FI71336C - FOERFARANDE FOER OMVANDLING AV CELLULOSAHALTIGA UTGAONGSMATERIAL TILL KOKSARTAT BRAENSLE ELLER BRAENSLESUSPENSION - Google Patents

FOERFARANDE FOER OMVANDLING AV CELLULOSAHALTIGA UTGAONGSMATERIAL TILL KOKSARTAT BRAENSLE ELLER BRAENSLESUSPENSION Download PDF

Info

Publication number
FI71336C
FI71336C FI781462A FI781462A FI71336C FI 71336 C FI71336 C FI 71336C FI 781462 A FI781462 A FI 781462A FI 781462 A FI781462 A FI 781462A FI 71336 C FI71336 C FI 71336C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
approx
pressure
reactor
autoclave
coke
Prior art date
Application number
FI781462A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI71336B (en
FI781462A0 (en
Inventor
Edward Koppelman
Original Assignee
Edward Koppelman
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05/831,343 external-priority patent/US4129420A/en
Application filed by Edward Koppelman filed Critical Edward Koppelman
Publication of FI781462A0 publication Critical patent/FI781462A0/en
Publication of FI71336B publication Critical patent/FI71336B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI71336C publication Critical patent/FI71336C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/322Coal-oil suspensions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Coke Industry (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Seeds, Soups, And Other Foods (AREA)
  • Confectionery (AREA)

Description

KUULUTUSjULKAISU „ .ANNOUNCEMENT '.

•$81? ™ UTLÄGGNINGSSKRIFT /iOO Ό C (45) Tr[~s ;·c · } -1 '” - ··- ; ''·;'S ί ^ ^ (51) Kv.lk.*/lnt.CI.* C 10 L 9/08 // C 10 B 53/02 (21) Pttenttlhakemu* — Patentansöknlng 781 462 (22) Hakemlspllvi — Ansöknlngsdag 09.05.78 (FI) (23) Alkup&lvl— Glltighetsdag 09.05-78 (41) Tullut julkiseksi — Bllvit offentllg 08.03.79• $ 81? ™ UTLÄGGNINGSSKRIFT / iOO Ό C (45) Tr [~ s; · c ·} -1 '”- ·· -; '' ·; 'S ί ^ ^ (51) Kv.lk. * / Lnt.CI. * C 10 L 9/08 // C 10 B 53/02 (21) Pttenttlhakemu * - Patentanöknlng 781 462 (22) Hakemlspllvi - Ansöknlngsdag 09.05.78 (FI) (23) Alkup & lvl— Glltighetsdag 09.05-78 (41) Has become public - Bllvit offentllg 08.03.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtiväksipanon |. kuul.juikaisun pvm. -National Board of Patents and Registration. date of hearing. -

Patent-och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publlcerad 09.09.86 (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 07· 09· 77 USA(US) 8313^3 (71)(72) Edward Koppelman, kk2k Bergamo Drive, Encino, California 91316, USA(US) (7*0 Oy Koi ster Ab (5**) Menetelmä sei luloosapitoisten lähtöaineiden muuttamiseksi koksimaiseksi polttoaineeksi tai polttoalnesuspensioksi - Förfarande för omvandling av cellulosahaltiga utgängsmateria 1 tili koksartat bränsle eller bränslesuspens ion (6l) Lisäys patenttiin 61202 - Tillägg till patent 61202Patent and registration authorities Ansökan utlagd och utl.skriften published 09.09.86 (86) Kv. application - Int. ansökan (32) (33) (31) Privilege claimed — Begärd priority 07 · 09 · 77 USA (US) 8313 ^ 3 (71) (72) Edward Koppelman, kk2k Bergamo Drive, Encino, California 91316, USA (US) ( 7 * 0 Oy Koi ster Ab (5 **) Method for converting cellulosic feedstocks into coke-like fuel or fuel suspension - Förfarande för omvandling av cellulosahaltiga utgängsmateria 1 account kokartat bränsle eller bränslesuspens ion (6l)

Esillä oleva hakemus on lisäpatenttihakemus suomalaiseen patenttihakemukseen n:o 771 990 (patentti 61202). Mainitussa suomalaisessa hakemuksessa 771 990 on kuvattu menetelmä ligniitti-tyyppisten hiililajien, mukaan lukien ruskohiilen, ligniitin ja alibitumisten hiililajien jalostamiseksi, niiden saattamiseksi sopivampaan muotoon käytettäväksi kiinteänä polttoaineena, tuloksena niiden rakenteen muuttamisesta lämmön avulla, valmistamalla jalostettu hiilipitoinen tuote, joka on stabiili, eroosiota kestävä ja lämpöarvoltaan korkeampi, bitumihiilen arvoa lähenevä. Tuloksena sellaisesta menetelmästä laajat varastot ligniitti-tyyppistä hiiltä muutetaan hyödylliseksi polttoaineeksi, joka muodostaa potentiaalisen ratkaisun nykyiseen energiakriisiin.The present application is a supplementary patent application to Finnish patent application No. 771,990 (patent 61202). The said Finnish application 771 990 describes a process for refining lignite-type coal species, including lignite, lignite and chip bituminous coal, to convert them to a more suitable form for use as a solid fuel, resulting in heat conversion by producing a refined carbonaceous product that is stable and resistant to erosion. higher in calorific value, approaching the value of bituminous coal. As a result of such a method, large stocks of lignite-type coal are converted into useful fuel, which represents a potential solution to the current energy crisis.

2 713362 71336

Laajojen ligniittityyppisten hiilien varastojen lisäksi tuotetaan joka vuosi suuria määriä selluloosa tyyppisiä materiaaleja, sekä luonnossa esiintyviä, kuten turvetta, yhtä hyvin kuin jäteaineita, joita saadaan puutavaran sahauksesta, sekä maatalous-jätteitä, joita on saatavissa tehokkaaseen kaupalliseen käyttöön ei-sopivassa muodossa. Tällaiset selluloosajätemateriaalit, kuten sahajauho, kaarna, puujäte, oksat ja hakkeet puutavaran käsittelystä samoin kuin erilaiset maatalousjätemateriaalit, kuten puuvillatehtaan korret ja sen tyyppiset ovat tähän asti muodostaneet jätehuolto-ongelman. Vastaavasti on pitkään esiintynyt tarvetta menetelmästä muuttaa tällaiset selluloosamateriaalit arvokkaiksi polttoainetuotteiksi, jolloin ei ainoastaan aikaansaada potentiaalista ratkaisua polttoainepulaan ja nykyiseen energiakriisiin, vaan myös eliminoidaan kulut tällaisten jäteaineiden hävittämisestä.In addition to large stocks of lignite-type coal, large quantities of cellulosic-type materials are produced each year, as well as naturally occurring materials such as peat, as well as timber from sawmilling and agricultural waste available in a form unsuitable for efficient commercial use. Cellulosic waste materials such as sawdust, bark, wood waste, twigs and wood chips from wood treatment as well as various agricultural waste materials such as cotton mill stalks and the like have hitherto posed a waste management problem. Similarly, there has long been a need for a method of converting such cellulosic materials into valuable fuel products, not only providing a potential solution to fuel shortages and the current energy crisis, but also eliminating the cost of disposing of such wastes.

Edellä mainittujen ongelmien lisäksi USA:ssa liittovaltion ja osavaltion asetukset, joita ovat säätäneet ympäristönsuojelu-virasto EPÄ (Environmental Protection Agency) samoin kuin Californian osavaltio, ovat asettaneet suhteellisen tiukat rajoitukset rikin määrälle lämmitysöljyissä, joita voidaan polttaa julkisissa laitoksissa sähkön ja höyryvoiman kehittämiseksi. Nykyiset ympäristönsuojeluviraston asetukset sallivat 0,7 paino-% mak-simirikkipitoisuuden lämmitysöljyssä, kun taas Californian osavaltio on säätänyt asetukset, jotka rajoittavat rikkipitoisuuden maksimitason 0,3 prosentiksi tietyillä alueilla. Näiden asetusten noudattamiseksi on tähän asti ollut välttämätöntä sekoittaa suhteellisen korkean rikkipitoisuuden onaavia lämmitysöljyjä ulkomailta tuotujen alhaisen rikkipitoisuuden omaavien lämmitysöljyjen kanssa seoksen aikaansaamiseksi, jonka rikkipitoisuus on sallituissa rajoissa. Tällaisten ulkomaisten, alhaisen rikkipitoisuuden omaavien lämmitysöljyjen ostohinta ei yksinomaan tee tätä käytäntöä kalliimmaksi, vaan myös lisää riippuvuutta ulkomaisista öljyn-toimittajista. Edellä mainittu ongelma ratkaistaan tämän keksinnön yhteydessä aikaansaamalla äärimmäisen alhaisen rikkipitoisuuden ja alhaisen tuhkapitoisuuden omaava koksimainen tuote, jota hie-nontamisen jälkeen voidaan sekoittaa korkean rikkipitoisuuden omaaviin lämmitysöjyihin, jolloin aikaansaadaan suspensio, joka täyttää asetusten vaatimukset rikkipitoisuuden suhteen.In addition to the problems mentioned above, in the U.S., federal and state regulations enacted by the Environmental Protection Agency (EPÄ) as well as the State of California have set relatively strict limits on the amount of sulfur in heating oils that can be burned in public facilities to generate electricity and steam. Current Environmental Protection Agency regulations allow a maximum sulfur content of 0.7% by weight in heating oil, while the state of California has enacted regulations that limit the maximum sulfur content to 0.3% in certain areas. In order to comply with these regulations, it has hitherto been necessary to mix heating oils with a relatively high sulfur content with low-sulfur heating oils imported from abroad in order to obtain a mixture with a permitted sulfur content. The purchase price of such foreign low-sulfur heating oils not only makes this practice more expensive, but also increases dependence on foreign oil suppliers. The above problem is solved in the context of the present invention by providing an extremely low sulfur and low ash coke product which, after grinding, can be mixed with high sulfur heating oils to provide a suspension that meets the requirements for sulfur content regulations.

3 713363,71336

Keksinnön kohteena on täten menetelmä selluloosapitoisten lähtöaineiden, kuten turpeen, maatalousjätteiden, metsätalous-jätteiden ja niiden seosten muuttamiseksi termisesti paineen alaisena koksimaiseksi polttoaineeksi tai polttoainesuspensioksi. Menetelmälle on tunnusomaista, että selluloosapa toinen lähtöaine syötetään autoklaaviin ja kuumennetaan n. 400-680°C:n lämpötilaan vähintään n. 6900 kPa:n paineessa sellaiseksi ajaksi, että kosteus ja ainakin osa aineen sisältämistä haihtuvista orgaanisista aineosista muuttuu kaasufaasiin ja aineen kemiallinen rakenne muuttuu osittain termisesti ja sen kemiallinen koostumus muuttuu, minkä jälkeen näin saatu kiinteä tuote jäähdytetään ja jalostettu kiinteä koksituote otetaan talteen sekä mahdollisesti hienonnetaan alle 0,33 mm:n osaskokoon ja suspendoidaan nestemäiseen polttoaineeseen määränä n. 1 - 50 paino-% laskettuna suspension painosta.The invention thus relates to a process for the thermal conversion of cellulosic feedstocks, such as peat, agricultural waste, forestry waste and mixtures thereof, into coke-like fuel or fuel suspension under pressure. The process is characterized in that the second cellulosic feedstock is fed to an autoclave and heated to a temperature of about 400-680 ° C at a pressure of at least about 6900 kPa for a time such that moisture and at least some of the volatile organic constituents change into the gas phase and change chemical structure. partially thermally and its chemical composition changes, after which the solid product thus obtained is cooled and the processed solid coke product is recovered and possibly comminuted to a particle size of less than 0.33 mm and suspended in liquid fuel in an amount of about 1 to 50% by weight based on the weight of the suspension.

Tämän keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti autoklaavissa valmistettu koksituote hienonnetaan partikkelikokoon, joka on alle C,33 mm ja edullisesti partikkelikokoon, joka on alle 0,07U mm, jonka jälkeen se sekoitetaan korkean rikkipitoisuuden omaavan lämmitysöljyn kanssa määränä, joka ulottuu niin alhaalta kuin n. 1 % niin korkealle kuin n. 50 paino-% kokonaisseoksen painosta, joka muodostaa suspension. Hienonnetun koksin ominaisuudet mahdollistavat stabiilien suspensioiden muodostamisen ilman minkään kemiallisen suspendoimislisäaineen lisäämistä, ja alhainen rikkipitoisuus, suuruusluokkaa vain noin 0,1 %, ja tuhkapitoisuus vain noin 1-4 % aikaansaavat tyydyttävän poltto-aineseoksen.According to one embodiment of the present invention, the autoclaved coke product is comminuted to a particle size of less than C, 33 mm and preferably to a particle size of less than 0.07 U mm, after which it is mixed with a high sulfur heating oil in an amount ranging from as low as about 1%. as high as about 50% by weight of the total weight of the mixture forming the suspension. The properties of the comminuted coke allow the formation of stable suspensions without the addition of any chemical suspending additive, and the low sulfur content, on the order of only about 0.1%, and the ash content of only about 1-4%, provide a satisfactory fuel mixture.

Tämän keksinnön lisähyöty ja -edut käyvät selville luettaessa edullisten suoriLusmuotojen kuvaus oheisen piirustuksen ja esimerkkien yhteydessä.Additional advantages and advantages of the present invention will become apparent upon reading the description of the preferred embodiments in connection with the accompanying drawings and examples.

Piirustus käsittää kaavamaisen virtauskaavion prosessin vaiheista tämän keksinnön edullisen suoritusmuodon yhteydessä.The drawing comprises a schematic flow diagram of the process steps in connection with a preferred embodiment of the present invention.

Keksinnön mukaisen prosessin eri vaiheiden järjestys on kuvattu kaavamaisesti piirustuksessa olevassa virtauskaaviossa. Kuten on esitetty, selluloosaa oleva syöttömateriaali, tai erilaisten selluloosaa olevien syöttömateriaalien seos viedään esikäsittelyvaiheescen, jossa syöttömateriaaliin kohdis- - u..The sequence of the different steps of the process according to the invention is schematically illustrated in the flow chart in the drawing. As shown, the cellulosic feedstock, or a mixture of different cellulosic feedstocks, is subjected to a pretreatment step in which the feedstock is subjected to ...

" 71336 tetaan sopiva leikkaus-, jauhamis- ja seulontakäsittely halutun partikkelikoon omaavan syöttömassan aikaansaamiseksi, jonka jälkeen hienonnettu syöttömateriaali viedään korkean lämpötilan ja korkean paineen omaavaan reaktoriin, jossa siihen kohdistetaan korkea lämpötila paineen alaisena kosteussisällön ja haihtuvien orgaanisten ainesten ja lämpöhajoamistuotteiden uuttamiseksi kaasufaasiksi ja hiilipitoisen syöttömateriaalin kemiallisen rakenteen hajoamisen edelleen aikaansaamiseksi kontrolloidusti lämmön avulla. Kaasumaiset sivutuotteet poistetaan reaktorista ja viedään lauhduttimeen, josta kondensoituva faasi kerätään talteen kondensaattina, samalla kun olennaisesti ei-kondensoituva faasi otetaan talteen sivutuote-polttokaasuna, joka voidaan edullisesti uudelleen kierrättää käytettäväksi prosessissa ja lisävoiman kehittämisessä. Reaktiotuote joutuu reaktorin reaktiovyöhykkeestä jäähdytysvyöhykkeeseen, jossa se jäähdytetään alempaan lämpötilaan, jossa se voidaan tuoda ilmakehään, ilman että esiintyy syttymistä tai muita haitallisia vaikutuksia. Jäähdytysvyöhykkeestä kiinteä reaktiotuote tai koksi-tuote siirretään varastoon. Tämän keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti koksituote siirretään varastosta jauhatus- ja hienon-nusvaiheeseen, jossa koksituotetta edelleen jauhetaan haluttuun kokoon, tekemällä se sopivaksi käytettäväksi hienonnettuna kiinteänä polttoaineena yhteensopivasti kulloinkin käytetyn uunityypin ja poltinmallin kanssa. On myös mahdollista,· että osa hienonnetusta kok-situotteesta voidaan siirtää hiomakoneesta sekoittimeen, jossa se sekoitetaan syötetyn polttoöljyn kanssa muodostaen suspension, joka sisältää valvotun määrän hienonnettua puukoksia suspensiona. Tuloksena oleva polttoöljy ja kaksisuspensiotuote siirretään sekoittajasta tuotevarastoon."71336 is subjected to a suitable cutting, grinding and screening treatment to obtain a feed mass of the desired particle size, after which the comminuted feed material is fed to a high temperature and high pressure reactor to be subjected to high temperature The gaseous by-products are removed from the reactor and taken to a condenser from which the condensable phase is collected as condensate, while the substantially non-condensable phase is recovered as a by-product fuel gas which can be advantageously recycled to the reactor process and power generation. from the reaction zone to a cooling zone where it is cooled to a lower temperature where it can be introduced into the atmosphere n, without ignition or other adverse effects. From the cooling zone, the solid reaction product or coke product is transferred to storage. According to a preferred embodiment of the present invention, the coke product is transferred from storage to a grinding and comminution step where the coke product is further ground to the desired size, making it suitable for use as a comminuted solid fuel compatible with the furnace type and burner design used. It is also possible that a portion of the comminuted coke product may be transferred from the grinder to a mixer where it is mixed with the fuel oil fed to form a suspension containing a controlled amount of comminuted wood coke as a suspension. The resulting fuel oil and dual suspension product are transferred from the mixer to the product warehouse.

Virtauskaavion mukaisesti syöttömateriaali voi käsittää mitä tahansa erilaista selluloosamateriaalia tai niiden seoksia, mukaan luettuina jäteselluloosamateriaalit, jotka on saatu sahaustyövaiheista, ja maatalousjäte. Esimerkiksi voidaan käyttää luonnossa esiintyviä selluloosamateriaaleja, kuten turvetta, yhtä hyvin kuin jäteselluloosamateriaaleja, kuten sahajauho, kaarna, puujäte, oksat ja hakkeet, jotka saadaan tukkien käsittelystä ja sahaustyövaiheista, yhtä hyvin kuin erilaisia maatalouden jäte- 5 71336 materiaaleja, kuten puuvillatehtaan korret, pähkinänkuoret, mais-sinkuoret ja sen tyyppiset.According to the flow chart, the feed material may comprise any variety of cellulosic material or mixtures thereof, including waste cellulosic materials obtained from sawing steps and agricultural waste. For example, naturally occurring cellulosic materials such as peat can be used as well as waste cellulosic materials such as sawdust, bark, wood waste, twigs and chips from log treatment and sawing steps, as well as various agricultural waste materials such as cotton mills, corn husks and the like.

Syöttömateriaali viedään, ennen siirtämistä autoklaaviin, valinnaisesti esikäsittelyvaiheeseen, joka saattaa sisältää vaiheen, jossa materiaaliin kohdistetaan valmistava käsittely ylimääräisen veden uuttamiseksi jäännöskosteussisällön vähentämiseksi siinä tasolle, joka helpottaa käsittelyä, yhtä hyvin kuin seuraa-vassa reaktiovaiheessa poistettavan kosteusmäärän vähentämiseksi. Koska olennaisesti kaikki kosteus syöttömateriaalissa poistetaan autoklaavityövaiheessa, ei tällainen esikäsittelyvaihe ole tavallisesti tarpeen useimmille maatalous- ja puunkäsittelyn jätemateri-aaleille. Esikäsittelyvaihe voi lisäksi käsittää syöttömateriaalin viemisen sopivaan leikkaus- tai hienonnustyövaiheeseen, jossa sen partikkelikoko, riippuen syöttömateriaalin luonteesta, pienennetään kokoon, joka helpottaa käsittelyä ja prosessoin!, ia. ke i kk au:·;-tai hienonnusvaihe voi lisäksi käsittää sopivat luokittelu- tai seu-lomisvaiheet ylikokoisten partikkelien erottamiseksi uudelleenkier-rättämistä varten leikkaus laitteen läpi.The feed material is optionally introduced, prior to transfer to the autoclave, to a pretreatment step, which may include the step of subjecting the material to a preparative treatment to extract excess water to reduce residual moisture to a level that facilitates treatment, as well as reducing moisture in the next reaction step. Since substantially all of the moisture in the feedstock is removed in the autoclaving step, such a pretreatment step is not usually necessary for most agricultural and wood processing waste materials. The pretreatment step may further comprise introducing the feed material into a suitable cutting or comminution step, where its particle size, depending on the nature of the feed material, is reduced to a size that facilitates handling and processing. The step of grinding may further comprise suitable grading or screening steps to separate the oversized particles for recirculation through the cutting device.

Syöttömateriaali viedään, valinnaisen esikäsittelyvaiheen kautta tai ilman sitä, tämän jälkeen reaktorin syöttöpäähän, jossa siihen kohdistetaan ainakin n. U00°C lämpötila ja ainakin n.The feed material is introduced, with or without the optional pretreatment step, then to the feed end of the reactor, where it is subjected to a temperature of at least about 100 ° C and at least n.

6 900 kPa paine valvotun ajanjakson ajan sen kemiallisen rakenteen valvotun muuttamisen aikaansaamiseksi lämmön avulla, ja siinä olevan kosteuden ja osan sen haihtuvista orgaanisista osasista yhtä hyvin kuin sen lämpömuutostuotteiden muuttamiseksi kaasufaasi In, joka poistetaan reaktorista ja edullisesti viedään lauhduttimen läpi kondensoituvan faasin erottamiseksi ja talteenottamiseksi, joka faasi sisältää arvokkaita kemiallisia sivutuoteaineosasia. Olennaisesti kondensoitumatonta kaasufaasia, joka poistetaan lauh-duttimesta, voidaan käyttää edullisesti kaasumaisena polttoaineena reaktorin kuumentamiseksi ja lisävoiman kehittämiseksi prosessin käyttämiseksi ja sen ylimäärän ollessa käytettävissä kaupallista myyntiä varten.A pressure of 6,900 kPa for a controlled period of time to bring about a controlled change in its chemical structure by heat, and to change its moisture and some of its volatile organic compounds as well as its heat transfer products in a gas phase In which is removed from the reactor and preferably passed through a condenser to separate and recover the phase contains valuable chemical by-product components. The substantially non-condensable gas phase removed from the condenser can be advantageously used as a gaseous fuel to heat the reactor and generate additional power to operate the process and the excess is available for commercial sale.

Vaikka ainakin n. 400°C lämpötilat tarvitaan autoklaavireak-tion aikana, ovat n. 5<+0°C lämpötilat edullisia johtuen syöttömateriaalin haihtumisen ja rakenteen lämpömuuttumisen kasvaneesta nopeudesta korkeamman kiinteän hiilen arvon tuottamiseksi, jolloin 6 71336 myös aikaansaadaan lyhyempi käsittelyaika autoklaavissa ja parannettu tehokkuus käsittelyssä. Autoklaavireaktion lämpötila saattaa ulottua niin korkealle kuin n. 680°C, mutta tämän tason yläpuolella olevat lämpötilat eivät ole tavallisesti toivottuja johtuen liian suuresta määrästä kondensoitumattomia kaasuja kiinteässä jalostetussa koksituotteessa. Erikoisen tyydyttävät tulokset on saavutettu käyttämällä lämpötiloja, jotka ovat alueella n. 5U0 -n. 650°C paineissa, jotka ovat alueella n. 6 9ΡΠ - 70 700 kPa. Suurin käytetty paine voi olla niin korkea kuin n. 27 770 kPa. Yleensä paineet, jotka ovat 22 700 kPa yläpuolella, eivät ole toivottuja, johtuen kohonneista valmistuskustannuksista sellaisilla paineastioilla, jotka kestävät tämän suuruusluokan paineita, ja koska ei saavuteta mitään mainittavaa hyötyä tällaisilla korotetuilla paineilla niiden lisäksi, jotka saavutetaan alemmilla, n. 20 700 kPa pai-netasoilla.Although at least about 400 ° C temperatures are required during the autoclave reaction, temperatures of about 5 <+ 0 ° C are preferred due to the increased rate of evaporation of the feed material and thermal change of the structure to produce a higher solid carbon value, thus providing a shorter autoclave processing time and improved efficiency. reading. The temperature of the autoclave reaction may reach as high as about 680 ° C, but temperatures above this level are usually undesirable due to an excessive amount of non-condensable gases in the solid refined coke product. Particularly satisfactory results have been obtained using temperatures in the range of about 5U0 -n. 650 ° C at pressures in the range of about 6 9ΡΠ to 70 700 kPa. The maximum pressure used can be as high as about 27,770 kPa. In general, pressures above 22,700 kPa are undesirable due to the increased manufacturing cost of pressure vessels that can withstand pressures of this magnitude, and because no significant benefit is achieved at such elevated pressures in addition to those achieved at lower pressures of about 20,700 kPa. pressure level.

Syöttömateriaalin käsittelyaika autoklaavissa vaihtelee riippuen spesifisästä lämpötila-paine-aika suhteesta, jota valvotaan parametreittään, kuten seuraavassa esitetään, aikaansaamaan olennaisen täydellinen kosteussisällön höyrystyminen ja muutamien haihtuvien orgaanisten aineosasten haihtuminen ja selluloosapitoisen syöttömateriaalin rakenteen valvottu muuttuminen lämmön avulla.The processing time of the feed material in the autoclave varies depending on the specific temperature-pressure time ratio controlled by its parameters, as shown below, to achieve substantially complete evaporation of moisture content and evaporation of a few volatile organic ingredients and controlled change in the structure of the cellulosic feed material.

Rakenteen muuttumista lämmön avulla ei täysin ymmärretä, mutta sen uskotaan muodostuvan kahdesta tai useammasta samanaikaisesta kemiallisesta reaktiosta, jotka esiintyvät pyrolyysituottei-den ja läsnäolevien kaasujen välillä selluloosapitoisen syöttömateriaalin solurakenteen sisällä. Nettovaikutuksena näistä muuttu-misreaktioista ovat muutokset kemiallisissa ominaisuuksissa, joista tuloksena on hiili/vetv-suhteen kasvaminen ja rikki- ja happipitoisuuden aleneminen mitattuina koksituotteen lopullisella analyysillä. Autoklaavityövaiheen aikana esiintyy myös kontrolloidussa määrin kemiallisen rakenteen muuttumista ja/tai hajoamista lämmön avulla, yhdessä uusien kaasumaisten komponenttien kehittymisen kanssa, jotka myös joutuvat kaasufaasiin.The change in structure by heat is not fully understood, but is believed to consist of two or more simultaneous chemical reactions that occur between the pyrolysis products and the gases present within the cellular structure of the cellulosic feedstock. The net effect of these conversion reactions is changes in chemical properties, resulting in an increase in the carbon / hydrogen ratio and a decrease in the sulfur and oxygen content as measured by the final analysis of the coke product. During the autoclaving phase, there is also a controlled change in the chemical structure and / or decomposition by heat, together with the development of new gaseous components which also enter the gas phase.

Vaadittava reaktorissa käytettävä käsittelyaika vähenee, kun lämpötila ja paine autoklaavissa nousevat; ja kääntäen, lisätty käsittelyaika on tarpeen, kun käytetään alemman suuruusluokan lämpötiloja ja paineita. Tavallisesti käsittelyajat, jotka ulottu- 7 71336 vat 15 minuutista yhteen tuntiin lämpötiloissa n. M-80 - n. 650°C ja paineissa n. 6 900 - 20 700 kPa ovat riittäviä. Edullisia tuloksia saadaan myös tietyillä materiaaleilla käyttäen lämpötiloja ja paineita, jotka ovat lähellä sallittujen alueiden ylärajaa, käyttäen niin pieniä kuin n. viiden minuutin käsittelyaikoja, kun taas yli tunnin kestäviä käsittelyaikoja voidaan myös käyttää. Yleensä yli n. tunnin kestävät käsittelyajat eivät aikaansaa huomattavampaa hyötyä verrattuna käsittelyaikoihin n. 15 minuuttia -n. yksi tunti, ja tuloksena oleva prosessin vähentynyt tuotanto ja tehokkuus yhdessä tällaisten ylipitkien käsittelyaikojen kanssa ovat ei-toivottuja taloudellisesta näkökulmasta katsottuna.The required treatment time in the reactor decreases as the temperature and pressure in the autoclave increase; and conversely, increased processing time is required when lower order temperatures and pressures are used. Generally, treatment times ranging from 7,71336 to 15 hours at temperatures of about M-80 to about 650 ° C and pressures of about 6,900 to 20,700 kPa are sufficient. Advantageous results are also obtained with certain materials using temperatures and pressures close to the upper limit of the allowable ranges, using treatment times as low as about five minutes, while treatment times longer than one hour may also be used. In general, treatment times of more than about one hour do not provide a more significant benefit compared to treatment times of about 15 minutes -n. one hour, and the resulting reduced production and efficiency of the process, together with such excessive processing times, are undesirable from an economic point of view.

Autoklaavin sisällön paineistaminen voidaan sopivasti suorittaa valvomalla selluloosapitoisen syöttömateriaalin täyttömäärää suhteessa autoklaavin sisätilavuuteen ja huomioimalla täytön kosteuspitoisuus siten, että kuumennettaessa sitä kohotettuun lämpötilaan, tulistettua höyryä ja haihtuvaa orgaanista ainesta käsittävän kaasufaasin muodostuminen aikaansaa autoklaavin paineis-tumisen halutulle painealueelle. Autoklaavin lisäpaineistus voidaan saavuttaa haluttaessa, johtamalla paineenalaisia ei-hapetta-via tai pelkistäviä kaasuja autoklaaviin, samoin kuin paineenalais-ta höyryä.The pressurization of the contents of the autoclave can be suitably carried out by controlling the filling amount of the cellulosic feedstock relative to the internal volume of the autoclave and considering the moisture content of the filling so that when heated to elevated temperature, Additional pressurization of the autoclave can be achieved, if desired, by introducing pressurized non-oxidizing or reducing gases into the autoclave, as well as pressurized steam.

Autoklaavivaiheen lopussa, tämän keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti, autoklaavin annetaan jäähtyä jäähdyttämällä ilmalla tai jäähdytysnestettä, kuten esimerkiksi vettä käyttäen lämpötilaan, joka on alhaisempi kuin se, jossa autoklaavissa jalostettuun muotoon saatettu kiinteä koksituote voidaan viedä ilmaan ilman haitallisia vaikutuksia. Tavallisesti autoklaavin jäähdyttäminen alle 150°C lämpötilaan on riittävä. Autoklaavin jäähdyttäminen lähelle 100°C lämpötilaa tai sen alle kaasufaasin läsnäollessa ei ole yleensä toivottavaa kaasumaisen vesifaasin kondensoitumisen vuoksi, joka kastelee koksituotteen lisäten sen kosteuspitoisuutta ja vastaavasti alentaen sen lämpöarvoa. Edullisesti jäähdytysvaihe suoritetaan sen jälkeen, kun kaasufaasi on poistettu haihtuneiden orgaanisten ainesten, mukaan luettuina suhteellisen raskaiden hiilivety jakeiden ja tervojen, kondensoitumisen ja saostumisen estämiseksi koksirakenteen pinnalle ja huokosiin.At the end of the autoclave step, according to an embodiment of the present invention, the autoclave is allowed to cool by cooling with air or using a cooling liquid such as water to a temperature lower than that at which the solid coke product converted to autoclave can be introduced into the air without adverse effects. Normally, cooling the autoclave to less than 150 ° C is sufficient. Cooling of the autoclave near or below 100 ° C in the presence of a gas phase is generally not desirable due to condensation of the gaseous aqueous phase which wets the coke product, increasing its moisture content and correspondingly lowering its calorific value. Preferably, the cooling step is performed after the gas phase has been removed to prevent condensation and precipitation of volatile organic substances, including relatively heavy hydrocarbon fractions and tars, on the surface and pores of the coke structure.

s 71336s 71336

Jalostettuun muotoon saatettu koksituote on ulkonäöltään yleensä himmeän musta ja siinä on huokoinen rakenne, ja sen jään-nöskosteuspitoisuus on alueella n. 1 - n. 5 paino-%.The refined coke product is generally opaque black in appearance and has a porous structure and a residual moisture content in the range of about 1 to about 5% by weight.

Tämä keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti autoklaa-vityövaiheen lopussa jäljellä oleva, korkea paine autoklaavissa puretaan autoklaavin toimintalämpötilassa, ja hiilivetyosat otetaan talteen kondensoimalla, ja orgaaniset kondensoitumattomat kaasumaiset osat otetaan talteen sivutuotepolttokaasuna. Tässä tilanteessa tapahtuu vain pienessä määrin haihtuneiden orgaanisten ainesten saostumista koksituotteeseen^ Näin valmistetulle koksituot-teelle on kuitenkin tunnusomaista lämmön avulla muutettu rakenne, joka antaa sille parannetun lämpöarvon.According to a preferred embodiment of the invention, the remaining high pressure in the autoclave at the end of the autoclave operation stage is discharged at the operating temperature of the autoclave, and the hydrocarbon particles are recovered by condensation, and the organic non-condensable gaseous parts are recovered as by-product fuel. In this situation, only a small amount of volatile organic matter precipitates in the coke product. However, the coke product thus prepared is characterized by a thermally modified structure which gives it an improved calorific value.

On myös ajateltu, että voidaan suorittaa kaksivaiheinen autoklaavi- ja päällystystyövaihe, jossa autoklaavista päästetty kaa-sufaasi samassa lämpötilassa johdetaan toiseen autoklaavikammioon, jossa käsiteltävää syöttömateriaalia käytetään jäähdytysaineena kaasufaasin tervojen ja öljyjen kondensoimiseksi.It is also contemplated that a two-stage autoclave and coating step may be performed in which the gas phase released from the autoclave at the same temperature is passed to another autoclave chamber where the feedstock to be treated is used as a coolant to condense tar and oils in the gas phase.

Jäähdytetty kiinteä koksituote siirretään jäähdytysvyöhyk-keestä virtauskaavion mukaisesti koksituotevarastoon, josta se voidaan pakata ja kuljettaa säiliöissä tai irtotavarana, tai vaihtoehtoisesti sitä voidaan edelleen käsitellä viemällä se sopivaan leikkaus- tai hiontakäsittelyyn mahdollisten kasaantumien rikkomiseksi, jotka ovat muodostuneet autoklaavikäsittelyn aikana, samoin kuin tuotteen hienontamiseksi edelleen haluttuun keskimääräiseen partikkelikokoalueeseen. Koksituotteen hienontamisen suuruusluokka vaihtelee riippuen sen aiotusta käytöstä ja kulloisestakin poltti-men mallista, jota käytetään aikaansaamaan sen palaminen hienonnettuna kiinteänä polttoaineena. Esimerkiksi, jos koksituotetta käytetään sen tyyppisissä poltinmalleissa, joita käytetään jauhemaisen hiilen ja sen tyyppisten polttoaineiden polttamiseen, ovat käyttökelpoisia alle n. 0,297 mm partikkelikoot ja alle n.The cooled solid coke product is transferred from the cooling zone according to the flow chart to a coke product depot from which it can be packed and transported in containers or in bulk, or alternatively further processed by subjecting it to suitable cutting or grinding treatment to break up average particle size range. The magnitude of the comminution of the coke product will vary depending on its intended use and the particular type of burner used to effect its combustion as a comminuted solid fuel. For example, if the coke product is used in burner models of the type used to burn pulverized coal and fuels of that type, particle sizes less than about 0.297 mm and less than n.

200 US-seulakoot (0,074 mm silmukka). Vaihtoehtoisesti, jos koksi-tuotetta käytetään automaattisessa uuninsyöttölaitteessa, voidaan tyydyttävästi käyttää suurempia partikkelikokoja.200 U.S. sieve sizes (0.074 mm loop). Alternatively, if the coke product is used in an automatic furnace feeder, larger particle sizes can be satisfactorily used.

Riippumatta partikkelikoosta koksituote muodostaa arvokkaan kiinteän polttoaineen ja voidaan suoraan käyttää siinä muodossa 9 71336 tai seoksena muiden tavanomaisten polttoaineiden kanssa. Koksituot-teelle on tunnusomaista sen hyvin alhainen rikkipitoisuus, tavallisesti vähemmän kuin n. 1 paino-%, ja tavallisemmin n. 0,2 paino-lista niin alas kuin 0,06 paino-%:iin rikkiä. Lisäksi koksituot-teelle on edelleen tunnusomaista sen hyvin alhainen tuhkapitoisuus, tavallisesti vähemmän kuin n. 5 paino-%:sta niin alas kuin n. yhteen paino-%:iin tai sen alle. Tietyt maatalousjätteestä muodostuvat syöttömateriaalit, kuten puuvillan korret esimerkiksi antavat kok-situotteen, jossa on aina 20 %:iin asti tuhkaa ja alle 1 % rikkiä. Tyypillisesti koksituotteen lämpöarvo on alueella 27 300 - 37 200 kJ/kg.Regardless of the particle size, the coke product forms a valuable solid fuel and can be used directly in that form 9,71336 or as a blend with other conventional fuels. The coke product is characterized by its very low sulfur content, usually less than about 1% by weight, and more usually about 0.2% by weight as low as 0.06% by weight of sulfur. In addition, the coke product is still characterized by its very low ash content, usually less than about 5% by weight as low as about 1% or less by weight. For example, certain feed materials consisting of agricultural waste, such as cotton stalks, give a coke product with up to 20% ash and less than 1% sulfur. Typically, the calorific value of the coke product is in the range of 27,300 to 37,200 kJ / kg.

Koksituotteen äärimmäisen alhaisesta rikki- ja tuhkapitoisuudesta johtuen sitä voidaan edullisesti käyttää seoksina muiden korkean rikkipitoisuuden omaavien polttoaineiden kanssa lopputuloksena olevan polttoaineseoksen valmistamiseksi, jolla on olennaisesti alhaisempi keskimääräinen rikkipitoisuus ympäristönsuojeluviraston säätämien ja muiden valtiollisten ja paikallisten säädösten sallittujen määrien mukaisesti. Vaikka hienonnettua koksituotetta voidaan edullisesti sekoittaa hienonnettujen kiinteiden polttoaineiden kanssa, kuten erilaiset bitumi- ja antrasiittihiilet, saavutetaan erikoisen edullisia tuloksia sekoittamalla sitä polttoöljyjen kanssa suspension valmistamiseksi, jossa on niin vähäisestä määrästä kuin 1 % aina 50 paino-%:iin saakka koksia. Nestemäiseen polttoöljyyn yhdistetyn koksin maksimimäärä määrätään huomioon ottaen seoksen viskositeetin nousu, kun hienonnetun koksin pitoisuus kasvaa. Yleensä koksipitoisuuden yläraja on se taso, jolla viskositeetti riittää sallimaan seoksen pumppaamisen, ja jolla viskositeetillä seos jakaantuu riittävästi läpi olemassa olevien kaupallisen poltinsuutintyyppien. Vaikka seosvahvuudet, jotka sisältävät niinkin vähän kuin 1 paino-% koksia, ovat ajateltavissa, eivät näin alhaisen tason pitoisuudet huomattavammin lisää hyötyä, joka on saatavissa alhaisen rikki- ja tuhkapitoisuuden omaavien koksituot-teiden liittämisestä, sen sijaan ainakin n. 25 - n. 50 paino-% pitoisuudet ovat edullisia. Noin 50 paino-% pitoisuuden tasolla seoksen keskimääräinen rikkipitoisuus on suunnilleen puolet käytetyn polttoöljyn vastaavasta, joka tekee mahdolliseksi käyttää erilaisia korkean rikkipitoisuuden omaavia polttoöljyjä hyväksyttävien 10 71 3 36 polttoöjyseosten valmistamiseksi, jotka vastaavat ympäristönsuojeluviraston sekä valtiollisia ja paikallisia rikkiasetuksia.Due to the extremely low sulfur and ash content of the coke product, it can be advantageously used in blends with other high sulfur fuels to produce the resulting fuel blend with a substantially lower average sulfur content as permitted by the Environmental Protection Agency and other state and local regulations. Although the comminuted coke product can be advantageously mixed with comminuted solid fuels, such as various bituminous and anthracite coals, particularly advantageous results are obtained by mixing it with fuel oils to produce a suspension of as little as 1% up to 50% by weight of coke. The maximum amount of coke combined with liquid fuel oil is determined taking into account the increase in viscosity of the mixture as the concentration of comminuted coke increases. In general, the upper limit of the coke concentration is the level at which the viscosity is sufficient to allow the mixture to be pumped, and at which the mixture is sufficiently distributed through existing types of commercial burner nozzles. Although alloy strengths containing as little as 1% by weight of coke are conceivable, such low levels do not significantly increase the benefit of incorporating low sulfur and ash coke products, instead of at least about 25 to about 50%. % by weight concentrations are preferred. At a level of about 50% by weight, the average sulfur content of the mixture is approximately half that of spent fuel, which allows the use of various high sulfur fuel oils to produce acceptable 10 71 3 36 fuel blends that comply with the Environmental Protection Agency and state and local sulfur regulations.

On huomattu, että hienonnetun koksin, jonka partikkelien koko on alle 0,105 mm ja edullisesti sellainen partikkelikoko, jossa 80 % on alle 0,074 mm, seokset antavat suhteellisen stabiilin seoksen pitoisuuksilla, joilla on niinkin korkea koksipitoi-suus kuin 50 %, ja 50 % polttoöljyä, ilman että on tarvetta lisätä huomattavia määriä suspendoimislisäaineita stabiilin seoksen muodostamiseksi. Tavallisesti ei tarvita mitään suspendoimislisäaineita käytettäessä tällaista koksituotetta, kun taas tavanomaisten bitumisten ja antrasiittihiili/öljy-seosten tapauksessa sellaiset lisäaineet ovat välttämättömiä. Näin ollen tällä keksinnöllä aikaansaadaan olennaisesti yksinkertaistettu seoksen valmistusmenetelmä ja lopullisen seoksen kustannusten aleneminen.It has been found that mixtures of comminuted coke with a particle size of less than 0.105 mm and preferably with a particle size of 80% less than 0.074 mm give a relatively stable mixture at concentrations as high as 50% coke and 50% fuel oil, without the need to add substantial amounts of suspending additives to form a stable mixture. Usually, no suspending additives are required when using such a coke product, whereas in the case of conventional bitumens and anthracite coal / oil mixtures, such additives are necessary. Accordingly, the present invention provides a substantially simplified method of preparing the mixture and reducing the cost of the final mixture.

Tämän keksinnön mukaisen prosessin edelleen kuvaamiseksi esitetään seuraavat spesifiset esimerkit. On ymmärrettävä, että esimerkit ovat kuvaavassa tarkoituksessa eikä niitä ole aiottu rajoittamaan keksinnön suojapiiriä.To further illustrate the process of this invention, the following specific examples are provided. It is to be understood that the examples are for illustrative purposes and are not intended to limit the scope of the invention.

Esimerkki 1Example 1

Selluloosapitoista syöttömateriaalia, joka käsittää 59,5 g kuivan tammi- ja kuusipuun seosta, syötetään testireaktoriin yhdessä 23,4 g kanssa vettä. Syötettävä puu on poikkileikkaukseltaan 2 ....A cellulosic feed material comprising 59.5 g of a mixture of dry oak and spruce is fed to the test reactor together with 23.4 g of water. The wood to be fed has a cross section of 2 ....

1,6 - 3,2 cm puunkappaleita, joiden nimellispituus on 20 cm.1.6 - 3.2 cm pieces of wood with a nominal length of 20 cm.

Testireaktorin järjestelmä käsittää ruostumatonta terästä olevan sylinterimäisen kammion, jonka sisäläpimitta on 34,8 mm ja 3 pituus 30 cm muodostaen kokonaistilavuudeksi 292 cm . Reaktori on varustettu yhdysjohdolla vesijäähdytettyyn lauhduttimeen ja vettä syrjäyttävään kaasunkerääjään. 35 000 kPa painemittari on kytketty reaktoriin jatkuvaa paineen seuraamista varten, ja K-tyyppinen lämpöpari on asetettu aukkoon reaktorissa lämpötilan seuraamiseksi jatkuvasti. Systeemi käsittää kartiokärkisen korkeapainevent-tiilin reaktorin ja kaasun lauhduttimen välisessä johdossa kaasu-faasin purkamiseksi reaktorista, jotta reaktorikammiossa voidaan säilyttää haluttu paine.The test reactor system comprises a cylindrical chamber of stainless steel with an inner diameter of 34.8 mm and a length of 3 cm of 30 cm, giving a total volume of 292 cm. The reactor is equipped with a connecting line to a water-cooled condenser and a water-displacing gas collector. A 35,000 kPa pressure gauge is connected to the reactor for continuous pressure monitoring, and a K-type thermocouple is placed in the opening in the reactor to continuously monitor the temperature. The system comprises a conical high pressure valve in the line between the reactor and the gas condenser to discharge the gas phase from the reactor in order to maintain the desired pressure in the reactor chamber.

Sen jälkeen, kun reaktori on täytetty ja suljettu, se ase- 11 71336 tetaan vaakasuorassa asennossa kuumaanmuhviuuniin. Noin viiden minuutin kuluttua reaktorin paine on 10 350 kPa ja lämpöparin osoittama sisälämpötila 295°C. Tässä vaiheessa poistoventtiiliä avataan hieman ja riittävästi kaasua päästetään lauhdutusjärjestelmään paineen pitämiseksi reaktorissa olennaisen vakiona arvossa 10 350 kPa. Seuraavan viiden minuutin periodin aikana, tai kaikkiaan 10 minuutin kokonaisajan jälkeen siitä, kun reaktori asetettiin muhviuuniin, lämpöparin osoittama lämpötila reaktorissa on 555°C. Tämän jälkeen reaktori poistetaan uunista ja sen annetaan jäähtyä noin 93°C lämpötilaan .After the reactor is filled and closed, it is placed in a horizontal position in the hot-sleeve furnace. After about five minutes, the reactor pressure is 10,350 kPa and the internal temperature indicated by the thermocouple is 295 ° C. At this point, the outlet valve is opened slightly and sufficient gas is introduced into the condensing system to keep the pressure in the reactor substantially constant at 10,350 kPa. During the next five minute period, or a total of 10 minutes after the reactor was placed in the muffle furnace, the temperature indicated by the thermocouple in the reactor is 555 ° C. The reactor is then removed from the furnace and allowed to cool to about 93 ° C.

Kiinteä koksituote, joka painaa noin 18,9 g, kerätään reak- . . . . . . 3 torista, 3a lauhdutin;]är3estelmästä kerätään noin 20 cm nestettä.The solid coke product, weighing about 18.9 g, is collected from the reaction. . . . . . Approximately 20 cm of liquid is collected from the 3 markets, 3a condenser;

Tuotettu kaasu ylittää kaasunkeräyspullon kapasiteetin, joka ti- 3 lavuus on 7 800 cm . ·The gas produced exceeds the capacity of the gas collection bottle, which has a volume of 7,800 cm. ·

Kiinteän koksituotteen silmämääräinen tarkastelu osoittaa sen olevan väriltään mustaa, ja että sillä on "vohvelimainen" rakenne, joka valtaosaltaan vastaa selluloosapitoisen syöttöpuun alkuperäistä rakennetta, ja siinä on koksiintuneen nesteen ulkonäkö useissa kohdissa. Alkuperäiset yksittäiset tammi- ja kuusipuukap-paleet ovat muuttaneet muotoaan reaktioprosessin aikana, niin että talteenotettu kiinteä koksituote on yhden ainoan sylinterin muodossa, jonka läpimitta on pienempi kuin reaktiokammion vastaava.Visual inspection of the solid coke product shows that it is black in color and has a "waffle-like" structure, which is for the most part similar to the original structure of the cellulosic pulpwood, and has the appearance of a coking liquid at several points. The original individual pieces of oak and spruce have deformed during the reaction process so that the recovered solid coke product is in the form of a single cylinder with a diameter smaller than that of the reaction chamber.

Talteen otettu kaasufaasi palaa vaaleansinisellä liekillä, joka on tyypillinen vedyn, hiilimonoksidin ja metanolin seoksille. Kiinteän tuotteen analyysi on seuraava:The recovered gas phase burns with a light blue flame typical of mixtures of hydrogen, carbon monoxide and methanol. The analysis of the solid product is as follows:

Kosteus (paino-%) 3,93Moisture (wt%) 3.93

Haihtuvia kaasuja (paino-% 8,47 8,82Volatile gases (% by weight 8.47 8.82

Tuhkaa (paino-% 1,09 1 ,13Ash (% by weight 1.09 L, 13

Kiinteää hiiltä (paino-%) 86,5 90 ,1 Lämpöarvo, kJ/kg 35 500 37 000 12 71 336Solid carbon (% by weight) 86.5 90, 1 Calorific value, kJ / kg 35 500 37 000 12 71 336

Kemiallinen analyysi C (paino-%) 88,8 92 ,4 H (paino-%) 2,06 2,14 S (paino-%) 0,12 0,12 N (paino-% ) 0,18 0,19 O (paino-%) 3,82 4,02Chemical analysis C (% by weight) 88.8 92, 4 H (% by weight) 2.06 2.14 S (% by weight) 0.12 0.12 N (% by weight) 0.18 0.19 O (% by weight) 3.82 4.02

Esimerkki 2 100 g panos kanadalaista shpagnum-turvetta lisätään testi-· reaktori]ärjestelmään, kuten aikaisemmin on kuvattu esimerkin 1 yhteydessä, joka on varustettu höyryjäähdytetyllä ja vesijäähdytetyllä lauhduttimella. Syöttömateriaalin analyysi osoittaa kosteuspitoisuuden olevan n. 75 paino-%.Example 2 A 100 g charge of Canadian shpagnum peat is added to a test reactor system as previously described in connection with Example 1 equipped with a steam-cooled and water-cooled condenser. Analysis of the feed material shows a moisture content of about 75% by weight.

Reaktorin täyttämisen jälkeen se asetetaan vaakasuoraan asentoon kuumaan muhviuuniin, kuten aikaisemmin on kuvattu esimerkin 1 yhteydessä, ja 11 minuutin ajanjakson jälkeen reaktorin paine on 11 400 kPa, ja lämpöparin osoittama sisälämpötila 375°C. Tässä vaiheessa poistoventtiiliä hieman avataan ja riittävästi kaasua päästetään reaktorista lauhdutinjärjestelmän läpi paineen pitämiseksi olennaisen tasaisesti arvossa 10 350 kPa. Seuraavan 23 minuutin lisäkuumennusperiodin jälkeen, tai 34 minuuttia siitä, kun reaktori asetettiin muhviuuniin, reaktorin lämpötila on 542°C. Reaktori poistetaan tämän jälkeen uunista ja korkeapaineventtiili avataan koko kaasufaasin poistamiseksi, kunnes reaktorikammiossa on ympäröivän ilmakehän paine. Sitten venttiili suljetaan ja reaktorin annetaan jäähtyä ympäristön lämpötilaan.After filling, the reactor is placed in a horizontal position in a hot sleeve furnace as previously described in connection with Example 1, and after a period of 11 minutes the reactor pressure is 11,400 kPa and the internal temperature indicated by the thermocouple is 375 ° C. At this point, the outlet valve is slightly opened and sufficient gas is released from the reactor through the condenser system to maintain the pressure substantially constant at 10,350 kPa. After a further 23 minutes of additional heating period, or 34 minutes after the reactor was placed in the sleeve furnace, the reactor temperature is 542 ° C. The reactor is then removed from the furnace and a high pressure valve is opened to remove the entire gas phase until there is ambient pressure in the reactor chamber. The valve is then closed and the reactor is allowed to cool to ambient temperature.

Kokeen päätyttyä höyryjäähdytetty lauhdutin sisältää 74 g nestettä, kun taas vesijäähdytetty lauhdutin sisältää 5 g nestettä, ja kaasunkerääjästä saadaan 4,25 litraa kondensoitumatonta kaasua. Kiinteää koksireaktiotuotetta on 5,99 g, joka silmämääräisesti tar 13 71 3 36 kastellen muodostuu hauraasta, mustasta kiinteästä tuotteesta, josta hapettamalla saadaan 0,256 g tuhkaa.At the end of the test, the steam-cooled condenser contains 74 g of liquid, while the water-cooled condenser contains 5 g of liquid, and 4.25 liters of non-condensable gas are obtained from the gas collector. There is 5.99 g of solid coke reaction product which, when visually tared, forms a brittle, black solid product which, on oxidation, gives 0.256 g of ash.

Analyysi kerätystä kaasusta, joka sytytettäessä palaa sinisellä liekillä, on seuraava:The analysis of the collected gas which, when ignited, burns with a blue flame is as follows:

Analyysi kerätystä kaasustaAnalysis of the collected gas

Aineosa Mooli-%Ingredient Mole%

Vety 4,96Hydrogen 4.96

Vesi 0,24Water 0.24

Happi 1,23Oxygen 1.23

Vetysulfidi 0,00Hydrogen sulfide 0.00

Argon 0,11Argon 0.11

Hiilidioksidi 52,51Carbon dioxide 52.51

Metaani 19,24Methane 19.24

Etaani 2,13Ethane 2.13

Eteeni 0,12Ethylene 0.12

Propaani 0,29Propane 0.29

Propeeni 0,14Propylene 0.14

Isobutaani 0,02 N-butaani 0,05Isobutane 0.02 N-butane 0.05

Buteeni 0,03Butene 0.03

Isopentaani 0,01 N-pentaani 0,01Isopentane 0.01 N-pentane 0.01

Penteeni 0,02Pentene 0.02

Heksaani 0,00Hexane 0.00

Heptaani 0,05Heptane 0.05

Bentseeni 0,38Benzene 0.38

Oktaani 0,00Octane 0.00

Tolueeni 0,09Toluene 0.09

Nonaani 0,00Nonane 0.00

Ksyleeni 0,00Xylene 0.00

Typpi 14,44Nitrogen 14.44

Hiilimonoksidi 3,93 3 Lämpöarvo kJ/m 3 400 71 336Carbon monoxide 3.93 3 Calorific value kJ / m 3 400 71 336

Esimerkki 3 1 4Example 3 1 4

Esimerkissä 2 kuvattu koe toistetaan käyttäen 173 g samaa turvetta syöttömateriaalina ja samaa laitteistoa. Kahdeksan minuutin kuluttua siitä, kun reaktori on asetettu muhviuuniin, on paine 10 350 kPa, ja lämpötila reaktorikammiossa 230°C. 21 minuutin li-säkäsittelyajan jälkeen, tai kaikkiaan 29 minuutin kokonaisajan kuluttua kuumennusjakson aloittamisesta, lämpötila reaktorissa on 540°C, ja paine pidetään olennaisesti vakiona arvossa 10 350 kPa päästämällä kaasufaasia lauhdutinjärjestelmään.The experiment described in Example 2 is repeated using 173 g of the same peat as feed material and the same equipment. Eight minutes after the reactor has been placed in the sleeve furnace, the pressure is 10,350 kPa and the temperature in the reactor chamber is 230 ° C. After an additional treatment time of 21 minutes, or a total of 29 minutes after the start of the heating cycle, the temperature in the reactor is 540 ° C and the pressure is kept substantially constant at 10,350 kPa by allowing the gas phase into the condenser system.

33

Kerätään talteen kaikkiaan 58 cm tummanruskeaa nestettä höyryllä jäähdytetystä lauhduttimesta, samalla kun vesijäähdyte- 3 tystä lauhduttimesta kerätään 63 cm keltaisenväristä vettä. Kaa-sunkeräysjärjestelmästä kerätään kaikkiaan 11,2 litraa kaasua. Kiinteää koksituotetta, joka on samanlaista kuin esimerkissä 2 saatu, käsittäen 19,2 g, otetaan talteen. Sytytettäessä kaasun havaitaan palavan sinisellä liekillä identtisesti verrattuna liekkiin esimerkissä 2.A total of 58 cm of dark brown liquid is collected from the steam-cooled condenser, while 63 cm of yellow water is collected from the water-cooled condenser. A total of 11.2 liters of gas is collected from the gas collection system. A solid coke product similar to that obtained in Example 2, comprising 19.2 g, is recovered. Upon ignition, the gas is observed to burn with a blue flame identical to the flame in Example 2.

Talteenotettu kiinteä koksituote sisältää 0,41 paino-% kosteutta ja sen likimääräinen lopullinen koostumus (kuiva-aineesta laskettuna) on esitetty seuraavassa taulukossa:The recovered solid coke product contains 0.41% by weight of moisture and its approximate final composition (based on dry matter) is shown in the following table:

Analyysi, turvesyöttömateriaali ja koksituoteAnalysis, peat feed material and coke product

Likimääräinen ana- Turvesyöttömateriaali Kiinteä koksituote lyysi paino-%Approximate ana- Peat feed material Solid coke product lysis by weight%

Haihtuvia aineita 77,5 6,34Volatile matter 77.5 6.34

Tuhkaa 1,22 4,40Ash 1.22 4.40

Kiinteää C 21,3 89,3Solid C 21.3 89.3

Korkeampi polttoarvo kJ/kg 19 800 36 000Higher calorific value kJ / kg 19,800 36,000

Lopullinen analyysi paino-% C 51 ,8 90 ,7 H 3,14 3,35 S 0,15 0,14 N 0,61 0,83 0 43,0 0,61 15 71 336Final analysis% by weight C 51.8 90.7 H 3.14 3.35 S 0.15 0.14 N 0.61 0.83 0 43.0 0.61 15 71 336

Kiinteä koksituote osoittaa, kosteusvapaalla pohjalla, selvät todisteet lämpöarvonsa paranemisesta lähtöaineeseen verrattuna suuruusluokaltaan 66 % ja muodostaa korkealuokkaisen, alhaisen tuhkapitoisuuden ja alhaisen rikkipitoisuuden omaavan kiinteän polttoaineen. Tuote, jauhettaessa myöhemmin n. 0,074 mm partikkelikokoon, on ihanteellisen sopiva sekoitettavaksi korkean rikkipitoisuuden omaavien polttoöljyjen kanssa aikaansaamaan kohtuullisen alhaisen rikkipitoisuuden omaavan polttoöljvsuepension.The solid coke product shows, on a moisture-free basis, clear evidence of an improvement in its calorific value of the order of magnitude of 66% over the feedstock and forms a high-quality, low ash and low sulfur solid fuel. The product, when subsequently ground to a particle size of about 0.074 mm, is ideally suited for blending with high sulfur fuel oils to provide a moderately low sulfur fuel oil suspension.

Polttoöljysuspensio valmistetaan käyttämällä hienoksi jauhettua koksituotetta, joka on saatu turpeesta, sekoittaen samat painomää-rät koksituotetta ja polttoöljyä, jonka rikkipitoisuus on 1 %. Kok-sipartikkelien suspensio polttoöljyssä saavutetaan lisäämällä hienonnettu koksimateriaali polttoöljyyn samalla sekoittaen hienoksi hiertävällä sekoittajalla. Koksituotetta lisätään n. 40 paino-% pitoisuuden aikaansaamiseksi kokonaismassaan.The fuel oil suspension is prepared using a finely ground coke product obtained from peat, mixing the same amounts of coke product and fuel oil with a sulfur content of 1%. A suspension of coke particles in the fuel oil is achieved by adding the comminuted coke material to the fuel oil while mixing with a finely divided mixer. The coke product is added to a concentration of about 40% by weight in the total mass.

Tuloksena olevalla polttoöljysuspensiolla on keskimääräinen nettorikkipitoisuus 0,66 % tehden sen sopivaksi käytettäväksi julkisissa laitoksissa sähkövoiman kehittämiseksi ja sopusoinnussa ympäristönsuojeluviraston asetusten kanssa maksimirikkipitoisuudesta. Tuloksena olevan massan havaitaan edelleen pysyvän olennaisen stabiilina kiinteiden koksipartikkelien jäädessä olennaisen tasaisesti suspensoituneiksi ilman ylimääräisiä suspensio- tai dispergoin-tilisäaineita.The resulting fuel oil suspension has an average net sulfur content of 0.66%, making it suitable for use in public facilities to generate electricity and in accordance with the regulations of the Environmental Protection Agency on the maximum sulfur content. The resulting mass is still found to remain substantially stable with the solid coke particles remaining substantially uniformly suspended without additional suspension or dispersing additives.

Esimerkki 4Example 4

Metsäjätetuotteena tyypillinen syöttömateriaali käsittäen männyn ja kuusen kaarnaa, määrältään 51,76 g, lisätään sellaiseen reaktorijärjestelmään, joka aikaisemmin on kuvattu esimerkissä 2. Seitsemän minuutin kuluttua paine saavuttaa arvon 10 350 kPa ja kaasua päästetään paineen pitämiseksi vakiona. Lämpötila reaktorissa oli 280°C. 13 minuutin lisäkäsittelyajan kuluttua lämpötila reaktorissa oli 530°C ja paine pidetään olennaisen vakiona noin arvossa 1 0 3 50 kPa päästämällä kaasufaasia lauhdutinjärjes-telmään. Talteen saadaan 17,9 g kiinteää koksituotetta. Nestettä saadaan talteen 15,8 g.As a forest waste product, a typical feed material comprising pine and spruce bark, 51.76 g, is added to the reactor system previously described in Example 2. After seven minutes, the pressure reaches 10,350 kPa and gas is released to keep the pressure constant. The temperature in the reactor was 280 ° C. After an additional treatment time of 13 minutes, the temperature in the reactor was 530 ° C and the pressure is kept substantially constant at about 1 0 3 50 kPa by allowing the gas phase into the condenser system. 17.9 g of solid coke product are recovered. 15.8 g of liquid are recovered.

Höyrylauhduttimen tuote käsittää 5,3 ml keltaista nestettä, jonka päällä on 0,6 ml tervamaista ainetta. Vesilauhduttimen ie 71336 tuote käsittää 10,5 ml kirkasta nestettä, jossa on hieman öljyä. Kummankin lauhduttimen nesteet yhdistetään ja erotetaan 14,6 ml vettä. Otetaan talteen 0,254 g heksaaniin liukenevia tervoja. Otetaan talteen 0,28 g bentseeniin liukenevaa tervaa. Talteen otetaan n. 9 000 cm kondensoitumattomia kaasuja. Kiinteän koksituotteen kokoomus ja lämpöarvo ja kondensoitumattoman kaasufaasin kokoomus esitetään seuraavissa taulukoissa:The product of the steam condenser comprises 5.3 ml of a yellow liquid on top of 0.6 ml of tar-like substance. The product of the water condenser ie 71336 comprises 10.5 ml of a clear liquid with a little oil. The liquids from both condensers are combined and 14.6 ml of water are separated. 0.254 g of tars soluble in hexane are recovered. 0.28 g of benzene-soluble tar is recovered. Approximately 9,000 cm of non-condensable gases are recovered. The composition and calorific value of the solid coke product and the composition of the non-condensable gas phase are shown in the following tables:

Kiinteän tuotteen kokoomus ja lämpöarvoSolid product composition and calorific value

Tuotettu kiinteä aine (kg/kg syötetty) 0,346Solid produced (kg / kg fed)

Kosteusprosentti 0,27 %Humidity 0.27%

Likimääräinen analyysi (kosteusvapaa)Approximate analysis (moisture free)

Haihtuvia aineita, % 11,04Volatiles,% 11.04

Kiinteää hiiltä, % 84,09Solid carbon,% 84.09

Tuhkaa, % 4,87Ash,% 4.87

Lopullinen analyysi (kosteusvapaa) C, % 88,58 H, % 2,71 S, % 0,06 N, % 1,36 O, % 2,42Final analysis (moisture free) C,% 88.58 H,% 2.71 S,% 0.06 N,% 1.36 O,% 2.42

Polttoarvo kJ/kg 35 500Calorific value kJ / kg 35,500

Kaasutuotteen kokoomus Tuotetun kaasun tilavuus litraa/syötetty kg 180,4Conversion of gas product Volume of gas produced liters / kg fed 180.4

Keskim. moolipaino 31 ,9 Lämpöarvo 3 kJ/m 18 800Avg. molecular weight 31, 9 Calorific value 3 kJ / m 18 800

Kokoomus mooliprosenttia (kosteusvapaana) H2 5,87 % CHU 29,32 % CO 7,55 % C2- 4,65 % C02 50,19 %Composition mole percent (moisture free) H2 5.87% CHU 29.32% CO 7.55% C2-4.65% CO2 50.19%

Cg- 0,99 % 17 71 336 C^- 0,47 % C5- 0,26 % C6- 0,40 %Cg- 0.99% 17 71 336 C ^ - 0.47% C5 - 0.26% C6 - 0.40%

Esimerkki 5Example 5

Koe, jossa käytetään aikaisemmin esimerkin 2 yhteydessä kuvattua reaktorilaitteistoa, toistetaan käyttäen 51,8 g selluloosa-pitoista syöttömateriaalia, joka muodostuu sellaisesta maatalous-jätteestä kuin puuvillakorsista ja -kuorista. Reaktorin paine nousi arvoon 10 350 kPa kuudessa minuutissa siitä, kun se oli asetettu muhviuuniin, ja reaktorin sisälämpötila oli tällöin 215°C. Tässä vaiheessa venttiili avataan ja kaasufaasia päästetään, jotta reaktorin paine pysyy olennaisen vakiona arvossa n. 10 350 kPa. 17 minuutin lisäkuumennuksen jälkeen muhviuunissa lämpötila on 540°C, jolloin kokonaisreaktioaika on 23 minuuttia, ja kaasua päästetään jatkuvasti paineen pitämiseksi arvossa 10 350 kPa. Tämän ajan kuluttua reaktori otetaan uunista, ja paine alennetaan ympäröivän il- 3 makehän tasalle. Talteenotettu kokonaiskaasumäärä on 11 240 cm . Kiinteän tuotteen kokonaismäärä on 16,1 g ja talteenotettujen tervojen kokonaismäärä on 0,6 g.The experiment using the reactor apparatus previously described in connection with Example 2 is repeated using 51.8 g of cellulose-containing feed material consisting of agricultural waste such as cotton straw and husks. The reactor pressure rose to 10,350 kPa within six minutes of being placed in the sleeve furnace, and the internal temperature of the reactor was 215 ° C. At this point, the valve is opened and the gas phase is released so that the reactor pressure remains substantially constant at about 10,350 kPa. After a further heating of 17 minutes, the temperature in the sleeve furnace is 540 ° C, with a total reaction time of 23 minutes, and the gas is continuously introduced to maintain a pressure of 10,350 kPa. After this time, the reactor is removed from the furnace and the pressure is reduced to ambient atmosphere. The total amount of gas recovered is 11,240 cm. The total amount of solid product is 16.1 g and the total amount of tar recovered is 0.6 g.

Kiinteän koksituotteen kokoomus ja lämpöarvo ja kondensoi-tumattoman kaasufaasin kokoomus on esitetty seuraavissa taulukoissa :The composition and calorific value of the solid coke product and the composition of the non-condensable gas phase are shown in the following tables:

Kiinteän tuotteen kokoomus ja lämpöarvoSolid product composition and calorific value

Tuotettu kiinteä aine (kg/syötetty kg) 0,310Solid produced (kg / kg fed)

Kosteusprosentti 1,58Moisture percentage 1.58

Likimääräinen analyysi (kosteusvapaa)Approximate analysis (moisture free)

Haihtuvat aineet, % 17,45Volatiles,% 17.45

Kiinteä hiili, % 62,00Solid carbon,% 62.00

Tuhka, % 20,55Ash,% 20.55

Lopullinen analyysi (kosteusvapaa) C, % 72,28 H, % 2,62 S, % 0,69 N, % 1,20 O, % 2,66 Lämpöarvo kJ/kg 26 700 18 71 336Final analysis (moisture free) C,% 72.28 H,% 2.62 S,% 0.69 N,% 1.20 O,% 2.66 Calorific value kJ / kg 26 700 18 71 336

Kaasutuotteen kokoomusCoalition of a gas product

Tuotetun kaasun tilavuus litraa/syötetty kg 217,0Volume of gas produced liters / kg fed 217.0

Keskimääräinen moolipaino 29,2 Lämpöarvo kJ/m3 20 000Average molecular weight 29.2 Calorific value kJ / m3 20,000

Kokoomuksen mooliprosentti (kosteusvapaa) H2 10,30 % CH^ 34,44 % CO 3,66 % C2- 4,01 % C02 44,97 % C3- 1,40 % C4- 0,87 % C5- 0,18%Molar percentage of Coalition (moisture free) H 2 10.30% CH 2 34.44% CO 3.66% C2 4.01% CO2 44.97% C3 1.40% C4 0.87% C5 0.18%

Cg- 0,17 %Cg - 0.17%

Esimerkki 6 3Example 6 3

Panos, joka käsitti 60 g puun lastuja ja 15 cm vettä lisätään koereaktoriin. Koereaktorijärjestelmä käsittää ruostumatonta terästä olevan sylinterimäisen kammion, jonka läpimitta on 31,6 3 mm ja pituus 342 mm, tilavuudeltaan 255 cm . Reaktori on varustettu johdolla, joka on kytketty vesijäähdytteiseen lauhduttimeen ja vettä syrjäyttävään kaasunkerääjään. 34 500 kPa painemittari on kytketty reaktoriin paineen seuraamiseksi jatkuvasti, ja K-tyyppi-nen lämpöpari asennettu reaktorisysteemin aukkoon lämpötilan seuraamiseksi jatkuvasti. Systeemi sisältää kartiokärkisen korkeapai-neventtiilin ja kaasulauhduttimen reaktorista tulevan kaasufaasin sekoittamiseksi, jotta säilytetään haluttu paine reaktiokammiossa.A batch comprising 60 g of wood chips and 15 cm of water is added to the experimental reactor. The experimental reactor system comprises a cylindrical chamber of stainless steel with a diameter of 31.6 3 mm and a length of 342 mm, with a volume of 255 cm. The reactor is equipped with a line connected to a water-cooled condenser and a water-displacing gas collector. A 34,500 kPa pressure gauge is connected to the reactor to continuously monitor the pressure, and a K-type thermocouple is installed in the orifice of the reactor system to continuously monitor the temperature. The system includes a conical tip high pressure valve and a gas condenser to mix the gas phase from the reactor to maintain the desired pressure in the reaction chamber.

Sen jälkeen, kun reaktori on täytetty ja suljettu, se asetetaan vaakasuorassa asennossa kuumaan muhviuuniin. Yhdeksän minuutin ajanjakson kuluttua reaktorin paine on 12 100 kPa ja lämpÖpa-rin osoittama lämpötila 249°C. Tässä vaiheessa reaktorin venttiiliä hieman avataan ja päästetään riittävästi kaasua lauhdutinjärjestelmän läpi paineen säilyttämiseksi reaktorissa olennaisen vakiona arvossa 10 350 kPa. Seuraavien 21 minuutin aikana, tai kaikkiaan 30 minuutin kuluttua siitä, kun reaktori asetettiin muhviuuniin, reak i9 71 336 torin lämpötila on 538°C, jonka jälkeen reaktori poistetaan uunista, paine alennetaan arvoon 104 kPa, ja reaktorin annetaan jäähtyä ilman avulla.After the reactor is filled and closed, it is placed in a horizontal position in a hot sleeve furnace. After a period of nine minutes, the reactor pressure is 12,100 kPa and the thermocouple temperature is 249 ° C. At this point, the reactor valve is slightly opened and sufficient gas is passed through the condenser system to maintain the pressure in the reactor substantially constant at 10,350 kPa. For the next 21 minutes, or a total of 30 minutes after the reactor was placed in the muffle furnace, the reactor temperature is 538 ° C, after which the reactor is removed from the furnace, the pressure is reduced to 104 kPa and the reactor is allowed to cool with air.

Otetaan talteen koksituotetta 14,6 g sekä 11 200 cm^ kon-densoitumatonta polttokaasua edustaen kiinteiden aineiden kokonaissaantoa 24 %. Kiinteälle koksituotteelle on tunnusomaista sen kok-sinkaltainen ulkonäkö ja sen hauras huokoinen rakenne. Talteenotettu kondensoitumaton polttokaasu palaa keltakärkisella liekillä .14.6 g of coke product and 11,200 cm @ 2 of non-condensable combustion gas are recovered, representing a total solids yield of 24%. The solid coke product is characterized by its coke-like appearance and its brittle porous structure. The recovered non-condensable fuel gas burns with a yellow-tipped flame.

Kiinteä tuote hienonnetaan laboratoriokokoisella kuulamyl-myliä 10 minuuttia, sitten seulotaan 0,074 mm silmukkakokoisella seulalla. Yli 0,074 mm jae hienonnetaan 10 minuuttia ja seulotaan uudelleen. Yli 0,074 mm jae hienonnetaan vielä viisi lisäminuuttia, jonka jälkeen 12,75 g läpäisi 0,149 mm seulan ja 8,69 g 0,0074 mm seulan. 12,75 g hienonnettua kiinteää tuotetta lisätään 8,52 g:aan Bunker C polttoöljyä muodostamaan jäykkä tahna, joka sisältää 60 % kiinteää ainetta. Lisämäärä öljyä lisätään jäykkään tahnaan, kunnes tyhjät paikat näyttävät täyttyneen. Tällöin kokoomus sisältää 56 % kiinteää ainetta. Lisämäärä öljyä lisätään, kunnes seoksen nähdään virtaavan huoneen lämmössä. Tämä kokoomus sisälsi 52 % kiinteää ainetta.The solid product is comminuted on a laboratory-sized ball mill for 10 minutes, then sieved through a 0.074 mm mesh screen. The fraction over 0.074 mm is ground for 10 minutes and sieved again. The fraction over 0.074 mm is comminuted for an additional five minutes, after which 12.75 g passed through a 0.149 mm sieve and 8.69 g through a 0.0074 mm sieve. 12.75 g of comminuted solid product is added to 8.52 g of Bunker C fuel oil to form a rigid paste containing 60% solids. Additional oil is added to the rigid paste until the voids appear to be filled. In this case, the composition contains 56% solids. Additional oil is added until the mixture is seen to flow at room temperature. This composition contained 52% solids.

Toinen erä öljy-k.i.intoaine-massaa valmistetaan samanlaisesta, puusta valmistetusta kiinteästä koksituotteesta, joka oli hienonnettu kuulamyllyssä ja seulottu 0,074 mm seulan läpi. Kun tämä kiinteä koksituote sekoitetaan saman määrän kanssa Bunker C öljyä, tuloksena olevan massan havaitaan olevan ei-newtoninen neste, jonka viskositeetti on 2C 500 cP 93° lämpötilassa, mitattuna Brookfield-viskosimetrillä nopeudella 6 k/min ja 12 100 cP mitattuna nopeudella 60 k/min.Another batch of oil-on-solid mass is made from a similar wood solid coke product that was comminuted in a ball mill and screened through a 0.074 mm sieve. When this solid coke product is mixed with the same amount of Bunker C oil, the resulting mass is found to be a non-Newtonian liquid with a viscosity of 2C 500 cP at 93 °, measured on a Brookfield viscometer at 6 rpm and 12,100 cP at 60 k / min. min.

Edellä kuvatuissa spesifisissä esimerkeissä autoklaavi oli laboratoriomittakaavainen panoksittain toimiva autoklaavi.In the specific examples described above, the autoclave was a laboratory-scale batch-operated autoclave.

On huomattava, että minkä tahansa tyyppisiä autoklaaveja, joita alalla tunnetaan, jotka kestävät korkeita lämpötiloja ja paineita, jotka vaaditaan tämän keksinnön prosessin käytössä, voidaan myös tyydyttävästi käyttää. On myös huomattava, että vaikka tässä annettu selostus on etupäässä koskenut panoksittain toimi n- - - 20 71336 via autoklaaveja, jatkuvasti toimivia autoklaaveja voidaan myös käyttää prosessin soveltamisessa, joissa syöttömateriaalia viedään jatkuvasti reaktorin sisääntulopäähän sopivan painelukko-syöttölaitteen tai venttiilijärjestelyn läpi ja koksituotetta poistetaan jatkuvasti reaktorin jäähdytysvyöhykkeeltä samanlaisen painelukkosyöttölaitteen tai venttiilijärjestelyn läpi.It should be noted that any type of autoclave known in the art that can withstand the high temperatures and pressures required to operate the process of this invention can also be used satisfactorily. It should also be noted that although the disclosure provided herein has primarily concerned batch-operated autoclaves, continuous autoclaves may also be used in the application of a process in which feed material is continuously introduced to the reactor inlet through a suitable pressure lock feeder or valve arrangement and coke product is continuously removed. from the cooling zone through a similar pressure lock feeder or valve arrangement.

Vaikka on ilmeistä, että tässä kuvattu keksintö on hyvin suunniteltu saavuttamaan esitetty hyöty ja edut, huomataan, että keksintöä voidaan muunnella, vaihdella ja muuttaa poikkeamatta sen hengestä.While it will be apparent that the invention described herein is well designed to achieve the stated benefit and advantages, it will be appreciated that the invention may be modified, varied and altered without departing from the spirit thereof.

Claims (8)

1. Förfarande för omvandling av cellulosahaltiga utgängs-materialer, sasom torv, agrikulturellt avfall, skogsindustriavfall och blandningar därav termiskt under tryck till koksartat bränsle eller bränslesuspension, kännetecknat därav, att det cellulosahaltiga utgängsmaterialet matas till en autoklav och upp-hettas tili en temperatur av ca. 400-680°C under ett tryck av minst ca. 6900 kPa under en sadan tidsperiod att fuktigheten och ätmin-stone en del av de flyktiga organiska beständsdelarna som materi-alet innehäller omvandlas tili gasfas och materialets kemiska struk-tur delvis termiskt förändras och dess kemiska sammansättning för-ändras, varefter den sä erhällna fasta produkten avkyls och den förädlade fasta koksprodukten tillvaratages samt eventuelit fin-fördelas tili en partikelstorlek under 0,33 mm och suspenderas i ett flytande bränsle i en mängd av ca. 1-50 vikt-% beräknat pä sus-pensionens vikt.A process for converting cellulosic starting materials, such as peat, agricultural waste, forest industry waste and mixtures thereof thermally under pressure into coke fuel or fuel suspension, characterized in that the cellulosic starting material is fed to an autoclave and heated to approx. . 400-680 ° C under a pressure of at least approx. 6900 kPa over such a period of time that the moisture and at least some of the volatile organic constituents contained in the material are converted to gas phase and the chemical structure of the material is partially thermally altered and its chemical composition changed, after which the solid product obtained is cooled and the refined solid coke product is collected and optionally finely divided to a particle size below 0.33 mm and suspended in a liquid fuel in an amount of approx. 1-50% by weight based on the weight of the pension. 2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att utgängsmaterialet upphettas i en autoklav tili en temperatur av ca. 480-690°C.Process according to Claim 1, characterized in that the starting material is heated in an autoclave to a temperature of approx. 480-690 ° C. 3. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att utgängsmaterialet upphettas i en autoklav tili en temperatur av ca. 540-650°C.3. A process according to claim 1, characterized in that the starting material is heated in an autoclave at a temperature of approx. 540-650 ° C. 4. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat därav, att upphettningen genomförs under ett tryck av ca. 6 900-22 800 kPa.Process according to any of the preceding claims, characterized in that the heating is carried out under a pressure of approx. 6 900-22 800 kPa. 5. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat därav, att upphettningen genomförs under ett tryck av ca. 10 350-20 700 kPa.Process according to any of the preceding claims, characterized in that the heating is carried out under a pressure of approx. 10 350-20 700 kPa. 6. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat därav, att gasfasen avlägsnas frän auto-klaven, ätminstone en del av de konderserbara beständsdelarna som gasfasen innehäller extraheras och den konderserbara delen och icke-konderserbara delen tillvaratages.6. A process according to any of the preceding claims, characterized in that the gas phase is removed from the autoclave, at least a portion of the customizable constituents containing the gas phase is extracted and the customizable portion and non-separable portion are recovered. 7. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat därav, att den fasta koksprodukten finför-Process according to any of the preceding claims, characterized in that the solid coke product is fine-tuned.
FI781462A 1977-09-07 1978-05-09 FOERFARANDE FOER OMVANDLING AV CELLULOSAHALTIGA UTGAONGSMATERIAL TILL KOKSARTAT BRAENSLE ELLER BRAENSLESUSPENSION FI71336C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/831,343 US4129420A (en) 1976-01-12 1977-09-07 Process for making coke from cellulosic materials and fuels produced therefrom
US83134377 1977-09-07

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI781462A0 FI781462A0 (en) 1979-03-08
FI71336B FI71336B (en) 1986-09-09
FI71336C true FI71336C (en) 1986-12-19

Family

ID=25258832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI781462A FI71336C (en) 1977-09-07 1978-05-09 FOERFARANDE FOER OMVANDLING AV CELLULOSAHALTIGA UTGAONGSMATERIAL TILL KOKSARTAT BRAENSLE ELLER BRAENSLESUSPENSION

Country Status (25)

Country Link
JP (2) JPS5450504A (en)
AT (1) AT372103B (en)
AU (1) AU513614B2 (en)
BG (1) BG48338A4 (en)
BR (1) BR7805847A (en)
CA (1) CA1109820A (en)
CS (1) CS222655B2 (en)
DD (1) DD138675A6 (en)
DE (1) DE2838884A1 (en)
DK (1) DK159974C (en)
ES (1) ES473152A2 (en)
FI (1) FI71336C (en)
FR (1) FR2402699A2 (en)
GB (1) GB2003919B (en)
HU (1) HU180256B (en)
IL (1) IL55376A0 (en)
IT (1) IT1209387B (en)
MX (1) MX151276A (en)
NO (1) NO152450C (en)
PH (1) PH14404A (en)
PL (1) PL120665B1 (en)
RO (1) RO75315A (en)
SE (1) SE440914B (en)
YU (1) YU42279B (en)
ZA (1) ZA784739B (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3048320C2 (en) * 1980-12-17 1986-03-06 Herwig 1000 Berlin Michel-Kim Process and device for the combined production of high-quality pyrolysis oils, biochar and generator gas from organic raw materials
DE3302133A1 (en) * 1983-01-22 1984-08-02 Hölter, Heinz, Dipl.-Ing., 4390 Gladbeck Pyrolysis process with easily igniting mixture
GB9703434D0 (en) * 1997-02-19 1997-04-09 Sutherland Group The Ltd Carbonisation of vegetable matter
CA2651463C (en) 2006-05-05 2014-12-02 Bioecon International Holding N.V. Improved process for converting carbon-based energy carrier material
EP1852491A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-07 BIOeCON International Holding N.V. Mild pyrolysis of carbon-based energy carrier material
CN107236558A (en) * 2016-03-29 2017-10-10 北京三聚环保新材料股份有限公司 A kind of handling process of biomass
US9777235B2 (en) 2016-04-04 2017-10-03 Allard Services Limited Fuel oil compositions and processes
AU2017246680B2 (en) 2016-04-04 2021-02-04 Arq Ip Limited Solid-liquid crude oil compositions and fractionation processes thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1148974B (en) * 1957-01-22 1963-05-22 Otto & Co Gmbh Dr C Process for the carbonization of highly volatile fuels
GB975687A (en) * 1962-04-27 1964-11-18 British Petroleum Co Improvements relating to the preparation of coal-oil slurries

Also Published As

Publication number Publication date
GB2003919A (en) 1979-03-21
ES473152A2 (en) 1979-05-16
YU42279B (en) 1988-08-31
DE2838884A1 (en) 1979-03-15
DD138675A6 (en) 1979-11-14
RO75315A (en) 1980-11-30
IL55376A0 (en) 1978-10-31
BR7805847A (en) 1979-05-02
PL120665B1 (en) 1982-03-31
JPS6114200B2 (en) 1986-04-17
AT372103B (en) 1983-09-12
SE7806112L (en) 1979-03-08
DK159974B (en) 1991-01-07
CS222655B2 (en) 1983-07-29
ATA634278A (en) 1983-01-15
DK202378A (en) 1979-03-08
IT7827395A0 (en) 1978-09-06
FI71336B (en) 1986-09-09
JPS5450504A (en) 1979-04-20
ZA784739B (en) 1979-08-29
IT1209387B (en) 1989-07-16
DK159974C (en) 1991-08-19
DE2838884C2 (en) 1987-07-16
NO152450C (en) 1985-10-02
JPS61295A (en) 1986-01-06
MX151276A (en) 1984-10-31
AU513614B2 (en) 1980-12-11
CA1109820A (en) 1981-09-29
NO781629L (en) 1979-03-08
FI781462A0 (en) 1979-03-08
SE440914B (en) 1985-08-26
GB2003919B (en) 1982-05-12
YU206278A (en) 1983-04-30
PH14404A (en) 1981-06-25
FR2402699B2 (en) 1984-10-05
HU180256B (en) 1983-02-28
NO152450B (en) 1985-06-24
FR2402699A2 (en) 1979-04-06
PL209330A1 (en) 1979-06-04
BG48338A4 (en) 1991-01-15
AU3962578A (en) 1980-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4129420A (en) Process for making coke from cellulosic materials and fuels produced therefrom
Rago et al. Assessing the potential of biofuel (biochar) production from food wastes through thermal treatment
AU2003235820B2 (en) Method of modifying biomass, modified biomass, aqueous biomass slurry and method of producing the same, modified biomass gas and method of gasifying biomass
Ghetti et al. Thermal analysis of biomass and corresponding pyrolysis products
Chouchene et al. Combined process for the treatment of olive oil mill wastewater: Absorption on sawdust and combustion of the impregnated sawdust
Oyebode et al. Impact of torrefaction process temperature on the energy content and chemical composition of stool tree (Alstonia congenisis Engl) woody biomass
US4313011A (en) Plant hydrocarbon recovery process
FI71336C (en) FOERFARANDE FOER OMVANDLING AV CELLULOSAHALTIGA UTGAONGSMATERIAL TILL KOKSARTAT BRAENSLE ELLER BRAENSLESUSPENSION
Torres et al. Char production with high-energy value and standardized properties from two types of biomass
Zaini et al. A Preliminary Study of the Sustainability of Oil Palm Biomass as Feedstock: Performance and Challenges of the Gasification Technology in Malaysia.
Mamuad et al. Charcoal briquette production from peanut (Arachis hypogaea L.) shells using cornick industry wastewater as binder through a torrefaction process
Tabakaev et al. Thermal pretreatment of low-grade solid fuel
Yanti et al. The characteristics of palm oil plantation solid biomass wastes as raw material for bio oil
Allouzi et al. Torrefaction of olive pomace with low-density polyethylene (LDPE) plastic and its interactive effects
Guida et al. Renewable energy sources in Morocco: Comparative study of bio-oils from pyrolysis of lignocellulosic and algal biomass wastes
Adeniyi et al. Briquetting of palm kernel shell biochar obtained via mild pyrolytic process
Hindi Contribution of parent wood to the final properties of the carbonaceous skeleton via pyrolysis
GB2145732A (en) Process for making aqueous transportable fuel slurry from carbonaceous materials
Jamari et al. Thermal degradation analysis of light, medium and severe torrefaction of oil palm plantation residue
Nobre et al. The influence of temperature on the gasification of acorn waste
Shazali et al. Characterisation and Co-pyrolytic Degradation of the Sawdust and Waste Tyre Blends to Study the Effect of Temperature on the Yield of the Products
Tshuma et al. Pressurized torrefaction of waste biomass to improve bio coal quality: Synergistic effect between animal waste and wood chips
de Oliveira Araújo et al. Potential of Mild Torrefaction for Upgrading the Wood Energy Value of Different Eucalyptus Species.
OKORO TORREFACTION AND CHARACTERIZATION OF MAHOGANY SAWDUST FOR SOLID FUEL PRODUTION
Bello et al. Effects of feedstock pretreatment and binder selection on briquette characterization

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: KOPPELMAN, EDWARD