FR2488902A1 - Charcoal and fuel prodn. by pyrolysis of ligneous materials - using re:vaporised pyrolysis vapour condensate as process fuel - Google Patents

Charcoal and fuel prodn. by pyrolysis of ligneous materials - using re:vaporised pyrolysis vapour condensate as process fuel Download PDF

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Abstract

Pyrolysis of ligneous materials is effected by drying and carbonising the material and condensing the pyrolysis vapours. The improvement comprises partially revaporising part of the condensate and using the resulting vapour to supply the energy required to allow simultaneous prodn. of charcoal and fuels without an external heat supply. The ligneous material (e.g. wood) is fed into the dryer, where it is dried by contact with hot flue gas produced by combustion of carbonisation off-gas and revaporised pyrolysis condensate. The dried material is fed into the pyrolyser where it is carbonised by contact with hot flue gas produced by carbonisation off-gas.

Description

La présente invention concerne un procédé non poquant de pyrolyse des matières ligneuses permettant la production simultanée de charbon végétal, de carburant et de combustible liquide sans apport extérieur d'énergie. The present invention relates to a non-poquing method of pyrolysis of woody materials allowing the simultaneous production of vegetable charcoal, fuel and liquid fuel without external energy supply.

On connatt depuis longtemps un certain nombre de procédés de carbonisation des matières ligneuses, con çus pour obtenir des rendements maxima en produits de pyrolyse. C'est ainsi qu'ont vu le jour des procédés permettant d'obtenir et valoriser tantôt du charbon végétal et de l'é- nergie, tantst du charbon seulement. La pénurie d'énergie sévissant dans certains pays a conduit le déposant à s'intéresser à la valorisation énergétique des produits de la pyrolyse. A number of processes for the carbonization of woody materials have been known for a long time, designed to obtain maximum yields of pyrolysis products. This is how processes have emerged which allow vegetable coal and energy to be obtained and recovered, sometimes coal only. The energy shortage in some countries has led the depositor to take an interest in the energy recovery of pyrolysis products.

I1 est bien connu que, dans le meilleur des cas, la pyrolyse des matières ligneuses ne peut restituer sous forme de combustible qu'une partie du pouvoir calorifique de la matière originelle. La répartition de ce potentiel d'énergie est variable selon les matériaux. Elle s'opère entre tous les produits de pyrolyse : charbon, gaz, pyroli gneux condensable. Il est également bien connu que le gaz de carbonisation peut être utilisé pour assurer le chauffage, le séchage et la carbonisation. Dans certains cas de procédés très au point, un certain excédent de gaz est même disponible et peut être utilisé pour produire une partie de la vapeur servant aux distillations ultérieures des liquides pyroligneux. It is well known that, in the best of cases, the pyrolysis of woody materials can only restore in the form of fuel part of the calorific value of the original material. The distribution of this energy potential varies according to the materials. It takes place between all pyrolysis products: coal, gas, gnous condensable pyroli. It is also well known that carbonization gas can be used for heating, drying and carbonization. In certain cases of very sophisticated processes, a certain surplus of gas is even available and can be used to produce part of the steam used for the subsequent distillations of pyroligneous liquids.

Néanmoins, le bilan peut s'avérer déficitaire quand on considère la totalité du procédé, depuis le séchage de la matière végétale jusqu' l'obtention des produits commercialisables. Ce peut être, par exemple, du fait d'une hygrométrie trop importante du matériau initial, ou du fait d'une répartition inadéquate des potentialités énergétiques dans les produits de pyrolyse. C'est ce qui arrive par exemple avec des bois tropicaux ou des déchets comme écorces, noix, etc... La présente invention a pour but de rendre pos sible l'utilisation et la valorisation du matériau apparemment inadéquat en son état. However, the balance sheet can turn out to be deficient when we consider the entire process, from the drying of the plant material to obtaining marketable products. This may be, for example, due to too high a hygrometry of the initial material, or due to an inadequate distribution of the energy potentials in the pyrolysis products. This is what happens for example with tropical woods or waste such as bark, nuts, etc. The aim of the present invention is to make possible the use and recovery of the apparently inadequate material in its state.

Le principe est fondé sur l'utilisation du pouvoir calorifique de la fraction aqueuse des jus pyroligneux distillés, rendue possible par la vaporisation de cette dernière, qui fournit comme résidu un combustible à haute valeur énergétique. L'appoint calorifique correspondant vients'ajou- ter à la contribution des incondensables, bien connue des praticiens de la carbonisation industrielle. The principle is based on the use of the calorific value of the aqueous fraction of distilled pyroligneous juices, made possible by the vaporization of the latter, which provides as fuel a fuel with high energy value. The corresponding calorific addition is added to the contribution of the incondensables, well known to practitioners of industrial carbonization.

La présente invention fournit donc un procédé non polluant de pyrolyse des matières ligneuses dans lequel on sèche et on carbonise ladite matière ligneuse, on condense les vapeurs pyroligneuses produites, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on revaporise partiellement une partie du pyroligneux et que l'on utilise cette partie vaporisée pour apporter le complément d'énergie nécessaire, le reste étant utilisable à des fins commerciales, permettant de ce fait la production simultanée de charbon végétal, de carburant et de combustible liquide sans apport extérieur de chaleur. The present invention therefore provides a non-polluting process for the pyrolysis of woody materials in which said woody material is dried and carbonized, the pyroligneous vapors produced are condensed, this process being characterized in that a part of the pyroligneous is partially vaporized and that this vaporized part is used to provide the necessary additional energy, the rest being usable for commercial purposes, thereby allowing the simultaneous production of vegetable charcoal, fuel and liquid fuel without external heat input.

Le procédé de 11 invention permet un abaissement de l'humidité de la matière à carboniser suffisant pour qu'à la fois les gaz incondensables de la carbonisation et la fraction vaporisée du liquide pyroligneux obtenu après condensation et purification sommaire puissent être brûlés sans soutien extérieur. L'autonomie énergétique est donc assurée, sans empêcher une récupération énergétique maxima, sous forme par exemple de carburant, de combustible et, bien entendu, de charbon végétal. The process of the invention allows a reduction in the humidity of the material to be carbonized sufficient for both the noncondensable gases from the carbonization and the vaporized fraction of the pyroligneous liquid obtained after condensation and summary purification to be burnt without external support. Energy autonomy is therefore ensured, without preventing maximum energy recovery, for example in the form of fuel, fuel and, of course, vegetable charcoal.

Le procédé présente enfin l'avantage de n'être pas polluant car la part non condensée des vapeurs pyroligneuses est brûlée intégralement pour satisfaire les besoins calorifiques de l'unité. Finally, the process has the advantage of not being polluting because the non-condensed part of the pyroligneous vapors is burned entirely to meet the heat requirements of the unit.

L'invention sera illustrée plus en détsil mais de façon non limitative par les Figures i et 2 représentant des modes de réalisation du procédé décrit.  The invention will be illustrated in more detail but not limited to by Figures i and 2 showing embodiments of the method described.

La figure 1 représente une disposition non limitative, correspondant à une matière ligneuse donnant par pyrolyse une quantité de gaz insuffisante pour couvrir les besoins du séchage. La matière humide arrive en 1 dans le séchoir 3. Ce séchoir 3 délivre en 2 les buées correspondant à l'humidité extraite et en 5 le matériau séché, propre à la carbonisation. L'énergie calorifique du séchage est apportée dans la chambre de combustion 4 par des brûleurs A et B. Le brOleur A brûle le gaz de carbonisation, le brûleur B recevant une fraction vaporisée du pyroligneux. FIG. 1 represents a nonlimiting arrangement, corresponding to a woody material giving by pyrolysis an amount of gas insufficient to cover the needs of drying. The wet material arrives in 1 in the dryer 3. This dryer 3 delivers in 2 the mist corresponding to the extracted moisture and in 5 the dried material, suitable for charring. The calorific energy of the drying is brought into the combustion chamber 4 by burners A and B. The burner A burns the carbonization gas, the burner B receiving a vaporized fraction of the pyroligneux.

Le four de carbonisation 6, chauffé par la chambre de combustion 9, munie du brûleur C, délivre en 7 le charbon végétal correspondant et en 8 des vapeurs pyroligneuses dont une partie est condensable. L'énergie frigorifique nécessaire à cette condensation est transmise dans le condenseur 10, et la séparation entre incondensables et liquide pyroligneux est achevée dans le séparateur 11. Le ventilateur 12 extrait les incondensables et permet de les distribuer, rendant possible leur valorisation énergétique dans les chambres de combustion 4 et 9. The carbonization oven 6, heated by the combustion chamber 9, provided with the burner C, delivers in 7 the corresponding vegetable charcoal and in 8 pyroligneous vapors, part of which is condensable. The cooling energy necessary for this condensation is transmitted in the condenser 10, and the separation between noncondensables and pyroligneous liquid is completed in the separator 11. The fan 12 extracts the noncondensables and makes it possible to distribute them, making possible their energy recovery in the rooms combustion 4 and 9.

Le liquide pyroligneux est distillé dans la colonne 1-3, chauffée par le rebouilleur 15. Le reflux est assuré par le condenseur 14 au soubassement duquel on extrait des flegmes contenant des solvants organiques légers. The pyrolignous liquid is distilled in column 1-3, heated by the reboiler 15. The reflux is provided by the condenser 14 at the base from which phlegms containing light organic solvents are extracted.

Ces flegmes sont raffinés dans la colonne 20, munie du rebouilleur 21 et du condenseur 22. En 23, on obtient un mélange léger, pouvant servir comme carburant. La partie aqueuse du raffinage effectué dans la colonne 20 est incinérée dans la chaudière 25 à travers le pulvérisateur D.  These phlegms are refined in column 20, provided with the reboiler 21 and the condenser 22. At 23, a light mixture is obtained, which can be used as fuel. The aqueous part of the refining carried out in column 20 is incinerated in the boiler 25 through the sprayer D.

Le résidu de distillation de la colonne 13 est vaporisé partiellement dans le vaporiseur 16, chauffé par le rebouilleur 17. En 18, on recueille un combustible de très bonne valeur calorifique, meilleure que celle du produit brut initial. The distillation residue from column 13 is partially vaporized in vaporizer 16, heated by reboiler 17. At 18, a fuel of very good calorific value is collected, better than that of the initial crude product.

Le ventilateur 19 extrait les vapeurs du vapori seur 16 et permet leur utilisation, qui se fait dans la chambre de combustion 4 au travers du brûleur B et dans la chaudière 25 à travers le brûleur E. Le ballon 24 délivre la vapeur vive servant aux distillations et la cheminée 28 extrait les produits de combustion de la chaudière 25. The fan 19 extracts the vapors from the vaporizer 16 and allows their use, which takes place in the combustion chamber 4 through the burner B and in the boiler 25 through the burner E. The balloon 24 delivers the live steam used for the distillations and the chimney 28 extracts the combustion products from the boiler 25.

La figure 2 illustre une autre disposition offrant une récupération maximale de la chaleur sensible des produits de combustion de la chaudière productrice de vapeur dans laquelle on utilise comme source d'énergie pour le séchoir 3, à la place de la chambre de combustion 4, les fumées chaudes de la chaudière 25, sortant en 28. Dans ce cas, il est possible de dégager un excédent calorifique tel que l'unité soit excédentaire en vapeur ou puisse admettre une matière première de valeur énergétique encore plus médiocre. FIG. 2 illustrates another arrangement offering maximum recovery of the sensible heat of the combustion products of the steam-producing boiler in which the energy source for the dryer 3 is used, instead of the combustion chamber 4, the hot fumes from the boiler 25, leaving at 28. In this case, it is possible to generate a heat surplus such that the unit is surplus in vapor or can admit a raw material of even poorer energy value.

-Les exemples suivants illutrent l'invention. The following examples illustrate the invention.

EXEMPLE 1
Avec un bois d'eucalyptus à 40 % d'humidité, donnant par pyrolyse les rendements suivants
- 420 kg de charbon de bois, représentant 3.000.000
kcal par tonne de matière sèche,
- 162-kg-de gaz incondensable, représentant 350.000
kcal par tonne de matière sèche,
- 418 kg de pyroligneux condensé, représentant
900.000 kcal par tonne de matière sèche, on a produit, sans consommation d'énergie calorifique extérieure, pour une tonne de matière sèche à l'alimentation
- 420 kg de charbon de bois à 84 % de carbone fixe,
- 25 kg de carburant à 4.700 kcal/kg,
- 80 kg de combustible à 5.600 kcal/kg.EXAMPLE 1
With a eucalyptus wood at 40% humidity, giving the following yields by pyrolysis
- 420 kg of charcoal, representing 3,000,000
kcal per ton of dry matter,
- 162-kg-of noncondensable gas, representing 350,000
kcal per ton of dry matter,
- 418 kg of condensed pyroligneous, representing
900,000 kcal per tonne of dry matter, we produced, without consumption of external calorific energy, for one tonne of dry matter for food
- 420 kg of charcoal with 84% fixed carbon,
- 25 kg of fuel at 4.700 kcal / kg,
- 80 kg of fuel at 5.600 kcal / kg.

Les effluents n'ont été que l'eau tiède de réfrigération, les fumées de séchage et de combustion, contenant de l'eau, du gaz carbonique et des traces de monoxyde de carbone. The effluents were only lukewarm refrigeration water, drying and combustion fumes, containing water, carbon dioxide and traces of carbon monoxide.

Dans ce cas le gaz incondensable délivré par la carbonisation ne suffit même pas à assurer le séchage du bois et sa carbonisation ; en effet, le séchage et la carbonisation du bois ne sont couverts qu'à 80 % par la combustion des incondensables. Le solde, soit 20 %, est apporté par une partie de la fraction vaporisée du pyroligneux. 20 % de cette fraction est brûlée dans le foyer du séchoir, les 80 % restant servant à produire la vapeur d'eau des distillations. Il se dégage meme un excédent calorifique de 5 %, utilisé pour l'incinération de la fraction aqueuse de la purification du carburant. De ce fait, le procédé est autonome et non polluant. In this case the incondensable gas delivered by carbonization is not even sufficient to ensure the drying of the wood and its carbonization; in fact, the drying and charring of wood is only 80% covered by the combustion of noncondensables. The balance, or 20%, is provided by part of the vaporized fraction of pyroligneous. 20% of this fraction is burned in the hearth of the dryer, the remaining 80% being used to produce the steam of the distillations. There is even a 5% calorific surplus, used for the incineration of the aqueous fraction of the fuel purification. Therefore, the process is autonomous and non-polluting.

Le pouvoir calorifique de la fraction vaporisée est de 816 kcal/kg, ce qui autorise sa combustion sans soutien dans une chambre de combustion bien dimensionnée.The calorific value of the vaporized fraction is 816 kcal / kg, which allows its combustion without support in a well-sized combustion chamber.

EXEMPLE 2
Avec du bois feuillu européen à 40 % d'humidité donnant par pyrolyse les rendements suivants
350 kg de charbon, représentant 2.700.000 kcal
par tonne de matière sèche,
- 220 kg de gaz incondensables, représentant
500.000 kcal par tonne de matière sèche,
- 610 kg de pyroligneux condensé, représentant
1.200.000 kcal par tonne de matière sèche, on a produit, sans consommation d'énergie calorifique extérieure, pour une tonne de matière sèche à l'alimentation
- 350 kg de charbon de bois à 84 % de carbone fixe,
- 30 kg de carburant à 4.700 kcal/kg,
- 135 kg de combustible à 5.600 kcal/kg, et on a dégagé un excédent calorifique qui, valorisé sous forme d'énergie électrique, permet de couvrir environ les 2/3 des besoins de l'unité en électricité. EXAMPLE 2
With European hardwood at 40% humidity giving by pyrolysis the following yields
350 kg of coal, representing 2,700,000 kcal
per ton of dry matter,
- 220 kg of non-condensable gases, representing
500,000 kcal per ton of dry matter,
- 610 kg of condensed pyroligneous, representing
1,200,000 kcal per tonne of dry matter, we produced, without consumption of external heat energy, for one tonne of dry matter for food
- 350 kg of charcoal with 84% fixed carbon,
- 30 kg of fuel at 4.700 kcal / kg,
- 135 kg of fuel at 5.600 kcal / kg, and a calorific surplus was released which, valued in the form of electrical energy, makes it possible to cover about 2/3 of the unit's needs in electricity.

Claims (2)

REVENDICATIONS'CLAIMS ' 1 - Procédé non polluant de pyrolyse des matières ligneuses dans lequel on sèche et on carbonise ladite matière ligneuse, on condense les vapeurs pyroligneuses produites, ce procédé étant caractéripé par le fait que l'on revaporise partiellement une partie du pyroligneux et que l'on utilise cette partie vaporisée pour apporter le complément d'énergie nécessaire, permettant de ce fait la production simultanée de charbon végétal, de carburant et de combustible sans apport extérieur de chaleur.1 - Non-polluting process for the pyrolysis of woody materials in which said woody material is dried and carbonized, the pyroligneous vapors produced are condensed, this process being characterized by the fact that part of the pyroligneous is partially vaporized and that uses this vaporized part to provide the necessary additional energy, thereby allowing the simultaneous production of vegetable charcoal, fuel and fuel without external heat input. 2 - Charbon végétal, carburant et combustibles obtenus par un procédé selon la revendication 1. 2 - Vegetable charcoal, fuel and fuels obtained by a process according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR982059A (en) * 1943-06-08 1951-06-04 Cie Francaise Des Foyers Turbi Wood and plant products distillation process

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