KR20070029699A

KR20070029699A - 탄소질 재료의 열적 개량 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20070029699A
Application number: KR1020067023122A
Authority: KR
Inventors: 로버트 에프 호그셋; 필리퍼스 제이 마이어; 마이클 에프 레이; 마이클 엘 슐레겔; 쉘던 엘 슐츠
Original assignee: 케이에프엑스 인코퍼레이티드
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2007-03-14
Also published as: EP2287279A1; AU2005243232B2; US20060248791A1; US7842107B2; TWI376411B; US7198655B2; EP1747256A1; MXPA06012328A; BRPI0510624A; CA2564543C; RU2008103400A; US20100037516A1; EP1747256A4; CN101724480A; JP2007536392A; JP2011080073A; CN1989227A; CA2564543A1; CN101724480B; KR100875688B1

Abstract

탄소질 재료는 수분과 다른 부산물을 제거하기 위해 가압 증기 상태에서 열적으로 개량된다. 개량된 충전물로부터 최대로 수분을 제거하기 위해 다양한 물/고체 분리 장치가 가공 용기에서 사용될 수 있다. 가열 수단 입구 노즐과 가공 챔버 통기구는 가열 수단의 짧은 가열 수단과 용기 출구의 단락을 최소화하고 충전물과 응축된 증기로부터 뜨거운 물을 연속적으로 분리하기 위해서 가공 용기 벽에 전략적으로 위치되어, 가공 용기로부터 제거된 개량된 재료는 수반하는 자유 수분과 함께 배출되지 않는다. 개량 후에, 충전물은 운반과 저장하는 동안 안정성을 향상시키기 위해 재수화될 수 있다.

탄소질 재료, 챔버, 재수화

Description

탄소질 재료의 열적 개량 방법 및 장치{Method and apparatus for thermally upgrading carbonaceous materials}

본 발명은 일반적으로 아역청 등급 및 갈탄 등급 석탄, 이탄 및 다양한 형태의 바이오매스 연료와 같은 탄소질 재료의 열적 개량에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 가열 수단과의 직접 접촉 및 뜨거운 물로 공급량으로부터 습기를 제거하여 탄소질 재료를 열적으로 개량하는 것에 관한 것이다.

코플맨의 미국 특허 제 5,071,447호는 탄소질 재료 증기 처리 방법 및 장치를 개시한다. 상기 특허에 개시된 시스템에서, 증기는 가공 용기의 상부에 주입된다.

코플맨의 미국 특허 제 5,769,908호는 진공하에서 불활성 기체를 탄소질 재료에 주입하거나 탄소질 재료의 공급량을 더욱 일관되게 처리하기 위해 제어된 방식으로 가해진 진공 또는 진공 없이 탄소질 재료 속에 증기를 주입하는 탄소질 재료의 처리에 관한 것이다.

두 개의 상기 코플맨의 특허에서 종래의 교시는 석탄과 같은 재료의 열적 개량 분야에서 많은 문제를 나타내는 기술에서 발전한 것으로 믿고 있으나, 증가된 공급량을 포함하는 자유 습기를 최소화하고 공급량으로부터 원치않는 부산물의 향 상된 배출을 수행하기 위해 탄소질 재료의 모든 표면 충전 재료가 동일한 최종 온도에 도달하는 것을 더욱 일관되게 보증하기 위한 필요가 당업계에 존재한다.

따라서, 탄소질 재료인 충전물의 에너지 함량을 증가하기 위한 장치는 충전물을 받기 위한 챔버, 충전물을 챔버에 전달하기 위한 용기 입구 및 챔버로부터 개량된 충전물을 전달하기 위한 용기 출구를 가진 가공 용기를 포함한다. 가압하에서 가열 수단을 충전물과 직접 접촉하기 위한 가공 용기 챔버에 전달하기 위해 가열 수단의 소스와 결합되는 적어도 하나의 가열 수단 입구는 가공 용기 상에 위치한다. 가공 용기 챔버에 유체를 전달하기 위해 결합된 적어도 하나의 유체 출구와 적어도 하나의 유체 출구와 결합되고 유체로부터 충전물을 분리하도록 작동하는 유체 출구를 가진 적어도 하나의 액체 분리기가 추가로 제공된다.

본 발명의 다른 양태에서, 탄소질 재료의 에너지 함량을 증가하기 위한 장치는 용기의 상부 말단에 위치한 용기 입구, 용기의 하부 말단에 위치한 용기 출구 및 용기 출구로부터 용기 입구까지 연장된 충전물을 받기 위한 챔버를 가진 실질적으로 수직 방향의 가공 용기를 사용한다. 복수의 가열 수단 출구는 충전물과 직접 접촉하기 위해 가열 수단을 가압하에서 가공 용기 챔버 속에 전달하기 위한 가열 수단의 소스와 결합되며, 가열 수단 입구는 용기의 상부 말단과 하부 말단 사이의 미리 선택된 위치에 위치한다. 복수의 유체 출구는 유체를 전달하기 위해 가공 용기 챔버와 결합되며 용기의 상부 말단과 하부 말단 사이에 미리 선택된 위치에 위치한다. 복수의 가공 용기 구멍은 용기의 상부 말단과 하부 말단 사이의 미리 선택된 위치에 위치하며 가공 용기 챔버로부터 기체를 선택적으로 배출할 수 있다. 마지막으로, 복수의 액체 분리기는 챔버 내의 복수의 미리 선택된 위치에 위치하며, 각 유체 분리기는 복수의 유체 출구의 적어도 하나와 결합된 유체 수집 챔버를 가지며 충전물과 액체를 분리하는 작동을 한다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 제 1 평형 습기 레벨을 가진 탄소질 재료의 충전물의 에너지 함량을 증가시키기 위한 방법은 충전물의 습기를 제 1 평균 습기 레벨 아래의 제 2 습기 레벨로 전달하는 충전물을 가열하고 충전물의 평균 습기 레벨을 제 1 평균 습기 레벨과 제 2 습기 레벨 사이의 값으로 낮추기 위해서 가압하에서 충전물과 가열 수단을 직접 접촉하는 것으로 시작한다.

도 1을 참조하면, 가공 시스템(100)은 가공 용기(106)의 상부 부분(104)에 위치한 재료공급 락 호퍼(102)와 가공 용기(106)의 하부 부분(110) 밑에 위치한 배출 락 호퍼(108)를 포함한다. 각 락 호퍼(102 및 108)의 입구는 각각 밸브(112 및 116)이며, 대기압으로부터 가공 용기(106)의 작업 압력까지 각각의 락 호퍼를 밀봉한다. 마찬가지로, 동일한 목적을 수행하는 각각의 락 호퍼(102, 108)의 출구에 출구 밸브(114 및 118)가 있다.

도관(150)에 있는 탄소질 충전 재료는 개방된 위치에 있는 밸브(112)와 밀폐된 위치에 있는 하부 밸브(114)를 통해 재료공급 락 호퍼(102)에 주기적으로 공급된다. 그런 후에 입구 밸브(112)는 닫히고, 락 호퍼(102)는 가공 용기(106)와 동일한 작동 압력이 된다. 그런 후에 밸브(114)는 열리고 충전 재료는 중력에 의해 가공 용기(106) 속으로 이동한다. 재료공급 락 호퍼(102)가 비었을 때, 출구 밸브(114)는 닫히고, 록 호퍼(102) 내의 압력은 대기압 상태로 낮아진다. 그런 후에 입구 밸브(112)는 열리고 재료공급 락 호퍼(102)는 도관(150)을 통해 다른 공급 사이클을 시작할 준비가 된다. 평균적으로, 탄소질 재료의 시간당 공급 속도는 각 사이클에 공급되는 재료의 중량과 시간당 사이클의 수에 의해 결정되고 따라서 가공 용기(106) 속으로의 재료공급 흐름은 주기적이다.

도 1을 계속 참조하면, 재료공급 락 호퍼(102)의 작업과 유사한 방식으로, 배출 락 호퍼(108)는 도관(152)을 통해 가공 용기(106)로부터 개량된 충전 재료를 주기적으로 제거한다. 주기적 작업 단계의 간단한 순서는 빈 배출 락 호퍼(108)는 개량된 재료를 대기압 상태로 배출하고 도관(152)을 통해 다른 가공 장치에 배출하는 것일 것이다. 그런 후에 출력 밸브(118)는 닫히고, 압력은 가공 용기(106)의 압력과 동일하며, 출구 밸브(116)는 열린다. 배출 락 호퍼(108)가 채워진 후, 입구 밸브(116)는 닫히고 락 호퍼(108) 내의 압력은 대기압 상태로 낮아진다. 그런 후에 출구 밸브(118)는 열리고, 배출 락 호퍼(108)는 사이클을 종료하기 위해 도관(152)을 통해 개량된 충전 재료를 주기적으로 배출한다. 락 호퍼(108) 내의 압력을 낮추는 것은 탄소질 충전 재료의 내부 부분으로부터 물의 증발을 통해 온도를 낮추는 역할을 한다.

가공 용기(106)는 재료공급 또는 재료배출 락 호퍼(102 또는 108)를 사용하지 않고 배치 모드로 작동할 수 있다. 입구 밸브(114)와 출구 밸브(116)가 필요하며, 작업의 순서는 상기한 락 호퍼들의 하나와 동일할 것인데, 즉 출구 밸브(116)은 닫히고 대기압에서 가공 용기, 공급 재료는 개방된 입구 밸브(114)를 통해 가공 용기(106) 속으로 흐른다. 그런 후에 밸브(114)는 닫히고 가공 용기(106)가 채워진 후, 가공 용기(106)는 작동 압력과 온도에 이르게 되고, 원하는 가공 시간이 지난 후, 가공 용기(106) 압력은 대기압으로 낮아지고, 출구 밸브(116)는 닫히고 개량된 충전물은 배출된다. 가공 용기가 비워진 후, 출구 밸브(116)는 닫히고 일괄 사이클이 다시 시작된다. 여러 일괄 가공 용기를 사용하고 각 용기에 적절한 순서의 사이클로서, 여러 용기로의 전체 공급과 배출 및 용기로부터의 전체 공급 및 배출이 연속적 작업에 필적하는 방식으로 일괄 용기를 작동하는 것이 가능하다.

두 개의 재료 공급 락 호퍼와 두 개의 재료 배출 락 호퍼를 사용하여, 가공 용기(106) 속으로 및 밖으로의 진정한 연속적 재료 공급과 재료 배출을 달성할 수 있다. 도 2는 이런 연속 공정을 이룰 수 있는 장치 배열을 나타낸다. 공급량 재료는 재료 흐름을 재료 공급 락 호퍼(204 또는 206)의 각각으로 향하게 하는 방향전환 밸브(202)를 통해 입구 덕트(252)로부터 공급된다. 연속적인 공급을 위해서, 락 호퍼들의 하나는 다른 호퍼가 비워지기 전에 충전되어 가공 용기(106)에 공급될 준비가 된다. 용기의 배출 말단부에서, 재료 배출 락 호퍼(208, 210)의 하나는 다른 배출 락 호퍼가 채워지기 전에 비워져 개량된 재료를 받을 준비가 된다. 이 작업으로 가공 용기(106)로의 재료 공급은 연속적이며 가공 용기(2106)로부터의 재료 배출은 연속적이다. 한편, 가공 용기(106)는 완전히 연속된 모드로 작동한다. 그러나, 재료 공급 락 호퍼의 하나는 채워져서 재료 공급을 기다리며 재료 배출 락 호퍼의 하나는 비워져 재료 배출을 기다리는 조건 때문에, 재료 공급 락 호퍼 속으로의 공급과 재료 배출 락 호퍼로부터의 배출은 연속적이지 않을 것이나, 연속적 작업에 필적할 것이다.

도 2를 계속 참조하면, 가공 용기(106)의 연속적 작업을 위한 순서는 다음과 같다. 재료 공급 락 호퍼(204)는 밀폐된 위치의 입구 밸브(212)와 개방된 위치의 출구 밸브(214)로 가공 용기(106)에 재료를 공급할 것이다. 다른 재료 공급 락 호퍼(206)는 재료가 채워질 것이며 가공 용기 압력이 될 것이다. 또한, 양 입구 밸브(216)와 출구 밸브(218)는 닫힐 것이다. 재료 공급 락 호퍼(204)가 비워지자마자, 출구 밸브(214)는 닫히고 동시에 재료 공급 락 호퍼(206) 상의 출구 밸브(218)는 열기고 연속적이고 중단되지 않는 방식으로 가공 용기(106) 속에 재료를 공급한다. 재료 공급 락 호퍼(204) 내의 압력은 대기압으로 낮아지고, 입구 밸브(212)는 개방되며, 방향전환 밸브(202)는 충전된 재료를 재료 공급 락 호퍼(204) 속에 공급하며, 재료 공급은 재료 공급 락 호퍼(204)가 채워질 때까지 계속된다. 공급량 재료의 흐름은 멈추고, 재료 공급 락 호퍼(204) 상의 입구 밸브(212)는 닫히고, 재료 공급 락 호퍼(204) 내의 압력은 가공 용기(106) 압력과 동일해지며, 그런 후에 재료 공급 락 호퍼(204)는 재료 공급 락 호퍼(206)이 빌 때까지 기다린다. 그런 후에 사이클은 반복될 준비가 된다.

도 2를 참조하면, 재료 배출 락 호퍼(208 및 210)의 작업 순서는, 재료 배출 락 호퍼(208 (또는 210)의 하나는 입구 밸브(220)는 열리고 바닥 밸브(222)는 닫힌 채로 가공 용기 압력에서 빈 상태이어야 하고, 다른 재료 배출 락 호퍼(210(또는 208)는 채워지는 것을 제외하고, 상기한 재료 공급 락 호퍼(204 및 206)의 작업 순서와 동일하다. 재료 배출 락 호퍼(210)가 채워져 있을 때, 방향전환 밸브(224)는 가공 용기 배출을 재료 배출 락 호퍼(208) 속으로 향하게 한다. 재료 배출 락 호퍼(210) 상의 입구 밸브(226)는 닫히고, 재료 배출 락 호퍼(210) 상의 출구 밸브는 열리며, 개량된 재료는 출구 덕트(250)를 통해 임의의 필수 수집 및 운반 장치로 배출된다. 비었을 때, 재료 배출 락 호퍼(210) 상의 출구 밸브(228)는 닫히고, 재료 배출 락 호퍼(210) 내부 압력은 가공 용기(106)의 압력과 동일해지며, 그런 후에 입구 밸브(226)는 열린다. 그런 후에 재료 배출 락 호퍼(210)는 빈 상태로 있고 한쪽 재료 배출 락 호퍼(208)가 채워질 때까지 가압된다. 그런 후에 사이클은 반복된다.

도 3은 반 연속 시스템에서의 단일 재료 공급 락 호퍼 작동에 대한 상세한 내용을 나타낸다. 재료 공급 락 호퍼(102) 상의 입구 및 출구 밸브(112 및 114)는 상기한 대로 작동한다. 가압 입구(302)와 감압 출구(304)는 재료 공급 락 호퍼(102) 내의 압력을 제어하는데 사용된다. 재료 공급 락 호퍼(102)가 충전 재료를 가공 용기(106)로 비운 후에, 입구 밸브(112)는 여전히 닫혀 있고, 출구 밸브(114)도 여전히 닫혀 있으나, 재료 공급 락 호퍼(102)는 여전히 가공 용기 압력에 있으며 포화 증기 환경을 포함한다. 감압 밸브(304) 상의 밸브는 열리고, 포화 증기는 대기압이 될 때까지 재료 공급 락 호퍼로부터 흐르며 감압 출구(304) 상의 밸브는 닫힌다. 그런 후에 재료 공급 락 호퍼(102) 상의 입구 밸브(112)는 열리고 락 호퍼는 충전 재료로 채워진다. 채워져 있을 때, 입구 밸브(112)는 닫히고, 가압 입구(302) 상의 밸브는 열린다. 포화 증기, 초가열 증기, 공기 또는 다른 기체와 같은 적절한 가압 수단은 가공 용기(106)의 압력을 맞추기 위해 내부 압력을 올리는데 사용되고 가압 입구(302) 상의 밸브는 닫힌다. 그런 후에 재료 공급 락 호퍼(102) 상의 출구 밸브(114)는 열리고 재료는 가공 용기(106) 속에 공급된다.

비 응축성 기체들은 도 3에 도시된 통기구(306, 308 및 310)를 사용하여 가공 용기로부터 연속적으로 통기된다. 비 응축성 기체는 개량하는 동안, 탄소질 충전 재료, 공급 재료에 흡수되어 개량 공정에 들어가는 기체, 및 개량 공정에 주입된 임의의 다른 기체로부터 배출된 휘발성 유기물로부터 발생한다. 비 응축성 기체는 보통 가공 용기(106) 속에 적은 농도로 존재하고 대다수 구성요소는 증기에 포화되어 있다. 따라서, 비 응축성 기체들이 통기될 때, 개량 공정으로부터 상당한 에너지 손실을 나타내는 동반 증기 흐름이 있다. 이 에너지의 일부는 재료 공급 락 호퍼(102)와 재료 배출 락 호퍼(108) 작업을 위한 가압 기체로서 가공 용기 통기 흐름의 전부 또는 일부를 사용하여 회수되고 재사용될 수 있다. 재료 공급 및 배출 락 호퍼(102 및 108) 상의 가압 출구(304 및 312) 각각은 필수적으로 거의 순수한 포화 증기일 수 있는 기체를 가용 용기로부터 통기한다. 또한 이것은 에너지 손실을 포함한다. 락 호퍼 가압을 위한 가공 용기(106)로부터의 통기 흐름을 사용하면 락 호퍼 감압 출구(304 및 312)로부터 두 번 통기될 때 개량 공정에 의한 추가 에너지 손실을 초래하지 않는다.

도 3을 참조하면, 가열 수단은 보통 가공 용기(106)의 한쪽에 위치한 입구(314 및 316)를 통해 가공 용기(106) 속에 주입되나, 가공 용기 통기구(306, 308 및 316)는 용기(106)의 반대쪽에 있다. 입구와 통기구 모두는 용기 상의 여러 높은 위치에 있을 수 있으며 도 3에 도시된 것보다 많은 위치를 포함할 수 있다. 통기구는 보통 물과 고체가 통기 흐름에서 빠져나가는 것을 막으나 비 응축성 기체와 증기가 빠져나가게 하는 관련 방향전환 실드(318a, b, c)에 의해 보호된다. 입구와 출구 배치의 한 요건은 직접 통기로의 입구 흐름의 짧은 순환을 막는 것이다. 입구와 출구 배치의 다른 요건은 가공 용기(106)로부터 비 응축성 기체들을 효과적으로 제어하고 제거하기 위해서 실질적으로 수평 방향, 하류 방향 또는 상류 방향으로 가공 용기(106)의 내부 공간을 가로질러 흐름 패턴을 형성하는 것이다. 예를 들어, 일산화탄소와 같은 무거운 비 응축성 기체는 가공 용기(106)의 바닥 내부 부분(320)으로 이동할 것이며, 입구와 출구 흐름의 전부가 가공 용기(106)의 상부 내부 부분(322)에 있었다면 효과적으로 제거되지 않을 것이다. 이런 경우에, 입구와 출구 흐름은 무거운 비 응축성 기체를 하부 통기구 위치로부터 제거하도록 제어하는 것이다. 반대의 경우, 수소와 같은 가벼운 비 응축성 기체는 가공 용기(106)의 상부 부분(322)으로 이동할 것이며 입구와 출구 위치 사이의 적절한 흐름 패턴들은 가공 용기(106)의 상부 부분(322)에 가벼운 비 응축성 기체의 제어된 농도를 만들기 위해 필요하다. 예를 들어, 무거운 비 응축성 기체와 가벼운 비 응축성 기체의 농도를 제어하는 것은 가공 용기(106) 입구와 출구 위치 사이의 실질적으로 수평인 흐름 패턴으로 효과적으로 수행된다.

보통의 작업에서, 가공 용기(106) 속으로 흐르는 가열 수단은 가공 용기(106) 내의 압력에 의해 제어된다. 만일 압력이 원하는 작업 설정점 이하로 떨어지면, 가열 수단 입구(314) 흐름은 보충하기 위해 증가할 것이다. 가공 용기(106) 밖의 출구 흐름은 가공 용기(106)에서 비 응축성 기체 농도를 측정하고 각 원하는 통기 위치에서 가공 용기(106) 밖의 비 응축성 기체(및 동반 수증기)의 원하는 질량 흐름을 얻기 위해 적절한 제어 밸브를 조절함으로써 통상적으로 제어된다. 가공 용기(106) 밖의 출구 흐름은 가열 수단 입구 흐름의 충돌 면에서 매우 가변적일 수 있다. 대부분의 가열 수단 입구 흐름은 공급 재료를 작업 조건으로 가열하고, 공정으로부터 열 손실을 위한 에너지를 제공하고 열 개량 공정에서 발생하는 반응 조건의 열을 위한 에너지를 제공하기 위해 상당한 열이 제공될 것이다.

바람직한 가열 수단은 각각 상부 및 하부 가열 수단 입구(314 및 316) 또는 용기(106)의 외벽에 위치한 임의의 다른 입구들을 통해 주입된 포화 증기 또는 과열 증기이다. 마찬가지로, 가열 수단은 내부 배관을 통해서 용기(106)의 내부(322)로 향할 수 있고 선택된 위치에 에너지를 제공하는데 사용될 수 있다.

가압된 뜨거운 물은 가열 수단의 일부로 사용될 수 있다. 예를 들어, 비교적 차가운 주입 충전 재료가 재료 공급 락 호퍼(102)를 통해 가공 용기(106)의 상부 속에 제공될 때, 포화 증기는 즉시 응축될 것이고 응축 잠열에 의해 열역학적으로 에너지를 차가운 충전 재료 속에 전달할 것이다. 가공 용기(106) 내의 이 위치 또는 다른 위치에서 뜨거운 응축물 또는 가압된 뜨거운 물은 충전 재료보다 더 뜨거울 것이고 열은 충전 재료 속으로 전달될 것이다. 가압된 뜨거운 물의 적절한 소스가 열을 열 개량 공정에 공급할 수 있는 열역학적 조건에서 가공 용기(106) 외부에서 이용할 수 있다면, 이런 가압된 뜨거운 물은 여러 위치에서 주입될 수 있으며 공정에 전체 에너지 공급원으로 사용될 수 있다. 선택적으로, 가압된 뜨거운 물은 포화 또는 과열 증기 가열 수단에 대한 부분 공급원으로 사용될 수 있다. 과열 상태에서 벗어난 후 포화 증기 또는 과열 증기를 사용하여 얻는 하나의 장점은 포화 증기는 등온으로 응축한다는 것인데, 이것은 충전 재료의 탑의 다공성이 증기가 탑의 더 차가운 지역으로 통과하기에 충분한 경우, 증기는 포화 증기의 온도보다 더 차가운 가공 용기(106) 내의 임의의 위치로 이동한다는 것을 의미한다. 과열 상태에서 벗어날 때까지, 과열 증기 흐름은 사용되는 지점으로 향해야 한다.

적어도 두 개의 구체적인 목적을 수행하기 위해서 가공 용기(106)의 바닥 근처에 위치한 가열 수단 입구(316)를 통해 과열 증기를 열 개량 공정에 제공하는 것이 특히 바람직할 것이다. 과열 증기 또는 뜨거운 기체로부터의 열 손실을 통해 "마른" 형태의 충전 재료에 열 에너지를 최초로 제공할 것이다. 이것은 충전 재료로부터 과량의 자유 표면 습기를 제거하고 자유 습기를 포화 증기로 변환시켜 추가로 수분을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 가공 용기의 바닥 근처의 "마른" 과열 증기의 사용은 충전 재료 주위의 "마른" 환경을 제공할 수 있으며 충전 재료에 여전히 함유된 고유한 습기와 충전 재료 내의 추가 고유 수분의 제거를 위한 열역학적 구동력을 제공할 수 있는 충전 재료 고체 입자의 외부 표면에 있는 비교적 건조한 증기 공간 사이의 부분 압력에 차이를 일으킨다.

가압 입구(324)를 통한 재료 배출 락 호퍼(108)의 가압과 감압 출구(312)를 통한 재료 배출 락 호퍼의 감압은 상기한 재료 공급 락 호퍼(102)에 대해 기술한 것과 정확히 동일한 방식으로 성취되고 제어될 것이다. 상기한 대로, 통기구(306, 308 및 310)으로부터의 통기 기체는 재료 배출 락 호퍼(108)를 위한 가압 기체로서 사용될 수 있다.

충전 재료를 개량하는 동안, 가공 용기는 충전 입자들의 구조가 탄성이 되는 최소 온도로부터 임의의 상당한 열분해가 일어나는 최대 온도로 변하는 온도를 사용한다. 바람직하게는, 이 범위는 247 psia 내지 680 psia에 상응하거나 포화 증기 상태에서의 온도와 실질적으로 일치하는 압력에 상응하는 압력을 가진 400℉ 내지 500℉이다. 용기 환경에 존재할 수 있는 소량의 비 응축성 기체가 존재하기 때문에, 소정의 가공 용기 압력에서 실제 온도는 포화 증기 상태에 의해 예측되는 것보다 다소 적을 수 있다. 예를 들어, 전체 가공 용기 압력이 500 psia이고 비 응축성 기체의 농도가 10 부피%인 경우, 비 응축성 기체의 부분 압력은 500 pisa가 될 것이고 포화 증기의 부분 압력은 450 psia가 될 것이다. 반면 비 응축성 기체와 포화 증기 모두의 온도는 오직 포화 증기만 존재하는 경우의 약 467℉의 온도와 비교하여 약 456℉일 것이다.

증기가 등온으로 응축하기 위한 가공 용기 탑의 더 차가운 지역으로 균일하게 흐르고 개량 충전 재료로부터 우수한 배수와 수분의 제거를 향상시키기 위해서, 다공성이 탑에 유지되도록 적절한 크기의 탄소질 원료 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 특대의 재료를 분쇄하고 걸러냄으로써 이루어지며 최대 크기의 탄소질 원료 재료를 얻는다. 마찬가지로, 더 큰 입자들 사이의 공간에 미세 입자들이 삽입되지 않고 가공 용기 내에 낮은 탑 다공성의 지역을 만들어 내도록 일부 미세 입자들이 원료 재료로부터 제거되는 것이 필요하다. 질량 대 부피 관계 때문에, 미세 재료의 소정의 중량은 거친 재료의 동일한 중량보다 더 넓은 표면적을 가질 것이라는 것을 알 수 있다. 충전 재료의 표면적을 증가시키면 자유 표면 수분이 축적되는 지역이 증가하고 개량된 충전 재료의 탈수를 더욱 어렵게 한다. 원료 재료를 위한 입자 크기 분포는 최소 0.00 내지 최대 4 인치의 범위일 수 있고, 최소 0.125 인치부터 3인치가 더욱 바람직하고, 치소 0.25 인치부터 2인치가 가장 바람직하다. 이런 입자 범위가 효과적이기 위해서, 원료 충전 재료는 최대 및 최소 입자 한계 내의 크기 분포는 개량되는 충전물의 형태에 대해 통상적으로 특징적인 로진 라믈러(Rosin-Rammler) 지표를 엄밀하게 따르는 크기이어야 한다.

일단 가공 용기(106)에서, 탄소질 충전물은 작업 온도와 압력으로 가열된다. 가공 용기(106)에서 충전물의 평균 잔류 시간은 가공 용기(106)의 공간, 충전 재료의 가밀도와 원료 재료의 중량에 의해 결정된다. 약 5분 내지 약 100분 사이의 잔류 시간이 유용한 것으로 생각되며, 약 15-60분이 더욱 바람직하며 약 20-30분이 가장 바람직하다.

동일한 방식으로, 과열 증기가 존재하면 포화 증기 상태에 의해 예측된 상기 가공 용기 내의 온도를 증가시킬 수 있다. 상기 예를 사용하면, 과열 증기가 약 11℉의 과열을 가진 채로 용기에 존재한 경우, 증기 부분 압력은 여전히 450 psia일 것이나, 증기와 비 응축성 기체의 온도는 467℉로 증가할 것이고 또는 500 psia에서 순수 포화 증기의 온도는 증가할 것이다.

상기 중량을 기초로 한 온도와 압력 범위 내에서, 과열 증기가 포화 상태로 냉각되거나 응축된 후 배출된 가압된 물이 냉각되어 열을 전달할 때보다 훨씬 더 많은 에너지가 포화 증기로부터 배출될 수 있다. 반면, 포화 증기와 등온으로 응축될 때 배출되는 열의 사용은 가공 용기에 열을 공급하는 바람직한 방법이다.

충전물이 가공 용기에서 원하는 온도에 도달함에 따라, 충전물은 더욱 탄력성이 생겨 최소량의 충전물 입자 파괴로 물을 배출하게 한다.

충전 재료에 존재하는 수분은 여러 장치에 의해 본 발명에 따라 제거된다.

수분 제거를 위한 첫 번째 메카니즘은 충전물이 주위 환경에 의해 가열됨에 따라 분출수의 부피 팽창이다. 물은 물을 둘러싸는 충전물 세공 구조보다 더 빠른 속도로 열적으로 팽창하고 물은 충전물을 빠져나가는 것을 제외하고 갈 곳이 없다.

두 번째 메카니즘은 세공들이 붕괴하여 작아짐에 따라 충전물 세공들로부터 추가의 물을 짜낸다. 제거되는 물과 가공 환경으로부터 충전물의 표면에 가해진 외부 압력 때문에 세공들이 붕괴하여 작아진다.

세 번째 메카니즘은 가공 용기 증기 상에서 더 낮은 압력의 지역으로 빠져나가는 충전물에 포함된 수분과 증기 형태 사이의 다른 압력을 포함한다.

덜 바람직한 네 번째 메카니즘은 가공 온도가 증가함에 따라 열역학적 평형 이동을 통해 이루어지는 이온성 및 대전성 결합수의 제거이다. 이 메카니즘을 통해 충전물로부터 물을 제거하는 것은 가공 환경에서 최대 온도를 제한함으로써 최소화하는 것이 바람직하다. 만일 단지 물만 평형이동에 의해 제거된 경우, 메카니즘은 허용가능하다. 그러나, 고온에서는, 탄소질 충전물에 함유된 휘발성 유기물도 배출된다. 가공 온도가 상승함에 따라, 배출된 휘발성 물질의 양도 증가한 속도로 상승하기 시작한다. 충전물로부터 배출된 휘발성 물질은 가용 형태 또는 분출된 형태로 물과 결합하거나 비 응축성 기체로서 증기와 혼합된다. 공정이 바람직하지 않으면, 물속에 혼합되거나 용해되는 유기물들은 물을 재사용 및/또는 제거 전에 물 처리 비용을 증가시키며 가공 용기 증기상에서 비 응축성 기체의 농도를 증가시킨다.

간접 가열은 본 발명에 사용할 수 있다. 예로서, 열교환 튜브(350)(도 3)는 충전 재료와 튜브(350)의 간접 가열 표면 사이에 접촉이 있을 수 있는 가공 용기의 어떤 곳에 임의로 위치할 수 있다. 간접 표면이 충전물보다 높은 온도인 한, 충전물로 이전된 열이 있을 것이다. 이것은 간접 가열 표면이 배출되기 전에 충전물로부터 과량의 표면 수분을 증발하는 역할을 하는 도 3에 도시된 가공 용기의 바닥에서 특히 유리할 수 있다. 간접 가열 수단(도시되지 않음)의 소스는 구멍(352 및 354)을 통해 요소(들)(350)와 결합할 수 있다.

아역청 석탄과 같은 고수분 함유 탄소질 재료는 30 중량%까지의 고유 수분 또는 분출수를 함유한다. 채굴되었을 때, 고유 수분 함량은 석탄이 새로운 환경에 노출되고 원래 환경에 재노출되는 경우에, 재료가 새로운 환경에 노출되었을 때 구조적 및/또는 화학적으로 변형되지 않는 한 석탄이 재평형화될 수분 레벨로서 일반적으로 정의되는 재료의 평형 수분 함량과 매우 밀접하다. 예로서, 30% 수분에서 얇은 광층으로부터 채굴되고, 예를 들어, 20% 고유 수분인 낮은 습도 환경에서 공기 건조된 석탄은 약 30%의 평형 수분 값을 여전히 가질 것이며 오랫동안 높은 습도 환경에 노출된 경우 결국 30% 고유 수분으로 되돌아가거나 재평형화될 것이다.

대부분의 통상적인 개량 공정은 충전물의 고유 수분 레벨을 이런 공정을 하는 동안 도달하는 평형 수분 레벨의 훨씬 이하로 낮추려고 한다. 운반되고 저장될 때, 이런 재료는 환경으로부터 수분을 흡수하여 평형 수분 레벨을 평형화할 것이다. 만일 흡수가 너무 빨리 일어난다면, 충전물을 과열되고 저장 또는 운반시 자발적 연소를 겪게 될 수 있다.

본 발명에 따라 개량될 충전 재료에 대한 가공 조건을 세심하게 제어함으로써 생산되었을 때 안정하고 운반이 안전한 열적으로 개량된 제품을 생산할 것으로 생각된다. 그러나, 20 내지 30% 고유 수분을 함유하는 아역청 충전 재료로, 본 발명에 따라 얻은 개량 제품은 약 8 내지 약 16 중량% 사이의 평형 수분 레벨을 가질 것이다. 경험에 기초했을 때, 약 7%의 고유 수분 레벨을 가진 석탄은, 평형 수분 레벨이 예를 들어 15%로 휠씬 더 높은 경우, 안전하게 운반되고 저장될 수 없다. 충전물에 따라서, 10 내지 14% 고유 수분까지 재수화되는 경우, 안전하게 운반되고 저장될 수 있다. 재수화는 석탄으로부터 최초에 제거된 수분이 석탄에 다시 첨가되거나 높은 수분, 미개량 또는 부분 개량된 석탄이 낮은 수분의 미개량된 충전물과 혼합되는 제어된 환경에서 성취될 수 있다.

산소 또는 반응 산소를 함유하는 다른 기체를 가공 용기에 주입하는 것은 여러 가지 이유에서 바람직한데, 각각 충전물 또는 가공 용기에서 산소 및 일부 형태의 연료 사이의 바람직하고, 높은 발열반응을 사용한다. 산소 주입으로, 개량된 충전물로부터 배출된 유기 휘발성 물질의 적어도 일부는 산화될 것이다. 과량의 표면 수분은 연소될 수 있다. 또한, 수은과 같은 원치 않는 부산물은 산화 반응이 일어날 때 충전물로부터 더욱 쉽게 분리할 수 있다. 마지막으로, 개량된 충전물의 일부의 선택적 산화는 저장시 더욱 안정하게 한다.

하나의 바람직하지 않은 산화 반응은 비 응축성 기체의 포화 증기 온도에 대한 충돌을 제어하기 위해 상기한 대로 가공 용기로부터 빠져나가야 하는 과량의 비 응축성 기체의 형성이다. 임의의 산화 반응에서 발생한 열은 비 응축성 기체를 통기하고 수증기를 포함하기 때문에 에너지 손실을 대략 상쇄시킨다. 반대로, 더 많은 비 응축성 기체가 가공 용기에 있는 것이 바람직한 경우, 공기의 높은 질소(비 응축성 기체) 함량과 공기의 산소와 관련된 임의의 산화 반응은 비 응축성 연소 생성물을 형성한다는 사실 때문에 공기는 산화 반응을 위한 바람직한 산소 소스가 될 것이다.

공기 또는 반응성 산소를 함유하는 다른 기체를 첨가하는 것은 개량된 충전물(마른 상태 기준)의 파운드 당 약 0.00005 파운드의 반응성 산소 내지 개량된 충전물(마른 상태 기준)의 파운드 당 약 0.05 파운드의 반응성 산소가 첨가될 때 성취되는 것으로 생각된다. 개량된 충전물(마른 상태 기준)의 파운드 당 약 0.00001 내지 약 0.025 파운드의 첨가된 반응성 산소가 더욱 바람직하고, 개량된 충전물(마른 상태 기준)의 파운드 당 약 0.005-0.01 파운드의 첨가된 반응성 산소가 가장 바람직하다.

도 4a는 가공 용기(106) 내의 충전 재료가 어떻게 충전 재료로부터 배출된 물과 분리되는 지를 상세하게 나타낸다. 충전 재료로부터 제거된 수분과 가열 수단으로부터 응축된 증기는 뜨거운 가공수로 용기(106)로부터 연속적으로 제거되어야 한다. 이것은 충전 재료와 뜨거운 물은 중력에 의해 가공 용기(106)를 통해 아래로 흐르기 때문에 어려운 작업일 수 있다. 또한, 충전물과 수분의 두 흐름을 분리하는 것이 필수적인데, 이를 통해 필수적으로 건조된 개량 충전 재료는 하나의 흐름에서 가공 용기(106)로부터 제거되고, 뜨거운 물은 다른 완전히 분리된 흐름 또는 흐름들에서 제거된다.

뜨거운 물을 가공 용기(106)를 통해 아래로 이동하는 충전 재료로부터 분리하는데 사용되는 5개의 다른 장치 배열이 있다. 1) 밖으로 기울어진 분리 원뿔(402), 2) 가공 용기의 내부 공간 수직 천공 배수관(404a, b, c), 3) 용기의 벽에 위치한 수직 천공 배수관(406), 4) 안으로 기울어진 분리 원뿔(408) 및 5) 적어도 하나의 회전가능한 수평 분리 테이블(410)을 예로 들 수 있다.

이런 여러 분리 장치들은 원하는 정도의 물/고체 분리를 일으키기 위해서 용기(106) 내의 여러 배열과 함께 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 게다가, 분리 표면 영역에서의 개구부들이 모습이 도 4b에서 원형구로 보이지만, 다양한 분리 영역에서의 개구부는 선택적으로, 좁은 통로, 정사각형 구멍, 스크린, 격자, 바구니, 천공 튜브 또는 고체 충전물의 흐름은 막는 반면 뜨거운 물이 분리 장치의 개구부를 통과하게 하는 임의의 다른 장치를 선택적으로 포함할 수 있다. 개구부의 크기는 우수한 배수를 확보하면서 고체 재료의 배출을 최소화하도록 선택된다. 또한, 물 수집면 상의 개구부가 충전면 상의 개구부보다 약간 더 크게 하기 위해 각 개구부를 끝이 점점 가늘어지게 하는 것이 바람직하다. 이런 방식으로, 개구부에 머무르게 되는 고체 입자들은 제거되고 개구부를 통과하는 더 좋은 기회를 가진다.

밖으로 기울어진 분리 원뿔(402)은 뜨거운 물이 원뿔(402)의 표면에서 분리 개구부를 통해 실질적으로 아래로 통과하게 하는 반면, 고체 충전 재료는 반지름방향으로 바깥으로 가공 용기(106)의 벽을 향하게 된다. 원뿔(402)에서 개구부를 통해 통과하는 뜨거운 물은 수집팬(412) 또는 동일한 기능을 수행하는 헤더 및 뜨거운 물 배출기(416)와 결합된 내부 배수로(414)를 통해 가공 용기(106)를 빠져나온다.

고체 충전 재료는 반지름방향으로 바깥을 향하기 때문에, 재료 흐름은 뜨거운 물이 각 튜브의 천공구를 통해 고체 충전물과 분리시키는 내부 배수 튜브(404a, b, c)의 주위 및 위를 통과할 수 있다. 도 4d에서 A-A는 가공 용기(106)의 내부 공간을 내려다 본 평면도이고 내부 배수 튜브(404)는 뜨거운 물이 고체 충전물로부터 분리되는 많은 기회들을 제공하는 동심원으로 배열될 수 있다는 것을 보여준다. 각 튜브의 바닥에서 수집 헤더는 뜨거운 물을 수집하고 하나 이상의 뜨거운 물이 뜨거운 물 출구(422)를 통해 가공 용기(106)로부터 배출하는 내부 배출구(420)로 보낸다.

도 4d의 A-A에 도시된 것은 내부 천공 튜브(406)는 절반이 나눠지고 방수식으로 원형 배열로 가공 용기(106)의 벽에 부착될 수 있어서 뜨거운 물은 용기 벽에 바로 인접한 충전 재료로부터 제거될 수 있다. 튜브에 수집된 뜨거운 물은 바닥에 있는 헤더에 수집될 수 있고 뜨거운 물로 가공 용기(106)로부터 빠져나와 배출된다. 천공된 튜브 배열의 일부 또는 전부는 방수식으로 상부에서 가공 용기(106)의 벽에 고정된 분리구를 가지며 바닥에서 뜨거운 물을 수집하고 통과시켜 적어도 출구(418 및 422)를 통해 배출하는 수집 헤더를 가진 동심벽으로 대체될 수 있다.

밖으로 기울어진 분리 원뿔(402)의 기능의 일부는 고체 흐름을 반지름방향으로 밖으로 향하게 하는 것이다. 안으로 기울어진 분리 원뿔(408)의 기능의 일부는 고체 흐름을 반지름방향으로 안으로 향하게 하며, 분리 원뿔(408)의 개구부를 통해 아래로 흐르게 함으로써 뜨거운 물이 고체 충전 재료로부터 분리되는 기회를 제공한다. 도 4c의 B-B는 안으로 기울어진 분리 원뿔(408) 상의 아래 방향으로의 평면도이고 원뿔은 동심원이고 가공 용기(106)의 외벽에 부착되는 것을 나타낸다. 원뿔은 가공 용기(106)의 전체 외주를 통과해 원호에 이른다. 원뿔(408)은 호에 설치될 수 있고 불연속적일 수 있다. 원뿔(408) 개구부(409)를 통과하는 뜨거운 물은 가공 용기(106)에서 적어도 하나의 출구를 통해 뜨거운 물 배출물을 통과시키는 동심 환상 수집팬(424)에 수집된다. 두 개의 출구(426a 및 426b)를 예로서 도 4a에 나타내었다.

도 4a를 계속 참조하면, 분리 장치(402, 404a-c, 406 및 408)는 여러 위치에 설치될 수 있어서 가공 용기(106)에서 실질적으로 아래로 흐르는 고체 충전 재료는 충전 고체가 분리 장치의 표면 위 또는 주위를 통과하는 여러 기회들을 제공하기 위해서 반지름방향으로 외부 흐름 내지 반지름방향으로 내부 흐름 패턴으로 바뀔 수 있다.

도 4e에서 C-C는 뜨거운 물을 아래로 통과시키고, 수집팬(428)에 수집되고 물 배출구(432)와 연결된 내부 배수구(430)를 통해 가공 용기(106)로부터 빠져나오게 하는 천공된 개구부(411)를 가진 실질적으로 수평인 분리 테이블(410)을 도시하는 아래로 내려다본 평면도이다. 비록 분리 테이블(410)은 도 4a와 4e에서 평면도와 입면도로 단일 테이블과 완전한 구로 나타내었지만, 지름이 증가하는 여러 동심 테이블을 사용하는 것도 가능한데, 각각은 위쪽의 더 작은 테이블 밑에 쌓여서 고체는 한 테이블에서 다음 테이블로 단계적으로 이동하면서 아래쪽과 바깥쪽으로 흐를 수 있다. 분리 테이블 또는 테이블들의 배치와 지름에 따라, 고체 충전 재료는 이의 안식 각도 때문에 각 테이블의 외부 에지를 흘러나갈 것이고 뜨거운 물은 테이블의 구멍을 통해 실질적으로 아래로 흐를 것이다. 충전 고체의 밖으로의 흐름은 분리 테이블(410)이 회전할 수 있다면 실질적으로 향상될 수 있다. 이것은 수평선을 기준으로 한 재료의 안식 각도를 효과적으로 낮출 것이고 이런 재료의 밖으로의 흐름을 증가시킬 것이다. 고체의 밖으로의 흐름을 증가시키고 고체 충전 재료가 테이블 또는 테이블들의 에지 밖으로 향하도록 하기 위해 정지 쟁기 또는 410과 같은 상기 회전 테이블과 유사한 구조의 부재를 위치시키는 것도 가능하다.

비록 도 4a에 구체적으로 도시되지 않았지만, 충전 재료가 가공 용기(106)로부터 배출 락 호퍼(108) 속으로 나가기 직전에 충전 재료로부터 추가의 뜨거운 물을 분리하기 위해서 다른 안으로 기울어진 분리 원뿔 또는 동심 천공 벽을 가공 용기(106)의 하부 배출 원뿔 부분(434) 내부 및 위에 위치시킬 수 있다(도 3). 뜨거운 물을 개량된 충전 재료로부터 분리하기 위한 다른 기회를 제공하기 위해서 재료 배출 락 호퍼(108)에 상기한 임의의 분리 장치를 설치할 수 있다.

도 4a의 다양한 분리 장치의 분리 표면이 천공되지 않고 고체인 경우에, 이런 표면은 가공 용기(106) 내에 내부 챔버 또는 튜브를 형성할 것이다. 각각의 이런 챔버가 개별 입구와 출구를 갖는 경우에, 가열 수단은 입구 속으로 유도될 수 있고, 열 에너지는 전도에 의해 챔버 또는 튜브를 통해 전달될 수 있고, 열 에너지는 전도, 대류 및 복사 열 전달의 원리에 의해 간접 방식으로 가공 용기(106) 충전 재료에 제공될 수 있다. 사용된 가열 수단은 가열 수단 입구(314 및 316)를 통해 주입된 직접 형태의 에너지를 공급하기 위해 가공 용기(106)를 통해 챔버 또는 튜브로부터 운반될 수 있다(도 3).

에너지를 가공 용기(106)에 제공하는 것과 반대로, 가열 수단을 냉각 수단으로 교체함으로써 상기한 대로 가공 용기(106)로부터 에너지가 제거될 수 있다.

도 4a를 다시 참조하면, 공기 또는 다른 적절한 산소 함유 기체가 충전물로부터 배출된 휘발성 물질의 일부를 열적으로 산화하고, 필요한 입력 에너지를 낮추기 위해서 또는 개량된 충전물을 더욱 안전하게 저장하기 위해서 가공 용기(106) 속에 주입되는 경우, 가열 수단이 입구(314 및 316)를 통해 가공 용기(106) 속에 주입되기 전에 공기 또는 산소 함유 기체를 가열 수단과 미리 혼합하는 것이 바람직할 수 있다. 비록 이것이 바람직한 방법이지만, 공기 또는 산소 함유 기체는 임의의 다른 입구 위치에서 가공 용기(106) 속에 주입될 수 있다. 미리 혼합되는 경우, 공기 또는 산소 함유 기체는 실질적으로 불활성 형태일 수 있고 가열 수단 입구(314 및 316)에 이르는 배관에서 또는 가열 수단 입구(314 및 316)에서 가열 수단과 반응할 수 없을 것이다. 마찬가지로, 공기 또는 산소 함유 기체는 배관 및 입구에서 건축 재료와 반응할 수 없을 것이다. 일단 가공 용기(106)에 있으면, 공기 또는 산소 함유 기체는 자유롭게 팽창하고, 혼합되어 가공 용기에 존재하는 여러 유기 연료와 반응하여 의도된 목적을 수행한다. 공기 또는 산소 함유 기체가 불활성 수단이 존재하지 않고 전용 입구를 통해 가공 용기 속에 주입되는 경우, 산화 반응은 입구 노즐 위치 근처 또는 내에서 발생할 수 있고 개량되는 여러 유기 연료와 국부적이고, 높은 발열 산화 반응에 의한 과량의 과열 때문에 구조적 완전성을 손상시킬 것이다.

도 5는 저장과 운반 전에 가공 용기(106)를 빠져나오는 개량된 충전 재료를 재수화하기 위한 대안적 방법에 대한 입구, 내부 및 출구 흐름을 가진 일반적인 장치 배열(500)을 나타내는 개략도이다. 두 개의 장치 구성은 도관(504)에서 개량된 충전물을 재수화하기 위해 사용될 수 있다. 균일 혼합기 기능(506)을 제공하는 장치 또는 재수화(512)를 위한 장치 또는 모두를 사용하는 것이다. 도 5의 배열은 재수화 장치(512) 앞의 균일 혼합기(506)를 나타내나, 배열은 반대가 될 수 있다. 도 3의 재료 배출 락 호퍼(108)로부터 배출된 도관(504) 속의 개량된 충전 재료는 재료에서 고유 수분 레벨이 재료의 평형 수분 레벨보다 과도하게 낮은 경우 불안정해질 수 있다. 만일 이런 경우에는, 재수화 수분은 고유 수분 레벨을 재료 평형 수분 레벨의 이하의 안전한 차별 한계로 증가시키기 위해서 재료에 다시 첨가되어야 한다.

개량된 충전물을 재수화하는 한 방법은 도관(502)에 젖은 일부 개량되거나 비 개량된 충전 재료를 첨가하고 도관(504)에 개량된 충전 재료를 첨가하는 것이며, 그 결과 섞인 혼합물은 원하는 평균 고유 수분 함량을 가진다. 최종 혼합물은 매우 균일해야하기 때문에, 블렌더 또는 믹서(506)와 같은 적절한 장비가 필요하다. 또한 혼합물은 혼합이 완결되고 균일한 경우, 벨트 컨베이어 또는 다른 운반 장치상에 만들어질 수 있다.

도관(502)에 젖은 부분 개량되거나 개량되지 않은 충전 재료로 사용될 수 있는 재료들의 하나는 여러 뜨거운 물 충전물에서 가공 용기(106)를 빠져나온 미세입자들이다. 혼합물에 사용된 이런 재료의 다른 소스는 자유 표면 수분을 함유하는 원료 충전 재료, 특히 적절한 크기의 원료 충전물을 가공 용기(106)에 준비하기 위해 상기한 대로 탄소질 재료로부터 선별된 미세입자들일 수 있다.

원하는 정도의 재수화 효과를 나타내기 위한 고체 충전 재료의 혼합이 충분하지 않은 경우, 물은, 예를 들어, 장치(512)에서 스프레이 노즐을 통해 재수화 수단 입력 흐름(510)에 증기 또는 물의 형태로 개량된 충전 재료에 직접 첨가될 수 있다. 재수화 장치(512)는 보습 챔버, 블렌더, 혼합기 또는 510에서 재수화 수단과 도관(508)에서 재수화 장치와 원료 충전 재료 사이에 밀접하고 균일한 접촉을 제공하는 다른 장치일 수 있고, 도관(514)에서 재수화된 개량 충전 재료는 원하는 양의 고유 수분을 함유한다.

본 발명의 목적과 특징은 도면과 함께 상세한 설명을 읽으면 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 원리에 따라 가공 용기하에서 생산물 분리 락 호퍼를 가진 주요 가공 용기의 상부에 재료공급 락 호퍼의 수직 방향을 나타내는 측면 입면도이다;

도 2는 본 발명의 원리에 따라 연속된 충전물 처리를 제공하기 위한 가공 용기와 함께 두 개의 재료공급 락 호퍼와 두 개의 생산물 배출 락 호퍼를 나타내는 측면 입면도이다;

도 3은 본 발명의 원리에 따라 입구와 출구 노즐을 나타내는 도 1의 가공 용 기의 부분 단면도이다;

도 4a는 본 발명의 원리에 따라 배열된 고체/물 분리 장치 이외에 입구 및 출구 노즐 세부사항을 나타내는 도 1의 가공 용기의 단면도이다;

도 4b는 도 4a의 장치의 분리 표면의 천공 영역의 확대도이다;

도 4c, d 및 e는 도 4a의 위치(A-A, B-B 및 C-C)에서 각각 취한 도 4a의 용기의 상부 평면도이다.

도 5는 본 발명의 원리에 따라 배열된 통상적인 재수화 장치 및 관련 투입,내부 및 배출 유속 흐름의 방향과 위치를 나타내는 개략도이다.

다음 실시예들의 각각의 경우에, 원료 석탄의 총 수분과 가공 석탄의 고유 수분은 모두 ASTM 방법 D3302에 의해 측정하였고, 평형 수분은 ASTM 방법 D1412-93에 의해 측정하였다.

실시예 1

와이오밍주, 라이트 부근의 블랙 썬더 마인으로부터 얻은 원탄(ROM) 아역청 석탄은 마이너스 1-1/2인치 대 플러스 16 메시의 크기이었다. 상기 석탄은 25.2 중량%(w%)의 함량, 24.5 중량%의 평형 수분 함량 및 파운드 당 9010 Btu의 높은 가열 수치(HHV)를 가진다. 석탄은 약 4 리터의 내부 공간의 배치형 압력솥에서 열적으로 개량되었다. 상기 압력솥은 약 350 그램의 원료 석탄이 충전된 상부 부분에 약 1/16 인치의 메시 스크린 제거가능한 바스켓을 가진 수직 방향의 실린더이다. 상기 압력솥은 밀봉되고 압력과 상응하는 포화 증기 온도를 목표 검사 조건으로 올리기 위해 사용되는 증기로 포화된다. 증기가 응축됨에 따라, 열은 배출되고 최종 응축물은 석탄으로부터 배출된 습기와 함께 석탄 바스켓 아래의 압력솥의 하부에서 배출되고 수집된다. 목표 가공 시간의 마지막에서, 증기는 압력솥으로부터 통기되고 압력은 주위 온도로 낮아지고, 이때 열적으로 개량된 석탄을 함유하는 바스켓은 제거되고 가공된 석탄은 분석을 위해 제출된다. 수행한 많은 검사 중에서, 두 가지가 개량된 석탄 특성에 대한 온도의 영향을 나타내는 역할을 한다. 하나는 430℉의 포화 증기 온도에서 이었고, 다른 하나는 제곱 인치 절대값(psia) 및 467 psia 당 약 344 파운드의 개별 포화 증기압에 상하는 460℉이었다. 검사 시설의 높은 곳에서 가우스 압력은 상기한 절 대압력보다 낮은 약 12.5 psi이다. 430℉에서 가공될 때, 개량된 석탄은 7.81 중량%의 고유 수분 레벨, 16.1 중량%의 평형 수분 레벨 및 11,397 Btu/lb의 HHV를 가진다. 460℉의 고온에서 가공될 때, 개량된 석탄은 6.0 중량%의 더 낮은 고유 수분 레벨, 14.1 중량%의 더 낮은 평형 수분 레벨 및 11,674 Btu/lb의 HHV를 가진다. 이 두 가지 검사는 개량된 제품에서 평형 수분 레벨을 낮추는 특히 고온의 면에서 가공 온도(및 압력)의 증가의 유익한 효과를 나타낸다.

주의: 고유 수분 이외의 인자들은 휘발성 물질 함량, 소다회 함량과 황 함량과 같은 HHV에 영향을 미친다. 다른 원료 샘플들은 이런 예에서 사용되었기 때문에, 고유 수분과 HHV 사이의 관계는 일정하지 않다.

실시예 2

실시예 1에 사용된 동일한 형태의 원료 석탄을 460℉에서 총 가공 시간인 17분에서 검사하였고, 분석했을 때, 가공된 석탄에서 고유 수분 레벨은 6.3 중량%로 여전히 매우 낮았고, HHV는 11,598 Btu/lb로 여전히 비교적 높았고, 20분 이하의 가공 시간은 52분의 가공 시간과 필적할 만한 매우 허용가능한 결과를 나타낸다는 것을 보여준다. 가공 시간의 효과는 24.1 중량%의 출발 고유 수분 레벨을 가지며, 460℉의 온도에서 가공한 다른 샘플을 사용하여 추가로 설명하였다. 19, 32 및 52분의 가공 시간은 개량된 제품에서 8.8 중량%, 8.4 중량% 및 8.7 중량%의 고유 수분 레벨을 나타낸 반면, 최종 고유 수분 레벨은 다른 샘플의 원료 석탄을 사용하기 때문에 그룹으로 높았고, 적어도 19 내지 52분 내의 가공 시간에 영향을 미칠 수 있는 세 가지 검사들 중에서 최종 수분 레벨에 기본적으로 차이가 없었다. 배치 당 약 10 파운드의 석탄을 가공할 있는 다른 배치 압력솥 장치를 사용하여, 실시예 1에 기술된 것과 유사한 블랙 썬더 석탄의 다른 샘플을 540분의 매우 긴 시간에 걸쳐 467℉로 가공하였다. 가공된 석탄에서 고유 수분 레벨은 6.2 중량% 이었고, 과도하게 긴 가공 시간은 최종 수분 레벨에 영향을 미치지 않는다는 것을 나타내었다. 평형 수분 레벨은 52분의 기본 케이스와 비교하여 더 짧고 더 긴 시간에서 가공한 샘플에서 측정하지 않았으나, 경험상 평형 수분 레벨은 고유 수분 레벨과 곡선형으로 비례한다는 것을 말해준다.

실시예 3

실시예 1에서 기술한 것과 동일한 형태의 원료 석탄에 의한 두 개의 다른 검사에서, 수은의 그램(㎍/g) 농도당 건중량으로 약 0.085 마이크로그램을 함유하는 원료 석탄을 검사하였는데 공기를 한 검사에 첨가하였고 다른 검사에는 첨가하지 않았다. 공기 첨가로, 72.1 중량%의 수은이 가공된 석탄으로부터 제거되었고 공기 첨가하지 않은 검사에서, 단지 51.6 중량%의 수은이 제거되었다. 이것은 가공하는 동안 공기 첨가는 수은 제거를 향상시킨다는 것을 보여준다. 공기 첨가는 증기가 첨가되기 전, 검사의 시작에서 이루어졌고 검사하는 동안 배치 압력솥에 연속적으로 흘러가지 않았으나, 공기는 압력솥이 이하에서 설명된 대로 압력솥 내의 비 응축성 기체의 부분 압력을 제어하기 위해 통기되는 한 반연속적 또는 연속적으로 첨가될 수 있다는 것을 인식하게 된다.

상기 두 검사에서, 온도는 동일하였으나, 압력은 달랐다. 공기가 가공에 첨가될 때, 공기는 다른 부분을 차지하는 증기로 전체 압력의 일부를 차지한다. 예를 들어, 가공 용기의 전체 압력이 466 psia이고 공기가 부피(v%)의 20 퍼센트를 차지하고 증기가 나머지 80%를 차지한다면, 증기의 부분 압력은 가공 환경이 100 v% 증기일 때 예상될 수 있는 460℉이 아닌 약 437℉의 포화 증기온도에 상응하는 단지 373 psia이다. 공기에서 산소는 산화 반응 때문에 가공하는 동안 소비되기 때문에, 반응 생성물들은 소비된 산소 부피와 동일하며, 증기 부분 압력에서의 임의의 변화 때문에 온도에 변화가 없다. 이 특정한 검사 동안 첨가된 공기의 양은 원료 석탄의 한 단위질량당 약 0.06 무게 분율 이었고, 공기는 검사 초기에 배치 방식으로 첨가된다는 것을 기억해야 한다. 증기 부피에 대한 공기 부피의 증기 온도에 대한 효과를 나타내는데 사용되는 동일한 추론은 공기에서 산소와 질소는 모두 비 응축성 기체이고, 이산화탄소와 일산화탄소와 같은 산소 생성물도 비 응축성 기체이기 때문에, 비 응축성 기체 부피 또는 농도의 효과를 설명하는데 확장될 수 있다. 비록 이산화탄소와 일산화탄소는 모두 비 응축성이지만, 일산화탄소에서 단지 산소는 본 발명에서 사용하는 가공 조건하에서 반응성이 있다. 가공하는 동안 충전물로부터 배출된 다른 휘발성 물질은 메탄, 프로판, 황화수소, 이산화황 등과 같은 비 응축성 기체일 수 있다.

실시예 4

실시예 1에 기술된 것과 동일한 형태의 원료 석탄으로 두 개의 다른 검사의 다른 세트에서, 공기를 연속적으로 한 검사에 첨가하였고 다른 검사에는 첨가하지 않았다. 실시예 3에서 설명한 대로, 가공 용기는 연속적으로 통기되었다. 가공 조건은 동일한 가공 온도와 시간으로 두 검사에서 필수적으로 동일하였다. 석탄, 증기 응축물 및 가용성 휘발성 유기물로부터 배출된 수분으로부터 얻은 두 개의 검사에서 수집된 액체를 분석할 때, 공기 첨가된 검사는 공기 첨가 없는 검사보다 낮은 액체에서 낮은 농도의 전체 유기 탄소 함량인 리터(mg/l) 당 약 278 밀리그램 또는 약 620mg/l을 가지며, 공기에서 산소는 물과 접촉하기 전 또는 접촉하는 동안 석탄으로부터 배출된 유기물과 반응한다는 것을 나타낸다. 이것은 공기가 첨가된 검사에서 가용성 유기물로부터 물에서 덜 착색되는 것에 의해 명백해졌다. 가공 용기에서 유기물이 선택적으로 산화될 때, 전체적인 유리한 효과는 물 처리와 세척의 비용을 낮추는 것이다. 이 특정한 검사 동안 첨가된 공기량은 원료 석탄의 단위 질량당 약 0.002 무게 비율이었고, 공기는 검사 시간 동안 연속적으로 첨가된다는 것을 기억해야 한다.

실시예 5

실시예 1을 다시 참조하면, 압력솥의 상부와 하부 부분 모두에 써모커 플(thermocouple)이 존재한다. 증기는 석탄 충전물이 가공 온도로 가열된 후 포화 온도에서 등온으로 응축하기 때문에, 양 써모커플은 열 개량 공정이 진행됨에 따라 동일한 온도를 나타낸다는 것으로 예상할 수 있으나, 사실은 아니다. 가공 전과 후의 석탄의 휘발성 물질 분석을 기초로 하여, 1 중량% 내지 5 중량%의 석탄 원료 중량은 MAF(수분과 소다회 제거)를 기초로 휘발성 물질로서 소비된다. 이 양 중에서,공기 첨가되지 않은 검사를 기초로 한 개량 공정에서 발생한 비 응축성 기체의 분석은 소비된 약 95 v%의 휘발성 물질은 이산화탄소 기체라는 것을 나타낸다. 압력솥 검사에서, 발생한 임의의 비 응축성 기체는 검사가 종료될 때까지 보통 가공 용기로부터 통기되지 않는다. 만일 비 응축성 기체인 이산화탄소가 증기와 균일하게 혼합되었다면, 압력솥의 상부와 하부 부분에 있는 양 써머커플은 동일한 온도를 나타낼 것을 예상할 수 있으나, 약간의 비 응축성 기체가 존재하는 경우 포화 증기압(실시예 3 참조)에 의해 예측될 수 있는 것보다 약간 낮은 온도를 나타낼 것이다. 액체가 검사하는 동안 압력솥의 하부 부분으로부터 제거되는 모든 압력솥 검사에서, 하부 써머커플은 처음에 상부 써머커플과 동일한 온도를 나타내지만, 검사가 진행함에 따라, 하부 써머커플은 온도가 떨어지기 시작하여 상부 써머커플보다 적어도 35℉ 낮은 온도에 도달하였다. 부피 측정을 기초로 하면, 하부 써머커플은 온도가 떨어질 때, 여전히 증기 공간에 위치하나 액체 속에 파묻히지 않고, 액체층 약간 위에 있다. 하나의 검사를 하는 동안 검사가 종료되기 전에 하부 부분으로부터 액체를 배출하는 것을 결정해야 하며, 즉시 하부 써머커플 눈금은 상부 써머커플과 일치하기 위해 증가하며 더 많은 액체가 배출될 때까지 다시 감소하기 시작한 다. 이 관찰과 방법은 수차례의 실패 없이 다른 가공 장치 배열로 반복하였다. 분자량(MW) 44의 일산화 탄소와 같은 고 분자량 기체는 MW 18의 수증기와 균일하게 혼합되지 않고, 하부 층에 층을 형성한다는 것을 알았다. 검사가 진행함에 따라 이산화탄소 층이 농축될 때, 써머커플로 측정한 포화 증기 온도는 이산화탄소가 액체 계면 바로 위의 계층화된 층에 농축됨에 따라 수증기 농도의 부분 압력 감소(비 응축성 기체가 포화 증기 온도에 영향을 미치는 실시예 3의 논의 참조) 때문에 점진적으로 낮아진다. 액체 계면이 액체의 제거 때문에 낮아질 때, 이산화탄소는 제거되지 않고, 층 레벨은 낮아지고 고정된 위치의 써머커플이 이산화탄소와 수증기 농도인 혼합된 고 농도가 아닌 실질적으로 수증기인 기체 온도를 측정하게 한다. 특정한 방법들은 고 분자량 비 응축성 기체가 가공 용기로부터 효과적으로 제거되도록 하기 위해 가공 장비에서 반드시 사용되어야 한다. 추론해보면, 반대 논리는 분자량 2의 수소와 같이 수증기보다 분자량이 낮은 비 응축성 기체에 대해서도 들어맞는다.

실시예 6

석탄은 적절한 락 호퍼 밸브를 가진 재료 공급 락 호퍼와 재료 배출 락 호퍼가 장착된 약 6인치 내부 지름과 60인치 높이의 수직 방향의 원통형 압력 용기로 이루어진 반 연속적으로 공급되고 배출되는 가공 용기에서 열적으로 개량하였다. 이 장치는 약 50 내지 55분의 가공 시간을 허용하는 매 12-14분 마다 약 12 lbs의 원료 석탄이 공급된다. 가공 용기는 레벨 제어를 유지하기 위해서 약 매 12-14 분마다 배출된다. 두 검사는 가공 용기로부터 배출되기 전에 개량된 대화의 적절한 배수와 탈수의 효과를 나타낸다. 마이너스 1 인치 대 플러스 8 메시 크기의 블랙 썬더 ROM 석탄은 25.8%의 수분 함량과 9076 Btu/lb의 HHV를 가진 원료 석탄으로 사용되었다. 459℉와 462.5 psia의 포화 증기를 가열 수단으로 사용하였다. 석탄과 증기 응축물로부터 제거된 수분에 해당하는 액체가 가공 용기 챔버의 하부로부터 연속적으로 배출되고 개량된 충전물이 재료 배출 락 호퍼로 이동하기 전에 대기로 통기될 때, 배출되었을 때 개량된 석탄에서 고유 수분 레벨은 11,554 Btu/lb를 가진 5.0 w%이었다. 액체가 가공 용기 챔버의 하부로부터 적절하게 배출되지 않고 개량된 석탄이 수반된 다량의 자유 액체와 함께 배출되는 경우, 개량된 충전물의 고유 수분 레벨은 10,791 Btu/lb의 HHV를 가진 12.6 w%으로 훨씬 높았다.

본 발명은 예를 들기 위해 상세한 설명을 참조하여 기술하였다. 본 발명의 범위와 취지는 적절하게 해석된 청구항으로부터 유추된다.

본 발명의 내용 중에 있음

Claims

충전물을 받기 위한 챔버, 충전물을 챔버에 전달하기 위한 용기 입구 및 챔버로부터 개량된 충전물을 전달하기 위한 용기 출구를 가진 가공 용기;

가압하에서 가열 수단을 충전물와 직접 접촉하기 위한 가공 용기 챔버에 전달하기 위해 가열 수단의 소스와 결합되는 적어도 하나의 가열 수단 입구;

가공 용기 챔버에 유체를 전달하기 위해 결합된 적어도 하나의 유체 출구; 및

적어도 하나의 유체 출구와 결합되고 유체로부터 충전물을 분리하도록 작동하는 유체 출구를 가진 적어도 하나의 액체 분리기를 포함하는 탄소질 재료의 충전물의 에너지 함량을 개량하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

가열 수단은 포화 증기를 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

가열 수단은 과열 증기를 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

용기의 길이를 따라 복수의 위치에 위치한 복수의 가열 수단 입구를 더 포함 하는 장치.
제 1 항에 있어서,

용기의 길이를 따라 복수의 위치에 위치한 복수의 가열 수단 출구를 더 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

챔버 내의 복수의 위치에 위치한 복수의 액체 분리기를 더 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

적어도 하나의 액체 분리기는 테이블 내의 구멍을 통해 액체를 액체 출구와 결합된 액체 저장 지역에 보내고 충전 재료를 반지름방향으로 바깥으로 가공 용기의 벽으로 보내기 위해 용기에 위치한 적어도 하나의 회전하는 천공 테이블을 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

적어도 하나의 액체 분리기는 입구와 출구 단부 사이의 챔버의 적어도 일부를 따라 연장된 적어도 하나의 천공 튜브, 액체 저장 지역과 결합된 적어도 하나의 튜브의 중공 내부를 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

적어도 하나의 액체 분리기는 용기 쪽으로 향하는 선단과 챔버 벽으로부터 이격된 기저부를 가지며, 챔버의 수직축을 따라 연장된 적어도 하나의 천공 원뿔, 하나의 액체 저장 지역과 결합되고 이어서 적어도 하나의 액체 출구와 결합된 적어도 하나의 원뿔의 중공 내부를 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

적어도 하나의 액체 분리기는 용기의 벽으로부터 용기 출구를 향해 연장되고 챔버의 세로축을 둘러싸는 개구부에서 종료되는 천공 벽을 가진 적어도 하나의 원뿔대, 천공 벽과 용기 벽 사이에 위치한 원형 액체 저장소를 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

탄소질 재료를 받기 위한 입구와 용기 입구와 결합된 출구를 가진 적어도 하나의 입구 락 호퍼; 및

용기 출구와 결합된 입구 및 개량된 탄소질 재료를 저장 장치에 전달하기 위한 출구를 가진 적어도 하나의 출구 락 호퍼를 더 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

반응성 산소를 함유하는 기체의 소스와 결합하는데 적합한 가공 용기 챔버의 적어도 하나의 기체 입구를 더 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

적어도 하나의 가열 수단 입구는 반응성 산소를 함유하는 기체 소스와 결합하는데 더 적합해진 장치.
제 1 항에 있어서,

가공 용기 챔버로부터 선택적 배출을 가능하게 하는 적어도 하나의 가공 용기 통기구를 더 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

충전물의 적어도 일부를 간접 가열하기 위한 가공 용기 챔버 내에 미리 선택된 위치에 위치한 간접 열 교환 요소를 더 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,

개량된 충전물을 받기 위한 용기 출구와 결합되고 소정의 양의 수분을 개량된 충전물에 제공하도록 작동하는 재수화 시스템을 더 포함하는 장치.
용기의 상부 말단에 위치한 용기 입구, 용기의 하부 말단에 위치한 용기 출구 및 용기 입구로부터 용기 출구까지 연장된 충전물을 받기 위한 챔버를 가진 실질적으로 수직 방향의 가공 용기;

압력하에서 가열 수단을 충전물과 직접 접촉을 위한 가공 용기 챔버 속에 전달하기 위한 가열 수단의 소스와 결합되고, 용기의 상부 말단과 하부 말단 사이의 소정의 위치에 위치한 복수의 가열 수단 입구;

유체를 전달하기 위해 가공 용기 챔버와 결합되고 용기의 상부 및 하부 말단 사이의 소정의 위치에 위치한 복수의 액체 출구;

가공 용기 챔버로부터 기체를 선택적으로 배출하고 용기의 상부 및 하부 말단 사이의 소정의 위치에 위치한 복수의 가공 용기 통기구; 및

복수의 액체 출구의 적어도 하나와 결합되고 액체로부터 충전물을 분리하도록 작동하는 액체 수집 챔버를 가지며, 챔버 내에 복수의 소정의 위치에 위치한 복수의 액체 분리기를 포함하는 탄소질 재료의 충전물의 에너지 함량을 개량하기 위한 장치.
제 17 항에 있어서,

복수의 가공 용기 통기구의 위치는 가공 용기 챔버에서 발생한 물보다 가벼운 비 응축성 증기가 가공 용기 챔버의 상부 지역으로부터 제거되고 가공 용기 챔버에서 발생한 물보다 무거운 비 응축성 증기가 가공 용기 챔버의 하부 지역으로부터 제거되도록 미리 선택되는 장치.
제 17 항에 있어서,

복수의 가열 수단 입구의 위치는 용기 입구에 들어가는 충전 재료가 미리 선 택된 용기 작업 온도로 빠르게 가열되고 용기 출구로 들어가는 충전 재료의 표면상의 자유 수분이 증기 형태로 변형되도록 미리 선택되는 장치.
제 17 항에 있어서,

복수의 가공 용기 통기구의 위치는 상응하는 가열 수단 입구의 위치와 실질적으로 동일하게 높고 반대쪽이어서, 가공 용기 챔버를 통한 가열 수단의 효과적인 흐름은 향상되는 장치.
제 17 항에 있어서,

반응성 산소를 함유하는 기체의 소스와 결합되고 용기의 길이를 따라 복수의 위치에 위치한 가공 용기 챔버의 복수의 기체 입구를 더 포함하는 장치.
제 21 항에 있어서,

기체 입구의 복수의 위치는 복수의 가열 수단 입구의 위치와 실질적으로 동일한 장치.
제 17 항에 있어서,

복수의 가열 수단은 반응성 기체를 함유하는 기체의 소스와 결합되는 장치.
제 17 항에 있어서,

복수의 액체 분리기는 챔버의 상부 부분에 위치한 제 1 천공 원뿔 표면 및 제 1 액체 출구로 유체를 전달하기 위한 제 1 천공 원뿔 표면 밑의 수집 챔버;

제 1 천공 원뿔 표면 밑의 챔버에 아래 방향으로 연장되고 천공 표면과 제 2 액체 출구로 유체를 전달하기 위한 하부 말단부를 가진 적어도 하나의 중공 튜브; 및

적어도 하나의 중공 튜브 밑의 챔버의 하부 부분에 천공 표면을 가지며 제 3 액체 출구로 유체를 전달하기 위한 천공 표면 밑의 수집 챔버를 가진 분리 테이블을 포함하는 장치.
제 17 항에 있어서,

개량된 충전물을 받기 위한 용기 출구와 결합되고 개량된 충전물에 미리 선택된 양의 수분을 첨가하도록 작동하는 재수화 시스템을 더 포함하는 장치.
충전물로부터의 수분을 제 1 평형 수분 레벨 밑의 제 2 수분 레벨로 만들도록 충전물을 가열하고 충전물의 평형 수분 레벨을 제 1 평형 수분 레벨과 제 2 수분 레벨 사이의 값으로 낮추기 위해 압력하에서 충전물과 가열 수단을 직접 접촉하는 단계; 및

전달된 수분을 충전물로부터 분리하는 단계를 포함하는 제 1 평형 수분 레벨을 가진 탄소질 재료의 충전물의 에너지 함량을 개량하기 위한 방법.
제 26 항에 있어서,

충전물을 제 2 수분 레벨보다 높으나 충전물의 제 1 평형 수분 레벨보다 낮은 제 3 수분 레벨로 재수화하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 26 항에 있어서,

가열 수단은 포화 증기를 포함하는 방법.
제 28 항에 있어서,

충전물은 충전물 입자들이 탄성이 되는 최소 온도와 열 분해가 일어나는 최대 온도 사이로 가열되는 방법.
제 29 항에 있어서,

최소 온도는 약 400℉이고 최대 온도는 약 500℉인 방법.
제 30 항에 있어서,

충전물은 약 247 psia와 약 680 psia 사이의 압력하에서 가열되는 방법.
제 26 항에 있어서,

가열 수단은 과열 증기를 포함하는 방법.
제 28 항에 있어서,

가열 수단의 일부는 포화 증기로부터 응축된 가압된 뜨거운 물을 포함하는 방법.
제 32 항에 있어서,

가열 수단의 일부는 과열 증기로부터 응축된 가압된 뜨거운 물을 포함하는 방법.
제 26 항에 있어서,

충전물은 약 5 분 내지 약 1000 분의 시간 동안 압력하에서 가열 수단과 직접 접촉하는 방법.
제 26 항에 있어서,

충전물은 약 15 분 내지 약 60 분의 시간 동안 압력하에서 가열 수단과 직접 접촉하는 방법.
제 26 항에 있어서,

충전물은 약 20 분 내지 약 30 분의 시간 동안 압력하에서 가열 수단과 직접 접촉하는 방법.
제 26 항에 있어서,

제 2 수분 레벨은 제 1 평형 수분 레벨의 약 20% 내지 약 60% 사이인 방법.
제 27 항에 있어서,

제 3 수분 레벨은 제 2 평형 수분 레벨의 약 101% 내지 약 125% 사이인 방법.
제 27 항에 있어서,

제 3 수분 레벨은 제 2 평형 수분 레벨의 약 110% 내지 약 120% 사이인 방법.
제 27 항에 있어서,

재수화는 보습 챔버에서 수행되는 방법.
제 27 항에 있어서,

재수화는 적어도 하나의 분사 노즐을 통해 개량된 충전물을 물로 분사하여 수행되는 방법.
제 27 항에 있어서,

재수화는 개량된 충전물과 비 개량된 탄소질 재료와 혼합하여 수행되는 방 법.
제 26 항에 있어서,

충전물로부터 배출된 유기 휘발성 물질의 적어도 일부를 열적으로 산화하는데 충분한 양으로 반응성 산소를 함유하는 기체를 가열 수단에 첨가하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 26 항에 있어서,

허용가능한 산화 반응을 일으키는데 충분한 양으로 반응성 산소를 함유하는 기체를 가열 수단에 첨가하여 충전물을 가열하기 위해 필요한 에너지 공급량을 낮추는 방법.
제 26 항에 있어서,

충전물의 반응 부위의 수동적 산화를 일으키는데 충분한 양으로 반응성 산소를 함유하는 기체를 가열 수단에 첨가하여 저장시에 개량된 충전물을 더욱 안정하게 하는 방법.
제 26 항에 있어서,

개량된 충전물의 파운드(마른 상태 기초)당 약 0.00005 파운드 산소와 개량된 충전물의 파운드(마른 상태 기초)당 약 0.05 파운드 산소 사이의 양으로 반응성 산소를 함유하는 기체를 가열 수단에 첨가하는 방법.
제 26 항에 있어서,

개량된 충전물의 파운드(마른 상태 기초)당 약 0.00001 파운드 산소와 개량된 충전물의 파운드(마른 상태 기초)당 약 0.025 파운드 산소 사이의 양으로 반응성 산소를 함유하는 기체를 가열 수단에 첨가하는 방법.
제 26 항에 있어서,

개량된 충전물의 파운드(마른 상태 기초)당 약 0.0005 파운드 산소와 개량된 충전물의 파운드(마른 상태 기초)당 약 0.01 파운드 산소 사이의 양으로 반응성 산소를 함유하는 기체를 가열 수단에 첨가하는 방법.
제 26 항에 있어서,

충전물에서 수은 레벨의 감소를 일으키는데 충분한 양으로 반응성 산소를 함유하는 기체를 가열 수단에 첨가하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 26 항에 있어서,

충전물의 적어도 일부를 간접 열 교환을 통해 가열하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 26 항에 있어서,

미리 선택된 상부 및 하부 크기 한계 내에서 가열 수단과의 직접 접촉 전에 충전물을 사이징하는 단계
제 52 항에 있어서,

충전물 재료의 크기는 충전 재료를 위한 로진 라믈러 지표를 따르는 상부 및 하부 크기 한계 내로 분포되는 방법.
제 26 항에 있어서,

탄소질 재료는 석탄을 포함하는 방법.
제 53 항의 방법에 의해 개량된 석탄.
제 26 항에 있어서,

충전물 도처에서 균일한 온도 상태를 유지하기 위해 충전물을 가열하는 동안 비 응축성 기체를 통기하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 56 항에 있어서,

통기는 충전물을 가열하는 동안 연속적으로 수행되는 방법.
제 56 항에 있어서,

통기는 충전물을 가열하는 동안 주기적으로 수행되는 방법.