RU2502779C2 - Method of conducting pyrolysis - Google Patents
Method of conducting pyrolysis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502779C2 RU2502779C2 RU2010118167/05A RU2010118167A RU2502779C2 RU 2502779 C2 RU2502779 C2 RU 2502779C2 RU 2010118167/05 A RU2010118167/05 A RU 2010118167/05A RU 2010118167 A RU2010118167 A RU 2010118167A RU 2502779 C2 RU2502779 C2 RU 2502779C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pyrolysis
- boiler
- stage
- combustion
- reactor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
- C10B49/16—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form
- C10B49/20—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form in dispersed form
- C10B49/22—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form in dispersed form according to the "fluidised bed" technique
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/482—Gasifiers with stationary fluidised bed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
- C10J3/60—Processes
- C10J3/64—Processes with decomposition of the distillation products
- C10J3/66—Processes with decomposition of the distillation products by introducing them into the gasification zone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
- C10K3/001—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by thermal treatment
- C10K3/003—Reducing the tar content
- C10K3/006—Reducing the tar content by steam reforming
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/0916—Biomass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0983—Additives
- C10J2300/0993—Inert particles, e.g. as heat exchange medium in a fluidized or moving bed, heat carriers, sand
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/12—Heating the gasifier
- C10J2300/1246—Heating the gasifier by external or indirect heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1603—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with gas treatment
- C10J2300/1606—Combustion processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1625—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with solids treatment
- C10J2300/1637—Char combustion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
- C10J2300/1656—Conversion of synthesis gas to chemicals
- C10J2300/1659—Conversion of synthesis gas to chemicals to liquid hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
- C10J2300/1656—Conversion of synthesis gas to chemicals
- C10J2300/1665—Conversion of synthesis gas to chemicals to alcohols, e.g. methanol or ethanol
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к способу осуществления пиролиза, определенному в преамбуле п.1 формулы изобретения, таким образом, что первый исходный материал подают в котел для сжигания, а второй исходный материал подают в реактор пиролиза, которые объединены друг с другом; при этом в котле для сжигания из исходного материала получают энергию, а в реакторе пиролиза из исходного материала получают газообразные и жидкие фракции продукта посредством быстрого пиролиза.The invention relates to a method for pyrolysis, as defined in the preamble of claim 1 of the claims, so that the first source material is fed into the boiler for burning, and the second source material is fed into the pyrolysis reactor, which are combined with each other; while in the boiler for burning from the source material, energy is obtained, and in the pyrolysis reactor, gaseous and liquid fractions of the product are obtained from the starting material by means of rapid pyrolysis.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
Из уровня техники известно, что продукт пиролиза, т.е. пиролизную жидкость или пиролизный газ, получают из различных видов биомассы или органических материалов, таких как древесина, кора, бумага, солома, пластмассовые отходы, горючий сланец, бурый уголь, торф и т.п., посредством сухой перегонки с применением методики пиролиза. Пиролиз обычно осуществляют в бескислородных условиях при температуре, приблизительно составляющей от 300 до 800°С. Когда применяют низкую скорость нагрева, обычно можно извлечь пиролизную жидкость, например, древесную смолу из сухой древесины, в количестве, приблизительно составляющем от 20 до 30 масс.%. Количество пиролизной жидкости возрастает, когда применяют способ быстрого пиролиза. Известно много способов быстрого пиролиза для получения продуктов пиролиза и химикатов.It is known from the prior art that the product of pyrolysis, i.e. pyrolysis liquid or pyrolysis gas is obtained from various types of biomass or organic materials such as wood, bark, paper, straw, plastic waste, oil shale, brown coal, peat, etc., by dry distillation using the pyrolysis technique. Pyrolysis is usually carried out under oxygen-free conditions at a temperature of approximately from 300 to 800 ° C. When a low heating rate is used, it is usually possible to recover a pyrolysis liquid, for example, wood resin from dry wood, in an amount of about 20 to 30% by weight. The amount of pyrolysis liquid increases when the rapid pyrolysis method is used. Many methods of rapid pyrolysis are known to produce pyrolysis products and chemicals.
Быстрый пиролиз обычно осуществляют путем нагрева топлива, подлежащего пиролизу, в потоке горячего газа, не содержащего кислорода, введения требуемого тепла в пиролизер с применением обогревающего газа, теплообменника или теплоносителя, например, песка или носителя на основе оксида алюминия. В качестве пиролизера можно применять барботажный реактор или реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем песка. Полученный пиролизный пар конденсируется при температуре менее 150°С, образуя пиролизную жидкость.Rapid pyrolysis is usually carried out by heating the fuel to be pyrolyzed in a stream of hot oxygen-free gas, introducing the required heat into the pyrolyzer using a heating gas, heat exchanger or heat carrier, for example, sand or an alumina-based carrier. As a pyrolyzer, a bubbler reactor or a circulating fluidized sand bed reactor can be used. The resulting pyrolysis vapor condenses at a temperature of less than 150 ° C, forming a pyrolysis liquid.
Топливо, подлежащее пиролизу, например, биомассу, можно направить в сушилку, расположенную до пиролизера, для сушки, чтобы понизить содержание воды в образующейся пиролизной жидкости. Обычно применяют известные барабанную сушилку, сушилку с мгновенным испарением или сушилку с псевдоожиженным слоем, которые обычно включают газообразные продукты сгорания или водяной пар в качестве сушильного газа. Также известно применение пароосушителя, в котором тепло вводят с помощью горячего песка в сушилку, работающую на основе псевдоожиженного слоя, и в котором удаляют только воду. Температуру поддерживают на таком уровне, чтобы не улетучивались органические соединения.The fuel to be pyrolyzed, for example, biomass, can be sent to a dryer located upstream of the pyrolyzer for drying in order to lower the water content in the resulting pyrolysis liquid. Typically, a known drum dryer, flash dryer or fluidized bed dryer is used, which typically includes gaseous combustion products or steam as a drying gas. It is also known to use a steam dryer in which heat is introduced using hot sand into a fluidized bed dryer, in which only water is removed. The temperature is maintained at such a level that organic compounds do not evaporate.
В публикации патента ЕР 513051 (Ensyn Technologies Inc.) описаны способ и устройство для получения пиролизной жидкости из топлив посредством быстрого пиролиза таким образом, что циркуляционный реактор, который функционирует в качестве пиролизера, включает отдельные зоны смешивания и реакции. Передачу тепла к частицам топлива осуществляют с применением в качестве теплоносителя теплопередающего песка или катализатора на основе алюмосиликата, средний размер частиц которого составляет от 40 до 500 мкм. В данном способе используют газ-носитель, не содержащий кислорода. Подаваемый материал в форме частиц, газ-носитель, не содержащий кислорода, и горячий теплоноситель в форме частиц смешивают друг с другом в нижней секции реактора, и перемещают смесь наверх, в секцию реактора, в которой подаваемый материал превращается в продукты. Время контакта между подаваемым материалом и теплоносителем составляет менее 1,0 с. Теплоноситель в форме частиц отделяют от фракций продукта и повторно направляют в реактор. В данном способе соотношение масс теплоносителя и топлива превышает 5:1.EP 513051 (Ensyn Technologies Inc.) discloses a method and apparatus for producing pyrolysis liquid from fuels by means of rapid pyrolysis, such that a circulation reactor that functions as a pyrolyzer includes separate mixing and reaction zones. Heat is transferred to the fuel particles using heat transfer sand or an aluminosilicate catalyst as a heat transfer medium, the average particle size of which is from 40 to 500 microns. In this method, an oxygen-free carrier gas is used. The particulate feed material, an oxygen-free carrier gas, and particulate hot fluid are mixed with each other in the lower section of the reactor, and the mixture is moved up to the reactor section in which the feed material is converted to products. The contact time between the supplied material and the coolant is less than 1.0 s. The particulate heat carrier is separated from the product fractions and recycled to the reactor. In this method, the ratio of the mass of the coolant and fuel exceeds 5: 1.
Из уровня техники также известно применение реактора окисления для обработки песка, который выходит из пиролизера, и кокса, полученного во время пиролиза. В реакторе окисления кокс сгорает, а песок нагревается, и его повторно направляют в пиролизер. Отношение производительности реактора окисления к производительности пиролизера по топливу обычно составляет 1:5. Данный тип реактора окисления, главным образом, предназначен только для сжигания кокса, полученного во время пиролиза, и неконденсируемых газов. Поэтому теплосодержание кокса и неконденсируемых газов, согласно энергетическому балансу, является ограничивающим фактором в подаче массы в пиролизер.The prior art also knows the use of an oxidation reactor for treating sand that leaves the pyrolyzer and coke obtained during pyrolysis. In the oxidation reactor, coke burns out, and the sand heats up, and it is sent back to the pyrolyzer. The ratio of the performance of the oxidation reactor to the performance of the pyrolyzer for fuel is usually 1: 5. This type of oxidation reactor is mainly intended only for burning coke obtained during pyrolysis and non-condensable gases. Therefore, the heat content of coke and non-condensable gases, according to the energy balance, is a limiting factor in the mass supply to the pyrolyzer.
В известных способах пиролиза проблема состоит в необходимости подачи дополнительного топлива в пиролизер и в использовании дополнительного оборудования, такого как сушилка, и в возможном дрейфе воды, которую испарили в ходе процесса, в пиролизное масло. Обычно воду, испарившуюся, например, в сушилке, конденсируют или отводят в атмосферу. Когда испарившаяся вода содержит органические продукты сухой перегонки, применение данного способа становится проблематичным из-за вредных воздействий на окружающую среду, например, сильных запахов. Кроме того, известные устройства не позволяют применять различные технологические потоки, потоки побочных продуктов и нежелательные промежуточные/конечные продукты в данном способе эффективным образом.In known methods of pyrolysis, the problem lies in the need to supply additional fuel to the pyrolyzer and in the use of additional equipment, such as a dryer, and in the possible drift of the water that was evaporated during the process into the pyrolysis oil. Typically, water evaporated, for example in a dryer, is condensed or vented to the atmosphere. When evaporated water contains organic products of dry distillation, the use of this method becomes problematic due to harmful environmental effects, for example, strong odors. In addition, the known devices do not allow the use of various process streams, by-product streams and undesirable intermediate / final products in this method in an efficient manner.
Кроме того, из патента FI 117512 того же заявителя ранее было известно объединение пиролизера и котла для сжигания в один агрегат.In addition, from the patent FI 117512 of the same applicant, it was previously known to combine the pyrolyzer and the boiler for combustion in one unit.
ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION
Задачей данного изобретения является устранение вышеупомянутых проблем и описание нового способа для его применения в осуществлении пиролиза и различных способов проведения пиролиза и в оптимизации пиролиза и в распределении выработанной энергии. Одной из особых задач данного изобретения является описание способа одновременного получения тепловой энергии и продукта пиролиза в промышленном масштабе и безопасным для окружающей среды образом посредством циркуляции и применения технологических потоков, которые получены во время данного способа.The objective of the invention is to eliminate the above problems and describe a new method for its application in the implementation of pyrolysis and various methods of pyrolysis and in the optimization of pyrolysis and in the distribution of generated energy. One of the special objectives of this invention is to describe a method for simultaneously producing thermal energy and a pyrolysis product on an industrial scale and in an environmentally friendly manner by means of circulation and application of process streams obtained during this method.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Отличительные признаки способа согласно данному изобретению представлены в формуле изобретения.Distinctive features of the method according to this invention are presented in the claims.
Изобретение основано на способе получения продуктов пиролиза и энергии гибким образом и на способе осуществления и усовершенствования пиролиза таким образом, что первый исходный материал или смесь исходных материалов подают в котел для сжигания, а второй исходный материал или смесь исходных материалов подают в реактор пиролиза, которые объединены друг с другом; при этом из исходных материалов в котле для сжигания получают энергию в форме тепла, электричества, пара или газа, а из исходных материалов в реакторе пиролиза получают газообразные и жидкие фракции продукта посредством быстрого пиролиза. Согласно данному изобретению, получение фракций продукта пиролиза и энергии регулируют путем оптимизации исходного материала и выбора, например, его доступности, стоимости и количества, состава суммарного продукта и себестоимости производства, рыночной стоимости и качества по меньшей мере одной из фракций продукта, предпочтительно, себестоимости производства, рыночной стоимости и качества нескольких фракций продукта, посредством изменения технологических параметров, предпочтительно, более чем одного из технологических параметров, которые выбирают из группы, включающей первый исходный материал, второй исходный материал, количества исходных материалов, выбор дополнительных веществ, технологический режим, выбор дополнительной стадии процесса, состав и количество применяемого газа-носителя, количество кислорода, выбор теплоносителя и содержание влаги в исходном материале.The invention is based on a method for producing pyrolysis products and energy in a flexible manner and on a method for implementing and improving pyrolysis in such a way that the first starting material or mixture of starting materials is fed to a boiler for burning, and the second starting material or mixture of starting materials is fed to a pyrolysis reactor, which are combined together; in this case, energy is obtained from the starting materials in the combustion boiler in the form of heat, electricity, steam or gas, and gaseous and liquid fractions of the product are obtained from the starting materials in the pyrolysis reactor by means of rapid pyrolysis. According to this invention, the production of pyrolysis product and energy fractions is controlled by optimizing the starting material and selecting, for example, its availability, cost and quantity, composition of the total product and production cost, market value and quality of at least one of the product fractions, preferably production cost , market value and quality of several fractions of the product, by changing the technological parameters, preferably more than one of the technological parameters, which matured selected from the group consisting of the first source material, second raw material, quantities of raw materials, selection of additional materials, process conditions, the choice of an additional process step, composition and quantity used of the carrier gas, the amount of oxygen, the choice of coolant and moisture content of the starting material.
В данном контексте термин "первый исходный материал" относится к исходному материалу или к смеси исходных материалов, которые подают в котел для сжигания. В данном контексте термин "второй исходный материал" относится к исходному материалу или к смеси исходных материалов, которые подают в реактор пиролиза. Первый и второй исходные материалы могут быть одинаковыми, частично похожими или совершенно различными по составу. В одном из воплощений данного изобретения в котел для сжигания и в реактор пиролиза подают по существу различные исходные материалы, чтобы довести до максимума коэффициент эффективности сжигания и пиролиза и выход продукта пиролиза.In this context, the term "first starting material" refers to a starting material or a mixture of starting materials that are fed to a boiler for combustion. As used herein, the term “second starting material” refers to a starting material or a mixture of starting materials that are fed to a pyrolysis reactor. The first and second starting materials may be the same, partially similar, or completely different in composition. In one embodiment of the invention, substantially different starting materials are supplied to the combustion boiler and to the pyrolysis reactor in order to maximize the efficiency of combustion and pyrolysis and the yield of the pyrolysis product.
В способе согласно данному изобретению процесс предпочтительно проводят системно путем оптимизации выбираемого исходного материала, состава суммарного продукта, количества и качества продукта. В одном из воплощений данного изобретения доля наиболее ценных фракций продукта является максимальной.In the method according to this invention, the process is preferably carried out systemically by optimizing the selected starting material, composition of the total product, quantity and quality of the product. In one embodiment of the invention, the proportion of the most valuable product fractions is maximum.
Предпочтительно, объединенный котел для сжигания обеспечивает осуществление и промышленную полезность пиролиза.Preferably, the combined combustion boiler provides pyrolysis performance and industrial utility.
В одном из воплощений данного изобретения исходные материалы, которые находятся в форме твердого вещества, жидкости, пара или газа, выбирают из группы, включающей органическое вещество, стружки, щепу лесоматериалов, древесину, кору, опилки, солому, уголь, торф, масло, горючий сланец, бурый уголь, нефть, биомассу, энергосодержащие отходы, пластмассу, пластмассовые отходы, топливосодержащие отходы, топливо, полученное из отходов (ТПО), скипидар, черный щелок, органический растворитель и их производные. В одном из воплощений данного изобретения исходный материал или исходные материалы можно выбирать, например, из расположенных рядом контейнеров, в зависимости от требуемого состава суммарного продукта.In one embodiment of the invention, the starting materials, which are in the form of a solid, liquid, steam, or gas, are selected from the group consisting of organic matter, shavings, wood chips, wood, bark, sawdust, straw, coal, peat, oil, fuel oil shale, brown coal, oil, biomass, energy-containing waste, plastic, plastic waste, fuel-containing waste, fuel derived from waste (TPO), turpentine, black liquor, organic solvent and their derivatives. In one of the embodiments of the present invention, the source material or source materials can be selected, for example, from adjacent containers, depending on the desired composition of the total product.
В одном из воплощений данного изобретения энергию и фракцию продукта пиролиза, которая находится в форме твердого вещества, жидкости, пара или газа, включают в группу, включающую пиролизный газ, пиролизный пар, пиролизную жидкость, пиролизное масло, черный щелок, скипидарное мыло, топливо, химикаты, углеродное волокно, плавкую смолу, газ, полученный при газификации, горючий газ, пар, водяной пар, водород, тепло и электричество.In one embodiment of the invention, the energy and fraction of the pyrolysis product, which is in the form of a solid, liquid, vapor or gas, is included in the group comprising pyrolysis gas, pyrolysis steam, pyrolysis liquid, pyrolysis oil, black liquor, turpentine soap, fuel, chemicals, carbon fiber, fusible resin, gas obtained by gasification, combustible gas, steam, water vapor, hydrogen, heat and electricity.
В одном из воплощений данного изобретения газообразные фракции продукта, которые получают во время пиролиза, конденсируют, главным образом, в жидкие продукты пиролиза.In one embodiment of the invention, the gaseous fractions of the product that are obtained during pyrolysis are condensed mainly into liquid pyrolysis products.
В одном из воплощений данного изобретения большую часть энергии и фракций продукта пиролиза прокачивают по замкнутой системе, извлекают, дополнительно обрабатывают и/или используют.In one embodiment of the invention, most of the energy and fractions of the pyrolysis product are pumped through a closed system, recovered, further processed and / or used.
Предпочтительно, в реактор пиролиза м на другие стадии процесса направляют только часть энергии, которая была получена в котле для сжигания.Preferably, only part of the energy that has been obtained in the boiler for combustion is directed to the pyrolysis reactor m at other stages of the process.
В одном из воплощений данного изобретения применяют теплоноситель для передачи энергии, предпочтительно, тепла, из котла для сжигания на требуемую стадию процесса, например, пиролиз или требуемые и заранее определенные дополнительные стадии, и/или для регенерации энергии. В одном из воплощений данного изобретения теплоноситель направляют отдельно на каждую стадию процесса. В альтернативном воплощении данного изобретения тот же самый теплоноситель прокачивают по замкнутой системе через различные стадии. В одном из воплощений данного изобретения теплоноситель прокачивают по замкнутой системе из котла для сжигания в реактор пиролиза и из реактора пиролиза обратно в котел для сжигания через стадию разделения.In one embodiment of the invention, a coolant is used to transfer energy, preferably heat, from the boiler to a desired process step, for example, pyrolysis or the required and predetermined additional steps, and / or for energy recovery. In one of the embodiments of the present invention, the coolant is sent separately to each stage of the process. In an alternative embodiment of the present invention, the same coolant is pumped through a closed system through various stages. In one embodiment of the invention, the coolant is pumped through a closed system from the combustion boiler to the pyrolysis reactor and from the pyrolysis reactor back to the combustion boiler through a separation step.
В одном из воплощений данного изобретения теплоноситель выбирают из группы, включающей песок, пластовый песок, материал на основе оксида алюминия, другой материал для создания псевдоожиженного слоя и т.п.In one embodiment of the invention, the coolant is selected from the group consisting of sand, formation sand, alumina based material, another fluidized bed material, and the like.
В одном из воплощений данного изобретения способ включает многостадийный пиролиз, в котором быстрый пиролиз осуществляют в качестве первой стадии, а фракции продукта с более высоким качеством и/или дополнительные фракции продукта получают во время второй стадии путем применения дополнительной стадии.In one of the embodiments of the present invention, the method includes multi-stage pyrolysis, in which fast pyrolysis is carried out as the first stage, and higher quality product fractions and / or additional product fractions are obtained during the second stage by applying an additional stage.
В одном из воплощений данного изобретения способ включает многостадийный пиролиз, в котором дополнительную стадию осуществляют в качестве первой стадии, а быстрый пиролиз осуществляют в качестве второй стадии, чтобы получить фракции продукта с более высоким качеством и/или дополнительные фракции продукта.In one embodiment of the invention, the method comprises multi-stage pyrolysis, in which an additional stage is carried out as a first stage, and rapid pyrolysis is carried out as a second stage, in order to obtain higher quality product fractions and / or additional product fractions.
В одном из воплощений данного изобретения дополнительную стадию выбирают из группы, включающей: сушку, повышение температуры, газификацию, отделение пыли, риформинг, паровой риформинг, разделение фракций продукта и отделение твердых веществ. Отделение твердых веществ может включать отделение теплоносителя, например, песка, углерод содержащего материала, кокса, твердых частиц или эквивалентных твердых веществ.In one embodiment of the invention, the additional step is selected from the group consisting of: drying, raising the temperature, gasification, dust separation, reforming, steam reforming, separation of product fractions and separation of solids. The separation of solids may include the separation of a heat carrier, for example, sand, carbon-containing material, coke, solids or equivalent solids.
В одном из воплощений данного изобретения первая и вторая стадии по существу объединены в одном агрегате, например, в одном устройстве. В альтернативном воплощении данного изобретения устройства для первой и второй стадии соединены друг с другом.In one of the embodiments of the present invention, the first and second stages are essentially combined in one unit, for example, in one device. In an alternative embodiment of the present invention, devices for the first and second stage are connected to each other.
В альтернативном воплощении данного изобретения многостадийный пиролиз может включать более двух стадий.In an alternative embodiment of the present invention, multi-stage pyrolysis may include more than two stages.
В одном из воплощений данного изобретения осуществление стадии пиролиза в данном способе модифицируют посредством по меньшей мере одной особой операции, которую выбирают из группы, включающей повышение температуры, снижение температуры, выбор газа-носителя, подачу пара и добавление кислорода.In one embodiment of the invention, the implementation of the pyrolysis step in this method is modified by at least one specific step selected from the group consisting of raising the temperature, lowering the temperature, selecting a carrier gas, supplying steam and adding oxygen.
В одном из воплощений данного изобретения пиролизный газ, который образовался на первой стадии, направляют на вторую стадию, на которой температура существенно выше, чем на стадии пиролиза. Если на данной второй стадии в качестве газа-носителя применяют водяной пар, то происходит реакция парового риформинга, что приводит к тому, что значительная часть смолистых соединений разлагается на водород и монооксид углерода.In one embodiment of the invention, the pyrolysis gas that is formed in the first stage is directed to the second stage, in which the temperature is significantly higher than in the pyrolysis stage. If water vapor is used as the carrier gas in this second stage, the steam reforming reaction takes place, which leads to the fact that a significant part of the resinous compounds decomposes into hydrogen and carbon monoxide.
В одном из воплощений данного изобретения теплоноситель подают в реактор в две стадии: на стадии сушки и на стадии реакции. Температуры на стадии сушки и на стадии реакции регулируют по отдельности для оптимизации состава суммарного продукта и качества продукта. В одном из воплощений данного изобретения исходный материал, который подавали на стадии сушки, и теплоноситель направляют в виде смеси на вторую стадию, т.е. на стадию реакции, после сушки.In one of the embodiments of the present invention, the coolant is supplied to the reactor in two stages: at the drying stage and at the reaction stage. The temperatures at the drying stage and at the reaction stage are individually controlled to optimize the composition of the total product and the quality of the product. In one of the embodiments of the present invention, the source material, which was submitted at the stage of drying, and the coolant is sent as a mixture to the second stage, i.e. to the reaction stage, after drying.
По существу любой известный способ сушки можно применять в качестве способа сушки, например, низкотемпературную сушку, сушку смешиванием и т.п. Часть тепловой энергии, которая образовалась в котле для сжигания, можно применять для сушки топлива, подлежащего пиролизу. С помощью сушки предпочтительно снижают содержание воды в образующемся продукте пиролиза, в результате чего повышается стабильность продукта. Водяной пар можно извлечь со стадии сушки и использовать, например, в получении тепла. В одном из воплощений данного изобретения пар не отделяют на стадии сушки.Essentially any known drying method can be used as a drying method, for example, low temperature drying, mixing drying, and the like. Part of the thermal energy that was generated in the boiler for burning can be used to dry the fuel to be pyrolyzed. By drying, the water content of the resulting pyrolysis product is preferably reduced, thereby increasing the stability of the product. Water vapor can be removed from the drying stage and used, for example, in the production of heat. In one embodiment of the invention, steam is not separated in the drying step.
В одном из воплощений данного изобретения реактор пиролиза эксплуатируют в качестве устройства типа газификатора. В таком случае температура в реакторе выше, чем при обычном пиролизе, а выход газа в составе суммарного продукта максимален. В одном из воплощений данного изобретения в реактор подают природный газ в качестве дополнительного вещества.In one embodiment of the invention, the pyrolysis reactor is operated as a gasifier type device. In this case, the temperature in the reactor is higher than during ordinary pyrolysis, and the gas yield in the composition of the total product is maximum. In one embodiment of the invention, natural gas is supplied to the reactor as an additional substance.
В одном из воплощений данного изобретения газ-носитель выбирают из группы, включающей газообразные продукты сгорания, предпочтительно, очищенные газообразные продукты сгорания, водяной пар, воздух и их смесь.In one embodiment of the invention, the carrier gas is selected from the group consisting of gaseous products of combustion, preferably purified gaseous products of combustion, steam, air and a mixture thereof.
В одном из предпочтительных воплощений данного изобретения газ-носитель содержит кислород. Предпочтительно, пиролиз осуществляют в реакторе пиролиза в присутствии кислорода. В одном из воплощений данного изобретения применяют газ-носитель, который содержит кислород в количестве от 1 до 7 об.%. Путем применения кислорода можно повысить сохраняемость продукта пиролиза.In one preferred embodiment of the invention, the carrier gas contains oxygen. Preferably, the pyrolysis is carried out in a pyrolysis reactor in the presence of oxygen. In one embodiment of the invention, a carrier gas is used that contains oxygen in an amount of from 1 to 7 vol.%. By using oxygen, the shelf life of the pyrolysis product can be increased.
В одном из воплощений данного изобретения в газ-носитель добавляют дополнительный кислород, например, в форме воздуха, чтобы повысить содержание кислорода.In one embodiment of the invention, additional oxygen is added to the carrier gas, for example, in the form of air, in order to increase the oxygen content.
В одном из воплощений данного изобретения очищенные газообразные продукты сгорания из котла для сжигания применяют в качестве газа-носителя и прокачивают по замкнутой системе из котла для сжигания в реактор пиролиза.In one embodiment of the invention, the cleaned gaseous combustion products from the combustion boiler are used as a carrier gas and pumped through a closed system from the combustion boiler to the pyrolysis reactor.
В одном из воплощений данного изобретения в качестве газа-носителя применяют водяной пар. В таком случае происходит реакция парового риформинга, что приводит к тому, что значительная часть смолистых соединений разлагается на водород и монооксид углерода.In one embodiment of the invention, steam is used as the carrier gas. In this case, the steam reforming reaction occurs, which leads to the fact that a significant part of the resinous compounds decomposes into hydrogen and carbon monoxide.
В предпочтительном воплощении данного изобретения газ-носитель пропускают через реактор пиролиза один раз и направляют в котел для сжигания. Газ-носитель не направляют повторно из выпускного отверстия реактора пиролиза во впускное отверстие реактора пиролиза.In a preferred embodiment of the invention, the carrier gas is passed through the pyrolysis reactor once and sent to a boiler for combustion. The carrier gas is not recycled from the outlet of the pyrolysis reactor to the inlet of the pyrolysis reactor.
В одном из воплощений данного изобретения технологические параметры выбирают из группы, включающей температуру на стадии пиролиза / температуру в реакторе пиролиза, температуру на дополнительной стадии, время пребывания в реакторе пиролиза, температуру в котле для сжигания, способ смешивания и порядок смешивания исходных материалов для пиролиза, газа-носителя и теплоносителя, добавление кислорода, циркуляцию теплоносителя и циркуляцию продукта и побочных фракций.In one embodiment of the invention, the process parameters are selected from the group consisting of the temperature in the pyrolysis step / temperature in the pyrolysis reactor, the temperature in the additional step, the residence time in the pyrolysis reactor, the temperature in the combustion boiler, the mixing method, and the mixing order of the pyrolysis starting materials, carrier gas and coolant, the addition of oxygen, the circulation of the coolant and the circulation of the product and side fractions.
В одном из воплощений данного изобретения фракции продукта, которые образуются в котле для сжигания и в реакторе пиролиза, разделяют на продукты, потоки побочных продуктов процесса, потоки остатков, потоки отходов и/или нежелательные фракции. В одном из воплощений данного изобретения большинство потоков побочных продуктов, потоков остатков и потоков отходов, например, потоки остатков из конденсатора, потоки остатков из разделительных устройств и фильтров, потоки отходов исходных материалов, газообразную фракцию продуктов сгорания и эквивалентные потоки по существу направляют снова в котел для сжигания. Подачу потоков побочных продуктов, потоков остатков и потоков отходов и объемы их подачи в котел для сжигания не нужно регулировать по отдельности вследствие того, что сама подача исходного материала в котел для сжигания существенно больше.In one embodiment of the invention, product fractions that are formed in the combustion boiler and in the pyrolysis reactor are separated into products, process by-product streams, residue streams, waste streams and / or undesirable fractions. In one embodiment of the present invention, most by-product streams, residue streams and waste streams, for example, condenser residue streams, separator and filter residue streams, feed waste streams, gaseous fraction of combustion products and equivalent streams are essentially sent back to the boiler for burning. The flow of by-product streams, residue streams and waste streams and the volumes of their supply to the boiler for burning do not need to be regulated separately due to the fact that the feed of the source material to the boiler for burning is significantly larger.
В одном из воплощений данного изобретения подготавливают смесь второго исходного материала и газа-носителя, и в данную смесь направляют теплоноситель, который был нагрет.In one embodiment of the invention, a mixture of a second starting material and a carrier gas is prepared, and a heat carrier that has been heated is sent to the mixture.
В одном из воплощений данного изобретения на различных стадиях процесса применяют подходящие дополнительные вещества. Например, в качестве дополнительных веществ можно применять спирты, такие как изопропанол, этанол или метиловый эфир рапсового масла, в сочетании с конденсатором, для того чтобы улучшить действие конденсатора и/или качество продукта. Вещества на основе спирта также можно применять в сочетании с промывателями или аналогичными устройствами, для того чтобы улучшить действие данного устройства. В одном из воплощений данного изобретения в качестве дополнительных веществ можно применять катализаторы, например, в реакторе пиролиза или в котле для сжигания, например, в сочетании с циркуляцией песка, для того чтобы повысить эффективность процесса и/или качество продукта.In one embodiment of the invention, suitable additional substances are used at various stages of the process. For example, alcohols such as isopropanol, ethanol or rapeseed oil methyl ester, in combination with a condenser, can be used as additional substances in order to improve the effect of the condenser and / or the quality of the product. Alcohol-based substances can also be used in combination with washers or similar devices in order to improve the performance of this device. In one embodiment of the invention, catalysts can be used as additional substances, for example, in a pyrolysis reactor or in a boiler for burning, for example, in combination with sand circulation, in order to increase the efficiency of the process and / or the quality of the product.
Благодаря данному изобретению, можно оптимизировать эффективность, стоимость и состав суммарного продукта данного процесса относительно цены других продуктов и требований, предъявляемых к качеству продукта. Данное изобретение обеспечивает преимущество, состоящее в том, что сочетание пиролиза и сжигания согласно данному изобретению можно применять в производстве различных и новых продуктов. Благодаря способу оптимизации согласно данному изобретению, реактор пиролиза также может служить, по меньшей мере частично, другим целям, помимо обычного пиролиза, с точки зрения производительности и времени. Кроме того, различные дополнительные стадии и устройства можно легко сочетать с реактором пиролиза, чтобы регулировать состав суммарного продукта. Комплексное решение согласно данному изобретению обеспечивает большую гибкость для различных способов эксплуатации и получения различных продуктов.Thanks to this invention, it is possible to optimize the efficiency, cost and composition of the total product of this process relative to the price of other products and the requirements for product quality. This invention provides the advantage that the combination of pyrolysis and combustion according to this invention can be used in the manufacture of various and new products. Thanks to the optimization method according to the invention, the pyrolysis reactor can also serve, at least in part, for purposes other than conventional pyrolysis in terms of productivity and time. In addition, various additional steps and devices can easily be combined with a pyrolysis reactor to control the composition of the total product. The complete solution according to this invention provides great flexibility for various methods of operation and production of various products.
Посредством способа согласно данному изобретению можно получать как продукт пиролиза, так и энергию с более высокой эффективностью, чем в известных способах, поскольку получаемые потоки побочных продуктов и потоки отходов, твердое вещество и углеродсодержащий материал и неконденсируемые газы, и их запас энергии можно превращать в котле для сжигания в тепло или в пар для получения энергии. Часть тепловой энергии из котла для сжигания применяют в реакторе пиролиза, если требуется, для сушки топлива, подвергнутого пиролизу, и для других дополнительных стадий процесса и для сжигания неконденсируемых газов в котле для сжигания, а большую часть тепловой энергии направляют на регенерацию, например, в форме пара. Не требуется дополнительная подача энергии в реактор пиролиза и на другие стадии способа, поскольку тепловой энергии, направляемой из котла для сжигания, достаточно для поддержания процесса. Данное изобретение обеспечивает преимущество, состоящее в достижении автономности с энергетической точки зрения, с помощью сочетания реактора пиролиза и котла для сжигания согласно данному изобретению.Using the method according to this invention, it is possible to obtain both a pyrolysis product and energy with a higher efficiency than in the known methods, since the resulting by-product streams and waste streams, solid matter and carbon-containing material and non-condensable gases, and their energy supply can be converted in a boiler for burning in heat or in steam for energy. Part of the thermal energy from the combustion boiler is used in the pyrolysis reactor, if necessary, to dry the pyrolyzed fuel and for other additional process steps and to burn non-condensable gases in the combustion boiler, and most of the thermal energy is sent to regeneration, for example, steam form. An additional supply of energy to the pyrolysis reactor and to other stages of the process is not required, since the thermal energy sent from the boiler for combustion is sufficient to support the process. This invention provides the advantage of achieving autonomy from an energy point of view, by combining a pyrolysis reactor and a combustion boiler according to this invention.
Подача оптимальных топливных смесей как в реактор пиролиза, так и в котел для сжигания повышает эффективность процесса с точки зрения выхода продукта пиролиза и тепловой энергии и минимизирует стоимость процесса.The supply of optimal fuel mixtures to both the pyrolysis reactor and the combustion boiler increases the efficiency of the process in terms of the yield of the pyrolysis product and thermal energy and minimizes the cost of the process.
Способ согласно данному изобретению легко осуществлять в производстве. Благодаря объединенному котлу для сжигания, энергия становится доступной, и, например, можно легко регулировать температуру в реакторе пиролиза. Способ согласно данному изобретению можно применять для пиролиза продукта с использованием любого подходящего исходного материала. Кроме того, процессом согласно данному изобретению легко управлять. Кокс и другие эквивалентные остаточные фракции не накапливаются в технологическом оборудовании, а вместо этого их можно направить в котел для сжигания, для того чтобы сжечь, так что они не вызывают каких-либо проблем в ходе процесса. Следовательно, не нужно беспокоиться о возможном содержании кокса в исходном материале при выборе исходного материала.The method according to this invention is easily carried out in production. Thanks to the integrated combustion boiler, energy becomes available, and, for example, the temperature in the pyrolysis reactor can be easily controlled. The process of this invention can be used to pyrolyze a product using any suitable starting material. In addition, the process according to this invention is easy to control. Coke and other equivalent residual fractions do not accumulate in the processing equipment, but instead they can be sent to the boiler for burning in order to burn, so that they do not cause any problems during the process. Therefore, there is no need to worry about the possible coke content in the starting material when selecting the starting material.
Дополнительным преимуществом данного изобретения является то, что баланс кокса в процессе и тепловой баланс при сушке не накладывают ограничений на пиролиз и другие стадии процесса.An additional advantage of this invention is that the balance of coke in the process and the heat balance during drying do not impose restrictions on the pyrolysis and other stages of the process.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
В следующем разделе изобретение будет описано с помощью подробных примеров воплощений изобретения.In the next section, the invention will be described using detailed examples of embodiments of the invention.
Пример 1Example 1
Технологический агрегат согласно данному изобретению, включает котел для сжигания, реактор пиролиза и конденсационное устройство. Реактор пиролиза и конденсационное устройство по существу объединены с котлом для сжигания, т.е. образуют единый агрегат. Топливо подают в котел для сжигания и сжигают для получения тепловой энергии. В реакторе пиролиза образуются газообразные продукты пиролиза из подходящих исходных материалов посредством пиролиза, и их конденсируют в жидкие продукты пиролиза в конденсационном устройстве. Газ-носитель подают в реактор пиролиза. Получают энергию в форме тепла, водяного пара или газа, образовавшихся в котле для сжигания, или часть тепла направляют в другие части устройства, например, в реактор пиролиза, в форме горячего теплоносителя, который в данном воплощении изобретения представляет собой пластовый песок.The processing unit according to this invention includes a boiler for combustion, a pyrolysis reactor and a condensing device. The pyrolysis reactor and the condensing device are essentially combined with a combustion boiler, i.e. form a single unit. Fuel is fed to the boiler for combustion and burned to produce thermal energy. In the pyrolysis reactor, gaseous pyrolysis products are formed from suitable starting materials by pyrolysis, and they are condensed into liquid pyrolysis products in a condensing device. The carrier gas is fed to the pyrolysis reactor. Energy is obtained in the form of heat, water vapor or gas generated in the boiler for combustion, or part of the heat is sent to other parts of the device, for example, to the pyrolysis reactor, in the form of a hot heat carrier, which in this embodiment of the invention is sand formation.
Пример 2Example 2
Способ в данном примере осуществляют с помощью технологического устройства согласно Примеру 1.The method in this example is carried out using a technological device according to Example 1.
В данном способе наиболее ценную и подходящую часть исходного материала применяют в качестве материала для пиролиза, а менее подходящую с точки зрения пиролиза часть подают в котел для сжигания. Исходный материал разделяют известным способом, например, с помощью сортировочной машины или оптического сепаратора.In this method, the most valuable and suitable part of the starting material is used as a material for pyrolysis, and the less suitable part from the point of view of pyrolysis is fed to the boiler for burning. The source material is separated in a known manner, for example, using a sorting machine or an optical separator.
Хорошие исходные материалы для пиролиза включают остаточные продукты лесоперерабатывающей промышленности, например, щепу, опилки и обломки коры. Однако высокого выхода жидкости достигают только для сухого исходного материала из так называемой ядровой древесины без коры. Иными словами, из коры получают меньшее количество продукта пиролиза, который, кроме того, менее стабилен и легко разделяется на фазы. Поэтому нецелесообразно подавать один и тот же исходный материал в реактор пиролиза и в котел для сжигания. В предпочтительном воплощении данного изобретения исходный материал, содержащий кору, направляют в котел для сжигания, чтобы получить энергию, а опилки направляют в реактор пиролиза, чтобы получить продукт пиролиза. Кроме того, в котел для сжигания направляют, например, торф или уголь, чтобы полностью удовлетворить потребность в топливе.Good starting materials for pyrolysis include residual products from the wood industry, such as wood chips, sawdust and bark debris. However, a high liquid yield is achieved only for dry starting material from the so-called sound wood without bark. In other words, a smaller amount of the pyrolysis product is obtained from the bark, which, in addition, is less stable and is easily divided into phases. Therefore, it is not practical to supply the same starting material to the pyrolysis reactor and to the combustion boiler. In a preferred embodiment of the present invention, the bark containing feed is sent to a combustion boiler to obtain energy, and sawdust is sent to a pyrolysis reactor to obtain a pyrolysis product. In addition, peat or coal, for example, is sent to the combustion boiler in order to fully satisfy the need for fuel.
Пример 3Example 3
Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1. В данном примере технологический процесс включает две стадии, которые объединены друг с другом.The method in this example is carried out using the device according to Example 1. In this example, the process includes two stages that are combined with each other.
Пиролизный газ, который получили посредством пиролиза на первой стадии пиролиза, направляют на вторую стадию процесса, на которой температура существенно выше, чем на стадии пиролиза. Если на данной второй стадии в качестве газа-носителя применяют водяной пар, то происходит реакция парового риформинга, что приводит к тому, что значительная часть смолистых соединений разлагается на водород и монооксид углерода. Данный способ предоставляет возможность получения газа, образующегося при газификации, например, для синтеза Фишера-Тропша.Pyrolysis gas, which was obtained by pyrolysis in the first stage of pyrolysis, is sent to the second stage of the process, at which the temperature is significantly higher than in the pyrolysis stage. If water vapor is used as the carrier gas in this second stage, the steam reforming reaction takes place, which leads to the fact that a significant part of the resinous compounds decomposes into hydrogen and carbon monoxide. This method provides the possibility of obtaining gas generated during gasification, for example, for Fischer-Tropsch synthesis.
Пример 4Example 4
Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1.The method in this example is carried out using the device according to Example 1.
Водяной пар применяют в качестве газа-носителя при пиролизе. Пар можно получить из влаги, присутствующей в исходном материале, которую отделяют, например, во время сушки исходного материала. Происходит реакция парового риформинга. Продукт представляет собой горючий газ или газ, который можно подвергнуть дополнительной химической обработке, например, аммиак или синтетическое топливо. Газообразный продукт можно применять, например, в синтезе Фишера-Тропша. Влагу из исходного материала можно применять в качестве пара в паровом риформинге.Water vapor is used as a carrier gas during pyrolysis. Steam can be obtained from moisture present in the starting material, which is separated, for example, during drying of the starting material. A steam reforming reaction takes place. The product is a combustible gas or gas that can be subjected to further chemical treatment, for example, ammonia or synthetic fuel. The gaseous product can be used, for example, in the Fischer-Tropsch synthesis. Moisture from the starting material can be used as steam in steam reforming.
Пример 5Example 5
Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1. В данном примере способ включает две стадии, а процессы сушки и химической реакции объединены друг с другом.The method in this example is carried out using the device according to Example 1. In this example, the method includes two stages, and the drying and chemical reaction processes are combined with each other.
Теплоноситель, который представляет собой пластовый песок, подают в две стадии, первую часть на стадию сушки, а вторую часть на стадию реакции. Температуры на стадии сушки и на стадии реакции регулируют по отдельности для оптимизации состава суммарного продукта и качества продукта. Пар не отделяют на стадии сушки, а вместо этого отделяют при конденсации газообразного продукта.The coolant, which is a formation sand, is supplied in two stages, the first part to the drying stage, and the second part to the reaction stage. The temperatures at the drying stage and at the reaction stage are individually controlled to optimize the composition of the total product and the quality of the product. The steam is not separated at the drying stage, but instead is separated by condensation of the gaseous product.
Пример 6Example 6
Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1.The method in this example is carried out using the device according to Example 1.
В данном способе подготавливают смесь исходного материала для реактора пиролиза и газа-носителя, который представляет собой очищенные газообразные продукты сгорания, а горячие частицы пластового песка из котла для сжигания направляют в реактор пиролиза, в смесь исходного материала и газа-носителя. В таком случае в точке смешивания образуется область сильной турбулентности, т.е. возникает так называемый эффект мгновенного испарения, в результате чего можно быстро и эффективно инициировать пиролиз. Применяемый песок, размер зерна которого в данном воплощении изобретения составляет более 0,5 мм, значительно тяжелее исходного материала для пиролиза и, следовательно, ускорение частиц песка приводит к более эффективному теплообмену и смешиванию газов в потоке смеси, что приводит к усиленному пиролизу.In this method, a mixture of the starting material for the pyrolysis reactor and the carrier gas is prepared, which is purified gaseous products of combustion, and the hot particles of formation sand from the boiler for combustion are sent to the pyrolysis reactor, in the mixture of the starting material and carrier gas. In this case, a region of strong turbulence forms at the mixing point, i.e. the so-called instantaneous evaporation effect occurs, as a result of which pyrolysis can be quickly and efficiently initiated. The sand used, the grain size of which in this embodiment of the invention is more than 0.5 mm, is significantly heavier than the starting material for pyrolysis and, therefore, the acceleration of sand particles leads to more efficient heat transfer and gas mixing in the mixture stream, which leads to enhanced pyrolysis.
Пример 7Example 7
Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1.The method in this example is carried out using the device according to Example 1.
Путем повышения доли воздуха и, следовательно, содержания кислорода в газе-носителе можно менять долю сжижаемых компонентов в продукте пиролиза относительно доли неконденсируемых фракций, согласно требуемому составу суммарного продукта. Таким образом, реактор пиролиза можно применять в качестве устройства типа газификатора. Эффективность и теплота сгорания, обеспеченные сочетанием пиролиза и котла для сжигания, для газа выше, чем при традиционной воздушной газификации, поскольку большую часть тепла можно вводить в реакцию газификации с помощью циркулирующей массы, т.е. пластового песка.By increasing the fraction of air and, consequently, the oxygen content in the carrier gas, it is possible to change the fraction of liquefied components in the pyrolysis product relative to the fraction of non-condensable fractions, according to the required composition of the total product. Thus, the pyrolysis reactor can be used as a gasifier type device. The efficiency and calorific value provided by the combination of pyrolysis and a boiler for burning is higher for gas than with traditional air gasification, since most of the heat can be introduced into the gasification reaction using a circulating mass, i.e. formation sand.
Пример 8Example 8
Способ в данном примере осуществляют с помощью устройства согласно Примеру 1.The method in this example is carried out using the device according to Example 1.
Газообразный продукт, полученный при пиролизе, нагревают до температуры, превышающей 1000°С, чтобы разложить углеводороды. В результате, в качестве продуктов получают водород и углерод в форме тонких волокон. Из-за их высокой прочности данные углеродные волокна можно применять в качестве дополнительного материала, например, в изготовлении бумаги. Преимущество данного способа состоит в том, что он представляет собой недорогой способ получения углеродных волокон, применения биомассы в получении углеродных волокон и легкий способ получения водорода.The gaseous product obtained by pyrolysis is heated to a temperature exceeding 1000 ° C to decompose hydrocarbons. As a result, hydrogen and carbon in the form of fine fibers are obtained as products. Due to their high strength, these carbon fibers can be used as an additional material, for example, in the manufacture of paper. The advantage of this method is that it is an inexpensive method for producing carbon fibers, the use of biomass in the production of carbon fibers and an easy method for producing hydrogen.
Способ согласно данному изобретению подходит для применения в различных воплощениях изобретения для получения различных видов продуктов пиролиза и их производных и для получения энергии, например, тепловой энергии.The method according to this invention is suitable for use in various embodiments of the invention to obtain various types of pyrolysis products and their derivatives and to produce energy, for example, thermal energy.
Данное изобретение не ограничено только приведенными выше примерами; возможны многие вариации в пределах сущности и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.The invention is not limited to the above examples; many variations are possible within the spirit and scope of the invention defined by the appended claims.
Claims (11)
a) первый исходный материал подают в котел для сжигания, а второй исходный материал подают в реактор пиролиза, причем котел для сжигания и реактор пиролиза объединены друг с другом,
b) в котле для сжигания из первого исходного материала получают энергию и передают ее из котла для сжигания в реактор пиролиза с помощью теплоносителя,
c) теплоноситель нагревают в котле для сжигания,
d) в реакторе пиролиза из второго исходного материала получают газообразные и жидкие фракции продукта посредством быстрого пиролиза, отличающийся тем, что
e) второй исходный материал смешивают с газом-носителем для получения смеси, а нагретый теплоноситель, который был нагрет в котле для сжигания, направляют в данную смесь,
f) теплоноситель прокачивают по замкнутой системе из котла для сжигания в реактор пиролиза и из реактора пиролиза в котел для сжигания через стадию разделения, и
g) большинство потоков побочных продуктов, потоков остатков и потоков отходов направляют в котел для сжигания.1. The method of pyrolysis, in which
a) the first source material is fed to the boiler for burning, and the second source material is fed to the pyrolysis reactor, the boiler for burning and the pyrolysis reactor are combined with each other,
b) energy is obtained from the first source material in the combustion boiler and transferred from the combustion boiler to the pyrolysis reactor using a heat carrier,
c) the heat carrier is heated in a boiler for burning,
d) in the pyrolysis reactor, gaseous and liquid fractions of the product are obtained from the second starting material by means of rapid pyrolysis, characterized in that
e) the second source material is mixed with a carrier gas to obtain a mixture, and the heated coolant that has been heated in the boiler for combustion is sent to this mixture,
f) the coolant is pumped through a closed system from the combustion boiler to the pyrolysis reactor and from the pyrolysis reactor to the combustion boiler through a separation step, and
g) most by-product streams, residue streams and waste streams are sent to the boiler for combustion.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US20075721 | 2007-10-11 | ||
| FI20075721A FI123455B (en) | 2007-10-11 | 2007-10-11 | Procedure for performing pyrolysis |
| PCT/FI2008/050558 WO2009047387A1 (en) | 2007-10-11 | 2008-10-08 | Method for carrying out pyrolysis |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010118167A RU2010118167A (en) | 2011-11-20 |
| RU2502779C2 true RU2502779C2 (en) | 2013-12-27 |
Family
ID=38656868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010118167/05A RU2502779C2 (en) | 2007-10-11 | 2008-10-08 | Method of conducting pyrolysis |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110041388A1 (en) |
| EP (1) | EP2209871A1 (en) |
| CN (1) | CN101868516A (en) |
| BR (1) | BRPI0817547A2 (en) |
| CA (1) | CA2702193A1 (en) |
| FI (1) | FI123455B (en) |
| RU (1) | RU2502779C2 (en) |
| WO (1) | WO2009047387A1 (en) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2007744B1 (en) | 2006-04-03 | 2017-05-17 | Pharmatherm Chemicals Inc. | Thermal extraction method for producing a taxane extract |
| US7905990B2 (en) | 2007-11-20 | 2011-03-15 | Ensyn Renewables, Inc. | Rapid thermal conversion of biomass |
| EP2435538A4 (en) * | 2009-05-28 | 2013-07-03 | Thannhaueser Goel Ip Ag | A process for generating energy from organic materials and/or biomass |
| FI125814B (en) | 2009-06-02 | 2016-02-29 | Valmet Technologies Oy | Method for performing pyrolysis and pyrolysis apparatus |
| US8519203B2 (en) | 2010-02-17 | 2013-08-27 | Uop Llc | Low oxygen biomass-derived pyrolysis oils and methods for producing the same |
| US20110284359A1 (en) | 2010-05-20 | 2011-11-24 | Uop Llc | Processes for controlling afterburn in a reheater and for controlling loss of entrained solid particles in combustion product flue gas |
| US8499702B2 (en) | 2010-07-15 | 2013-08-06 | Ensyn Renewables, Inc. | Char-handling processes in a pyrolysis system |
| US8519205B2 (en) | 2010-07-23 | 2013-08-27 | Ensyn Renewables, Inc. | Low water biomass-derived pyrolysis oils and processes for producing the same |
| US20120061618A1 (en) * | 2010-09-11 | 2012-03-15 | James Santoianni | Plasma gasification reactors with modified carbon beds and reduced coke requirements |
| US9441887B2 (en) | 2011-02-22 | 2016-09-13 | Ensyn Renewables, Inc. | Heat removal and recovery in biomass pyrolysis |
| US9347005B2 (en) | 2011-09-13 | 2016-05-24 | Ensyn Renewables, Inc. | Methods and apparatuses for rapid thermal processing of carbonaceous material |
| US10041667B2 (en) | 2011-09-22 | 2018-08-07 | Ensyn Renewables, Inc. | Apparatuses for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material and methods for the same |
| US9044727B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-06-02 | Ensyn Renewables, Inc. | Apparatuses and methods for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material |
| US10400175B2 (en) | 2011-09-22 | 2019-09-03 | Ensyn Renewables, Inc. | Apparatuses and methods for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material |
| US9109177B2 (en) | 2011-12-12 | 2015-08-18 | Ensyn Renewables, Inc. | Systems and methods for renewable fuel |
| NZ700523A (en) * | 2012-05-18 | 2016-05-27 | Japan Blue Energy Co Ltd | Biomass gasifier device |
| US9670413B2 (en) | 2012-06-28 | 2017-06-06 | Ensyn Renewables, Inc. | Methods and apparatuses for thermally converting biomass |
| US10633606B2 (en) | 2012-12-10 | 2020-04-28 | Ensyn Renewables, Inc. | Systems and methods for renewable fuel |
| GB2503065B (en) | 2013-02-20 | 2014-11-05 | Recycling Technologies Ltd | Process and apparatus for treating waste comprising mixed plastic waste |
| CN104138886B (en) * | 2014-06-30 | 2016-03-02 | 中国科学技术大学 | A kind of method of fixed-contamination thing organophosphorus ester in copyrolysis process |
| US10337726B2 (en) | 2015-08-21 | 2019-07-02 | Ensyn Renewables, Inc. | Liquid biomass heating system |
| CN110366448B (en) | 2016-12-29 | 2023-05-02 | 安辛可再生能源有限公司 | Demetallization of liquid biomass |
| WO2021054897A1 (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | National University Of Singapore | Waste treatment system |
| GB2618830A (en) * | 2022-05-19 | 2023-11-22 | Quantafuel Asa | Processing of plastic |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992004423A2 (en) * | 1990-08-23 | 1992-03-19 | Battelle Memorial Institute | Monomeric recovery from polymeric materials |
| RU2125585C1 (en) * | 1997-07-11 | 1999-01-27 | Саратовский государственный технический университет | Method of thermally processing slate |
| RU2002110816A (en) * | 1999-09-24 | 2003-12-27 | Др.Мюлен Гмбх Унд Ко.Кг | The method of gasification of organic substances and mixtures of substances |
| RU2240341C2 (en) * | 1999-09-24 | 2004-11-20 | Др.Мюлен Гмбх Унд Ко.Кг | Process of gasification of organic substances and mixtures thereof |
| RU2240339C1 (en) * | 2003-06-02 | 2004-11-20 | Забарский Борис Лаврентьевич | Installation for pyrolysis of hydrocarbonaceous raw material |
| RU2003131295A (en) * | 2003-10-28 | 2005-05-10 | ОАО "Стройтрансгаз" (RU) | METHOD FOR LARGE-CAPACITY PRODUCTION OF FUEL WOOD COAL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3039955A (en) * | 1958-08-21 | 1962-06-19 | United Eng & Constructors Inc | Pyrolysis process |
| US4064018A (en) * | 1976-06-25 | 1977-12-20 | Occidental Petroleum Corporation | Internally circulating fast fluidized bed flash pyrolysis reactor |
| US4225392A (en) * | 1978-09-05 | 1980-09-30 | Taylor Leland T | Pyrolysis apparatus |
| US4412910A (en) * | 1981-10-21 | 1983-11-01 | Westinghouse Electric Corp. | Recovery of fuel from oil shale |
| DE69732394T2 (en) * | 1996-02-29 | 2006-03-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCTION OF OVERHEATED STEAM BY THE HEAT OF WASTE INCINERATION |
| FI117512B (en) * | 1998-10-14 | 2006-11-15 | Valtion Teknillinen | Method and apparatus for producing pyrolysis oil |
| FI116902B (en) * | 1998-10-14 | 2006-03-31 | Valtion Teknillinen | Method and apparatus for improving the quality of the pyrolysis liquid |
| FI120909B (en) * | 2001-04-12 | 2010-04-30 | Neste Oil Oyj | A method for treating carbonaceous material |
| FI20030241A (en) * | 2003-02-17 | 2004-08-18 | Fortum Oyj | A method for producing a synthesis gas |
| WO2006119118A2 (en) * | 2005-04-29 | 2006-11-09 | Hycet, Llc | System and method for conversion of hydrocarbon materials |
| FI122778B (en) * | 2008-03-31 | 2012-06-29 | Metso Power Oy | Pyrolysis method in conjunction with a boiler, and pyrolysis device |
-
2007
- 2007-10-11 FI FI20075721A patent/FI123455B/en active IP Right Grant
-
2008
- 2008-10-08 CA CA2702193A patent/CA2702193A1/en not_active Abandoned
- 2008-10-08 EP EP08805480A patent/EP2209871A1/en not_active Withdrawn
- 2008-10-08 CN CN200880116721A patent/CN101868516A/en active Pending
- 2008-10-08 US US12/682,695 patent/US20110041388A1/en not_active Abandoned
- 2008-10-08 WO PCT/FI2008/050558 patent/WO2009047387A1/en active Application Filing
- 2008-10-08 RU RU2010118167/05A patent/RU2502779C2/en active
- 2008-10-08 BR BRPI0817547 patent/BRPI0817547A2/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992004423A2 (en) * | 1990-08-23 | 1992-03-19 | Battelle Memorial Institute | Monomeric recovery from polymeric materials |
| RU2125585C1 (en) * | 1997-07-11 | 1999-01-27 | Саратовский государственный технический университет | Method of thermally processing slate |
| RU2002110816A (en) * | 1999-09-24 | 2003-12-27 | Др.Мюлен Гмбх Унд Ко.Кг | The method of gasification of organic substances and mixtures of substances |
| RU2240341C2 (en) * | 1999-09-24 | 2004-11-20 | Др.Мюлен Гмбх Унд Ко.Кг | Process of gasification of organic substances and mixtures thereof |
| RU2240339C1 (en) * | 2003-06-02 | 2004-11-20 | Забарский Борис Лаврентьевич | Installation for pyrolysis of hydrocarbonaceous raw material |
| RU2003131295A (en) * | 2003-10-28 | 2005-05-10 | ОАО "Стройтрансгаз" (RU) | METHOD FOR LARGE-CAPACITY PRODUCTION OF FUEL WOOD COAL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ. / Под ред. И.Л. Кнунянца: т.3. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1992, с.533-537. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009047387A1 (en) | 2009-04-16 |
| BRPI0817547A2 (en) | 2015-03-31 |
| FI20075721A (en) | 2009-04-12 |
| EP2209871A1 (en) | 2010-07-28 |
| FI123455B (en) | 2013-05-15 |
| CA2702193A1 (en) | 2009-04-16 |
| CN101868516A (en) | 2010-10-20 |
| US20110041388A1 (en) | 2011-02-24 |
| RU2010118167A (en) | 2011-11-20 |
| FI20075721A0 (en) | 2007-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2502779C2 (en) | Method of conducting pyrolysis | |
| RU2482159C2 (en) | Apparatus for producing pyrolysis product | |
| EP2430122B1 (en) | A method for the thermal treatment of biomass in connection with a boiler plant | |
| US10059883B2 (en) | Method for producing a pyrolysis product | |
| JP2018525510A (en) | Process for producing highly biogenic Fischer-Tropsch liquid derived from municipal solid waste (MSW) feedstock | |
| RU2710020C2 (en) | Catalytic modification of pyrolytic vapour | |
| US20090049738A1 (en) | Method for the production of fuels from biogenous raw materials and installation and catalyst composition for carrying out said method | |
| EP2488604A1 (en) | Process and apparatus for producing biocarbon | |
| SE522051C2 (en) | Preparation of pyrolysis oil, uses pyrolysis reactor and condenser integrated with burner so that some of the heat from the burner is used in the reactor | |
| CA3135937A1 (en) | Continuous reactor device and process for treatment of biomass | |
| JP2023523800A (en) | Feedstock processing system and method for producing Fischer-Tropsch liquids and transportation fuels | |
| KR102063401B1 (en) | Pyrolysis device for fast pyrolysis of biomass and bio-oil manufacturing method thereof | |
| US20190177621A1 (en) | Hydrocarbon recycling of carbonizer hot gases |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200907 |