RU2208580C1 - Method of continuous processing of carbon-containing materials and device for method embodiment - Google Patents
Method of continuous processing of carbon-containing materials and device for method embodiment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2208580C1 RU2208580C1 RU2002106129A RU2002106129A RU2208580C1 RU 2208580 C1 RU2208580 C1 RU 2208580C1 RU 2002106129 A RU2002106129 A RU 2002106129A RU 2002106129 A RU2002106129 A RU 2002106129A RU 2208580 C1 RU2208580 C1 RU 2208580C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- raw materials
- chamber
- carbonization
- heating
- chambers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству активного угля и органических продуктов из углеродосодержащего сырья. The invention relates to the production of activated carbon and organic products from carbon-containing raw materials.
Известен способ переработки углеродосодержащего сырья (древесины, лигнина, целлолигнина, каменного угля и т.д.), предусматривающий карбонизацию сырья во вращающейся печи со скоростью подъема 15-40oС/мин до температуры 400-650oС в атмосфере углекислого газа или топочных газов. Карбонизированный продукт выгружают, охлаждают и подают в другой реактор, где осуществляют нагревание без доступа газообразных реагентов до 800-850oС со скоростью подъема температуры 50-100oС/час. Затем без охлаждения продукта активируют водяным паром. По завершении процесса активации активный уголь выгружают, охлаждают и измельчают (патент РФ 2023661, С 01 В 31/08, 1994).A known method of processing carbon-containing raw materials (wood, lignin, cellolignin, coal, etc.), which provides for the carbonization of raw materials in a rotary kiln at a rate of rise of 15-40 o C / min to a temperature of 400-650 o C in an atmosphere of carbon dioxide or furnace gases. The carbonated product is discharged, cooled and fed to another reactor, where it is heated without access of gaseous reactants to 800-850 o C with a temperature rise rate of 50-100 o C / hour. Then, without cooling, the product is activated with water vapor. Upon completion of the activation process, activated carbon is discharged, cooled and ground (RF patent 2023661, 01 B 31/08, 1994).
Недостаток известного способа состоит в сложной технологии проведения процесса, предусматривает использование высоких температур. The disadvantage of this method is the complex technology of the process, involves the use of high temperatures.
Известен способ непрерывной переработки углеродосодержащего сырья в аппарате для получения активных углей в псевдосжиженном слое, включающий стадии предварительного нагрева сырья при температуре 100-150oС, низкотемпературной карбонизации при температуре 400-500oС, высокотемпературной карбонизации при 750-850oС, активации твердого продукта карбонизации парогазовой смесью и устройство для его осуществления, содержащее последовательно соединенные посредством переточных патрубков и размещенные друг под другом реакционные камеры предварительного нагрева низкотемпературной и высокотемпературной карбонизации и активации, узлы подачи сырья и перегретого водяного пара, патрубки для отвода активного угля и парогазовой смеси (авт. св. СССР 4677611, С 01 В 31/08, 1972).A known method for the continuous processing of carbon-containing raw materials in an apparatus for producing activated carbons in a fluidized bed, comprising the stages of preheating the raw material at a temperature of 100-150 o C, low-temperature carbonization at a temperature of 400-500 o C, high-temperature carbonization at 750-850 o C, activation of solid the carbonization product with a gas-vapor mixture and a device for its implementation, containing reaction chambers connected in series by means of transfer nozzles and placed under each other ceiling elements heating the low-temperature and high-temperature carbonization and activation, the feed components and superheated steam nozzles for discharging active coal and gas mixture (auth. binding. USSR 4677611, C 01 B 31/08, 1972).
Недостатками известных способа и устройства являются сложная технология проведения процесса с использованием высоких температур, получение активного угля с низкой сорбционной способностью по отношению к нефти и нефтепродуктам и недоизвлечение органических продуктов переработки ввиду ограниченных технологических возможностей. The disadvantages of the known method and device are the complex technology of the process using high temperatures, the production of activated carbon with low sorption ability in relation to oil and oil products and the underproduction of organic processed products due to limited technological capabilities.
Известен способ непрерывной переработки углеродосодержащего сырья, включающий подачу сырья в узел предварительного нагрева, введение реакционных добавок в сырье, стадии предварительного нагрева сырья, карбонизации, активации и созревания, а также устройство для его осуществления, содержащее узлы введения реакционных добавок, подачи сырья и соединенные переточными патрубками узел предварительного нагрева сырья, камеры карбонизации, активации и созревания (патент RU 2118291, С 01 В 31/08, С 10 G 1/00, 1998). A known method for the continuous processing of carbon-containing raw materials, including supplying raw materials to the preheating unit, introducing reaction additives into the raw materials, stages of preheating of the raw materials, carbonization, activation and maturation, as well as a device for its implementation, containing units for introducing reaction additives, supplying raw materials and connected by overflow the nozzles node preheating of raw materials, carbonization chamber, activation and maturation (patent RU 2118291, 01 01 31/08, 10 G 1/00, 1998).
Недостатком известного способа и устройства является недостаточная эффективность из-за низкой производительности и нестабильного качества получаемого продукта карбонизации. Это объясняется неравномерным распределением реакционных добавок и неоднородностью размеров сырья, а также относительно высокой и различной влажностью. Кроме этого, температура на стадии предварительного нагрева сырья недостаточна, что является сдерживающим фактором производственного процесса на последующих стадиях. The disadvantage of this method and device is the lack of efficiency due to low productivity and unstable quality of the obtained carbonization product. This is due to the uneven distribution of reaction additives and the heterogeneity of the size of the raw materials, as well as relatively high and different humidity. In addition, the temperature at the stage of preheating of raw materials is insufficient, which is a limiting factor in the production process in subsequent stages.
Известен также способ непрерывной переработки углеродосодержащего сырья, включающий подготовку сырья к переработке, введение в сырье реакционных добавок в процессе подготовки, подачу сырья в камеры предварительного нагрева сырья и карбонизации с нагревом до 150-200oС, а также стадии активации и созревания.There is also known a method of continuous processing of carbon-containing raw materials, including preparing the raw materials for processing, introducing reaction additives into the raw materials during the preparation process, feeding the raw materials to the raw materials pre-heating and carbonization chambers with heating to 150-200 ° C, as well as the activation and maturation stages.
Известно также устройство для непрерывной переработки углеродосодержащего сырья, содержащее узлы подготовки сырья к переработке, введения реакционных добавок, подачи сырья и соединенные переточными патрубками камеры предварительного нагрева сырья и карбонизации, снабженные рубашками электрообогрева, активации и созревания, каждая из камер снабжена рабочим валом, устройство содержит также выходной шлюзовой затвор [патент RU 2174098, С 01 В 31/08, 2001 (прототип)]. It is also known a device for the continuous processing of carbon-containing raw materials, containing units for preparing raw materials for processing, introducing reaction additives, supplying raw materials and interconnecting pre-heating pipes for raw materials and carbonization, equipped with electric heating jackets, activation and maturation, each of the cameras is equipped with a working shaft, the device contains also an output gate lock [patent RU 2174098, C 01 B 31/08, 2001 (prototype)].
Недостатком известного способа является его недостаточная эффективность из-за низкой производительности и нестабильного качества получаемого углерода. Это объясняется тем, что не обеспечивается надежный и качественный отбор парогазовой смеси, водоорганического конденсата и смолообразного продукта. Следовательно, смолообразный продукт, частично смешиваясь с углеродом, создает налипание (коксование углерода) в пазах, на соединениях лопастей ворошителей и на внутренних стенках камеры предварительного нагрева сырья, камеры карбонизации, а также в переточных патрубках. На выходе такой углерод имеет сильное насыщение смолообразным продуктом, что снижает его качество. The disadvantage of this method is its lack of effectiveness due to low productivity and unstable quality of the resulting carbon. This is due to the fact that reliable and high-quality selection of a gas-vapor mixture, water-organic condensate and a gummy product is not ensured. Therefore, the resinous product, partially mixed with carbon, creates adhesion (carbon coking) in the grooves, on the joints of the agitator blades and on the inner walls of the feedstock pre-heating chamber, carbonization chamber, and also in transfer pipes. At the output, such carbon has a strong saturation with a resinous product, which reduces its quality.
Кроме этого, предварительный нагрев сырья до температур 150-250oС непосредственно и вблизи входного патрубка камеры предварительного нагрева приводит к интенсивному выделению парогазовой смеси и водоорганического конденсата, которые не успевают выйти через узел сбора и разделения отработанной парогазовой смеси и частично выходят через входной патрубок камеры предварительного нагрева в узел подачи сырья. С выходом парогазовой смеси нарушается экология производства и существенно повышается влажность подготовленного сырья, налипание его на стенках входных агрегатов, комкование и зависание, которое устраняется только чисткой бункера-накопителя с размещенным на его выходе шлюзовым затвором.In addition, the preliminary heating of the raw material to temperatures of 150-250 o C directly and near the inlet pipe of the pre-heating chamber leads to the intensive separation of the vapor-gas mixture and water-organic condensate, which do not have time to exit through the collection and separation unit of the spent vapor-gas mixture and partially exit through the inlet pipe of the chamber pre-heating in the feed unit. With the release of the vapor-gas mixture, the production ecology is violated and the moisture content of the prepared raw materials increases, it sticks to the walls of the inlet units, clumping and freezing, which can be eliminated only by cleaning the storage hopper with a lock gate located at its outlet.
Целью изобретения является повышение эффективности способа путем обеспечения качественных показателей получаемого углерода и повышение производительности и надежности устройства. The aim of the invention is to increase the efficiency of the method by providing quality indicators of the carbon obtained and increasing the productivity and reliability of the device.
Поставленная цель достигается тем, что в способе непрерывной переработки углеродосодержащего сырья, включающий подготовку сырья к переработке, введение в сырье реакционных добавок в процессе подготовки, подачу сырья в камеры предварительного нагрева сырья и карбонизации с нагревом до 150-250oС, а также стадии активации и созревания, дополнительно нагрев сырья осуществляют на удалении от входа камеры предварительного нагрева сырья, при этом проводят непрерывный отбор парогазовой смеси, водоорганического конденсата из полостей сбора, выполненных над камерами предварительного нагрева сырья и карбонизации. Устройство для непрерывной переработки углеродосодержащего сырья, содержащее узлы подготовки сырья к переработке, введения реакционных добавок, подачи сырья и соединенные переточными патрубками камеры предварительного нагрева сырья и карбонизации, снабженные рубашками электрообогрева, камеры активации и созревания, причем каждая из камер снабжена рабочим валом, устройство содержит также выходной шлюзовой затвор, кроме этого, над рубашками электрообогрева камер предварительного нагрева сырья и карбонизации дополнительно выполнены полости, плавно переходящие в узлы сбора и разделения парогазовой смеси, причем рубашку электрообогрева камеры предварительного нагрева сырья размещают на удалении от входного патрубка камеры, а камеры карбонизации по всей длине в нижней части снабжены узлами сбора смолообразного продукта. А также тем, что:
- переточные патрубки выполнены съемными, фланцы которых соединяют выход-вход соответствующих камер;
- рабочие валы снабжены шнековыми винтами с постоянным шагом, частыми глубокими пазами и образовавшимися секторами в виде лопаток и с отсутствием их на концах валов над выходными патрубками камер;
- на входном и среднем участках камеры карбонизации дополнительно установлены узлы отвода смолообразного продукта;
- в узле сбора и разделения отработанной парогазовой смеси, на выходах камер предварительного нагрева сырья, карбонизации, активации и созревания установлены термопары и совместно с ними дополнительно размещены датчики давления;
- узлы сбора и разделения парогазовой смеси и смолообразного продукта снабжены устройствами разделения вырабатываемых продуктов от окружающей атмосферы, например гидрозатворами;
- дополнительно между камерой карбонизации и камерой активации с помощью переточных патрубков размещена вторая камера карбонизации, аналогичная первой;
- выходной шлюзовой затвор выполнен в виде разгрузочного затвора шнекового типа и установлен наклонно вверх от выхода камеры созревания;
- рубашку электрообогрева камеры предварительного нагрева сырья размещают на удалении от входного патрубка, не превышающем диаметра самой камеры.This goal is achieved by the fact that in the method of continuous processing of carbon-containing raw materials, including preparing the raw materials for processing, introducing reaction additives into the raw materials in the preparation process, feeding the raw materials to the raw material pre-heating and carbonization chambers with heating to 150-250 o С, as well as the activation stage and ripening, additionally, the heating of the raw materials is carried out at a distance from the input of the preliminary heating chamber of the raw materials, while continuous selection of the vapor-gas mixture, water-organic condensate from the collection cavities is carried out, filled over the pre-heating chambers of raw materials and carbonization. A device for the continuous processing of carbon-containing raw materials, containing units for preparing raw materials for processing, introducing reaction additives, supplying raw materials and interconnecting pre-heating pipes for raw materials and carbonization, equipped with electric heating jackets, activation and maturation chambers, each of which is equipped with a working shaft, the device contains also an exit lock gate, in addition, above the shirts of the electric heating chambers for preliminary heating of raw materials and carbonization cavities smoothly passing into the units for collecting and separating the gas-vapor mixture, and the electric heating jacket of the raw material preheating chamber is placed at a distance from the chamber inlet pipe, and the carbonization chambers are provided with resinous product collecting units along the entire length in the lower part. And also the fact that:
- transfer pipes are removable, the flanges of which connect the output-input of the respective chambers;
- working shafts are equipped with screw screws with a constant pitch, frequent deep grooves and the formed sectors in the form of blades and with the absence of them at the ends of the shafts above the outlet pipes of the chambers;
- in the inlet and middle sections of the carbonization chamber additionally installed nodes removal of resinous product;
- in the unit for collecting and separating the spent steam-gas mixture, at the exits of the chambers for preheating of raw materials, carbonization, activation and maturation, thermocouples are installed and pressure sensors are additionally placed with them;
- nodes for collecting and separating a gas-vapor mixture and a gummy product are equipped with devices for separating the produced products from the surrounding atmosphere, for example, with water locks;
- in addition between the carbonization chamber and the activation chamber by means of transfer nozzles, a second carbonization chamber is placed, similar to the first;
- the exit lock gate is made in the form of a discharge screw of the screw type and is installed obliquely upward from the exit of the maturation chamber;
- the electric heating jacket of the preheating chamber of the raw material is placed at a distance from the inlet pipe not exceeding the diameter of the chamber itself.
На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, а на фиг.2 и 3 - фрагмент и разрез по А-А рабочего вала с лопатками. In FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed device, and in FIGS. 2 and 3, a fragment and a section along AA of the working shaft with blades.
Устройство для непрерывной переработки углеродосодержащего сырья содержит: узлы подготовки сырья к переработке 1 и введения реакциооных добавок 2; шнековый смеситель 3; узел подачи сырья 4; бункер-питатель 5; шлюзовой загрузочный затвор 6; переточные патрубки 7; камеры предварительного нагрева сырья 8, карбонизации 9 и 34, активации 10, созревания 11; выходной шлюзовой разгрузочный затвор 12; рубашки электрообогрева 13 и 14 камеры предварительного нагрева сырья 8 и камеры карбонизации 9 и 34 соответственно; полости 15 и 20 сбора парогазовой смеси; узлы сбора 16 и 21, разделения 17 и 22 парогазовой смеси; входные патрубки 18 и 23; узлы отвода смолообразного продукта 19; рубашка охлаждения 24; штуцеры ввода 25 и вывода 26 воды в рубашку охлаждения; штуцер 27 подачи перегретого водяного пара; термопары 28; датчики давления 29; штуцер 30 подачи азота; отбойники твердого продукта карбонизации 31; штуцер 32 вывода смолообразного продукта и штуцер 33 вывода водоорганического конденсата узлов разделения парогазовой смеси; вторая камера карбонизации 34. A device for the continuous processing of carbon-containing raw materials contains: nodes for preparing raw materials for processing 1 and introducing reaction additives 2; screw mixer 3; node feed 4; hopper feeder 5; gateway loading gate 6; transfer branch pipes 7; chamber pre-heating of raw materials 8, carbonization 9 and 34, activation 10, maturation 11; output lock discharge gate 12; electric heating jackets 13 and 14 of the preheating chamber of the raw material 8 and carbonization chambers 9 and 34, respectively; cavity 15 and 20 collecting vapor-gas mixture; collection nodes 16 and 21, separation 17 and 22 of the vapor-gas mixture; inlet pipes 18 and 23; nodes removal of the resinous product 19; cooling jacket 24; fittings input 25 and output 26 of water in the cooling jacket; fitting 27 for supplying superheated water vapor; thermocouples 28; pressure sensors 29; fitting 30 for supplying nitrogen; solid carbonization product chippers 31; a fitting 32 for outputting a gummy product and a fitting 33 for outputting water-organic condensate of gas-vapor mixture separation units; second carbonization chamber 34.
Узел подготовки сырья к переработке 1 состоит из соединенных друг с другом измельчающего устройства, сушилки, бункера-дозатора буферного запаса сырья (на фиг.1 не показаны) и шнекового смесителя 3, другой вход которого подключен к узлу введения реакционных добавок 2. Узел подачи сырья 4 выполнен в виде бункера-питателя 5 с размещенным на его выходе шлюзовым загрузочным затвором 6. С целью обеспечения доступа к узлам установки для проведения чистки, ремонта и облегчения процесса замены камер, а также подключение различных агрегатов переточные патрубки 7 выполнены съемными. The unit for preparing raw materials for processing 1 consists of a grinding device connected to each other, a dryer, a hopper-dispenser for a buffer stock of raw materials (not shown in Fig. 1) and a screw mixer 3, the other input of which is connected to the unit for introducing reaction additives 2. The unit for supplying raw materials 4 is made in the form of a hopper-feeder 5 with a lock loading gate 6 located at its outlet 6. In order to provide access to the units of the installation for cleaning, repair and facilitating the process of replacing chambers, as well as connecting various transfer units the nozzles 7 are removable.
Основными узлами устройства, обеспечивающими переработку сырья, являются камеры предварительного нагрева сырья 8, карбонизации 9 и 34, активации 10 и созревания 11. Камеры выполнены в виде идентичных реакторов барабанного типа с размещенным внутри рабочим валом лопастного, шнекового типа или их комбинацией (шнеки выполнены с глубокими пазами, а полученные сектора - в виде лопаток). Конструкция лопастных валов обеспечивает равномерное перемешивание и перемещение по камере хорошо подготовленного сырья без образования застойных зон. Однако конструктивное исполнение соединений и установка лопаток лопастных валов достаточно сложна и менее надежна, особенно при использовании их в условиях постоянного воздействия относительно высоких температур. Более простыми в изготовлении и надежными в эксплуатации являются шнековые винтовые валы, которые в отличие от аналога выполнены с постоянным шагом по всей длине рабочего вала, с частыми глубокими пазами и образовавшимися секторами в виде лопаток (фиг.2, 3), но с отсутствием их на конце вала над выходным патрубком (фиг.1). Постоянный шаг винта по всей длине рабочего вала обеспечивает более свободный выход парогазовой смеси в процессе прогрева и продвижения сырья по камере, а именно при уменьшении массы и объема сырья возрастает интенсивность выхода и объем отработанной парогазовой смеси, которая при изменении массы сырья имеет более свободный выход в систему сброса. Винты шнекового вала, преобразованные в лопатки, устраняют недостатки лопастного вала и обеспечивают более интенсивное перемешивание сырья и его равномерное перемещение по камере. Отсутствие преобразованных лопаток на конце вала над выходным патрубком обеспечит нормальное продвижение сырья в выходной патрубок и одновременно через него свободный выход отработанной парогазовой смеси из нижней камеры без налипания и коксования перерабатываемого сырья. The main components of the device, which provide the processing of raw materials, are chambers for preheating of raw materials 8, carbonization 9 and 34, activation 10 and ripening 11. The chambers are made in the form of identical drum-type reactors with a blade, screw type working shaft or a combination of them (screws made with deep grooves, and the resulting sectors - in the form of blades). The design of the blade shafts provides uniform mixing and movement along the chamber of well-prepared raw materials without the formation of stagnant zones. However, the design of the joints and the installation of the blades of the blade shafts are quite complex and less reliable, especially when used under constant exposure to relatively high temperatures. More simple to manufacture and reliable in operation are screw screw shafts, which, in contrast to the analog, are made with a constant pitch along the entire length of the working shaft, with frequent deep grooves and formed sectors in the form of blades (figure 2, 3), but with no at the end of the shaft above the outlet pipe (figure 1). The constant pitch of the screw along the entire length of the working shaft provides a more free exit of the vapor-gas mixture during heating and advancement of the raw materials along the chamber, namely, with a decrease in the mass and volume of the raw materials, the output intensity and the volume of the exhausted vapor-gas mixture increase, which, when the mass of the raw material changes, has a more free exit in reset system. The screws of the screw shaft, converted into blades, eliminate the disadvantages of the blade shaft and provide more intensive mixing of the raw material and its uniform movement along the chamber. The absence of converted blades at the end of the shaft above the outlet pipe will ensure the normal movement of raw materials into the outlet pipe and at the same time through it the free exit of the spent steam-gas mixture from the lower chamber without sticking and coking of the processed raw materials.
Камеры предварительного нагрева сырья 8 и карбонизации 9 и 34 имеют рубашки электрообогрева 13 и 14, а камеры активации 10 и созревания 11 - рубашку охлаждения 24. Ввод воды в рубашку охлаждения 24 осуществляется через входной штуцер 25, а вывод - через выходной штуцер 26. The preheating chambers of the feedstock 8 and carbonization 9 and 34 have electric heating jackets 13 and 14, and the activation chambers 10 and ripening 11 have a cooling jacket 24. Water is introduced into the cooling jacket 24 through the inlet fitting 25, and the output through the outlet fitting 26.
В камеру активации 10 через штуцер 27 обеспечивается подача перегретого водяного пара из парогенератора (не показан). In the activation chamber 10 through the nozzle 27 provides the supply of superheated water vapor from a steam generator (not shown).
Для загрузки сырья в устройство в узле подачи сырья 4 предусмотрен шлюзовой загрузочный затвор 6, а для выгрузки углерода из устройства имеется выходной шлюзовой разгрузочный затвор 12 шнекового типа с приводом, установленный наклонно вверх от выхода камеры созревания 11. Такое размещение шлюзового разгрузочного затвора 12 и оптимальный подбор скорости вращения его привода относительно производительности установки обеспечит бесперебойную выгрузку готовой продукции и более надежное разделение образующегося газообразного продукта на выходе технологической системы от окружающей среды. For loading raw materials into the device, a feed lock 6 is provided in the feed supply unit 4, and for discharging carbon from the device, there is an outlet lock discharge gate 12 of a screw type with a drive mounted obliquely upward from the exit of the maturation chamber 11. This arrangement of the lock discharge gate 12 is optimal the selection of the rotation speed of its drive relative to the performance of the installation will ensure uninterrupted unloading of finished products and a more reliable separation of the resulting gaseous product into ode technological system from the environment.
В устройстве имеется система сбора и разделения отработанной парогазовой смеси, которая размещается как над рубашкой электрообогрева 13 камеры предварительного нагрева сырья 8, так и над рубашкой электрообогрева 14 камеры карбонизации 9. Система содержит входные патрубки 18 и 23, соединяющие полости сбора парогазовой смеси 15 и 20 камер предварительного нагрева сырья 8 и карбонизации 9 соответственно с узлами сбора 16 и 21 и устройствами разделения 17 и 22, которые снабжены штуцерами для отвода смолообразного продукта 32 и водоорганического конденсата 33. The device has a system for collecting and separating the spent steam-gas mixture, which is located both above the jacket of the electric heating 13 of the preheating chamber of the raw material 8 and above the jacket of the electric heating 14 of the carbonization chamber 9. The system contains inlet pipes 18 and 23 connecting the collection cavity of the gas-vapor mixture 15 and 20 chambers for preheating of raw materials 8 and carbonization 9, respectively, with collection units 16 and 21 and separation devices 17 and 22, which are equipped with fittings for removing the resinous product 32 and water-organic condensate ata 33.
На торцах всех камер 8, 9, 10 и 11 установлены отбойники твердого продукта карбонизации 31. Со стороны выхода камеры предварительного нагрева сырья 8 и по всей длине камеры карбонизации 9 (на входе, средней части и выходе) установлены узлы отвода смолообразного продукта 19 для предотвращения коксования и загрязнения углерода продуктами коксования. Узлы сбора и разделения отработанной парогазовой смеси 17 и 22, а также все камеры 8, 9, 10 и 11 оснащены термопарами 28 и датчиками давления 29 для контроля температурного и технологического режима установки. At the ends of all chambers 8, 9, 10, and 11, fenders of the solid carbonization product 31 are installed. From the outlet side of the preheating chamber 8 and along the entire length of the carbonization chamber 9 (at the inlet, middle part, and outlet), resinous product removal units 19 are installed to prevent coking and carbon pollution by coking products. The nodes for collecting and separating the spent vapor-gas mixture 17 and 22, as well as all the chambers 8, 9, 10 and 11 are equipped with thermocouples 28 and pressure sensors 29 for monitoring the temperature and process conditions of the installation.
Способ и устройство работают следующим образом. The method and device work as follows.
Углеродосодержащее сырье, в основном древесные отходы различной влажности (преимущественно до 40%), подают в измельчающее устройство узла подготовки сырья к переработке 1 и получают мелкодисперсные, однородные по размерам древесные частицы. Полученные древесные частицы сушат в сушилке до влажности, например, 6-8% и направляют в бункер-дозатор буферного запаса сырья, откуда дозировано подают в шнековый смеситель 3 узла подготовки сырья к переработке 1. Если используется сырье в виде сухих мелкодисперсных, однородных опилок влажностью до 8%, а таким сырьем могут быть, например, отходы спичечного или мебельного производства, шлифовальная пыль ДСП, шелуха зерна (гречихи, проса) и т.д., тогда узел подготовки сырья к переработке 1 упрощается до бункера-дозатора буферного запаса сырья. Одновременно на вход смесителя из узла введения реакционных добавок 2 подают реакционные добавки - галогены, галогениды щелочных или щелочноземельных металлов. Carbon-containing raw materials, mainly wood waste of various humidity (mainly up to 40%), are fed to the grinding device of the unit for preparing the raw materials for processing 1 and fine-grained, uniformly sized wood particles are obtained. The resulting wood particles are dried in a dryer to a moisture content of, for example, 6-8% and sent to a buffer hopper of a raw material buffer, from where 3 units of raw material preparation for processing 1 are metered into a screw mixer. If raw materials are used in the form of dry, fine, uniform sawdust with moisture up to 8%, and such raw materials can be, for example, waste from matchstick or furniture production, grinding dust of chipboard, husk of grain (buckwheat, millet), etc., then the unit for preparing raw materials for processing 1 is simplified to a bunker dosing buffer stock of raw materials . At the same time, reaction additives — halogens, alkali or alkaline earth metal halides — are fed to the mixer inlet from the reaction additive introduction unit 2.
Реакционные добавки вводят те же и в тех же количествах, что и в прототипе (бифторид аммония ГОСТ 9546-75; сера газовая комковая техническая сорт 9950 ГОСТ 127-76 Е). Непрерывное введение реакционных добавок в дозировано подаваемую массу мелкодисперсных, однородных по размерам древесных частиц, высушенных до одинаковой и низкой влажности, обеспечивает равномерное распределение этих добавок по всей массе. The reaction additives are introduced in the same and in the same quantities as in the prototype (ammonium bifluoride GOST 9546-75; sulfur lumpy technical grade 9950 GOST 127-76 E). The continuous introduction of the reaction additives into the dosed mass of finely dispersed, uniformly sized wood particles, dried to the same and low humidity, ensures a uniform distribution of these additives throughout the mass.
Подготовленное сырье направляют в узел подачи сырья 4. Откуда оно равномерно с помощью шлюзового загрузочного затвора 6 поступает через входной патрубок на вход камеры предварительного нагрева сырья 8, в которой равномерно перемешивается и перемещается рабочим валом, при этом нагревается до температуры 150-250oС.The prepared raw material is sent to the feed supply unit 4. From where it is uniformly supplied with the lock of the loading gate 6 through the inlet pipe to the input of the preheating chamber of the raw material 8, in which it is uniformly mixed and moved by the working shaft, while being heated to a temperature of 150-250 o C.
Время пребывания сырья на первой стадии, а также на стадиях карбонизации, активации и созревания выбирают в зависимости от вида и качества используемого сырья и добавок, при этом время пребывания в каждой камере устанавливают скоростью вращения рабочего вала. Выполнение камеры предварительного нагрева 8, по прототипу, в виде блока, например, параллельно размещенных двух камер, позволяет получить предварительно прогретое сырье в достаточном объеме и повысить производительность камеры карбонизации 9. Однако, как показывают исследования, по данной технологии выход углерода составляет до 30-35% от сухой массы исходного сырья, а по объему - до 85%. Следовательно, для выполнения стадии карбонизации, как того требует технология переработки, а также исключения переполнения камеры карбонизации 9, при использовании блочной конструкции камеры предварительного нагрева сырья 8, необходимо существенно уменьшить скорость вращения их рабочих валов, что негативно отразится на их производительности. Для повышения производительности устройства необходимо дополнительно между камерой карбонизации 9 и камерой активации 10 с помощью переточных патрубков 7 установить вторую камеру карбонизации 34, аналогичную первой. В этом случае при сохранении времени процесса карбонизации появляется возможность существенно повысить пропускную способность камер карбонизации путем увеличения скорости вращения их рабочих валов. Отсюда будет востребована высокая производительность камеры предварительного нагрева сырья 8. The residence time of the raw materials at the first stage, as well as at the stages of carbonization, activation and maturation, is selected depending on the type and quality of the raw materials and additives used, while the residence time in each chamber is set by the speed of rotation of the working shaft. The implementation of the pre-heating chamber 8, according to the prototype, in the form of a block, for example, two chambers placed in parallel, allows to obtain preheated raw materials in sufficient quantities and to increase the productivity of the carbonization chamber 9. However, studies show that the carbon yield of this technology is up to 30- 35% of the dry weight of the feedstock, and in volume - up to 85%. Therefore, to perform the carbonization stage, as the processing technology requires, as well as to eliminate the overflow of the carbonization chamber 9, when using the block design of the raw material preheating chamber 8, it is necessary to significantly reduce the rotation speed of their working shafts, which will negatively affect their performance. To increase the productivity of the device, it is additionally necessary to install a second carbonization chamber 34, similar to the first, between the carbonization chamber 9 and the activation chamber 10 using transfer nozzles 7. In this case, while maintaining the time of the carbonization process, it becomes possible to significantly increase the throughput of the carbonization chambers by increasing the speed of rotation of their working shafts. From here, the high performance of the pre-heating chamber for raw materials 8 will be in demand.
В камере предварительного нагрева сырья 8 рубашка электрообогрева 13 размещена не по всей длине камеры, как это выполнено в камере карбонизации 9, а на определенном удалении от входного патрубка камеры. Это удаление зависит от максимальной температуры предварительного нагрева сырья и скорости вращения рабочего вала камеры. При более высокой температуре и минимальной скорости вращения рабочего вала удаление от входа камеры максимально, т.к. выделившаяся большая масса парогазовой смеси при минимальной скорости вращения рабочего вала и соответственно малой поступательной скорости перемещения сырья, сможет внедриться в поступающее сырье на максимальную глубину. В результате экспериментальных исследований разного сырья получено, что это максимальное удаление не превышает диаметра самой камеры. В процессе работы установки на входе камеры предварительного нагрева 8 из подготовительного сырья образуется пробка. Под воздействием вращения рабочего вала образовавшаяся пробка перемещается в глубь камеры и попадает в зону размещения рубашки электрообогрева, где подвергается нагреву, а так как процесс поступления сырья непрерывный, то одновременно на ее месте образуются новые. В результате отработанная парогазовая смесь надежно отсекается от входа устройства, что создает нормальные условия работы узла подачи сырья 4. Для сохранения времени пребывания сырья на первой стадии переработки без снижения скорости вращения рабочего вала и соответствующего изменения производительности, рабочую зону нагрева и соответственно рубашку электрообогрева 13 камеры предварительного нагрева сырья 8 оставить без изменений, как того требует технология производства, а удлинить входную часть корпуса и рабочий вал камеры. Кроме этого, над рубашкой электрообогрева 13 выполнена полость 15 для сбора парогазовой смеси, которая начинается от краев рубашки электрообогрева 13 и плавно переходит в узлы сбора 16 и разделения 17 парогазовой смеси. Такая конструкция узла позволит обеспечить наиболее эффективный сбор и вывод отработанной парогазовой смеси в процессе прогрева сырья, а также полнее использовать объем камеры. Образующийся на стадии предварительного нагрева сырья смолообразный продукт отводится через узел отвода 19. Отработанная парогазовая смесь выводится из полости сбора 15 через входной патрубок 18 в узлы сбора 16 и разделения 17 отработанной парогазовой смеси, где разделяется на смолообразный продукт и водоорганический конденсат, а затем выводится через штуцеры 28 и 29 соответственно. In the preheating chamber of the raw material 8, the electric heating jacket 13 is not placed along the entire length of the chamber, as is done in the carbonization chamber 9, but at a certain distance from the inlet of the chamber. This removal depends on the maximum temperature of the preheating of the raw materials and the speed of rotation of the working shaft of the chamber. At a higher temperature and a minimum speed of rotation of the working shaft, the distance from the camera inlet is maximum, because released large mass of gas-vapor mixture with a minimum speed of rotation of the working shaft and, accordingly, a low translational speed of movement of raw materials, can penetrate into the incoming raw materials to the maximum depth. As a result of experimental studies of different raw materials, it was found that this maximum removal does not exceed the diameter of the chamber itself. In the process of operation of the installation at the inlet of the pre-heating chamber 8, a plug is formed from the preparatory raw materials. Under the influence of the rotation of the working shaft, the resulting plug moves into the interior of the chamber and enters the zone of placement of the electric heating jacket, where it is heated, and since the process of incoming raw materials is continuous, new ones are formed in its place. As a result, the spent steam-gas mixture is reliably cut off from the input of the device, which creates normal working conditions of the raw material supply unit 4. To maintain the residence time of the raw material at the first processing stage without reducing the speed of rotation of the working shaft and the corresponding change in productivity, the working heating zone and, accordingly, the electric heating jacket 13 of the chamber preheating the raw material 8 to leave unchanged, as required by the production technology, and to extend the input part of the housing and the working shaft of the chamber. In addition, above the jacket of electric heating 13, a cavity 15 is made for collecting the vapor-gas mixture, which starts from the edges of the jacket of electric heating 13 and smoothly passes into the nodes for collecting 16 and separating 17 of the gas-vapor mixture. This design of the unit will allow for the most efficient collection and removal of the spent steam-gas mixture in the process of heating the raw materials, as well as more fully use the volume of the chamber. The gummy product formed at the preheating stage of the raw material is discharged through the exhaust unit 19. The spent steam-gas mixture is discharged from the collection cavity 15 through the inlet pipe 18 to the collection nodes 16 and separation 17 of the spent steam-gas mixture, where it is separated into a gummy product and water-organic condensate, and then discharged through fittings 28 and 29, respectively.
Прогретая сырьевая смесь по переточному патрубку 7 поступает в камеру карбонизации 9, где происходит процесс термохимической деструкции при нагреве до температуры 600-700oС. Образующийся на стадии карбонизации смолообразный продукт отводят через узлы отвода 19. Камера карбонизации 9 снабжена аналогичной системой сбора парогазовой смеси, что и камера предварительного нагрева сырья 8. Отработанная парогазовая смесь собирается в полости сбора 20, расположенной над всей рубашкой обогрева 14 камеры карбонизации 9 и через входной патрубок 23 выводится в узлы сбора 21 и разделения 22 отработанной парогазовой смеси. Частично парогазовая смесь уходит через переточный патрубок 7 в систему сбора 16 и разделения 17 отработанной парогазовой смеси камеры предварительного нагрева сырья 8. Такая система сбора обеспечит быстрый и качественный вывод отработанной парогазовой смеси из технологической системы, что позволит оптимизировать рабочий режим установки. Путем контроля температуры и давления отработанной парогазовой смеси с помощью термопар 28 и датчиков давления 29 и воздействия на пропускную способность узлов разделения 17 и 22, можно не только контролировать, но и влиять на технологический процесс стадии предварительного нагрева сырья и стадии карбонизации.The heated raw mixture through the transfer pipe 7 enters the carbonization chamber 9, where the process of thermochemical destruction occurs when heated to a temperature of 600-700 o C. The gummy product formed at the carbonization stage is discharged through the exhaust units 19. The carbonization chamber 9 is equipped with a similar system for collecting the vapor-gas mixture, as the pre-heating chamber of the raw material 8. The spent vapor-gas mixture is collected in the collection cavity 20 located above the entire heating jacket 14 of the carbonization chamber 9 and through the inlet 23 are collected in the nodes of the collection 21 and separation 22 of the spent vapor-gas mixture. Partially the gas-vapor mixture leaves through the transfer pipe 7 to the collection system 16 and separation 17 of the spent steam-gas mixture of the preheating chamber of the raw material 8. Such a collection system will provide quick and high-quality removal of the spent gas-vapor mixture from the technological system, which will optimize the operating mode of the installation. By monitoring the temperature and pressure of the exhaust gas mixture using thermocouples 28 and pressure sensors 29 and affecting the throughput of the separation units 17 and 22, it is possible not only to control, but also to influence the technological process of the preheating stage of the raw material and the carbonization stage.
Твердый продукт карбонизации из камеры карбонизации 34 по переточному патрубку 7 поступает в камеру активации 10, где равномерно перемешивается и перемещается рабочим валом, при этом одновременно обрабатывается поступающим через штуцер 23 перегретым водяным паром. Полученный твердый продукт по переточному патрубку 7 поступает в камеру созревания 11, а газообразный продукт уходит через камеры 34, 9 и 8 в узлы сбора 16 и 21, а также разделения 17 и 22 отработанной парогазовой смеси. The solid carbonization product from the carbonization chamber 34 through the transfer branch pipe 7 enters the activation chamber 10, where it is uniformly mixed and moved by the working shaft, while at the same time it is treated with superheated water coming through the nozzle 23. The resulting solid product through the transfer pipe 7 enters the maturation chamber 11, and the gaseous product leaves through the chambers 34, 9 and 8 to the collection nodes 16 and 21, as well as the separation 17 and 22 of the spent vapor-gas mixture.
Активированный продукт в камере созревания 11 равномерно перемешивается и перемещается рабочим валом, при этом обрабатывается в противотоке сухим азотом, поступающим через штуцер 30, и охлаждается с помощью водяной системы охлаждения. Полученный товарный продукт через шлюзовой разгрузочный затвор 12 выгружают из устройства. Газообразный продукт, образовавшийся в камере созревания 11 в процессе переработки, уходит через камеру активации 10 в камеры карбонизации 9 и предварительного нагрева сырья 8, а затем в систему сбора и разделения парогазовой смеси. The activated product in the maturation chamber 11 is uniformly mixed and moved by the working shaft, while it is countercurrently treated with dry nitrogen entering through the nozzle 30 and cooled using a water cooling system. The resulting commercial product through the lock discharge gate 12 is unloaded from the device. The gaseous product formed in the maturation chamber 11 during processing, leaves through the activation chamber 10 to the carbonization chamber 9 and preheating the raw material 8, and then to the system for collecting and separating the vapor-gas mixture.
В результате проводимого технологичного процесса получают товарный продукт - углерод со стабильными однородными свойствами. Смолообразный продукт и водоорганический конденсат после переработки используют в качестве сырья для химической промышленности. As a result of the ongoing technological process, a marketable product is obtained - carbon with stable homogeneous properties. The resinous product and water-organic condensate after processing are used as raw materials for the chemical industry.
Технико-экономическая эффективность заключается в том, что в предлагаемом устройстве обеспечивается надежная защита процесса загрузки и выгрузки от попадания кислорода из окружающей среды в зоны реакции, создаются наиболее благоприятные условия проведения процесса переработки сырья в бескислородной среде, даже при отключенной системе подачи азота, что существенно расширяет функциональные возможности устройства. Кроме этого, переработка сырья происходит при надежном контроле температурного и технологического режима, а также при оптимальном отборе отработанных органических продуктов переработки, что повышает эффективность устройства и создает все условия производства продукции высокого качества. Technical and economic efficiency lies in the fact that the proposed device provides reliable protection of the loading and unloading process from oxygen from the environment in the reaction zone, the most favorable conditions for the processing of raw materials in an oxygen-free environment, even when the nitrogen supply system is off, which is essential expands the functionality of the device. In addition, the processing of raw materials occurs with reliable control of the temperature and technological regime, as well as with the optimal selection of spent organic products of processing, which increases the efficiency of the device and creates all conditions for the production of high quality products.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002106129A RU2208580C1 (en) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | Method of continuous processing of carbon-containing materials and device for method embodiment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002106129A RU2208580C1 (en) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | Method of continuous processing of carbon-containing materials and device for method embodiment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2208580C1 true RU2208580C1 (en) | 2003-07-20 |
Family
ID=29211616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002106129A RU2208580C1 (en) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | Method of continuous processing of carbon-containing materials and device for method embodiment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2208580C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA010464B1 (en) * | 2004-02-26 | 2008-08-29 | Игорь Антонович Рожновский | Apparatus for processing carbon-containing wastes |
| RU2531933C2 (en) * | 2012-10-22 | 2014-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-Технический Центр "Химинвест" | Method of production of charcoal sorbent |
| RU2813403C1 (en) * | 2023-11-30 | 2024-02-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет | Complex for thermal treatment of raw materials |
-
2002
- 2002-03-11 RU RU2002106129A patent/RU2208580C1/en active IP Right Revival
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA010464B1 (en) * | 2004-02-26 | 2008-08-29 | Игорь Антонович Рожновский | Apparatus for processing carbon-containing wastes |
| RU2531933C2 (en) * | 2012-10-22 | 2014-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-Технический Центр "Химинвест" | Method of production of charcoal sorbent |
| RU2813403C1 (en) * | 2023-11-30 | 2024-02-12 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет | Complex for thermal treatment of raw materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2618000C (en) | Method for the rapid pyrolysis of lignocellulose | |
| CN106587552A (en) | Carbonization treatment method for oily sludge | |
| RU2208580C1 (en) | Method of continuous processing of carbon-containing materials and device for method embodiment | |
| CN106807734A (en) | A kind of organic polluted soil thermal desorption system | |
| RU2118291C1 (en) | Method and installation for continuously processing hydrocarbon materials | |
| RU2608599C2 (en) | Device and method for production of charcoal | |
| WO2016130009A1 (en) | Cooling process of torrefied biomass | |
| US11407945B2 (en) | Heat treatment apparatus | |
| RU2174098C2 (en) | Method of continuous processing of carbon-containing raw material and device for its embodiment | |
| RU2260615C1 (en) | Method for processing mineral and solid organocontaining raw material by pyrolysis and installation for performing the same | |
| RU2376132C1 (en) | Retort for grinding of wood and drying of wood flour for composite material | |
| CN210752073U (en) | Cement kiln tail flue gas desulfurization device | |
| RU2191157C1 (en) | Method of continuous processing of coal-containing raw materials and plant for method embodiment | |
| RU149053U1 (en) | TUNNEL FURNACE | |
| RU2217468C1 (en) | Method of production of charcoal and device for realization of this method | |
| KR20170138077A (en) | Biomass apparatus and method including pretreatment and reflux condenser | |
| WO2019193938A1 (en) | Organic sludge treatment device and treatment method | |
| RU2182885C1 (en) | Technology of uninterrupted processing of carbon-carrying feedstock and facility for its realization ( alternatives ) | |
| JP3663489B2 (en) | Method for producing activated carbon | |
| RU2771646C1 (en) | Plant for processing lignocellulose waste into coal briquettes | |
| RU2395557C2 (en) | Apparatus for producing charcoal | |
| RU2785170C1 (en) | Method and installation for production of activated carbon from waste of grain-processing and forestry industry | |
| AU2012269743A1 (en) | Process for upgrading low rank carbonaceous material | |
| CN110790273B (en) | Constant-temperature carbonization-based charcoal making process | |
| EP2723829B1 (en) | Process and apparatus for continuous production of densified charcoal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090312 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100720 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20140918 |
|
| QB4A | License on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150122 |