FI68074C - FOER FARANDE OCH ANORDNING FOR THERMAL BEHANDLING AV KOLVAETEHALTIGA MATERIAL - Google Patents
FOER FARANDE OCH ANORDNING FOR THERMAL BEHANDLING AV KOLVAETEHALTIGA MATERIAL Download PDFInfo
- Publication number
- FI68074C FI68074C FI833663A FI833663A FI68074C FI 68074 C FI68074 C FI 68074C FI 833663 A FI833663 A FI 833663A FI 833663 A FI833663 A FI 833663A FI 68074 C FI68074 C FI 68074C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- reactor
- hydrocarbons
- decomposition
- oxidation
- gaseous
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
6807468074
Menetelmä ja laite hiilivetypitoisten materiaalien termiseksi käsittelemiseksi Förfarande och anordning för termisk behandling av kolvätehaltiga materialMethod and apparatus for the thermal treatment of hydrocarbonaceous materials Förfarande och anordning för termisk behandling av kolvätehaltiga material
Keksinnön kohteena on menetelmä hiiltä tai hiilivetyjä sisältävien materiaalien käsittelemiseksi siten, että hiilivetymateriaali hajotetaan termisesti kaasumaisiksi ja höyrymäisiksi hiilivedyiksi ja kiinteäksi jätteeksi, jonka hapettamisella tuotetaan hajotusreaktioiden vaatima 5 lämpöenergia, ja että hiilivetymateriaalin terminen hajotus suoritetaan hajotusreaktorissa, joka muodostaa osan hapetusreaktorina toimivan kiertoinassareaktorin kiertomateriaalin palautusj ärjestelmästä.The invention relates to a process for treating materials containing carbon or hydrocarbons by thermally decomposing the hydrocarbon material into gaseous and vaporous hydrocarbons and solid waste, the oxidation of which produces the thermal energy required by the decomposition reactions.
Keksinnön kohteena on myös laite hiiltä tai hiilivetyjä sisältävien mate-10 riaalien käsittelemiseksi siten, että hiilivetymateriaali hajotetaan termisesti kaasumaisiksi ja höyrymäisiksi hiilivedyiksi ja kiinteäksi jätteeksi, jonka hapettamisella tuotetaan hajotusreaktioiden vaatima lämpö-energia .The invention also relates to an apparatus for treating materials containing carbon or hydrocarbons by thermally decomposing the hydrocarbon material into gaseous and vaporous hydrocarbons and solid waste, the oxidation of which produces the thermal energy required for the decomposition reactions.
15 Menetelmä soveltuu hiiltä tai hiilivetyjä sisältävien materiaalien sekä erilaisten biomassojen käsittelyyn ja öljynjalostamoissa syntyvän raskas-öljyjäänteen jatkotislaukseen pyrittäessä lisäämään keveiden öljytuotteiden kuten bensiinin ja dieselöljyn saantoa.15 The method is suitable for the treatment of materials containing carbon or hydrocarbons as well as various biomasses and for the further distillation of heavy oil residues from oil refineries in order to increase the yield of light petroleum products such as petrol and diesel.
20 Kun raskaita hiilivetyjä kuumennetaan hapettomassa tilassa, ne hajoavat kemiallisesta luonteesta ja kuumennusprosessin nopeudesta riippuen erilaisiksi, keveämmiksi hiilivedyiksi ja kiinteäksi jäänteeksi. Tätä ilmiötä hyödynnettäessä hajotukseen tarvittava energia kehitetään hapettamalla hiilipitoinen kiintojäännös. Tavallisimmin lämpöenergia hapetusreaktoris-25 ta hajotusreaktoriin siirretään kierrättämällä kiinteää materiaalia reak-toreiden välillä. Laiteteknisesti prosessi on toteutettu kytkemällä rinnan kaksi leijukerrosreaktoria, joiden leijumateriaalia kierrätetään reaktorista toiseen. Myöskin tunnetaan menetelmiä ja laitteita, joissa hape-tusreaktorin lämpöenergia siirretään termisesti hajotettavan materiaalin 30 epäsuoraa lämmönsiirrintä käyttäen.20 When heavy hydrocarbons are heated in an oxygen-free state, they decompose into different, lighter hydrocarbons and solid residues, depending on the chemical nature and the speed of the heating process. Utilizing this phenomenon, the energy required for decomposition is generated by oxidizing the carbonaceous solid residue. Most commonly, thermal energy from the oxidation reactor to the decomposition reactor is transferred by circulating solid material between the reactors. Technically, the process is implemented by connecting two fluidized bed reactors in parallel, the fluidized material of which is recycled from one reactor to another. Methods and apparatus are also known in which the thermal energy of an oxidation reactor is transferred using an indirect heat exchanger of thermally decomposable material 30.
2 680742 68074
Rinnakkain kytkettyinä 1 eijukerrosreaktoreina käytetään kiertomassareakto-reita (circulating fluid bed reactor) , joiden kiertotnateriaalin palautus tapahtuu reaktorista toiseen. Tämän ratkaisun (EP 00 12468) haittapuolina ovat monimutkainen ja kallis laitteisto sekä vaikeasti ohjattava, labiili 5 prosessi. Erityisen ongelmallista on hallita kiertomnteriaalin jakautumis ta hapetus- ja hajotusreaktorin kesken. Termisen hajoamisprosessin eräänä tärkeänä ohjausparametrina on viiveaika. Kaksoisreaktoriratkaisuissa on viiveaika lähinnä kapasiteetista riippuvainen ja sen säätömahdollisuudet vähäiset. Lisäksi olennaisena haittapuolena on leijutuskaasun tarve myös 10 hajotusreaktorissa, jossa leijutukseen ja kiintoaineen kuljetukseen täy tyy käyttää jäähdytettyä, yleensä kondensoituneita hiilivetyjä sisältävää tuotekaasua. Hajotusreaktorin leijutuskaasutarve lisää myös käyttökustannuksia. Mainituista syistä johtuen kaksoisreaktoriratkaisut eivät ole olleet kaupallisesti kilpailukykyisiä eikä teknisesti riittävän luotetta-15 via.As circulating fluidized bed reactors 1, circulating fluid bed reactors are used, the recirculation of which takes place from one reactor to another. The disadvantages of this solution (EP 00 12468) are the complicated and expensive equipment and the difficult-to-control, labile process. It is particularly problematic to control the distribution of circulating material between the oxidation and decomposition reactors. One important control parameter of the thermal decomposition process is the delay time. In twin-reactor solutions, the delay time is mainly capacity-dependent and its control possibilities are limited. In addition, a significant disadvantage is the need for a fluidizing gas in the decomposition reactor 10, in which a cooled product product, usually containing condensed hydrocarbons, must be used for fluidizing and transporting solids. The need for fluidizing gas in the decomposition reactor also increases operating costs. For these reasons, twin-reactor solutions have not been commercially competitive or technically sufficiently reliable.
Epäsuoraan lämmönsiirtoon perustuvat ratkaisut ovat laiteteknisesti ongelmallisia. Keskeisiä vaikeuksia ovat mm. lämpöpintojen likaantuminen ja kanavistojen tukkeutumiset, kiinteän materiaalin kuljetus hajotusreakto-20 rissa, lämmönsiirto kiintomateriaalina, materiaalin korroosio- ja eroosio-ongelmat sekä konstruktiiviset kysymykset. Epäsuoraan lämmönsiirtoon perustuva menetelmä lieneekin käytännössä mahdoton.Solutions based on indirect heat transfer are technically problematic. The main difficulties are e.g. fouling of thermal surfaces and blockage of ductwork, transport of solid material in the decomposition reactor-20, heat transfer as a solid material, corrosion and erosion problems of the material, and design issues. Indeed, a method based on indirect heat transfer is practically impossible.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, 25 että termisen hajotuksen jälkeen kiertomateriaali erotetaan hiilivety-tuotteista ja palautetaan hapetusreaktoriin, hiilivetytuotteista erotetaan nestemäiset hiilivedyt lauhduttamalla ja kaasumaiset hiilivedyt palautetaan osittain tai kokonaan hajotusreaktoriin.The process according to the invention is mainly characterized in that, after thermal decomposition, the circulating material is separated from the hydrocarbon products and returned to the oxidation reactor, liquid hydrocarbons are separated from the hydrocarbon products by condensation and gaseous hydrocarbons are partially or completely returned to the decomposition reactor.
30 Keksinnön mukaisen menetelmän muut tunnuspiirteet on esitetty patenttivaatimukset 2-4.Other features of the method according to the invention are set out in claims 2-4.
Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, että laitteen muodostaa kiertomassareaktori, johon kuuluu hapetus-35 reaktori ja palautusputki osan palautusputkesta olleessa sovitettu toimimaan hajotusreaktorina siihen syötettävän hiilivetymateriaalin hajottamiseksi, ja että palautusputki on varustettu erotinlaitteella hajotuksessaThe device according to the invention, in turn, is mainly characterized in that the device consists of a circulating mass reactor comprising an oxidation reactor and a return pipe adapted to act as a decomposition reactor to decompose the hydrocarbon material fed to it, and that the return pipe is
IIII
3 68074 syntyvien kaasumaisien ja höyrymäisien hiilivetyjen erottamiseksi kierto-materiaalista, joka palautuu palautusputken alaosan kautta takaisin hape-tusreaktoriin.3 68074 for separating the resulting gaseous and vaporous hydrocarbons from the circulating material which returns to the oxidation reactor through the lower part of the return pipe.
5 Keksinnön mukaisen laitteen muut tunnuspiirteet on esitetty patenttivaatimuksissa 6-11.Other features of the device according to the invention are set out in claims 6-11.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä lähtökohtana on kiertomassareaktori, jonka hapetusreaktorissa hapen tuontia ohjaamalla säädetään lämpötila ha-10 lutulle tasolle. Hapetusreaktorissa nostetaan kiertomassa kuumaerottimeen, jossa kaasut ja kiertomassa erotetaan toisistaan. Hapetusreaktorin poisto-kaasut sisältävät yleensä palavia kaasuja ja ne voidaan hyödyntää joko synteesikaasuna tai energian tuotantotavassa.In the process according to the invention, the starting point is a circulating mass reactor, in the oxidation reactor of which the temperature is adjusted to the desired level by controlling the introduction of oxygen. In the oxidation reactor, the circulating mass is raised to a heat separator, where the gases and the circulating mass are separated from each other. Oxidation reactor exhaust gases generally contain combustible gases and can be utilized either as a synthesis gas or in an energy production mode.
15 Keksinnön mukainen menetelmä poikkeaa tunnetuista menetelmistä olennaisim-min siinä, että terminen hajotusreaktio aikaansaadaan syöttämällä hajotettava materiaali kiertomassan palautusputken osana toimivaan hajotusreakto-riin. Välittömästi hajotusreaktorin jälkeen kiertomassa ja hiilivetykaasut johdetaan myös palautusputken osana toimivaan toiseen kuumaerottimeen, 20 josta kiinteä jäänne ja kiertomassa palautetaan hapetusreaktoriin ja hiilivetykaasut poistuvat jatkoprosessointiin.The process according to the invention differs from the known processes most substantially in that the thermal decomposition reaction is obtained by feeding the material to be decomposed to a decomposition reactor operating as part of a circulating mass recovery pipe. Immediately after the decomposition reactor, the circulating pulp and hydrocarbon gases are also passed to a second heat separator as part of the return pipe, from which the solid residue and circulating pulp are returned to the oxidation reactor and the hydrocarbon gases are removed for further processing.
Esitetyllä menetelmällä voidaan ratkaista kaksoisreaktorin edellä esitetyt epäkohdat. Laiteteknisesti saadaan yksinkertainen ja halpa reaktori, 25 jonka virtaustekninen hallinta ei ole olennaisesti vaikeampaa kuin tavanomaisen kiertomassareaktorin. Erillistä kaasuvirtaa ei tarvita kiertomassan kuljettamiseen ja viiveaikaa hajotusreaktorissa voidaan säätää muuttamalla hajotettavan materiaalin syöttökohtaa.The presented method can solve the above-mentioned disadvantages of a twin reactor. Technically, a simple and inexpensive reactor is obtained, the flow control of which is not substantially more difficult than that of a conventional circulating mass reactor. A separate gas flow is not required to transport the circulating mass and the delay time in the decomposition reactor can be adjusted by changing the feed point of the material to be decomposed.
30 Keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuviossa esitettyyn keksinnön periaateratkaisuun, johon keksintöä ei ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.The invention will be explained in detail with reference to the principle solution of the invention shown in the figure of the accompanying drawing, to which the invention is not intended to be exclusively limited.
Yhde 1 esittää termisesti hajotettavan materiaalin syöttökohtaa, jonka si-35 jaintia pystysuunnassa voidaan säätää. Palautusputken 11 osana toimivaa hajotusreaktoria on merkitty viitenumerolla 2. Hajotusreaktorin 2 alapää on yhdistetty kuumaerottimeen 3, josta kiinteä jäänne ja kiertomassa pa- 4 68074 lautuvat hapetusreaktoriin 8 putken 5 kautta. Tislautuneen kevyet hiilivedyt poistetaan erottimesta 3 putkea 4 myöten.Unit 1 shows a supply point for thermally decomposable material, the vertical position of which can be adjusted. The decomposition reactor operating as part of the recovery pipe 11 is denoted by the reference number 2. The lower end of the decomposition reactor 2 is connected to a heat separator 3, from which the solid residue and the circulating mass are fed to the oxidation reactor 8 via the pipe 5. The distilled light hydrocarbons are removed from the separator up to pipe 4.
Hapetusreaktoriin 8 johdetaan happivirta kaapista 6 jakolevyn 7 läpi.Oxygen flow is passed to the oxidation reactor 8 from the cabinet 6 through the distribution plate 7.
5 Reaktorissa 8 hapen ja kiintojäänteen suhde säädetään yleensä alistökiö-metrisellä alueella siten, että lämpötila asettuu haluttuun arvoon. Hape-tusreaktorista 8 kaasut ja kiertomassa johdetaan kanavan 9 kautta kuuma-erottimeen 10, mistä kiertomateriaali johdetaan laskuputken 11 kautta hajotusreaktoriin 2. Hapetusreaktorin kaasut poistuvat erottimesta 10 10 putken 12 kautta.In reactor 8, the ratio of oxygen to solid residue is generally adjusted in the substoichiometric range so that the temperature is set to the desired value. From the oxidation reactor 8, the gases and the circulating mass are passed through a duct 9 to a hot separator 10, from where the circulating material is passed through a downcomer 11 to a decomposition reactor 2. The oxidation reactor gases leave the separator 10 10 via a pipe 12.
Kuumaerottimet 3 ja 10 ovat tunnettuja erottimia, tavallisimmin keskipa-koiserottimia eli sykloneja. Kuumaerottimen 3 palautusputken 5 alapää on edullista sijoittaa ilmanjakolevyn 7 läheisyyteen, jolloin kaasuvirtaus 15 hapetusreaktorista 8 hajotusreaktoriin 2 rajoittaa leijukerroksen stabiloivan vaikutuksen vuoksi. Ylemmän kuumaerottimen 10 ja hajotusreaktorin 2 yhdysputkessa 11 saadaan aikaan kaasuvirran rajoittaminen mitoittamalla putken 11 poikkipinta-ala pieneksi hajotusreaktorin 2 poikkipinta-alaan verrattuna.The hot separators 3 and 10 are known separators, most usually centrifugal separators or cyclones. It is preferable to place the lower end of the return pipe 5 of the heat separator 3 in the vicinity of the air distribution plate 7, whereby the gas flow 15 from the oxidation reactor 8 to the decomposition reactor 2 is limited due to the stabilizing effect of the fluidized bed. In the connecting pipe 11 of the upper heat separator 10 and the decomposition reactor 2, the gas flow is limited by dimensioning the cross-sectional area of the pipe 11 small compared to the cross-sectional area of the decomposition reactor 2.
2020
Hajotusreaktorissa 2 lämpötila, paine ja viiveaika valitaan siten, että haluttujen kaasumaisten ja höyrymäisten hiilivetyjen osuus maksimoidaan. Kaasut ja höyryt, jotka voidaan tarvittaessa edelleen puhdistaa ennen jäähdytystä, johdetaan putken 4 kautta lauhduttimeen 13, jossa höyrymäi-25 set hiilivedyt tiivistyvät nestemäisiksi. Erotinlaite 14 erottaa nestemäiset komponentit, jotka poistetaan yhteen 16 kautta. Kaasumaiset yhdisteet sisältävät vetyä ^ ja metaania (CH^), jotka kierrätetään putken 15 kautta takaisin hajotusreaktoriin 2. Kierrätyksen vaikutuksesta saadaan hajotusreaktorin 2 vety/hiili-suhde kasvamaan ja samalla lisääntyy halut-30 tujen hiilivetyjen saanto. Toivottujen hiilivetyjen saantoa voidaan lisätä myös tuomalla hajotusreaktoriin 2 ulkopuolinen hiilivetyvirta 17 (tyypillisimmin metaania).In the decomposition reactor 2, the temperature, pressure and delay time are selected so as to maximize the proportion of the desired gaseous and vaporous hydrocarbons. The gases and vapors, which can be further purified before cooling, if necessary, are passed through a pipe 4 to a condenser 13, where the vaporous hydrocarbons condense into liquids. The separator device 14 separates the liquid components, which are removed together via 16. The gaseous compounds contain hydrogen and methane (CH 2), which are recycled via line 15 back to the decomposition reactor 2. As a result of the recirculation, the hydrogen / carbon ratio of the decomposition reactor 2 is increased and at the same time the yield of the desired hydrocarbons is increased. The yield of the desired hydrocarbons can also be increased by introducing an external hydrocarbon stream 17 (most typically methane) into the decomposition reactor 2.
Kaasun virtausnopeus hapetusreaktorissa 8 valitaan siten 3...10 m/s siten, 35 että riittävä kiertomateriaalin kuljettaminen kuumaerottlmeen 10 aikaansaadaan. Kiertomassavirtaan voidaan tunnetusti vaikuttaa myös reaktorin kiertomassan määrällä ja laadulla (tiheys, hiukkaskoko), joten keksinnön 5 68074 mukaisella menetelmällä voidaan hajotusreaktorin 2 lämpötehoa helposti säätää.The gas flow rate in the oxidation reactor 8 is thus selected to be 3 to 10 m / s so that sufficient transport of the circulating material to the heat separator 10 is achieved. It is known that the circulating mass flow can also be influenced by the amount and quality of the reactor circulating mass (density, particle size), so that the thermal power of the decomposition reactor 2 can be easily adjusted by the method according to the invention.
Jos hapetusreaktorin 8 tuotekaasulle löytyy taloudellisesti kannattavaa 5 käyttöä, voidaan sen virtausta säätää erillisellä hiilivetysyötöllä 19. Tällöin hapetusreaktori 8 toimii kuten tavanomainen kiertomassakaasutin, joka tuottaa pieni- tai keskilämpöarvoista kaasua. Erikoistapauksissa voi hapetusreaktori 8 sisältää myös jäähdytyspintoja 18.If an economically viable use is found for the product gas of the oxidation reactor 8, its flow can be regulated by a separate hydrocarbon feed 19. In this case, the oxidation reactor 8 operates like a conventional circulating mass gasifier which produces low or medium calorific value gas. In special cases, the oxidation reactor 8 may also include cooling surfaces 18.
10 On selvää, että keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta voidaan käyttää myös epäorgaanisten yhdisteiden termiseen hajotukseen.It is clear that the method and apparatus according to the invention can also be used for the thermal decomposition of inorganic compounds.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI833663A FI68074C (en) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | FOER FARANDE OCH ANORDNING FOR THERMAL BEHANDLING AV KOLVAETEHALTIGA MATERIAL |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI833663A FI68074C (en) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | FOER FARANDE OCH ANORDNING FOR THERMAL BEHANDLING AV KOLVAETEHALTIGA MATERIAL |
FI833663 | 1983-10-07 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI833663A0 FI833663A0 (en) | 1983-10-07 |
FI68074B FI68074B (en) | 1985-03-29 |
FI68074C true FI68074C (en) | 1985-07-10 |
Family
ID=8517879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI833663A FI68074C (en) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | FOER FARANDE OCH ANORDNING FOR THERMAL BEHANDLING AV KOLVAETEHALTIGA MATERIAL |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI68074C (en) |
-
1983
- 1983-10-07 FI FI833663A patent/FI68074C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI68074B (en) | 1985-03-29 |
FI833663A0 (en) | 1983-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4166786A (en) | Pyrolysis and hydrogenation process | |
US4102773A (en) | Pyrolysis with cyclone burner | |
EP1235886B1 (en) | Flash-pyrolysis in a cyclone | |
US4085030A (en) | Pyrolysis of carbonaceous materials with solvent quench recovery | |
US4162959A (en) | Production of hydrogenated hydrocarbons | |
US3927996A (en) | Coal injection system | |
FI120909B (en) | A method for treating carbonaceous material | |
JP5782376B2 (en) | Two-stage entrained gasifier and method | |
JP3649782B2 (en) | Transfer partial oxidation treatment equipment and low-temperature conversion process of low-value hydrocarbons | |
US8518334B2 (en) | Coking apparatus and process for oil-containing solids | |
US4243489A (en) | Pyrolysis reactor and fluidized bed combustion chamber | |
US4323446A (en) | Multi-zone coal conversion process using particulate carrier material | |
EP0061326A1 (en) | Apparatus for converting a fuel into combustible gas | |
US9828247B2 (en) | Process and apparatus for cleaning raw product gas | |
US4519810A (en) | Circulation loop for carrying out two-stage reactions | |
US3876392A (en) | Transfer line burner using gas of low oxygen content | |
US4459201A (en) | Oil shale retorting process utilizing indirect heat transfer | |
US3847566A (en) | Fluidized bed gasification process with reduction of fines entrainment by utilizing a separate transfer line burner stage | |
EP0220795A2 (en) | Method for cleaning gas produced from solid carbonaceous material in a two-stage gas producer | |
US2549117A (en) | Fluidized carbonization | |
FI68074C (en) | FOER FARANDE OCH ANORDNING FOR THERMAL BEHANDLING AV KOLVAETEHALTIGA MATERIAL | |
KR20110106315A (en) | Tar-free gasification system and process | |
US4514168A (en) | Process for heating solids in a transfer line | |
US4707248A (en) | Process for the retorting of hydrocarbon-containing solids | |
US4551223A (en) | Thermal flashing of carbonaceous materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed | ||
MM | Patent lapsed |
Owner name: NESTE OY |