiden vesiseos poltetaan leijukattilassa muiden polttoaineiden rinnalla.
Lisäksi laitteistoon voi kuulua suodatin hie-15 nomman kiintoaineen 21 erottamiseksi pyrolyysihöyrys-tä.
Syklonilta 4 johdettavan kiinto- ja hiiliaineksen 13 ja lauhtumattomien kaasujen 10 yhteismäärä on olennaisesti alle 50 % polttokattilaan syö-20 tettävän raaka-aineen kokonaismäärästä.
Polttokattilasta 1 voidaan johtaa savukaasua sähkösuodattimelle 7. Olennaisesti puhdas savukaasu kierrätetään sähkösuodattimen jälkeen pyrolysaattoril- le 2 kantokaasuksi, ejektorille 18 tai johdetaan ulos 25 laitteistosta 15. Puhdas savukaasu 14 johdetaan läm- mönvaihtimelle 8, jossa savukaasua kuumennetaan ja siitä poistuu vettä 16. Lämmönvaihtimelta happea noin c\j ^ 2-6 til-% sisältävä kantokaasu 14 johdetaan puhalti- ^ men 24 avulla pyrolysaattoriin 2 tai ejektorille 18.
CD
S5 30 Puhallin toimii olennaisesti tervattomassa atmosfää- c\l rissä. Savukaasun lämpötila on tässä vaiheessa noin 120 °C. Kantokaasuun 14 voidaan haluttaessa lisätä il-
CL
maa 17 happipitoisuuden nostamiseksi. Paineen tuotto hyödynnetään prosessissa. Kantokaasun painetta ja sitä
LO
^ 35 kautta pyrolysointireaktorin painetta voidaan säätää o c\i puhaltimen 24 ja ejektonn 18 avulla. Painetaso pyro- lysointireaktorissa säädetään edullisesti sellaiseksi, 17 että pyrolysointireaktorin syötössä paine on lähellä ilmanpainetta, jotta syöttöongelmat vältetään.
Pyrolysaattorin 2 raaka-aine sekoitetaan kan-tokaasun 14 kanssa. Tähän seokseen johdetaan kuumaa 5 hiekkaa polttokattilasta 1. Tällöin tapahtuu ns. flash-ilmiö ja pyrolysointi käynnistyy tehokkaasti.
Leijukattilaan 1 kuuluu edelleen lämmöntal-teenottolaite, esim. höyryn talteenotto-/hyödyntämis-laite, lämmönvaihdin tai sisäisen materiaalikierrätyk-10 sen sykloni, muodostuneen lämpöenergian ja/tai lämmitetyn lämmönsiirtoaineen talteenottamiseksi.
Laitteistoon voi kuulua kuivuri pyrolysoita-van raaka-aineen kuivaamiseksi. Kuivuri voi olla integroitu laitteiston yhteyteen tai olla erillinen lai-15 te. Kuivurissa voidaan hyödyntää lämpöä tuovana aineena joko polttokattilan savukaasua tai polttokattilasta johdettavaa hiekkaa. Lauhtumattomat kaasut, haihdutettu vesi ja mahdolliset haihdutetut kemialliset yhdisteet sekä hajukaasut kierrätetään edullisesti kuivu-20 rista leijukattilaan poltettaviksi. Kuivurina voidaan käyttää mitä tahansa sinänsä tunnettua kuivuria, esim. sekoituskuivuria, joten sitä ei kuvata tässä yhteydessä yksityiskohtaisemmin.
Lisäksi laitteistoon voi kuulua ainakin yksi 25 talteenottoyksikkö laitteiston eri osista erotettujen kemiallisten yhdisteiden talteenottamiseksi mahdollista myöhempää hyödyntämistä varten. Kemialliset yhdis-c\j q teet hyödynnetään sinänsä tunnetuilla menetelmillä, c\j , , ....
^ joita ei kuvata tässä yhteydessä yksityiskohtaisemmin.
9 30 Talteenottoyksikön jäännös- ja jätevirrat voidaan joh- ^ taa polttokattilaan.
ϋ Keksinnön mukaisella laitteistolla voidaan Q_ 0 raaka-aineen paras ja sopivin osa käyttää pyrolysoita-
C\J
vana materiaalina ja pyrolyysm kannalta huonompi osa o 35 voidaan syöttää polttokattilaan. Raaka-aineen jaottelu o ^ voidaan suorittaa sinänsä tunnetuin menetelmin. Esi merkiksi pyrolysaattorin 2 syöttöaineet voidaan luoki- 18 telia sinänsä tunnetulla luokittimella, optisella erottimella tai vastaavalla tavalla ennen pyrolysaat-toria ja ns. hylkyjae 23 voidaan johtaa polttokatti-laan 1.
5
Keksinnön mukainen laitteisto soveltuu erilaisina sovelluksina erilaisten pyrolyysituotteiden valmistamiseen ja energiajakeiden, kuten lämpöenergian tuottamiseen.
10 Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitet tyjä esimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.
15 C\l
O
CM
σ> cp r--
CM
X
cc
CL
O
CM
1^ m o o
CM
Claims (12)
1. Laitteisto pyrolyysituotteen valmistamiseksi, johon laitteistoon kuuluu - pyrolysointireaktori (2), jossa muodostetaan raa- 5 ka-aineesta nopeapyrolyysillä pyrolyysituoteja- keita, - erotuslaite (4) jakeen erottamiseksi pyrolyysituote j akeista pyrolysoinnin jälkeen, - lauhdutuslaite (3) kaasumaisten pyrolyysituoteja- 10 keiden kondensoimiseksi pääosin nestemäisiksi py rolyysituote j akeiksi, - polttokattila (1), jossa muodostetaan energiaja-keita ja jonka yhteyteen pyrolysointireaktori on j ärj estetty, 15. lämmönsiirtomateriaali, joka lämmitetään poltto- kattilassa ja jota käytetään energiajakeiden siirtämiseen, ja - syöttölaitteet (5, 6, 22) raaka-aineiden syöttä miseksi pyrolysointireaktoriin ja polttokatti- 20 laan, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu - olennaisesti pyrolysointireaktorin (2) yhteyteen järjestetty erotuslaite (4) muiden jakeiden erottamiseksi kaasumaisista pyrolyysituotejakeista pyro- 25 lysoinnin jälkeen ja muut jakeet sisältävät myös lämmönsiirtomateriaalia, - välineet (13), joiden avulla muut jakeet kuin kaa-c\j £ sumaiset pyrolyysituotejakeet on johdettavissa ^ erottimelta (4) polttokattilaan (1), O) 30. välineet ainakin yhden virran kierrättämiseksi N- cm polttokattilaan, ja virta on valittu seuraavista: ir lauhdutuslaitteelta lauhtumattomat kaasut (10) , sa- CL vukaasujae (19), pyrolysointireaktorin syötön hyl- kyvirta (23) ja lauhdutuslaitteelta kiintoaines £ 35 (21), o cm - välineet (9) lämmönsiirtomateriaalin syöttämiseksi polttokattilasta (1) pyrolysointireaktoriin (2), 20 - välineet kantokaasun (14) syöttämiseksi pyrolysoin-tireaktoriin (2), - välineet pyrolysointireaktorin raaka-aineen (6) ja kantokaasun (14) järjestämiseksi seokseksi, ja 5. välineet kuumennetun lämmönsiirtomateriaalin (9) johtamiseksi pyrolysointireaktorin raaka-aineen ja kantokaasun seokseen.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu väli- 10 neet laitteiston eri osissa syntyvien jakeiden talteen-ottamiseksi, jatkokäsittelemiseksi, kierrättämiseksi laitteistossa ja/tai hyötykäyttämiseksi.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu 15 välineet (10, 18) lauhtumattomien kaasujakeiden johtamiseksi lauhdutuslaitteelta polttokattilaan.
4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu puhallin (18) lauhtumattomien kaasujen ja/tai sa- 20 vukaasujakeen syöttämiseksi polttokattilaan.
5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu välineet pyrolysointireaktorin lämpötilan säätämiseksi .
6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukai nen laitteisto, tunnettu siitä, että lämmönsiir- tomateriaali on järjestetty siirtämään energiajae polt-cvj ^ tokattilasta (1) haluttuun laitteiston osaan ja/tai tal- ^ teenottoon. O) S5 30
7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukai li c\j nen laitteisto, tunnettu siitä, että lämmönsiir- Er tomateriaali on valittu joukosta hiekka, petihiekka, CL alumiinioksidipohjainen materiaali, muu leijutusmateri- aali tai sen tapainen, m ^ 35
8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukai- o C\J nen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon 21 kuuluu lämmönvaihdin lämmönsiirtomateriaalin lämpötilan säätämiseksi ennen pyrolysointireaktoria (2).
9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon 5 kuuluu välineet lämmönsiirtomateriaalin erottamiseksi kaasumaisista pyrolyysituotejakeista erotuslaitteessa (4) ja välineet (13) lämmönsiirtomateriaalin johtamiseksi erotuslaitteelta (4) polttokattilaan (1).
10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukai-10 nen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu välineet kantokaasun (14) muodostamiseksi poltto-kattilan savukaasusta ja kierrättämiseksi pyrolysointi-reaktoriin (2).
11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-10 mu-15 kainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu välineet hapen (17) syöttämiseksi pyro-lysointia varten. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että polttokattila ja pyro-20 lysointireaktori on integroitu yhteen siten, että niiden väliin on järjestetty väliseinä. C\l δ CM σ> cp 1^ CM X cc CL O CM 1^ m r·'- o o CM 22 PATE N TKRAV
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20075720A FI123180B (fi) | 2007-10-11 | 2007-10-11 | Laitteisto pyrolyysituotteen valmistamiseksi |
| CA2702197A CA2702197A1 (en) | 2007-10-11 | 2008-10-10 | Apparatus for producing a pyrolysis product |
| BRPI0818532-8A BRPI0818532B1 (pt) | 2007-10-11 | 2008-10-10 | Aparelho para produzir um produto de pirólise |
| EP08837289.1A EP2209872B1 (en) | 2007-10-11 | 2008-10-10 | Apparatus for producing a pyrolysis product |
| US12/682,686 US20100266464A1 (en) | 2007-10-11 | 2008-10-10 | Apparatus for producing a pyrolysis product |
| CN201510246040.9A CN104910928A (zh) | 2007-10-11 | 2008-10-10 | 生产热解产物的设备 |
| PCT/FI2008/050567 WO2009047392A1 (en) | 2007-10-11 | 2008-10-10 | Apparatus for producing a pyrolysis product |
| CN2008801200154A CN101896577A (zh) | 2007-10-11 | 2008-10-10 | 生产热解产物的设备 |
| RU2010118170/04A RU2482159C2 (ru) | 2007-10-11 | 2008-10-10 | Установка для получения продукта пиролиза |
| US14/665,844 US20150191655A1 (en) | 2007-10-11 | 2015-03-23 | Apparatus for producing a pyrolysis product |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20075720A FI123180B (fi) | 2007-10-11 | 2007-10-11 | Laitteisto pyrolyysituotteen valmistamiseksi |
| FI20075720 | 2007-10-11 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20075720A0 FI20075720A0 (fi) | 2007-10-11 |
| FI20075720A FI20075720A (fi) | 2009-04-12 |
| FI123180B true FI123180B (fi) | 2012-12-14 |
Family
ID=38656867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20075720A FI123180B (fi) | 2007-10-11 | 2007-10-11 | Laitteisto pyrolyysituotteen valmistamiseksi |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20100266464A1 (fi) |
| EP (1) | EP2209872B1 (fi) |
| CN (2) | CN104910928A (fi) |
| BR (1) | BRPI0818532B1 (fi) |
| CA (1) | CA2702197A1 (fi) |
| FI (1) | FI123180B (fi) |
| RU (1) | RU2482159C2 (fi) |
| WO (1) | WO2009047392A1 (fi) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9127208B2 (en) | 2006-04-03 | 2015-09-08 | Pharmatherm Chemicals, Inc. | Thermal extraction method and product |
| US7905990B2 (en) | 2007-11-20 | 2011-03-15 | Ensyn Renewables, Inc. | Rapid thermal conversion of biomass |
| FI20090183A0 (fi) | 2009-05-08 | 2009-05-08 | Markku Olavi Raiko | Menetelmä biomassan termiseksi käsittelemiseksi lämpökattilan yhteydessä |
| KR100946714B1 (ko) * | 2009-05-26 | 2010-03-12 | 한국기계연구원 | 바이오 원유 제조 장치, 바이오 원유 제조 시스템 및 바이오 원유 제조 방법 |
| FI125814B (fi) * | 2009-06-02 | 2016-02-29 | Valmet Technologies Oy | Menetelmä pyrolyysin suorittamiseksi 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 |
| US8519205B2 (en) | 2010-07-23 | 2013-08-27 | Ensyn Renewables, Inc. | Low water biomass-derived pyrolysis oils and processes for producing the same |
| CN102453489B (zh) * | 2010-10-24 | 2013-12-18 | 中国矿业大学 | 低阶煤振动床固体热载体热解多联产工艺 |
| US9441887B2 (en) | 2011-02-22 | 2016-09-13 | Ensyn Renewables, Inc. | Heat removal and recovery in biomass pyrolysis |
| US9347005B2 (en) | 2011-09-13 | 2016-05-24 | Ensyn Renewables, Inc. | Methods and apparatuses 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 |
| US9044727B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-06-02 | Ensyn Renewables, Inc. | Apparatuses and methods for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material |
| 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 |
| CN102653406A (zh) * | 2012-01-05 | 2012-09-05 | 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 | 一种含有无定形二氧化硅的生物质的综合利用方法 |
| US9670413B2 (en) | 2012-06-28 | 2017-06-06 | Ensyn Renewables, Inc. | Methods and apparatuses for thermally converting biomass |
| FI125164B (fi) | 2012-07-06 | 2015-06-30 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Menetelmä ja laitteisto pyrolyysituotteen valmistamiseksi |
| FI125685B (fi) * | 2012-11-09 | 2016-01-15 | Valmet Technologies Oy | Menetelmä pyrolyysin suorittamiseksi ja pyrolyysilaitteisto |
| CN103013542A (zh) * | 2012-12-06 | 2013-04-03 | 王子兵 | 气固联合生物质分区控速热解系统及其使用方法 |
| US10633606B2 (en) | 2012-12-10 | 2020-04-28 | Ensyn Renewables, Inc. | Systems and methods for renewable fuel |
| GB2503065B (en) | 2013-02-20 | 2014-11-05 | Recycling Technologies Ltd | Process and apparatus for treating waste comprising mixed plastic waste |
| CZ305732B6 (cs) * | 2014-08-07 | 2016-02-24 | Alpajar Group S.R.O. | Zařízení pro kontinuální termické zpracování ojetých či jinak znehodnocených pneumatik |
| CN104342178A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-02-11 | 合肥工业大学 | 一种生物质炭化方法及其装置 |
| CA2995845A1 (en) | 2015-08-21 | 2017-03-02 | Ensyn Renewables, Inc. | Liquid biomass heating system |
| CN105733627B (zh) * | 2016-04-01 | 2018-09-21 | 华中科技大学 | 一种生物质快速热解与燃煤锅炉耦合系统 |
| CN105841140A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-08-10 | 华中科技大学 | 一种生物质气化产物与煤共燃烧的系统及方法 |
| CN106336907B (zh) * | 2016-10-09 | 2021-06-25 | 太原理工大学 | 一种旋风热解高通量循环气化装置和工艺 |
| BR112019013387B1 (pt) | 2016-12-29 | 2023-03-28 | Ensyn Renewables, Inc | Desmetalização de biomassa |
| GB2562801A (en) * | 2017-05-26 | 2018-11-28 | Manik Ventures Ltd | Refuse disposal apparatus |
| CN108949203B (zh) * | 2018-06-08 | 2020-06-30 | 嘉禾聚能（天津）科技有限公司 | 一种固体热载体循环的生物质热解系统 |
| CN109355079A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-19 | 内蒙古港原化工有限公司 | 煤热解装置 |
| WO2021216284A1 (en) * | 2020-04-23 | 2021-10-28 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Fluidized bed plastic waste pyrolysis with melt extruder |
| CN111978972B (zh) * | 2020-08-05 | 2021-10-08 | 上海工程技术大学 | 一种秸秆废弃物耦合油页岩综合利用系统及工艺 |
| CN113020215B (zh) * | 2021-03-09 | 2021-12-10 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 从风机叶片中提取玻璃纤维和裂解油的系统及其工作方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4097360A (en) * | 1976-06-25 | 1978-06-27 | Occidental Petroleum Corporation | Quenching pyrolysis reactor effluent streams |
| US4064018A (en) * | 1976-06-25 | 1977-12-20 | Occidental Petroleum Corporation | Internally circulating fast fluidized bed flash pyrolysis reactor |
| US5136117A (en) * | 1990-08-23 | 1992-08-04 | Battelle Memorial Institute | Monomeric recovery from polymeric materials |
| US5395455A (en) * | 1992-03-10 | 1995-03-07 | Energy, Mines And Resources - Canada | Process for the production of anhydrosugars from lignin and cellulose containing biomass by pyrolysis |
| EP0823590B1 (en) * | 1996-02-29 | 2005-02-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method and apparatus for producing superheated steam using heat generated through incineration of wastes |
| CN1191881C (zh) * | 1998-02-12 | 2005-03-09 | 安辛集团股份有限公司 | 用于循环床传输快速热解反应器系统的方法和装置 |
| FI117512B (fi) * | 1998-10-14 | 2006-11-15 | Valtion Teknillinen | Menetelmä ja laite pyrolyysiöljyn valmistamiseksi |
| FI116902B (fi) * | 1998-10-14 | 2006-03-31 | Valtion Teknillinen | Menetelmä ja laite pyrolyysinesteen laadun parantamiseksi |
| RU2183651C1 (ru) * | 2001-02-27 | 2002-06-20 | Научно-технический центр "Экосорб" Ассоциации "Космонавтика - Человечеству" | Способ и установка для термической переработки мелкозернистого топлива |
| FI120909B (fi) * | 2001-04-12 | 2010-04-30 | Neste Oil Oyj | Menetelmä hiilipitoisen materiaalin käsittelemiseksi |
-
2007
- 2007-10-11 FI FI20075720A patent/FI123180B/fi active IP Right Grant
-
2008
- 2008-10-10 CA CA2702197A patent/CA2702197A1/en not_active Abandoned
- 2008-10-10 BR BRPI0818532-8A patent/BRPI0818532B1/pt active IP Right Grant
- 2008-10-10 WO PCT/FI2008/050567 patent/WO2009047392A1/en active Application Filing
- 2008-10-10 RU RU2010118170/04A patent/RU2482159C2/ru active
- 2008-10-10 CN CN201510246040.9A patent/CN104910928A/zh active Pending
- 2008-10-10 EP EP08837289.1A patent/EP2209872B1/en active Active
- 2008-10-10 US US12/682,686 patent/US20100266464A1/en not_active Abandoned
- 2008-10-10 CN CN2008801200154A patent/CN101896577A/zh active Pending
-
2015
- 2015-03-23 US US14/665,844 patent/US20150191655A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20075720A0 (fi) | 2007-10-11 |
| RU2482159C2 (ru) | 2013-05-20 |
| CA2702197A1 (en) | 2009-04-16 |
| WO2009047392A1 (en) | 2009-04-16 |
| EP2209872A1 (en) | 2010-07-28 |
| BRPI0818532B1 (pt) | 2018-02-06 |
| RU2010118170A (ru) | 2011-11-20 |
| US20150191655A1 (en) | 2015-07-09 |
| FI20075720A (fi) | 2009-04-12 |
| US20100266464A1 (en) | 2010-10-21 |
| BRPI0818532A2 (pt) | 2015-06-16 |
| EP2209872B1 (en) | 2018-12-05 |
| CN101896577A (zh) | 2010-11-24 |
| CN104910928A (zh) | 2015-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI123180B (fi) | Laitteisto pyrolyysituotteen valmistamiseksi | |
| RU2502779C2 (ru) | Способ осуществления пиролиза | |
| FI120909B (fi) | Menetelmä hiilipitoisen materiaalin käsittelemiseksi | |
| US10059883B2 (en) | Method for producing a pyrolysis product | |
| US20110219680A1 (en) | Equipment and a method for generating biofuel based on rapid pyrolysis of biomass | |
| BG64909B1 (bg) | Метод и устройство за пиролиза и газифициране на органични вещества или смеси от органични вещества | |
| CA2849646A1 (en) | Apparatuses and methods for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material | |
| RU2749040C2 (ru) | Способ и устройство для газификации биомассы | |
| WO2011045473A1 (en) | Process and apparatus for producing biocarbon | |
| FI117512B (fi) | Menetelmä ja laite pyrolyysiöljyn valmistamiseksi | |
| WO2005075609A1 (en) | Process for making solid fuel | |
| WO2012113979A1 (en) | Torrefaction process integrated in a fluidized bed reactor | |
| EP2806016A1 (en) | Method for conducting a biomass torrefaction process, installation for conducting biomass process, torrified biomass and a method for puryfying flue gases from torrefaction process | |
| US10400175B2 (en) | Apparatuses and methods for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material | |
| NZ196064A (en) | Wood distillation in fluidised bed | |
| JP2007056113A (ja) | 下水汚泥を原料とするガス化設備の運転方法およびガス化設備 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 123180 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: VALMET TECHNOLOGIES OY |