FI69313C - Anordning och foerfarande foer vaermebehandling av organiska kolhaltiga aemnen - Google Patents

Description

KUULUTUSjULKAISU , g 7 7 B UTLÄGGNINGSSKRIFT Oy O I ύ C ,.e, Patentti myönnetty

Petent kis JO olat 10 01 1006 (51) Kv.lk.*/lnt.ci.‘ c 10 F 5/06 // C 10 L 9/08 FINLAND (21) Patenttihakemus— Patentansökning 782756 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 08.09.78 (Fl) (23) Alkupäivä — Glltighetsdag 08.09*78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 13.03.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm.— tq qd gr

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad -3 ’ (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 12.09-77 USA(US) 832363 (71) Edward Koppelman, kk2k Bergamo Drive, Encino, California 91316, USA(US) (72) Robert Gordon Murray, Palo Alto, California, USA(US) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Laite ja menetelmä orgaanisten hii1ipitoiSten aineiden lämpökäsittelyyn -Anordning och förfarande för värmebehandl ing av organiska kolhaltiga ämnen

Keksinnön kohteena on laite ja menetelmä hiilipitoisten aineiden jatkuvaan lämpökäsittelyyn valvotussa paineessa, jolloin syöte tuodaan järjestelmään lietteen muodossa, ja nesteen joka toimii kaa-sutiivisteenä, pinta pidetään ennaltamäärätyllä toimintakorkeudella. Syöte kuljetetaan ylöspäin nesteen toimintatasosta ja johdetaan sen jälkeen reaktiokammioon, jossa se lämmitetään valvottuun lämpötilaan valvotussa paineessa, niin että ainakin osa siinä olevista haihtuvista aineista höyrystyy muodostaen kaasufaasin, jonka muodostavat kondensoituva ja kondensoitumattomat höyryt. Kaasufaasi poistetaan reaktiokammiosta vastavirtaan syötteen liikkeeseen nähden, sekä niin että se on lämmönvaihtokosketuksessa viimemainittuun, jolloin kondensoituva faasi kondensoituu ja kondensoitumaton faasi liikkuu ja johdetaan ulos järjestelmästä purkausaukon kautta, joka on sijoitettu nestetoimintapinnan yläpuolella. Lämpöön reagoinut tuote jäähdytetään ja siirretään reaktiokammiosta keräyskammioon, josta sitä poistetaan jatkuvasti tai jaksottaisesti.

2 69313 Tämä keksintö on erityisen käyttökelpoinen, mutta ei välttämättä rajoitettu, orgaanisten hiilipitoisten aineiden käsittelyyn paineenalaisina korotetuissa lämpötiloissa, jolloin syötteen lämmittämiseen ja halutun reaktion aikaansaamiseen tarvittava energia saadaan olennaisesti talteen, niin että menetelmää käytettäessä saavutetaan parempi hyötysuhde ja taloudellisuus. Tyypillinen niistä prosesseista, joihin tätä keksintöä voidaan soveltaa on erilaisten luonnossa esiintyvien hiilipitoisten aineiden, kuten turpeen, kuivaaminen, siinä olevan kosteuden huomattavimman osan poistamiseksi, ruskohiilen, kuten ligniitin lämpökäsittely, jotta siitä saataisiin käyttökelpoisempi kiinteänä polttoaineena, aktivoitujen eläin- tai kasvihiilien tai kivihiilituotteiden valmistaminen saattamalla orgaaniset hiili-pitoiset aineet alttiiksi korkeille kuivatislauslämpötiloille, jota seuraa aktivointikäsittely, hiilipitoisen syötteen kuivatislaus korkeissa lämpötiloissa lämpökrakkauksen suorittamiseksi ja/tai sen hajoittaminen kaasuiksi polttokaasun valmistamiseksi, ja niin edelleen. Kussakin edellämainitussa prosessissa syöte kuumennetaan valvottuun korkeaan lämpötilaan sen ollessa valvotuissa ympäristöolosuhteissa, riittävän pitkäksi ajaksi halutun lämpökäsittelyn aikaansaamiseksi.

Kun parannetaan ruskohiilen, kuten ligniitin laatua, suoritetaan kuumennus valvotussa korkeassa paineessa, jolloin saadaan aikaan ligniitin termisen rakenteen uudelleenmuodostuminen sen lisäksi, että siitä poistuu pääosa kosteudesta.

Tähän saakka ovat orgaanisten hiilipitoisten aineiden lämpökäsittelyssä käytetyt prosessivälineet ja prosessitekniikka olleet ongelmallisia sikäli, että syötetyn ja/tai kehittyneen energian käyttö ei ole ollut tehokasta, prosessi vaatii useita toisiinsaliittyviä vaiheita, joiden edellyttämät yksiköt merkitsevät huomattavia laiteinvestointeja sekä tehdastilan tehotonta käyttöä, monissa tapauksissa ovat tällaisten jatkuvien prosessien edellyttämät valvontalaitteet vaikeita ja monimutkaisia, käsiteltävän aineen syöttö- ja purkaus-laitteet eivät ole riittävän tiiviitä ja tällaiset laitteet eivät ole tarpeeksi joustavia ja monipuolisesti käyttökelpoisia muiden materiaalien käsittelyssä eri lämpötiloissa ja/tai paineissa.

Keksinnön mukainen laite ja menetelmä on pääasiallisesti tunnettu siitä, mikä on tunnettu vaatimuksista 1 ja 20.

3 6931 3 Tämän keksinnön laite ja menetelmä poistavat useat tekniikan tason laitteisiin ja menetelmään liittyvistä ongelmista ja haitoista asettamalla käyttöön yhtenäisen prosessiyksikön, jonka rakenne on yksinkertainen ja kestävä, joka on monipuolisesti käyttökelpoinen ja joka voidaan helposti soveltaa erilaisten syötteiden käsittelyyn eri lämpötila- ja paineolosuhteissa erilaisten tuotteiden valmistamiseksi. Tämän keksinnön laite on lisäksi tunnettu siitä, että sen valvonta on yksinkertaista ja käyttö sekä lämmön talteenotto tehokasta, jolloin toiminta on tehokasta ja luonnonvaroja säästävää. Tämän keksinnön laitteeseen liittyvät edut ja hyöty saavutetaan reaktiojärjestelmällä, joka käsittää varastokammion, johon hienojakoista syötettä johdetaan jaksoittain tai jatkuvasti ja sekoitetaan nesteen kanssa, niin että se muodostaa lietteen tai märän reaktiomassan. Märän rektiomassan käyttö on erityisen edullista tilanteissa, joissa lämpökäsittely suoritetaan korkeissa paineissa, jolloin materiaalin paineistaminen varasto-kammiossa helpottuu. Märkä reaktiomassa tai syöte siirretään varasto-kammiosta kuljetinkammioon, jonka alapäässä on sisääntulo ja yläpäässä poisto. Nesteen pinta kuljetuskammiossa pidetään sopivalla toiminta-korkeudella kammion tulo- ja poistopäiden välillä, niin että kammion alaosa on nestepinnan alapuolella muodostaen kaasutiiviin osan ja niin että kammion yläosa muodostaa kondensointikammion ja kuivausosan, jossa syöte kuivataan ja esilämmitetään, ennenkuin se puretaan poisto-päästä.

Reaktiokammio on sijoitettu niin, että sen tulo on yhteydessä kuljetuskammion poistoon esilämmitetyn syötteen vastaanottamiseksi ja syötettä lämmitetään edelleen reaktiokammiossa halutun korkeaan lämpötilaan riittävän pitkäksi aikaa sen halutun lämpökäsittelyn aikaansaamiseksi, joka käsittää sen, että ainakin osa siinä olevista haihtuvista aineista höyrystyy, jotta syntyisi kaasufaasi, jonka muodostavat kondensoituva osa sekä olennaisesti kondensoitumaton osa. Kaasufaasia siirretään jatkuvasti reaktiokammiosta suuntaan, joka on vastakkainen syötteen suuntaan nähden ja niin että se on syötteen kanssa lämmön-vaihtokosketuksessa, jolloin kondensoituva osa kondensoituu jatkuvasti ja talteenotettu latentti höyrystymislämpö lämmittää vastaavasti syötettä. Syntynyt kondensoitunut neste poistetaan syötteestä ja sekoitetaan kuljetuskammion alaosassa olevaan nesteeseen.

4 6931 3 Jäljelläoleva kondensoitumaton kaasumainen osa poistetaan kuljetus-kammiossa olevan poistoaukon kautta, joka on sijoitettu nesteen toi-mintapinnan yläpuolelle. Reaktiokammiosta tullut reagoinut aine jäähdytetään, jotta saataisiin talteen osa siinä olevaa entalpiaa höyrystä-mällä sen kanssa kosketuksiin tuleva neste, jolloin muodostuu lisää kondensoituvaa kaasufaasia, joka kulkee vastavirtaan syötteeseen nähden. Jäähtynyt reaktiotuote siirretään keräyskammioon, josta sitä poistetaan jatkuvasti tai jaksottaisesti tarpeen mukaan.

Prosessina vaiheiden mukaisesti tarjoaa tämä keksintö menetelmän, jossa hiilipitoinen syöte johdetaan nesteeseen sekoitettuna yläsuuntaan kuljetuskammion läpi, jossa olevan nesteen toimintakor-keus on edeltäkäsin määrätty, niin että syötteestä poistuu jatkuvasti nestettä sen liikkuessa ylöspäin kuljetuskammiossa ja niin että se esilämpiää sille kondensoituneiden kondensoituvien höyryjen vaikutuksesta, samoinkuin kosketuksesta korkeassa lämpötilassa olevien kon-densoitumattomien kaasujen kanssa. Esilämmitettyä syötettä lämmitetään edelleen lämpöreaktiokammiossa ja syötettä pidetään siinä ennalta-määrätyn pituinen aika halutun reaktion, kuten kuivumisen, uuden termisen rakenteen, kuivatislauksen ja/tai kaasuntumisen aikaansaamiseksi, jolloin kehittyy höyryjä ja ne johdetaan vastavirtaan syötteeseen nähden, sekä sen kanssa lämmönvaihtokosketukseen. Syntynyt reaktio-tuote poistetaan reaktiokammiosta jatkuvasti, senjälkeen kun sen kanssa kosketukseen tulevan nesteen höyrystyminen on tuotetta jäähdyttänyt, jolloin muodostuu kondensoituva faasi, joka myös poistetaan yhdessä reaktorissa itsessään syntyneen kaasufaasin kanssa, jotta sisääntuleva syöte esilämpiäisi. Syntyvä reaktiotuote johdetaan keräyskammioon, josta sitä poistetaan jatkuvasti tai jaksoittain. Menetelmän suositun suoritusmuodon mukaisesti poistetaan reaktiotuotetta jatkuvasti puristamalla sitä ulos paineenalaisena, jolloin syntyy kiinteä tuote, samalla kuin järjestelmän poistopää tiivistetään.

Tämän keksinnön muut edut käyvät ilmi tutustuttaessa suosituista suoritusmuodoista oheisten piirustusten valossa laadittuun selitykseen.

6931 3

Kuvio 1 on osittain leikattu ja osittain kaavamainen sivupysty-kuva, joka esittää jatkuvaa reaktiojärjestelmää, joka on tehty tämän keksinnön suositun suoritusmuodon mukaisesti.

Kuvio 2 on suurennettu osittain poikkipintakuva laitteen kuljetuskammiosta katsottuna nuolen A suuntaan kuviossa 1.

Kuvio 3 on osittain leikattu ja osittain kaavamainen sivupysty-kuva, joka esittää vaihtoehtoisen suoritusmuodon termisen reaktiotuotteen puristamiseksi jatkuvasti ulos suulakepuristuksella.

Kuvio 4 on virtauskaavio työvaiheista, jotka suoritetaan käsiteltäessä termisesti orgaanisia hiilipitoisia syötteitä kuviossa 1 esitetyssä laitteessa.

Kuvio 5 on osittain leikattu ja osittain kaavamainen sivu-pystykuva, joka esittää tämän keksinnön vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaista jatkuvaa reaktiojärjestelmää.

Viitaten nyt yksityiskohtaisesti piirustuksiin ja kuten kuviossa 1 parhaiten voidaan nähdä käsittää tämän keksinnön mukainen laite, orgaanisten hiilipitoisten materiaalien lämpökäsittelyä varten, varastosuppilon 10, joka on tarkoitettu täytettäväksi hienojakoisella hiilipitoisella syötteellä ja se on varustettu laipoitetulla yläpuolisella tulopäällä 12, joka on suljettu ja tiivistetty sokealla laipalla 14. Varastosuppilon 10 alaosa on laipan 16 avulla asennettu tiiviisti sitä tukevalle laipalle 18, joka on yhdistetty putkeen tai kanavaan 20, joka määrittelee tuloaukon 22, joka on yhteydessä kaltevaan säiliöön 24, joka muodostaa kuljetuskammion 26. Kuljetuskammio 26 on poikkipinnaltaan yleisesti pyöreä ja sen halkaisija on sama koko sen pituudelta.

Ruuvikuljetin tai kierä 28 ulottuu kuljetuskammion olennaisesti koko pituudelle ja on laakeroitu pyörivästi yläpäästään päätykappaleeseen 30, joka on kiinnitetty pulteilla säiliön 24 yläpäähän ja ala-päästään laipalla 34 olevan tiiviste- ja laakeriasennelman 32 avulla pulteilla tukevasti ja tiiviisti laippaan 36, joka on yhdistetty säiliön 24 alapäähän. Ruuvikuljettimen 28 keskiakseli 38 ulottuu tiiviste-ja laakeriasennelman 32 toiselle puolelle ja on liitetty kytkimen 40 välityksellä sähkömoottoriin 42, jonka nopeutta voidaan säätää, jolloin pyöriminen voi tapahtua valvotulla nopeudella.

6931 3

Kun laitetta käytetään korkean paineen alaisena, ohjataan hienojakoinen syöte syöttösuppiloon 10 jonkin lukkosuppilon, joita on useampia, kautta (ei näkyvissä), jottei syntyisi sisäisiä paine-häviöitä. Jos käytetään kahta lukkosuppiloa, syöttää toinen niistä reaktoria, kun taas toista täytetään uudelleen syötteellä. Täyttä-misprosessi käsittää: 1 ensimmäisen lukkosuppilon, (joka nyt on täynnä nestettä, mutta tyhjä hienojakoisesta syötteestä) eristämisen reaktorista venttiilin avulla 2 tyhjän lukkosuppilon nestepaineen alentamisen ulkoilman paineeseen, 3 tyhjän lukkosuppilon täyttämisen hienojakoisella syötteellä, joka syrjäyttää suurimman osan sisältönä olevasta nesteestä ja 4 paineenalennusventtiilin sulkemisen ja nestepaineen nostamisen reaktoripaineen tasalle painepumpulla 44. On huomattavaa, että koska neste on olennaisesti kokoonpuristumatonta, on järjestelmän paineen nostamiseen tarvittava työ vähäinen.

Kuviossa 1 esitetyssä nimenomaisessa suoritusmuodossa on va-rastosuppilo tarkoitettu täytettäväksi suurella syötepanoksella, joka senjälkeen suljetaan suppiloon laipan 14 avulla. Koska suppilon ja reaktorin välillä ei ole eristävää venttiiliä, on suppilon paine olennaisesti sama kuin reaktorin. Toiminnan aikana voidaan syöttösuppiloon ruiskuttaa nestettä sitä mukaa kun hienojakoista syötettä poistetaan, jotta nestepinta kuljetuskammiossa pysyisi halutulla toimintakorkeu-della. Tämä saadaan aikaan tuomalla sisään paineenalaista nestettä kuviossa 1 kaavamaisesti esitetyn nestesyöttöjärjestelmän avulla, joka käsittää painepumpun 44 varasto- tai tasaussäiliön 46 sekä vir-tau säästöventtiilin 48. Pumppua 44 käytetään yhdessä virtaussäätö-venttiilin 46 kanssa, joka on yhteydessä liitokseen 50 putkessa 20, niin että numerolla 52 merkitty nestepinta kuviossa 1 pysyy ennalta-valitulla toimintatasolla. Nesteen 52 pintaa kuljetuskammiossa 26 voidaan valvoa automaattisesti tai silmämääräisesti, kuten esimerkiksi yhdistämällä nesteenkorkeusmittari (ei näkyvissä) alempaan liitäntään tai hanaan 54 ja ylempään liitäntään tai hanaan 55, jotka ovat yhteydessä säiliön 24 sisäosaan, jolloin voidaan todeta nesteen pienin ja 6931 3 suurin korkeus vastaavasti. Virtaussäätöventtiiliä 48 käytetään nesteen toimintakorkeuden vaihdellessa, niin että korkeus pysyy toiminnan aikani olennaisesti vakiona.

Neste, jota johdetaan varastosuppiloon 10 sen paineistamiseksi sekä lietteen muodostamiseksi siellä olevan hienojakoisen syötteen kanssa, on tavallisesti vettä, mutta voi käsittää muita aineita, jotka soveltuvat höyrystettäviksi ja jotka kondensoituvat niissä paine- ja lämpötilaolosuhteissa, jotka vallitsevat laitteessa. Tavallisesti sisältävät sentyyppiset orgaaniset materiaalit, joita on tarkoitus käsitellä vaihtelevia määriä kosteutta ja veden käyttö pelkästään lisää sen veden määrää, joka syötteen itsensä mukana on tullut ja saa myös aikaan erinomaisen lämmönsiirron syötteen ja syntyneen tuotteen välille, jolloin järjestelmään johdettu lämpö voidaan ottaa mahdollisimman hyvin talteen. Kuvion 1 esittämän kaltaisessa järjestelyssä liikkuu hienojakoinen hiilipitoinen syöte alaspäin varastosuppilon poisto-aukon, putken 20 ja tuloaukon 22 kautta kuljetuskammion alaosaan, jossa se joutuu ruuvikuljettimeen 28 ja siirtyy ylöspäin. Kun syöte etenee kammiossa olevan nesteen toimintapinnan toiselle puolelle, alkaa syöte jatkuvasti kuivua sen siirtyessä ylöspäin poistuak-seen poistoaukon 57 kautta, joka sijaitsee kammion yläpäässä. Säiliö 24 on varustettu kaasunpoistolla 56 tuloaukon ja poistoaukon. välissä, niin että se sijaitsee kuljetinkammiossa nesteen maksimitoi-mintakorkeuden yläpuolella. Kaasunpoisto käsittää putken 58, joka on yhdistetty kaavamaisesti numerolla 60 merkittyyn paineensäätöventtii-liin kondensoitumattomien kaasujen poistamiseksi kuljetinkammiosta.

Kuljetinkammion ja putken 58 välistä yhteyttä varten on joukko reikiä tai kanavia 62, kuten kuviossa 2 parhaiten näkyy, jotka johtavat säiliön seinän läpi kohdassa, jota putki 58 ympäröi.

Sen lisäksi, että syöte kuivuu kulkiessaan ylöspäin, kuljetinkammion nesteen toimintakorkeuden toiselle puolelle, esilämmittää sen vastavirtaan liikkuva kaasufaasi,joka tulee kuljetinkammion yläpäähän laipoitetun liitoskappaleen 64 kautta, joka on kiinnitetty reaktorin 66 yläpäähän. Kaasufaasi käsittää olennaisesti kondensoitu-mattoman osan joka käsittää erilaisia orgaanisia haihtuvia aineita, 8 6931 3 joista kehittyy hiilipitoista syötettä reaktorissa kuumennettaessa, samoinkuin kondensoituvan faasin, joka käsittää nestettä, kuten vettä, joka on kehittynyt hiilipitoista syötettä lopullisesti reaktorissa kuivattaessa samonkuin painepumpun 68 liitäntöihin 70 reaktorin alaosassa hiilipitoisen reaktiotuotteen jäähdyttämiseksi syöttämää vettä. Reaktorista virtaavan kaasun lämpötila vaihtelee riippuen siitä nimenomaisesta lämpötilasta, johon hiilipitoinen syöte lämmitetään reaktori-vyöhykkeessä. Kaasufaasin kosketus ylöspäin liikkuvaan syötepilariin aiheuttaa syötteen esilämpiämisen, johtuen entalpian siirtymisestä kondensoitumattomasta kaasunosasta sekä kondensoituvasta kaasunosasta, joka vapauttaa höyrystymislämpöä vastaantulevaan syötteeseen. Vastaavasti käsittää kaasunpoiston 56 kautta poistettu kaasufaasi etupäässä, ellei yksinomaan, kondensoitumatonta kaasunosaa, jonka entalpia on suurimmaksi osaksi otettu talteen, mikä on merkki olennaisesti täydellisestä lämpöreaktiorissa kehittyneen lämpöenergian talteenotosta, siten että sillä esilämmitetään sisääntulevaa syötettä.

Tämän keksinnön havaintojen mukaisesti on myös käynyt ilmi, että hiilipitoisen syötteen laatua voidaan parantaa edelleen siten, että poistetaan olennaisia määriä alkalimetallisuoloja, joita se sisältää jolloin aikaansaadaan tuote, jonka natrium- tai kaliumpi-toisuus on alhainen. Sitä nimenomaista mekanismia, joka saa tämän aikaan, ei täysin tunneta tällä hetkellä, vaikkakin sen uskotaan johtuvan höyryn kondensoicumisesta viileiden sisääntulevien kiinteiden aineiden pinnalle esilämmitysosassa, jossa vaikuttaa hiilidioksidia muodostavan hiilihapon osapaine. Hiilidioksidiainesosa kehittyy hiili-pitoisista syötteistä reaktorin kuumassa reaktiovyöhykkeessä ja käsittää osan kaasufaasista, joka kulkee vastavirtaan reaktorin esilämmi-tysosan läpi. Hiilihapon vesiliuos sisältää sen mukaisesti vetyioneja, jotka joutuvat ioninvaihtoreaktioon syötteessä olevien aikaiimetallien kanssa aikaansaaden sen, että ainakin osa sellaisista vahingollisista metalliaineosista poistetaan tai uutetaan.

Siinä nimenomaisessa tapauksessa, että rikastetaan esimerkiksi ruskohiiltä, sisältää hiilihappoliuos vetyioneja, jotka ovat käytettävissä ioninvaihtoreaktioon hiilipitoisessa kiinteässä syötteessä olevien kationien kanssa. Yleensä vaihtuvat sellaiset kationit, kuten K ja N+, jotka sisältävät yhden positiivisen varauksen, helposti 9 69313 + +4" H -ioniin hiilihappoliuoksessa. Moniarvoiset kationit, kuten Ca tai Mg++ ovat vaikeammin vaihtuvia. Jos kysymys on ligniitistä, poistaa hiilihappo sen mukaisesti natriumkationit hiilipitoisesta rakenteesta ja korvaa ne vetyioneilla haposta. Jos kysymyksessä ovat selluloosa-peräiset syötteet, jotka sisältävät kaliumia, on kaiiumkationi pääasiallinen aineosa, joka vaihdetaan hapon vetyioniin. On selvää, että ylläoleva teoria on esitetty mahdollisena selityksenä saaduille odottamattomille tuloksille, eikä se muodosta osaa tästä keksinnöstä.

Lämpöreaktori 66 käsittää pystysuoran putkimaisen osan 72, joka on tehty lämmönkestävästä metallista, kuten esimerkiksi lämmö.nkestä-västä ruostumattomasta teräksestä, jonka halkaisija on olennaisesti sama koko sen pituudelta ja joka on liitetty esimerkiksi hitsaamalla ylälaippaan 74 ja laipanliittimeen 64 ja alalaipallaan 76 laippaan 78, joka on kiinnitetty keräyskammioon 80. Putkiosan 72 ja sen läpi alas-päinkulkevan hiilipitoisen syötteen lämmitys tapahtuu sähkövastuskää-millä 80, jota ympäröi eristysainekerros 84 lämpöhäviöiden minimoimiseksi. Kuten aikaisemmin on mainittu, on putken alaosassa liittimet 70, joiden läpi viedään sis"än nestettä pumpun 68 kautta reaktiotuotteen jäähdyttämiseksi muuttamalla neste kondensoituvaksi kaasufaasiksi, joka kulkee ylöspäin sekoittuneena muiden reaktorissa syntyneiden kaasumaisten aineosien kanssa.

Hiilipitoisen syötteen liike alaspäin reaktorin läpi saadaan aikaan painovoiman avulla ja liikettä säädetään ruuvikuljettimella 86, joka on tiivisteen 90 läpi kytketty vetomoottoriin 92, jonka nopeutta voidaan säätää. Kuljettimen 86 pyörimisnopeuden kasvaminen tai pieneneminen muuttaa vastaavasti aikaa, jonka hiilipitoinen syöte on reaktorin kuumassa vyöhykkeessä ja suhteessa moottorin 42 pyörimisnopeuteen, joka moottori on yhdistetty ruuvikuljettimeen 28 tarvittavan lämpökäsittelyn tarjoamiseksi syötteelle. Hiilipitoisen syötteen pinta reaktorissa voidaan todeta ja/tai valvoa sopivalla pinnankorkeudenilmaisi-mella 93, joka on asennettu laipoitettuun yhdysosaan 64, joka voi olla mikä tahansa hyvin tunnettu ja kaupallisesti saatavana oleva tyyppi.

10 6931 3

Reaktiotuote siirretään vaakasuoraan kuljettimella 86 ja putoaa painovoiman vaikutuksesta suppiloon 94, joka voi olla sopivasti yhdistetty useampaan lukkosuppiloon, joiden avulla reaktiotuote voidaan jaksottaisesti poistaa siitä.

Piirustusten kuviossa 3 esitetyn vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaan tapahtuu tuotteen jatkuva poisto reaktorista vastakohtana tätä ennen kuvion 1 yhteydessä selitetylle jaksottaiselle poistolle. Kuten kuviossa 3, jossa samoja osia merkitään samoilla numeroilla, pilkuilla varustettuna, näkyy on laippa 76' reaktorin alapäässä yhdistetty laippaan 78', joka on yhteydessä kookoomakammioon 80', joka muodostaa tulon suulakepuristimeen 96, joka käsittää putkimaisen pesän 98, joka on varustettu kartiomaisella suulakkeella 100, joka on sen poisto-päässä. Ruuvi kuljetin 86' on laakeroitu pyörivästi pesässä 98 ja on kytketty tiivisteen 90' läpi käyttömoottoriin, jonka nopeutta voidaan säätää aikaisemmin selitetyllä tavalla ja tarkoituksella. Kuviossa 3 esitetyn nimenomaisen vaihtoehtoisen järjestelyn mukaisesti puristetaan reaktiotuote joka tulee suulakepuristimeen 96 melkein huokoisetto-maksi ja puristetaan ulos sauvan tai tangon muotoisena, joka on esitetty pistekatkoviivana kohdassa 102 ja joka voidaan sopivasti katkoa käsittelyn edellyttämiin pituuksiin. Korkea paine, jonka alaiseksi tuote joutuu kulkiessaan suulakkeen läpi aikaansaa itsekantavan tiivistyksen ja estää painetta pääsemästä ulos järjestelmän sisältä.

Kuvioiden 1-3 yhteydessä kuvatun järjestelyn mukaisesti voidaan hienojakoisia orgaanisia hiilipitoisia syötteitä kuivina, kosteina tai märkinä käsitellä lähes ilmakehän paineessa ja toisaalta korkeissa paineissa, kuten 20.000 kPa ja yli, riippuen nestemäisen komponentin höyrynpaineesta ja laitteen rakenteellisista rajoituksista, lämpötiloissa, jotka vaihtelevat muutamasta sadasta asteesta kuivausta varten niinkin korkealle kuin 1100°C kuivatislausta ja syötteen olennaisesti täydellistä kaasuuntumista varten. Reaktorissa syntyneen kaasufaasin virtaaminen sisäantulevan syötteen virtaa vastaan saadaan aikaan kehittämällä paine-ero reaktorissa 80 olevan tuotteen poisto-pään ja kaasunpoiston 56 välille.

11 6931 3

Esimerkin avulla ja viitaten kuviossa 4 esitettyyn virtaus-kaavioon, selitetään menetelmää ruskohiilien jalostamiseksi käyttökelpoiseksi polttoaineeksi käyttämällä kuviossa 1 esitettyä laitetta. Hienojakoinen ruskohiili, kuten esimerkiksi ligniitti, johdetaan louhitussa tilassaan paineenalaisena syöttösuppiloon 10. On tyypillistä, että sentyyppinen ligniitti, jota tavataan kerrostumina, jotka sijaitsevat Yhdysvaltojen pohjoisissa keskivaltioissa, etupäässä Pohjois- ja Etelä Dakotassa ja Wyomingissä, sisältää 20-40% kosteutta ja sen mukaisesti sitä ei tarvitse esikuivata, koska siihen sekoitetaan vettä sen paineistamiseksi. Hienojakoista ligniittiä syötetään jatkuvasti kuljetinkammion alapäähän ja se on esim. paineessa 10286 kPa ja lämpötilassa 16°C. Märkä hienojakoinen ligniitti kulkee ylöspäin ja se menee vedenpinnan 52 muodostaman välipinnan toiselle puolelle, kuten kuviossa 4 esitetään, sen tullessa nesteen toimintapinnan ohi, alkaa ligniittisyöte kuivua ja se esilämpiää, johtuen kosketuksesta vastakkaiseen suuntaan virtaavan kaasufaasin kanssa syötteen kulkiessa esiläm-mitysvyöhykkeen yläosaan. Tyypillinen esilämmitysvyöhykkeen paine on 10286 kPA ja lämpötila välittömästi nestepinnan yläpuolella n. 38°C. Tyhjät tilat esilämmitysvyöhykkeessä täyttyvät kaasufaasilla, joka nestepinnan lähellä on muodostunut olennaisesti kondensoitumattomista kaasuista, jotka ovat syntyneet reaktorin reaktorivyöhykkeessä tai on tarkoituksella lisätty järjestelmään kondensoituvien ja kondensoitumat-tomien kaasujen kaasufaasiseoksen aikaansaamiseksi. Kondensoitumaton kaasufaasi poistetaan, kuten kuviossa 4 esitetään, sopivan paineenalen-nus- ja virtaussäätöventtiilin kautta, joka tässä nimenomaisessa esimerkissä on säädetty paineeseen 10286. kPa. Kaasufaasi käsittää esilämmitysvyöhykkeen sillä alueella, joka on lähellä vedenpintaa ja välittömästi sen yläpuolella, kondensoitumattomien kaasujen ja höyryn seoksen, jossa höyryn osapaine on tasapainossa reaktorin lämpötilan kanssa tässä nimenomaisessa kohdassa.

Ligniittipanoksen liikkuessa edelleen ylöspäin, esilämpiää se lisää, johtuen korkeamman paineen osasta kuljetinkammion yläpäässä matalan paineen osaan lähellä kaasunpoistoa vastavirtaan virtaavassa 12 6931 3 kaasufaasissa olevan kondensoituvan höyryn kondensoitumisesta. Esiläm-mitysvyöhykkeen yläosan keskimääräinen paine on nrin 10320 kPa ja kaasufaasin koostumus muuttuu jatkuvasti siirryttäessä alaspäin kohti kaasunpoistoa, johtuen höyryn jatkuvasta kondensatiosta ylöspäin kulkevan syötteen viileällä pinnalla.

Paine-ero, joka tarvitaan saamaan kaasun virtaus vastakkaiseksi syötteen virtaukselle ylläpidetään säätämällä kaasun poistopainetta ja lämpötilaa tuotteen poistossa 80. Jos tässä nimenomaisessa esimerkissä kaasun poistopaine säädetään arvoon 10285 kPa, on lämpötila tuotteen poistossa pidettävä vähintäin arvossa 314°C säätämällä sisääntuodun jäähdytysveden määrää. Lämpötilassa 314°C on kyllästetyn höyryn paine tasapainojärjestelmässä 10355 kPa ja paine-ero tuotteen poiston ja kaasun poiston välillä on 69 kPa. On selvää, että todellinen paine-ero kullakin hetkellä on funktio kaasun virtausmäärästä ja kaasun virtausvastuksesta hienojakoisen kerroksen läpi. Niinkauankuin tuotesuppilo ja kaikki läheiset pinnat pidetään kyllästetyn höyryn tasapainolämpö-tilan yläpuolella järjestelmän paineessa (314°C paineessa 10355 kPa), voidaan paine-eroa helposti valvoa.

Tuotteen poistossa kehittynyt höyry tulistetaan sen virratessa ylöspäin reaktorin läpi ja kondensoitumattomat kaasut, joita syntyy kuumassa vyöhykkeessä, laimentavat sen. Nämä kuumat kaasut jäähtyvät, johtuen lämmönvaihdosta alaspäinvirtaavan hienojakoisen syötteen kanssa välittömästi kuuman vyöhykkeen yläpuolella. Kun kaasu jatkaa virtaamistaan kohti kaasunpoistoa, se jäähtyy menettäessään entalpiaa, kunnes jossain kohdassa esilämmitysvyöhykkeessä lämpötila saavuttaa kyllästetyn höyryn tasapainolämpötilan kaasuvirrassa olevan höyryn osapai-neessa. Tästä pisteestä kaasunpoistoon virtaava kaasu jatkuvasti muuttuu, koska höyry jatkuvasti kondensoituu sisäänvirtaavan ligniitin viileämmälle pinnalle. Tässä esilämmitysvyöhykkeessä paineemuutos vastustaa kondensoitumattomien kaasujen paluuvirtausta, jolloin konden-soitumattomien kaasujen pitoisuusgradientti, joka on melkein 100 % esilämmitysvyöhykkeen kylmässä päässä, pysyy ennallaan. Em paluuvir-taus on kaasun ja höyryn seosta lämmitysvyöhykkeessa ja olennaisesti 100 % kondensoituvia kaasuja tai höyryä järjestelmän jäähdytysosassa.

13 6931 3

Siirrettäessä esilämmitettyä ligniittiä esilämmitysvyöhyk-keen yläpäästä reaktiovyöhykkeen yläpäähän, on suositeltavaa, että käytettävissä on jonkinverran tyhjää tilaa, jotta olisi mahdollista paremmin valvoa kiinteiden aineiden virtausmäärää reaktoriin. Kiinteät aineet lämmitetään haluttuun korkeaan lämpötilaan niiden saapuessa reaktorin yläpäähän ja tarvittava lämpöteho on suhteessa reaktorin seinien läpi tapahtuvaan lämpöhäviöön sekä järjestelmästä poistettavien parannetun hiilituotteen ja kaasujen aiheuttamiin lämpöhäviöihin. Paine reaktorissa on noin 10320 kPa ja lämpötila noin 510°C. Kaasufaasi reaktiovyöhykkeessä käsittää seoksen olennaisesti kondensoitumattomia kaasuja, jotka ovat syntyneet yhdessä tulistetun höyryn muodossa olevien kondensoituvien kaasujen kanssa.

Matkallaan alaspäin pitkin reaktiovyöhykettä jäähdytetään parannettu ligniittituote vesisuihkulla 10355 kPa:n tai sitä korkeammassa paineessa, mitä valvotaan riittävässä määrin, niin että paine reaktorissa ja sen poistopäässä pidetään noin 10355 kPa:na. Jäähdytys-vyöhykkeessä kehittyneen kyllästetyn höyryn tasapainolämpötila on 314°C ja jäähdytetty tuote on vastaavassa lämpötilassa. Jäähdytetty tuote siirretään tämän jälkeen sopivan lukkosuppilotiivisteen läpi ja paineistetaan samaan 10355 kPa:n paineeseen kuvioissa 1 ja 3 esitettyjen järjestelyjen mukaisesti.

Edelläolevasta käy ilmi, että edellämainitun järjestelyn mukaisesti vallitsee laitteen kuuman ja kylmän pään välillä kaasufaasin dynaaminen pitoisuusgradientti, jolloin olennaisesti kaikki kehittynyt lämpö saadaan talteen kondensoituvan vaiheen kondensaation avulla, joka aikaansaa sisääntulevan syötteen esilämmityksen.

Vaihtoehtoinen tyydyttävä laite orgaanisten hiilipitoisten syötteiden lämpökäsittelyyn tämän keksinnön mukaisesti on esitetty kuviossa 5. Kuten voidaan nähdä, käytetään laitteessa kuljetinkammiota ja reaktiokammiota, jotka ovat samalla akselilla kuviossa 1 esitetyn järjestelyn sijasta, jossa reaktiokammio 66 on sijoitettu olennaisesti 14 6931 3 pystysuoraan asentoon, jolloin reaktiomassan virtaaminen alaspäin kammion läpi perustuu painovoimaan.

Kuvion 5 laitteeseen kuuluu myös vaihtoehtoinen mekanismi lietteen syöttämiseksi kuljetinkammioon ja siihen liittyy paineen-alennusturpiinijärjestelmä laitteesta poistetun kaasufaasin energian talteenottamiseksi.

Viitaten nyt yksityiskohtaisesti kuvioon 5, käsittää laite säiliön tai putken 104, joka on kalteva ja muodostaa alapäässään kuljetinkammion 106 sekä eristetyn esilämmitysosan tai-kammion 108, joka on sijoitettu säiliön päiden väliin, sekä reaktio-osan tai -kammion 110 , joka ulottuu pitkin säiliön yläosaa. Säiliön 104 alapään tuloaukko on suljettu laipalla 112, joka on kytketty laippaan 114 sekä sopivalla tiiviste- ja laakeriasennelmalla, aikaisemmin selitetyllä tavalla vaihteistoon 116, jota vetää sähkömoottori, jonka nopeutta voidaan säätää. Vaihteiston 116 ulosottoakseli on kytketty kiertämään ruuvikuljetinta tai kierää 120, joka on olennaisesti keskellä säiliötä ja ulottuu koko sen pituudelle sekä päättyy kuten kuviossa 5 näkyy, lähelle purkausputken 122 poistoa, joka purkauspuki on liitetty laipalla 124 laippaan 126 säiliön 104 yläpäässä. Edelläolevan järjestelyn mukaisesti saadaan aikaan syötteen mekaaninen pakkosiirtyminen laitteen kuljetusvyöhykkeen, esilämmitysvyöhykkeen ja reaktiovyöhyk-keen läpi. Ruuvikuljettimen 120 pyörimisnopeutta voidaan säätää, niin että hiilipitoinen syöte on reaktiovyöhykkeessä riittävän kauan, jotta syöte saisi tarvittavan lämpökäsittelyn sillä tavalla ja niitä tarkoituksia varten kuin aikaisemmin on kuvion 1 laitteen yhteydessä selitetty.

Sen sijaan, että käytettäisiin paineenalaista varastokammiota tai lukkosuppiloa 10,kuten kuviossa 1 on esitetty, syötteen tuomiseksi lietteen muodossa reaktorin tulopäähän, käytetään mäntäpumppu-takaisku-venttiiliasennelmaa, joka on sijoitettu syötteen lietesäiliön (ei näkyvissä) ja lietteen tuloputken 128 väliin, niin että se on yhteydessä kuljetinvyöhykkeen 106 alaosaan. Pumppu-takaiskuventtiiliasennelma käsittää kammion 130, jonka alapää on liitetty lietteen syöttöjohtoon 132, joka muodostaa takaiskuventtiili-istukan 134 kammion sisäpuolelle, jolle istukalle tulokuula 136 sopii tiiviisti poistettaessa paineenalaista lietettä kammiosta 130r Seinä 138 ulottuu kammion 130 yläosan poikki ja siinä on keskiaukko 140, jonka yläreuna määrittelee venttiili-istukan 142 johon poistokuula 144 sopii tiiviisti pumpun männän imu- 15 , ^ 6931 3 tahdin aikana. Kammion 130 yläpää on varustettu poistoputkella, joka on yhdistetty johtoon 146, joka vuorostaan on yhdistetty lietteen tuloputkeen 128.

Pumpun sylinteri 148, jossa on edestakaisin liikkuva mäntä 150 on kiinnitetty kammioon 130 ja ulkonee siitä vaakasuoraan ja sitä liikuttaa kiertokanki, jota käyttää sopiva moottori, jonka nopeutta voidaan säätää (ei näy). Männän sisäänpäin, tai oikealle kuviossa 5, tapahtuvan liikkeen aikana nousee paine venttiilikammion 130 sisällä, josta syystä poistokuula 144 siirtyy paikaltaan, joka on esitetty ehjällä viivalla, koholleen, mitä on kuvattu pistekatkoviivalla, niin että liete pääsee kulkemaan johdon 146 läpi lietteen tulojohtoon 128 sekä laitteen kuljetuskammioon. Männän 150 paluuliikkeen, tai liikkeen vasemmalle kuviossa 5, aikana alenee venttiilikammion 130 paine aiheuttaen sen, että poistokuula 144 asettuu istukalleen, kuten kuviossa 5 on ehjällä viivalla esitetty , kun taas tulokuula 136 kohoaa asennostaan, jota esitetään ehjällä viivalla, jolloin lisää lietettä pääsee venttiilikammioon. Takaiskukuulaventtiiliasennelma on mitoitettu siten, että se läpäisee halutunkokoiset syöteosaset, jotka vastaavat käsiteltävää syötetyyppiä. Normaalisti sallii kuviossa 5 esitetyn kaltainen korkeapainepumppu-kuulatakaiskuventiiliasennelma osasten, joiden halkaisija on 1/4 kuulan halkaisijasta, virrata tyydyttävästi venttiilin läpi. Lietepumppu-pallotakaiskuventtiiliasennelman toiminta tapahtuu siten, että tarvittava määrä lietettä johdetaan kuljetin-kammion tuloaukkoon paineessa, joka on hiukan korkeampi kuin reaktio-järjestelmän paine. Samoinkuin kuvion 1 laitteessa, pidetään nesteen pinta 152 kuviossa 5 ennaltavalitulla alueella samalla tavoin kuin on aikaisemmin selitetty ja ylimääräinen neste poistetaan kuljetinkammios-ta virtaussäätöventtiilillä 156 varustetun tyhjennysputken 154 kautta. Tyhjennysputken 154 tulo on varustettu reikälevyllä tai siivilällä, jottei hienojakoinen hiilipitoinen syöte pääsisi putkeen. Poistettu neste voidaan sopivasti johtaa lietteen varastosäiliöön uudelleenkäyttöä varten.

Ruuvikuljetin 120 siirtää hienojakoista hiilipitoista lietettä ylöspäin nestepinnan 152 toiselle puolelle esilämmitysosaan 108, jossa mukana kulkeutuneen veden poisto ja lietteen esilämmitys tapahtuu aikaisemmin kuvatulla tavalla. Esilämraitysvyöhyke on mieluummin varustettu eristyskerroksella 160, jotta lämpöhäviöt ympäröivään ilmaan jäisivät mahdollisimman pieniksi. Esilämmitysvyöhykkeen yläpäästä siirre- ___ - τ 16 6931 3 tään olennaisesti kuiva esilämmitetty hiilipitoinen syöte aksiaalisesta ruuvikuljettimella reaktiovyöhykkeeseen 110,joka kuviossa 5 esitetyssä suoritusmuodossa pidetään ennaltavalitussa korkeassa lämpötilassa vaipan 162 avulla, johon johdetaan esilämmitetty kaasu tai palava polttoaine-ilmaseos tuloputken 164 kautta ja se poistetaan vastavirtaperiaatteella savukaasun poistoputkesta 166. Vaippa 162 on varustettu riittävällä eristyksellä 168 ja kuuman savukaasun tai vaipassa itsessään poltettava polttoaine-ilmaseoksen syöttö säädetään niin, että syötteen lämpötila on reaktiovyöhykkeessä halutunkor-kuinen.

Poistuttuaan reaktiovyöhykkeen 110 yläpäästä kulkee lämpökäsitelty syöte poistoputkeen 122, joka on varustettu liitännällä 170, jonka kautta tuodaan nestettä, kuten vettä reaktiotuotteen jäähdyttämiseksi, jolloin neste muuttuu kondensoituvaksi kaasutaasiksi, joka kulkee muiden reaktiovyöhykkeessä muodostuvien kaasumaisten aineosien kanssa vastavirtaan esilämmitysvyöhykkeen 180 läpi ja lopuksi ulos kaasunpoistoputkesta 172, joka on asennettu kuljetinvyöhykkeeseen lähelle nesteen toimint^pintaa 152. Jäähtynyt reaktiotuote kulkee ristikappaleen 174 läpi, jolle ruuvikuljettimen 120 yläpää on pyörivästä laakeroitu, samantyyppiseen suulakepuristimeen, jota on selitetty kuvion 3 yhteydessä. Suulakepuristin 176 käsittää putkenmuotoisen vaipan 178, jossa on laipalla varustettu yläpää, johon on kiinnitetty laippa 180, jossa on tiiviste-laakeriasennelma 182 alennusvaihteen 184 ulosottoakselin laakeroimiseksi ja tiivistämiseksi, jota alennusvaih-detta vetää sähkömoottori 186, jonka nopeutta voidaan säätää. Alennus-vaihe vetää ruuvikuljetinta 188, joka ulottuu aksiaalisesti läpi koko putkenmuotoisen vaipan 178, ja joka on alapäässään laakeroitu ristikap-paleeseen 190. Putkenmuotoisen vaipan alapää on yhdistetty laippaan 192, muodostaa puristusreiän 194, joka on yhteydessä keräyskammioon 196. Keräyskammio 196 voi olla varustettu sopivalla laitteella puristeen leikaamiseksi tai puristamiseksi halutun kokoisiksi osasiksi.

17 6931 3

Kuten kuvion 3 suulakepuristimessa, puristaa suulakepuristin 176 hiilipitoisen reaktiotuotteen olennaisesti tiheäksi massaksi, joka kulkiessaan puristimen suulakkeen läpi muodostaa itsekantavan tiivisteen estäen reaktori järjestelmän sisäistä painetta vuotamasta ulos. Ruuvin 188 pyörimisnopeutta voidaan muuttaa johtuen moottorin 186 säädettävästä nopeudesta, niin että se vastaa nopeutta, jolla reaktio-tuote syötetään putkenmuotoiseen vaippaan, jotta voitaisiin olla varmoja siitä, että puristimen suulakkeessa säilyy kunnollinen tiiveys.

Eräs toinen valittavissa oleva erikoisuus kuvion 5 reaktorissa käsittää energian talteenottojärjestelmän, joka on esitetty kaavamaisesti ja ympäröity pistekatkoviivalla. Reaktiovyöhykkeessä kehittynyt kaasufaasi, samoinkuin kondensoituvat kaasut, jotka ovat syntyneet esilämmitettäessä ja höyrytettäessä syötteessä olevaa nestettä sekä liitännän 170 kautta jäähdytysvyöhykkeeseen tuotua nestettä, kulkee kuten aikaisemmin on selitetty, syötteen virtaa vastaan. Jäljellejäävä kaasufaasi, joka poistetaan kaasunpoiston kautta käsittää etupäässä kondensoitumattomia kaasuja, joiden lämpötila ja paine ovat samat kuin esilämmitysvyöhykkeen tulopäässä ja se poistetaan paineen-säätöventtiilin 198 kautta, joka on ennalta säädetty niin, että laitteen sisällä säilyy riittävä paine. Kaasunpoistoputken 172 tulopää on varustettu sopivalla siivilällä 200, kuten esimerkiksi kuviossa 2 esitetyllä, jotta estettäisiin hienojakoisen syötteen pääsy putkeen.

Virtaus- ja paineensäätöventtiilin 198 kautta poistettu kaasu-faasi voidaan haluttaessa ohjata lämmönvaihtimen 202 kautta kaasun tilavuuden kasvattamiseksi lisäämällä lämpöä jostain toisesta hukka-lämpölähteestä, kuten savukaasusta ja ohjata se senjälkeen paineenalen-nusturpiiniin, jolloin tapahtuu kaasufaasin valvottu adiabaattinen pai-sunta ja paineenalennus, johon liittyy reaktorista tulevassa savukaasussa olevien kondensoituvien kaasujen, kuten vesihöyryn kondensatio. Turpiini on mieluummin rakenteeltaan sellainen, jonka läpi kulkevissa kaasuissa saa olla kondensoituvia kaasuja, jolloin Roto-Flow-yhtiön valmistama turpiini, jossa voi olla 15 paino% kondensaatteja, on suosittu laite. Tunnusomaisesti alenee paine ensimmäisessä turpiinivai-heessa, jota kaavamaisesti kuvaa 204 kuviossa 5, noin 10355 kPa:sta noin 2070 kPa:liin ja paineenalennuksen aikana muodostuva kondensaatti 18 6931 3 poistetaan johon 206 kautta. Jäljelläoleva kaasufaasi johdetaan toiseen turpiinivaiheeseen, jossa tapahtuu kaasun adiabaattinen lisäpaisunta, kuten paineesta 2070-3450 kPa paineeseen noin 200-350 kPa, jolloin osa kaasussa olevista kondensoituvista aineista kondensoituu. Myös tässä on paineenalennus valvottu, jotta estettäisiin liian kondensaatin muodostuminen, riippuen käytetyn turpiinin tyyppistä ja rakenteesta. Poistokaasu toisesta turpiinivaiheesta siirretään erottimeen 210, jossa orgaaninen kondensaatti poistetaan tyhjennysputken 212 kautta ja kon-densoitumaton kaasufaasi poistetaan johdon 214 kautta arvokkaana polt-tokaasusivutuotteena. Ensimmäisen ja toisen vaiheen turpiini voidaan edullisesti yhdistää sähkönkehityslaitteisiin kehittämään sähköä, jota tarvitaan prosessin välineitä ja laitoksen apulaitteita käytettäessä ja tämän energian ylijäämä voidaan myydä. Erottimesta talteenotettua kondensoituvaa orgaanista faasia voidaan myös käyttää edullisesti polttonesteenä kaasumaisen polttoaineosan kanssa kehittämään tarvittavaa lämpöä reaktorissa hiilipitoisen syötteen lämpökäsittelyä varten.

Vaikka on ilmeistä, että tässä ilmoitettu keksintö on hyvin laskelmoitu ylläesitettyjen etujen saavuttamiseksi, on merkillepantavaa, että keksintöön voidaan tehdä muutoksia poikkeamatta sen hengestä.

Claims (22)

1. Laite orgaanisten hiilipitoisten aineiden käsittelemiseksi lämmöllä paineenalaisina, tunnettu siitä, että se käsittää kuljetuskammion (26, 106), jossa on alempi tulopää ja ylempi poisto-pää, joka on ylempänä kuin tulopää, välineen hienojakoisen syötteen sekoittamiseksi nesteeseen, välineen siirtää mainittu syöte ja neste paineenalaisina kuljetuskammion (26, 106) tulopäähän, välineen (44, 46, 48) säätää nesteen pinnan korkeus kuljetuskammiossa ennaltavali-tulle toimintakorkeudelle, joka on kammion tulopään ja poistopään välillä, välineen (28, 120) kuljettaa syöte ylöspäin kuljetuskammion (26, 106) läpi ja siirtää se kammiossa olevan nesteen toimintakor-keuden yläpuolelle kohti kammion poistopäässä olevaa poistoa, reak-tiokammion (72, 110), jossa on tulokohta (57), joka on yhteydessä kuljetuskammion poistopäähän poiston kautta puretun syötteen vastaanottamiseksi, välineen reaktiokammion (72, 110) ja siinä olevan syötteen lämmittämiseksi kohotettuun lämpötilaan riittävän pitkäksi ajaksi, jotta ainakin osa syötteessä olevista haihtuvista aineista höy-rystyy muodostaakseen kaasufaasin ja reaktiotuotteen, kuljetuskam-miossa (26, 106) olevan välineen (56, 172) nesteen toimintakorkeuden ja poistokohdan välillä kaasufaasin siirtämiseksi syötevirran suuntaa vastaan, välineen (68, 70, 170) reaktiokammiosta (72, 110) puretun reaktiotuotteen jäähdyttämiseksi, ja välineen (86, 94, 178, 188) reaktiotuotteen poistamiseksi laitteesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuljetinkammio (26, 106) on kaltevassa asennossa vaakasuoraan nähden.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuljetinkammion (26, 106) poikkileikkauspinta on olennaisesti sama koko pituudelta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (28, 120) syötteen kuljettamiseksi ylöspäin kulje-tuskammion (26, 106) läpi käsittää pyörivän ruuvikuljettimen.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (28, 120) syötteen kuljettamiseksi ylöspäin kuljetuskammion (26, 106) läpi on nopeudeltaan säädettävä.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (44, 46, 48) kuljetuskammiossa (26) olevan nesteen korkeuden säätämiseksi ennaltavalitulle toimintakorkeudelle käsittää kuljetuskammiossa olevan anturin ja virtauksen säätöventtiiIin 6931 3 20 (48), joka reagoi anturiin nesteen johtamiseksi ja poistamiseksi laitteeseen ja siitä pois.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että reaktiokammio (72) on olennaisesti pystysuorassa asennossa tuloaukon ollessa kammion yläpäässä.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (68, 70, 170) reaktiokammiosta puretun reaktio-tuotteen jäähdyttämiseksi käsittää välineen nesteen johtamiseksi kosketukseen reaktiotuotteen kanssa siten, että neste höyrystyy kaa-sufaasiksi virratakseen syötteen virtaussuuntaa vastaan.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (86, 94, 178, 188) reaktiotuotteen poistamiseksi käsittää kuljetinvälineen (86, 188) reaktiotuotteen siirtämiseksi paineenalaisena laitteesta.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (86, 94, 178, 188) reaktiotuotteen purkamiseksi laitteesta käsittää puristussuulakkeen (100, 194) sekä välineen (86, 86', 188) reaktiotuotteen kuljettamiseen paineenalaisena puristusta varten suulakkeen läpi siten, että laitteen tiiveys säilyy.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (68, 70, 170) reaktiotuotteen jäähdyttämiseksi ja väline (56, 110) kuljetinkammiossa (26, 106) kaasufaasin vetämiseksi syötteen virran suuntaa vastaan ovat koordinoituja, niin että paine on korkeampi jäähdytysvyöhykkeen lähellä edistäen kaasufaasin virtaamista syötteen kulkusuuntaa vastaan.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että reaktiokammio (110) on samankeskeinen kuljetinkammion (106) kanssa.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (120) syötteen kuljettamiseksi ylöspäin kuljetinkammion (106) läpi ulottuu aksiaalisesti reaktiokamraion (110) läpi, jotta syötteen kuljetus kammion läpi olisi ohjattuna.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (120) syötteen kuljettamiseksi kuljetinkammion (106) ja reaktiokammion (110) läpi käsittää pyörivän ruuvikuljettimen.

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline syötteen ja nesteen siirtämiseksi kuljetinkammion (106) tulopäähän käsittää edestakaisin liikkuvan mäntäpumpun (148, 150), johon kuuluu tulo- ja poistotakaiskuventtiilit (136, 144). 6931 3

16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (56, 172) kuljetinkammiossa (26, 106) kaasufaasin poistamiseksi käsittää virtauspaineen säätöventtiilin (60, 198), jotta painekuljetinkammiossa ja reaktiokammiossa pysyisi ennalta valittuna toimintapaineena.

17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (56, 172) mainitussa kuljetinkammiossa kaasufaasin poistamiseksi käsittää edelleen lämmönvaihtimen (202) entalpian lisäämiseksi kaasufaasiin jätelämpölähteestä, tämän virtauksen kasvattamiseksi .

18. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (56, 172) kuljetinkammiossa kaasufaasin poistamiseksi käsittää edelleen paineenalennusturpiinin (204, 298) kaasu-faasin paisuttamiseksi adiabaattisesti edeltäkäsin valittuun alempaan paineeseen, sekä sähkönkehitysvälineen, joka on yhdistetty turpiiniin (204 , 208) .

19. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää edelleen välineen (210) turpiinista (204, 208) purkautuneessa kaasufaasissa olevan kondensoituvan aineosan talteenottoa varten.

19 6921 3

20. Menetelmä orgaanisten, hiilipitoisten aineiden käsittelemiseksi lämmöllä, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet johtaa erä käsiteltävää hienojakoista syötettä varastokammioon (10), sekoittaa syöte nesteeseen, johtaa syöte ja neste paineenalaisina mainitusta varastokammiosta kuljetuskammioon (26, 106), jossa on alempi tulopää ja ylempi poistopää, joka on ylempänä kuin tulopää, säätää nesteen pinnan korkeus kuljetuskammiossa ennaltavalitulle toi-mintakorkeudelle, joka on kammion (26, 106) tulopään ja menopään välillä, kuljettaa syöte ylöspäin kuljetuskammion läpi ja siirtää se kammiossa olevan nesteen toimintapinnan toiselle puolelle, kohti kammion (26, 106) poistopäässä olevaa poistoa, siirtää syöte kuljetuskammion (26, 106) poistosta reaktiokammion (72, 110) tulopäähän ja lämmittää syöte reaktiokammiossa (72, 110) korkeaan lämpötilaan riittävän pitkäksi ajaksi, jotta ainakin osa syötteessä olevista haihtuvista aineista höyrystyy muodostaakseen kaasufaasin ja reaktio-tuotteen, poistaa kaasufaasi vastoin syötevirran suuntaa kohtaan (56, 172), joka sijaitsee myötävirtaan nesteen toimintapinnasta kuljetus-kammiossa (26, 106), jäähdyttää reaktiokammiosta purkautuva reaktio-tuote ja ottaa talteen jäähdytetty reaktiotuote. 22 6931 3

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että faasin poistaminen vastoin syötevirran suuntaa suoritetaan sillä tavoin, että kaasufaasissa olevat kondensoituvat aineosat olennaisesti täysin kondensoituvat ja että kondensoitumattomat kaasumaiset aineosat jäähtyvät esilämmittäen syötteen.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kaasufaasissa olevien kondensoituvien kaasujen olennaisesti täydellinen kondensoitumisvaihe syötteelle käsittää lisäksi sen, että liuotetaan ainakin osa kaasufaasissa olevasta hiilidioksidista, jolloin syntyy vesipitoinen hiilihappoliuos, joka uuttaa ainakin osan syötteessä olevista alkalimetalleista. 6931 3 23