RU2660018C2 - Способ и устройство для преобразования органических материалов в газообразный водород - Google Patents
Способ и устройство для преобразования органических материалов в газообразный водород Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660018C2 RU2660018C2 RU2016141924A RU2016141924A RU2660018C2 RU 2660018 C2 RU2660018 C2 RU 2660018C2 RU 2016141924 A RU2016141924 A RU 2016141924A RU 2016141924 A RU2016141924 A RU 2016141924A RU 2660018 C2 RU2660018 C2 RU 2660018C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zone
- chimney
- gas
- region
- hydrogen
- Prior art date
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 13
- 239000011368 organic material Substances 0.000 title abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 96
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 10
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 8
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 229910003471 inorganic composite material Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052628 phlogopite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 halogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- C10J3/72—Other features
- C10J3/723—Controlling or regulating the gasification process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
-
- 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
- C10J3/005—Rotary drum or kiln gasifiers
-
- 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
- C10J3/72—Other features
- C10J3/721—Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
-
- 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
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/002—Removal of contaminants
-
- 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
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/002—Removal of contaminants
- C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
-
- 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
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/002—Removal of contaminants
- C10K1/007—Removal of contaminants of metal compounds
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L51/00—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines
- F16L51/02—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube
- F16L51/022—Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube with a single corrugation
-
- 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
- C10J2200/00—Details of gasification apparatus
- C10J2200/09—Mechanical details of gasifiers not otherwise provided for, e.g. sealing means
-
- 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
- C10J2200/00—Details of gasification apparatus
- C10J2200/15—Details of feeding means
- C10J2200/158—Screws
-
- 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
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/0946—Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
-
- 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
- C10J2300/0973—Water
-
- 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
- C10J2300/0973—Water
- C10J2300/0976—Water as steam
-
- 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
- C10J2300/1269—Heating the gasifier by radiating device, e.g. radiant tubes
- C10J2300/1276—Heating the gasifier by radiating device, e.g. radiant tubes by electricity, e.g. resistor heating
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к высокотемпературным печам, которые нагреваются посредством нагревательного устройства, и к способу эксплуатации таких печей, чтобы органические материалы преобразовывать в синтез-газ. Устройство для преобразования органического исходного материала в газ, который включает долю водорода, содержит подающее устройство, печную трубу с входной зоной, внутренним пространством, осью вращения и выходной стороной. Устройство также содержит водоподводящий трубопровод, который размещен в области подающего устройства или во входной зоне для обеспечения возможности добавления водного компонента к исходному материалу. Подающее устройство и печная труба размещены и выполнены таким образом, что через подающее устройство в область входной зоны во внутреннем пространстве печной трубы может подаваться исходной материал, и на выходной стороне печной трубы выводится твердый материал, а также газовая смесь. Печная труба включает первую зону и вторую зону. Первая зона находится в области между входной зоной и второй зоной. Вторая зона находится в области между первой зоной и выходной стороной. Печная труба включает компенсатор, который предназначен для компенсации различных термически обусловленных расширений первой зоны и второй зоны. На выходной стороне печной трубы размещается газопроводная система, которая предназначена для передачи газовой смеси. В области газопроводной системы размещается газовый монитор. Газовый монитор предназначен для контроля содержания водорода в газовой смеси. Подача воды может регулироваться в зависимости от содержания водорода в газовой смеси. В устройство загружаются углеродсодержащие или углеводородсодержащие исходные материалы, а на выходной стороне отбирается содержащая водород газовая смесь. Техническим результатом изобретения является обеспечение повышенной устойчивости к агрессивныи материалам даже при высоких температурах, а также эффективное преобразовывание углеродсодержащих исходных материалов в синтез-газ. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Description
[001] Изобретение относится к высокотемпературным печам, которые нагреваются посредством нагревательного устройства, и к способу эксплуатации таких печей, чтобы органические материалы прообразовывать в синтез-газ. В частности, речь идет о трубчатых печах, которые пригодны для переработки углеродсодержащих или углеводородсодержащих исходных материалов, таких как материалы отходов, побочные продукты производства, биомасса, и тому подобные.
[002] Существуют различные печи, которые, например, нагреваются индукционными катушками. Один пример известен из Международной патентной заявки с номером публикации WO 09010086А1. Еще один пример может быть заимствован из европейского патента ЕР 1495276 В1.
[003] Было показано, что с надежностью таких индукционных печей могут возникать проблемы, когда создаются очень высокие температуры на протяжении длительного периода времени или когда в печи выделяются очень агрессивные материалы. Например, кислород, который образуется из преобразуемого материала, может разъедать стенку печи. Поэтому имеются подходы, чтобы вообще предотвращать попадание кислорода внутрь печи. Соответствующий пример известен из Международной патентной заявки с номером публикации WO 09010100А1. Однако еще более агрессивными являются серосодержащие и хлорсодержащие вещества. Сера и хлор часто представляют собой компоненты органических материалов, например, когда речь идет об отходах или тому подобном.
[004] В настоящем изобретении речь идет о создании печей, которые обеспечивают повышенную устойчивость к агрессивным материалам даже при высоких температурах. Кроме того, речь идет об эффективном преобразовании углеродсодержащих исходных материалов в синтез-газ, который имеет высокое содержание газообразного водорода.
[005] Соответствующее изобретению устройство, которое сконструировано для преобразования органического исходного материала в газ, который включает долю водорода, имеет
- подающее устройство,
- печную трубу с входной зоной, внутренним пространством, осью вращения и выходной стороной, и
- водоподводящий трубопровод, который размещен в области подающего устройства или входной зоны, чтобы иметь возможность добавления водного компонента к исходному материалу.
[006] Подающее устройство и печная труба размещены и выполнены таким образом, что через подающее устройство может подводиться исходный материал в область входной зоны во внутреннем пространстве печной трубы и что твердый материал, а также газовую смесь можно было отбирать у выходной стороны печной трубы. Устройство отличается тем, что печная труба включает первую зону и вторую зону, причем
- первая зона находится в области между входной зоной и второй зоной,
- вторая зона находится в области между первой зоной и выходной стороной.
[007] Устройство отличается тем, что оно включает компенсатор, который предпочтительно размещается в переходной области между первой зоной и второй зоной.
[008] Компенсатор при всех вариантах исполнения служит для компенсации различных термически обусловленных расширений первой зоны и второй зоны печной трубы.
[009] Устройство отличается тем,
- что на выходной стороне печной трубы размещается газопроводная система, которая предназначена для передачи газовой смеси,
- что в области газопроводной системы размещается газовый монитор, который предназначен для контроля содержания водорода в газовой смеси,
причем подача воды может регулироваться в зависимости от содержания водорода в газовой смеси.
[0010] Устройство этого типа позволяет эффективно преобразовывать исходный материал в газовую смесь, которая имеет большую долю водорода, предпочтительно свыше 80% (называемую газом с высоким содержанием водорода).
[0011] Согласно изобретению, газ с высоким содержанием водорода создается из органического исходного сырья в состоянии от слегка увлажненного до влажного, в твердой форме, то есть, из органических твердых веществ. При потребности к органическим твердым веществам на входной стороне могут быть также прибавлены/примешаны жидкие компоненты.
[0012] Поскольку выбирать загружаемый материал (исходное сырье) невозможно или допустимо только в ограниченной степени, согласно изобретения состав синтез-газа регулируется добавлением большего или меньшего количества воды, в зависимости от желательного содержания водорода в синтез-газе на выходной стороне печи.
[0013] После этих технологических стадий согласно изобретению, которые протекают в обеих соединенных/размещенных друг за другом зонах печи, остающийся синтез-газ включает до более чем 70 объемных процентов водорода. Образованный синтез-газ предпочтительно включает до более чем 80 объемных процентов водорода.
[0014] С выходной стороны устройства согласно изобретению может быть отобран обогащенный водородом газ, и использован, например, в качестве топлива.
[0015] Преобразование загружаемого материала (исходного сырья) в печи является, по меньшей мере частично, экзотермическим. Чтобы создавать надлежащие технологические условия в обеих зонах печи, печь оснащена нагревательным устройством. Нагревательное устройство предпочтительно во всех вариантах исполнения устанавливается снаружи печной трубы, и оно может действовать как индукционный нагрев, и/или речь может идти о резистивном нагреве.
[0016] Печная труба выполнена двухсекционной, причем первая зона отделена от второй зоны компенсатором.
[0017] Через подающее устройство в область входной зоны во внутреннем пространстве печной трубы может подводиться (органический) исходный материал. Печная труба предпочтительно по всех вариантах исполнения выполнена как вращательно-симметричная печная труба. В ее внутреннем пространстве размещены транспортирующие элементы, чтобы исходный материал при вращательном движении печной трубы вокруг оси вращения продвигался по направлению к выходной стороне печной трубы.
[0018] Высокотемпературное устройство включает размещенное в области периметра печной трубы (резистивное или индукционное) нагревательное устройство, которое образует в печной трубе по меньшей мере одну горячую зону (вторую зону), и одну менее горячую зону (первую зону). Если смотреть от входной стороны, горячая зона следует после менее горячей зоны.
[0019] Нагревательное устройство согласно изобретения выполнено так, что во внутреннем пространстве печной трубы в области горячей зоны может достигаться температура, которая составляет свыше 1000 градусов Цельсия, и предпочтительно находится в диапазоне между 1100 градусами Цельсия и 1300 градусами Цельсия.
[0020] Нагревательное устройство согласно изобретения выполнено так, что во внутреннем пространстве печной трубы в области менее горячей зоны может достигаться температура, которая варьирует между 300 градусами Цельсия и 900 градусами Цельсия, причем эта температура предпочтительно составляет величину между 600 градусами Цельсия и 850 градусами Цельсия.
[0021] Соответствующий изобретению способ отличается тем, что преобразование органических исходных материалов в газообразный продукт производится в устройстве. Это преобразование протекает постепенно во внутреннем пространстве печной трубы устройства. Исходный материал подается во внутреннее пространство на входной стороне/зоне. Печная труба поворачивается вокруг оси вращения, чтобы исходный материал во внутреннем пространстве продвигался от входной стороны до выходной стороны. Согласно изобретению, исходный материал во время продвижения проходит через внутреннее пространство, и в это время претерпевает преобразование в 1-ой температурной зоне с рабочей температурой между 300 градусами Цельсия и 900 градусами Цельсия (предпочтительно между 600 градусами Цельсия и 850 градусами Цельсия), после которой следует 2-ая температурная зона с рабочей температурой свыше 1000°С (предпочтительно между 1100 градусами Цельсия и 1300 градусами Цельсия).
[0022] В частности, изобретение относится к устройствам, которые обогреваются с помощью одного (двухсекционного) резистивного нагревателя, и к способу эксплуатации таких устройств, чтобы преобразовывать органические материалы в газообразный водород. В частности, речь идет о трубчатых печах, которые пригодны для переработки углеродсодержащих или углеводородсодержащих исходных материалов, таких как материалы отходов, побочные продукты производства, биомасса, и тому подобные.
[0023] Далее изобретение разъясняется посредством примеров осуществления и со ссылкой на чертеж. Как показано:
Фиг. 1 представляет схематический вид сбоку соответствующего изобретению устройства в предпочтительном варианте исполнения;
Фиг. 2 представляет схематический вид сбоку печи соответствующего изобретению устройства в предпочтительном варианте исполнения;
Фиг. 3 представляет схематический вид сбоку печи вместе с подающим устройством соответствующего изобретению устройства в предпочтительном варианте исполнения;
Фиг. 4А представляет схематический вид сбоку участка длины печи соответствующего изобретению устройства в предпочтительном варианте исполнения;
Фиг. 4В схематически представляет увеличенный вид области В на Фиг. 4А.
[0024] Далее применяются указания места и направления, чтобы изобретение могло быть лучше описано. Эти указания относятся к данной монтажной ситуации, и поэтому не должны пониматься как ограничение.
[0025] В отношении изобретения речь идет о переработке, соответственно, о преобразовании органических исходных материалов 1, то есть углеродсодержащих или углеводородсодержащих исходных материалов 1, таких как материалы отходов, побочные продукты производства, биомасса, и тому подобные. При этой переработке, соответственно, преобразовании, образуется по меньшей мере газовая смесь 3 и твердый материал 2. В качестве газовой смеси 3 предпочтительно образуется синтез-газ, который включает монооксид углерода СО и водород Н2. Синтез-газ в зависимости от технологических условий процесса содержит большую долю газообразного водорода 4. Доля газообразного водорода предпочтительно составляет свыше 80%,
[0026] Газовая смесь 3 может содержать также небольшую долю СО2 и непрореагировавшего метана (СН4).
[0027] Согласно изобретению, Н2/СО-соотношение в зависимости от исходного материала и технологических условий составляет выше 4, и особенно предпочтительно выше 5. Важной является констатация того факта, что изобретение не предусматривает возвращения СО2, чтобы обеспечивать более высокое содержание водорода.
[0028] Далее разъясняются подробности изобретения при помощи предпочтительного варианта осуществления и со ссылкой на Фиг. 1. Дополнительные варианты исполнения выводятся из этого предпочтительного варианта исполнения.
[0029] Соответствующее изобретению высокотемпературное устройство 100 разработано специально для преобразования органического исходного материала 1. Устройство 100 включает подающее устройство 30 и вращательно-симметричную печную трубу 20 с осью R вращения. Ось R вращения типично размещается горизонтально или слегка наклонно. Угол уклона в случае наклонного расположения может составлять до 45 градусов. При наклонном расположении уклон имеет по меньшей мере печная труба 20, причем выходная сторона А находится выше, чем входная зона Е. Но предпочтительной является горизонтальная ориентация оси R вращения, как показано в Фиг. 1.
[0030] Для преобразования органических исходных материалов 1 в газообразный водород 4 в области входной зоны Е размещен трубопровод 31 для подачи воды или пара. Этот подводящий трубопровод 31 предпочтительно располагается снаружи печной трубы 20 перед входной зоной Е, как обозначено в Фиг. 1.
[0031] С регулированием подачи воды или водяного пара исходный материал 1 во влажной форме подается во внутреннее пространство I печной трубы 20.
[0032] Вариант исполнения согласно Фиг. 1 имеет регулирование и, соответственно, контур регулирования, который у выходной стороны в области газопроводной системы 40 включает газовый монитор 41. Газовый монитор 41 позволяет непосредственно или косвенно (например, посредством промежуточно подключенного вычислительного устройства) подавать управляющий сигнал S1 на подводящий трубопровод 31. По этому управляющему сигналу S1, который также обозначается как регулируемый параметр, может быть, например, с помощью вентиля, насоса или клапана (здесь обозначенного как исполнительный элемент 32), отрегулировано количество подводимых воды или водяного пара.
[0033] В качестве газового монитора 41 при всех вариантах исполнения может быть использован, например, газовый монитор, который включает электрохимический датчик водорода или электрохимическую измерительную ячейку для детектирования водорода.
[0034] Газовый монитор 41 во всех вариантах исполнения может, например, подавать сигнал измерительного устройства, который позволяет судить о содержании водорода в газовой смеси 3. Этот сигнал измерительного устройства может быть использован напрямую или косвенно, например, через вычислительное устройство, чтобы установить регулируемый параметр S1, который через исполнительный элемент 32 влияет на количество подаваемой воды.
[0035] Для возможности эффективного преобразования исходного материала 1 в газовую смесь 3 с высоким содержанием водорода 4 должно быть, с одной стороны, подведено достаточное количество воды с входного конца. С другой стороны, должно выполняться двухступенчатое преобразование, при котором исходный материал 1 проходит через первую зону Z1 с менее высокой температурой Т1 и затем через вторую зону Z2 с более высокой температурой Т2.
[0036] Справедливо соотношение Т2>>Т1. Значение Т1 предпочтительно составляет между 300 градусами Цельсия и 900 градусами Цельсия. В особенности предпочтительно Т1 варьирует между 600 градусами Цельсия и 850 градусами Цельсия. Значение Т2 предпочтительно составляет более 1000°С. В особенности предпочтительно Т2 варьирует между 1100 градусами Цельсия и 1300 градусами Цельсия.
[0037] Исследования и контрольные испытания показали, что из увлажненного исходного материала 1 при двухступенчатой температурной обработке в указанных температурных диапазонах выделяются агрессивные компоненты, которые разрушают материал печной трубы 20. Поэтому согласно изобретению должны применяться специальные материалы, причем материал первой зоны Z1 отличается от материала второй зоны Z2.
[0038] Согласно изобретению, каждая из зон Z1 и Z2 должна быть оптимизирована, будучи рассматриваемой сама по себе, чтобы получить печную трубу 20, которая может использоваться длительное время без причинения существенных повреждений.
[0039] Печная труба 20 предпочтительно во всех вариантах исполнения включает в области первой зоны Z1 жаростойкий металл или термостойкий металлический сплав, причем предпочтительно применяется никелевый сплав.
[0040] Для целей данного описания никелевый сплав представляет собой сплав, который в весовых процентах содержит никель в большем количестве, чем другие металлические элементы. Предпочтительно применяются никелевые сплавы, которые являются коррозионностойкими и устойчивыми к окислению в диапазоне температур до 900 градусов Цельсия. Для применения в качестве материала в области первой зоны Z1 печной трубы 20 также важна способность противостоять воздействию агрессивных компонентов газа. Прежде всего, материал должен быть устойчивым к ионам галогенов и/или к сероводороду.
[0041] Кроме никеля в качестве основного компонента, предпочтительно во всех вариантах исполнения хром представляет собой другой важный добавочный компонент материала первой зоны Z1. В дополнение, в никелевом сплаве могут содержаться один или многие из следующих элементов: железо, молибден, ниобий, кобальт, марганец, медь, алюминий, титан, кремний, углерод, сера, фосфор или бор.
[0042] В особенности пригоден инконель (Inconel®) или инконель-сплав от фирмы Special Metals Corporation.
[0043] Печная труба 20 предпочтительно включает во всех вариантах исполнения в области второй зоны Z2 материал, который служит в качестве защиты против агрессивных газов и высокой температуры Т2 во внутреннем пространстве I печной трубы 20.
[0044] Печная труба 20 в области второй зоны Z2 предпочтительно включает
- термостойкий металл с устойчивым к высокой температуре керамическим покрытием,
- термостойкий металл с устойчивым к высокой температуре керамическим армированием,
- термостойкий металл с устойчивой к высокой температуре керамической добавкой,
- устойчивый к высокой температуре композит из металла и керамического материала, или
- устойчивый к высокой температуре керамический материал,
причем керамический материал предпочтительно включает одним из компонентов материал из следующей группы: оксид алюминия (Al2О3), карбид кремния (SiС), нитрид кремния (Si3Ni4).
[0045] Печная труба 20 во всех вариантах исполнения может быть выполнена либо цельной (например, труба, которая внутри имеет различные покрытия), либо двухсекционной (например, с участком длины из керамического материала и участком длины из жаростойкого металла).
[0046] Указанные материалы печной трубы 20 являются очень различными, и оказалось, что они не могут в течение длительного времени устойчиво сочетаться друг с другом в печной трубе. Поэтому в изобретении используется компенсатор 21, который, как показано, например, в Фиг. 1, может отделять первую зону Z1 от второй зоны Z2. Но компенсатор 21, в зависимости от конструкции, может быть размещен также в другом месте.
[0047] Компенсатор 21 согласно изобретению во всех вариантах исполнения предпочтительно выполнен таким образом, что он по существу выполняет две задачи. Во-первых, компенсатор 21 служит для сглаживания или выравнивания механических напряжений, которые возникают между первой зоной Z1 и второй зоной Z2 (например, при двухсекционной печной трубе) печной трубы 20 вследствие большого температурного перепада и различных коэффициентов теплового расширения используемых материалов. Во-вторых, компенсатор 21 предпочтительно во всех вариантах исполнения образует газонепроницаемое соединение между зонами Z1 и Z2. Поэтому компенсатор 21 предпочтительно во всех вариантах исполнения выполнен устойчивым к высоким температурам, гибким и газонепроницаемым.
[0048] Компенсатор 21 предпочтительно во всех вариантах исполнения включает
- силикат, например, такой как природный минерал из семейства слюд, предпочтительно слюду вида флогопита, или искусственную слюду,
- неорганический композитный материал из стекла/слюды,
- графитовый материал,
причем соответствующий материал предпочтительно во всех вариантах исполнения имеет температуру плавления, которая составляет выше 1200 градусов Цельсия.
[0049] Указанный в последнем абзаце материал предпочтительно во всех вариантах исполнения размещается в области между материалом первой зоны Z1 и материалом второй зоны Z2.
[0050] Компенсатор 21, дополнительно или альтернативно силикату, композитному материалу из стекла/слюды или графитовому материалу, предпочтительно включает во всех вариантах исполнения керамический текстильный материал.
[0051] Во всех вариантах исполнения в качестве компонента компенсатора 21 предпочтительно используются керамические текстильные маты. В особенности предпочтительны текстильные маты с металлоксидными волокнами. Наиболее предпочтительными являются текстильные маты фирмы 3М, которые предлагаются под наименованием NextelTM, причем они должны быть рассчитаны на применение при температурах выше 1200 градусов Цельсия.
[0052] Компенсатор 21 предпочтительно во всех вариантах исполнения сконструирован так, как показано в Фигурах 4А и 4В.
[0053] Компенсатор 21 согласно Фигурам 4А и 4В соединен с печной трубой 20, и выполнен/смонтирован с возможностью скольжения относительно одной стационарной опоры 50. В случае термически обусловленных расширений это приводит к смещению компенсатора 21 относительно опоры 50, как показано в Фиг. 4А двойной стрелкой Р1.
[0054] Компенсатор 21 предпочтительно включает во всех вариантах исполнения стальное крепление или стальное кольцо 51, которое надевается или насаживается в горячем состоянии на печную трубу 20. Стальное крепление или стальное кольцо 51 охватывает печную трубу 20 предпочтительно на 360 градусов.
[0055] Компенсатор 21 и/или печная труба 20 в переходной области между зонами Z1 и Z2 предпочтительно включает керамическую насадку или кольцо, которые предпочтительно во всех вариантах исполнения охватывают печную трубу 20 на 360 градусов.
[0056] Компенсатор 21 и/или печная труба 20 в переходной области между зонами Z1 и Z2 предпочтительно включает турель 53, которая непосредственно или косвенно соединена с внутренностью печной трубы, причем турель 53 своим наружным периметром установлена с возможностью скольжения параллельно оси R вращения относительно опоры 50.
[0057] Печная труба 20 во всех вариантах исполнения предпочтительно размещена с возможностью скольжения в области входной зоны Е и/или выходной зоны А, чтобы сделать возможными термически обусловленные продольные расширения печной трубы 20 параллельно оси R вращения.
[0058] Печная труба 20 во всех вариантах исполнения предпочтительно так размещена с возможностью скольжения в области выходной стороны А, чтобы печная труба 20 в области выходной стороны А в случае продольного удлинения параллельно оси R вращения входила одним участком вглубь газопроводной системы 40.
[0059] Предпочтительно во всех вариантах исполнения в области газопроводной системы 40 применяется газопромыватель 42, который предназначен для того, чтобы удалять примеси, и/или оксиды азота, и/или тяжелые металлы из газовой смеси 3.
[0060] В особенности пригодны газопромыватели 42, которые рассчитаны на очистку синтез-газа. Такие газопромыватели 42 известны.
[0061] Например, может быть применен способ Удаления Кислых Газов (AGR) фирмы Air Liquide. В отношении этого способа речь идет о кислотном промывании газа. Но также может быть использован, например, процесс Rectisol®, в котором применяется охлажденный метанол в качестве растворителя для физической абсорбции.
[0062] Во всех вариантах исполнения в области газопроводной системы 40 предпочтительно применяется устройство 43 для отделения водорода, на выходной стороне которого получается газообразный водород 4 с концентрацией водорода более 70 (предпочтительно более 80%) и остаточный газ 5.
[0063] Устройство 43 может включать, например, (селективные газоразделительные) мембраны для отделения водорода. Устройства 43 для отделения водорода известны.
[0064] Фиг. 1 показывает первое примерное устройство 100 согласно изобретению. Устройство 100 включает, если смотреть слева направо, следующие компоненты и элементы:
- необязательную воронку 7, которая предназначена для введения исходного материала/загружаемого вещества 1.
- Транспортирующий элемент 33 (например, с расположенным внутри шнеком или ленточным транспортером), чтобы подавать исходный материал/загружаемое вещество 1 во внутреннее пространство печи 20.
- Трубопровод 31 для подачи воды (или пара), который здесь размещен в области транспортирующего элемента 33 и включает исполнительный элемент 32 для регулирования количества воды.
- Опорный элемент/опору/турель 35, чтобы поддерживать печную трубу 20 с возможностью вращения.
- Входную зону Е для введения исходного материала/загружаемого вещества 1.
- Печная труба 20 включает первую зону Z1 и вторую зону Z2, которые пространственно отделены друг от друга компенсатором 21.
- Нагревательное устройство 27 (не показано), которое предпочтительно размещается в стенке 23 печи 20 или на ней.
- Выходную сторону А, которая предназначена для выведения твердого материала 2 (как чисто неорганического материала) и газовой смеси 3.
- В области выходной стороны А может находиться, например, сепаратор 44 для отделения твердого материала 2.
- В области выходной стороны А находится газопроводная система 40, которая предназначена для пропускания газовой смеси 3.
- В области газопроводной системы 40 может быть размещен газопромыватель 42.
- В области газопроводной системы 40 размещается газовый монитор 41, чтобы иметь возможность немедленно определять имеющееся количество водорода (содержание водорода).
- Газовый монитор 41 напрямую или косвенно соединен с исполнительным элементом 32 (например, через линию передачи сигналов).
- В области газопроводной системы 40 может быть размещено устройство 43 для отделения водорода. Это устройство 43 расположено, если смотреть по направлению течения, позади газового монитора 41.
[0065] Фиг. 2 показывает дополнительную примерную печь 20, которая может быть частью устройства 100 согласно изобретению. Печь 20 включает, если смотреть слева направо, следующие компоненты и элементы:
- входную зону Е для введения исходного материала/загружаемого вещества 1.
- Первую зону Z1 и вторую зону Z2, которые пространственно отделены друг от друга компенсатором 21.
- Нагревательное устройство 27, которое здесь размещено на стенке 23 печи 20. Нагревательное устройство 27 в области второй зоны Z2 может иметь более высокую мощность нагрева, чем в области первой зоны Z1. Поскольку процессы, которые протекают во внутреннем пространстве I, по меньшей мере частично являются экзотермическими, мощность нагрева в области второй зоны Z2 должна быть более высокой не во всех вариантах исполнения.
- Размещенные внутри транспортирующие лопасти 24 в печи 20.
- Выходную сторону А, которая предназначена для выведения твердого материала 2 (как чисто неорганического материала) и газовой смеси 3.
- Опорные ролики 36 и/или турель, для приведения печи 20 во вращение.
[0066] Фиг. 3 показывает дополнительную примерную печь 20, которая может составлять часть устройства 100 согласно изобретению. Печь 20 включает, если смотреть слева направо, следующие компоненты и элементы:
- транспортирующий элемент 33 (например, с расположенным внутри шнеком или ленточным транспортером), который является частью подающего устройства 30 и подает исходный материал/загружаемое вещество 1 во внутреннее пространство печи 20. Здесь исходный материал/загружаемое вещество 1 может поступать в транспортирующий элемент 33, например, сверху через устройство 6 для подачи материала.
- Опорный элемент/опору 35, чтобы поддерживать печную трубу 20 с возможностью вращения.
- Входную зону Е для введения исходного материала/загружаемого вещества 1.
- Трубопровод 31 для подачи воды (или пара), который здесь размещен в области транспортирующего элемента 33, и который вводит количество W воды (как водяной пар WD) непосредственно во внутреннее пространство I печи 20.
- Печная труба 20 включает первую зону Z1 и вторую зону Z2, которые пространственно отделены друг от друга компенсатором 21.
- Нагревательное устройство 27, которое предпочтительно размещено в стенке 23 печи 20 или на ней. Нагревательное устройство 27 в области второй зоны Z2 может иметь более высокую мощность нагрева, чем в области первой зоны Z1. Поскольку процессы, которые протекают во внутреннем пространстве I, по меньшей мере частично являются экзотермическими, мощность нагрева в области второй зоны Z2 должна быть более высокой не во всех вариантах исполнения.
- Выходную сторону А, которая предназначена для выведения твердого материала 2 (как чисто неорганического материала) и газовой смеси 3.
- Опорный элемент/опору 25, чтобы поддерживать печную трубу 20 с возможностью вращения.
- Газопроводную систему 40 для выведения газовой смеси 3.
- В области выходной стороны А или на газопроводной системе 40 необязательно может быть размещен трубопровод 26 для подачи воды (или пара) (например, водяная форсунка).
- В области выходной стороны А могут находиться, например, сепаратор 44 для отделения твердого материала 2 и сборный резервуар 45.
| Исходный материал/загружаемое вещество | 1 |
| Твердый материал/чисто неорганическое вещество | 2 |
| Газовая смесь | 3 |
| Газообразный водород | 4 |
| Остаточный газ | 5 |
| Устройство для подачи материала | 6 |
| Воронка | 7 |
| Печная труба | 20 |
| Компенсатор | 21 |
| Стенка трубы | 23 |
| Транспортирующие лопасти | 24 |
| (Контр)опора | 25 |
| Трубопровод для подачи воды (или пара) | 26 |
| Устройство для предварительного нагрева | 27.1 |
| Основной нагреватель | 27.2 |
| Подающее устройство | 30 |
| Трубопровод для подачи воды (или пара) | 31 |
| Исполнительный элемент | 32 |
| Транспортирующий элемент/шнек | 33 |
| Труба | 34 |
| Опорный элемент/опора/турель | 35 |
| Опорные ролики | 36 |
| Газопроводная система | 40 |
| Газовый монитор | 41 |
| Газопромыватель | 42 |
| Устройство для отделения водорода | 43 |
| Сепаратор | 44 |
| Сборный резервуар | 45 |
| Стационарная опора | 50 |
| Стальное крепление или стальное кольцо | 51 |
| Керамическая насадка или кольцо | 52 |
| Турель | 53 |
| Устройство | 100 |
| Выходная сторона | А |
| Входная зона | Е |
| Внутреннее пространство | I |
| Двойная стрелка | Р1 |
| Ось вращения | R |
| Регулируемый параметр | S1 |
| Доля воды (воды или водяного пара) | W |
| Водяной пар | WD |
| Первая зона | Z1 |
| Вторая зона | Z2 |
Claims (37)
1. Устройство (100) для преобразования органического исходного материала (1) в газ, имеющий долю водорода, содержащее
- подающее устройство (30),
- печную трубу (20) с входной зоной (Е), внутренним пространством (I), осью вращения (R) и выходной стороной (А),
- водоподводящий трубопровод (31), который размещен в области подающего устройства (30) или во входной зоне (Е) для добавления водного компонента (W) к исходному материалу (1),
причем подающее устройство (30) и печная труба (20) размещены и выполнены таким образом, что через подающее устройство (30) в область входной зоны (Е) во внутреннем пространстве (I) печной трубы (20) подается исходный материал (1), а на выходной стороне (А) печной трубы (20) выводится твердый материал (2), а также газовая смесь (3),
отличающееся тем, что
- печная труба (20) включает первую зону (Z1) и вторую зону (Z2), причем первая зона (Z1) находится в области между входной зоной (Е) и второй зоной (Z2), и причем вторая зона (Z2) находится в области между первой зоной (Z1) и выходной стороной (А),
- печная труба (20) включает компенсатор (21), который предназначен для компенсации различных термически обусловленных расширений первой зоны (Z1) и второй зоны (Z2),
- на выходной стороне (А) печной трубы (20) размещена газопроводная система (40), которая предназначена для передачи газовой смеси (3),
- в области газопроводной системы (40) размещен газовый монитор (41), причем газовый монитор (41) предназначен для контроля содержания водорода в газовой смеси (3),
причем подача (31) воды регулируется в зависимости от содержания водорода в газовой смеси (3).
2. Устройство (100) по п. 1, отличающееся тем, что компенсатор (21) размещен в переходной области между первой зоной (Z1) и второй зоной (Z2).
3. Устройство (100) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что компенсатор (21) соединен с печной трубой (20) и выполнен с возможностью скольжения относительно стационарной опоры (50), причем в случае термически обусловленных расширений это приводит к смещению компенсатора (21) относительно опоры (50).
4. Устройство (100) по пп. 1, 2 или 3, отличающееся тем, что печная труба (20) опирается с возможностью скольжения в области входной зоны (Е) и/или выходной стороны (А) для обеспечения возможности термически обусловленных расширений в продольном направлении печной трубы (20).
5. Устройство (100) по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что в области трубопровода (31) для подачи воды размещен исполнительный элемент (32) для регулирования подачи (31) воды с помощью регулируемого параметра (S1), который выдается газовым монитором (41).
6. Устройство (100) по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что печная труба (20) в области первой зоны (Z1) снабжена устройством (27.1) для предварительного нагрева, предпочтительно электрическим устройством для предварительного нагрева, для доведения исходного материала (1) в области первой зоны (Z1) до температуры между 300 градусами Цельсия и 900 градусами Цельсия, причем температура предпочтительно составляет между 600 градусами Цельсия и 850 градусами Цельсия.
7. Устройство (100) по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что печная труба (20) в области первой зоны (Z1) включает термостойкий металл или термостойкий металлический сплав, причем предпочтительно применяется никелевый сплав и особенно предпочтительно инконель или инконель-сплав.
8. Устройство (100) по одному из пп. 1-5 или п. 6, отличающееся тем, что печная труба (20) в области второй зоны (Z2) снабжена устройством (27.2) для основного нагрева, предпочтительно электрическим устройством для основного нагрева, для доведения исходного материала (1) в области второй зоны (Z2) до высокой температуры, которая составляет свыше 1000 градусов Цельсия и предпочтительно лежит между 1100 градусами Цельсия и 1300 градусами Цельсия.
9. Устройство (100) по п. 8, отличающееся тем, что печная труба (20) в области второй зоны (Z2) включает материал, который служит в качестве защиты от агрессивных газов и высокой температуры во внутреннем пространстве (I) печной трубы (20).
10. Устройство (100) по п. 8, отличающееся тем, что печная труба (20) в области второй зоны (Z2) включает
- термостойкий металл с устойчивым к высокой температуре керамическим покрытием,
- термостойкий металл с устойчивым к высокой температуре керамическим армированием,
- термостойкий металл с устойчивой к высокой температуре керамической добавкой,
- устойчивый к высокой температуре композит из металла и керамического материала, или
- устойчивый к высокой температуре керамический материал,
причем керамический материал предпочтительно включает один из компонентов из следующей группы: оксид алюминия (Al2О3), карбид кремния (SiС), нитрид кремния (Si3Ni4).
11. Устройство (100) по одному из пп. 1-5, или п. 6, или п. 8, отличающееся тем, что водоподводящий трубопровод (31) воды размещен в области подающего устройства (30) таким образом, что он может подводить к исходному материалу (1) регулируемое количество (W) воды, прежде чем исходной материал (1) поступит в печную трубу (20).
12. Устройство (100) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что во внутреннем пространстве (I) печной трубы (20) размещен(-ны) транспортирующий шнек и/или транспортирующие лопасти (24), который(-ые) предназначен(-ны) для транспортирования исходного материала (1) от входной зоны (Е) до выходной стороны (1), для чего печная труба (20) поворачивается вокруг своей оси (R) вращения, причем транспортирующий шнек и/или транспортирующие лопасти (24) включает(-ют) в области первой зоны (Z1) предпочтительно термостойкий металлический сплав, а в области второй зоны (Z2) - предпочтительно устойчивый к высокой температуре керамический материал.
13. Устройство (100) по пп. 1, 2 или 3, отличающееся тем, что компенсатор (21) предпочтительно включает
- слюдяной материал, предпочтительно слюду вида флогопита,
- неорганический композитный материал из стекла/слюды,
который размещен в области между материалом первой зоны (Z1) и материалом второй зоны (Z2).
14. Устройство (100) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что в качестве газового монитора служит газовый монитор, который включает электрохимический датчик водорода или электрохимическую ячейку для детектирования водорода.
15. Устройство (100) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что в области газопроводной системы (40) размещен газопромыватель (42), который предназначен для отделения от газовой смеси (3) примесей и/или оксидов азота, и/или тяжелых металлов.
16. Устройство (100) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что в области газопроводной системы (40), если смотреть по направлению течения, позади газового монитора (43) размещено устройство (43) для отделения водорода, на выходной стороне которого получается газообразный водород (4) с концентрацией водорода более 80%, и остаточный газ (5).
17. Устройство (100) по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что в области выходной стороны (А) печной трубы (20), предпочтительно в области газопроводной системы (40), размещен сепаратор (44) для твердых веществ.
18. Применение устройства (100) по одному или нескольким предшествующим пунктам, отличающееся тем, что в устройство (100) загружаются углеродсодержащие или углеводородсодержащие исходные материалы (1), а на выходной стороне отбирается содержащая водород газовая смесь (3).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP14162556.6 | 2014-03-31 | ||
| EP14162556 | 2014-03-31 | ||
| PCT/EP2015/050767 WO2015149955A1 (de) | 2014-03-31 | 2015-01-16 | Verfahren und vorrichtung zur umsetzung organischer materialien in wasserstoffgas |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016141924A3 RU2016141924A3 (ru) | 2018-05-07 |
| RU2016141924A RU2016141924A (ru) | 2018-05-07 |
| RU2660018C2 true RU2660018C2 (ru) | 2018-07-04 |
Family
ID=50424045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016141924A RU2660018C2 (ru) | 2014-03-31 | 2015-01-16 | Способ и устройство для преобразования органических материалов в газообразный водород |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9920269B2 (ru) |
| EP (1) | EP3126473B1 (ru) |
| JP (1) | JP6430530B2 (ru) |
| KR (1) | KR20160140740A (ru) |
| CN (1) | CN106164225B (ru) |
| AU (1) | AU2015239993B2 (ru) |
| CA (1) | CA2944577C (ru) |
| RU (1) | RU2660018C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015149955A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201606629B (ru) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10876057B1 (en) * | 2019-10-13 | 2020-12-29 | M.E.D. Energy Inc. | Waste to energy conversion without CO2 emissions |
| CN114196426A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-18 | 殷梅芳 | 一种干馏窑内烟气加热管道 |
| DE102022125959A1 (de) | 2022-10-07 | 2024-04-18 | Alexander Hoffmann | Verfahren zur Herstellung von Synthesegas und Industrieruß aus Hexabromcyclododecan-haltigen Wärmedämmverbundsystemen und/oder aus Hexabromcyclododecan-haltigem Dämmstoff |
| DE102022133257A1 (de) | 2022-12-14 | 2024-06-20 | Alexander Hoffmann | Verfahren zur Herstellung von Synthesegas und Industrieruß aus aluminiumhaltigen Verbundverpackungen |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5307765A (en) * | 1992-12-09 | 1994-05-03 | Virr Michael J | Rotary fluid bed used to gasify and combust oil-in water emulsions |
| US5366596A (en) * | 1993-06-09 | 1994-11-22 | Alberta Oil Sands Technology And Research Authority | Dry thermal processor |
| US20040237405A1 (en) * | 1993-10-19 | 2004-12-02 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Process for the gasification of organic materials, processes for the gasification of glass fiber reinforced plastics, and apparatus |
| DE102012104796A1 (de) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Edis Anlagenbau Gmbh | Festbett-Vergasungsreaktor |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE419822A (ru) * | ||||
| DE3346338A1 (de) * | 1983-12-22 | 1985-07-11 | Pka Pyrolyse Kraftanlagen Gmbh, 7080 Aalen | Rotierende schweltrommel zum verschwelen von abfallstoffen |
| JP3852040B2 (ja) * | 1998-03-24 | 2006-11-29 | 新日鉄エンジニアリング株式会社 | 廃棄物ガス化焼却炉の燃焼方法 |
| GB2390146B (en) | 2002-04-17 | 2005-08-17 | Rustec Ltd | Induction furnace |
| JP2004115688A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Jfe Plant & Service Corp | 廃棄物ガス化方法及び装置 |
| JP2005298602A (ja) * | 2004-04-08 | 2005-10-27 | Nippon Steel Corp | 可燃性廃棄物の熱分解方法及び装置 |
| WO2009010086A1 (en) | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Peter Jeney | Coated susceptor for a high-temperature furnace and furnace comprising such a susceptor |
| CN201264987Y (zh) * | 2008-09-19 | 2009-07-01 | 肖进彬 | 一种生物质裂解炭化炉 |
| CN202849356U (zh) * | 2012-09-29 | 2013-04-03 | 山东铁雄冶金科技有限公司 | 煤气过滤器 |
-
2015
- 2015-01-16 WO PCT/EP2015/050767 patent/WO2015149955A1/de active Application Filing
- 2015-01-16 CA CA2944577A patent/CA2944577C/en active Active
- 2015-01-16 RU RU2016141924A patent/RU2660018C2/ru active
- 2015-01-16 US US15/129,451 patent/US9920269B2/en active Active
- 2015-01-16 CN CN201580016178.8A patent/CN106164225B/zh active Active
- 2015-01-16 EP EP15702394.6A patent/EP3126473B1/de active Active
- 2015-01-16 AU AU2015239993A patent/AU2015239993B2/en active Active
- 2015-01-16 KR KR1020167028773A patent/KR20160140740A/ko not_active Application Discontinuation
- 2015-01-16 JP JP2016559952A patent/JP6430530B2/ja active Active
-
2016
- 2016-09-23 ZA ZA2016/06629A patent/ZA201606629B/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5307765A (en) * | 1992-12-09 | 1994-05-03 | Virr Michael J | Rotary fluid bed used to gasify and combust oil-in water emulsions |
| US5366596A (en) * | 1993-06-09 | 1994-11-22 | Alberta Oil Sands Technology And Research Authority | Dry thermal processor |
| US20040237405A1 (en) * | 1993-10-19 | 2004-12-02 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Process for the gasification of organic materials, processes for the gasification of glass fiber reinforced plastics, and apparatus |
| DE102012104796A1 (de) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Edis Anlagenbau Gmbh | Festbett-Vergasungsreaktor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016141924A3 (ru) | 2018-05-07 |
| KR20160140740A (ko) | 2016-12-07 |
| CN106164225A (zh) | 2016-11-23 |
| EP3126473B1 (de) | 2018-05-23 |
| JP2017517468A (ja) | 2017-06-29 |
| WO2015149955A1 (de) | 2015-10-08 |
| ZA201606629B (en) | 2018-05-30 |
| AU2015239993A1 (en) | 2016-10-20 |
| AU2015239993B2 (en) | 2019-08-15 |
| JP6430530B2 (ja) | 2018-11-28 |
| US9920269B2 (en) | 2018-03-20 |
| CN106164225B (zh) | 2019-09-20 |
| CA2944577C (en) | 2022-03-22 |
| CA2944577A1 (en) | 2015-10-08 |
| EP3126473A1 (de) | 2017-02-08 |
| US20170107435A1 (en) | 2017-04-20 |
| RU2016141924A (ru) | 2018-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2660018C2 (ru) | Способ и устройство для преобразования органических материалов в газообразный водород | |
| RU2711498C2 (ru) | Система газификации | |
| CA2777060A1 (en) | High-temperature furnace and method for converting organic materials to synthesis gas | |
| JP5261931B2 (ja) | 流動層ガス化方法及び装置 | |
| FR2898518B1 (fr) | Reacteur echangeur a combustion interne pour reaction endothermique en lit fixe | |
| WO2006048224A2 (en) | Rotary reactor using solar energy | |
| JP6395516B2 (ja) | 高炉シャフト部供給水素ガスの製造方法および装置 | |
| ITMI20121000A1 (it) | Procedimento di pirolisi di materiale a matrice organica | |
| EA035229B1 (ru) | Защищенная от коррозии трубка для риформинга с внутренним теплообменом | |
| EP2176613B1 (en) | High-temperature furnace with an oxygen-free infeed section and use of syngas in such a furnace | |
| JP5748562B2 (ja) | 水素富化コークス炉ガス製造システム | |
| KR101420954B1 (ko) | 석탄 건류 가스 열간 처리 설비 및 코크스로 가스 열간 처리 설비 | |
| JP5804971B2 (ja) | 改質石炭製造設備 | |
| JP5860469B2 (ja) | 間接的加熱ガス化中にコークスを生産する方法および設備 | |
| WO2013167340A1 (en) | Gas draw for a gasification reactor | |
| MA32758B1 (fr) | Procede de traitement de dechets de substitution pauvres en calories contenant du carbone pour utilisation dans des systemes de four | |
| CN107025316B (zh) | 一种监测水冷壁气化炉温度的方法 | |
| MXPA05001018A (es) | Metodo para el aislamiento de sulfuro de hidrogeno de gas de horno de coque con recuperacion posterior de azufre elemental en una instalacion de claus. | |
| US10836969B2 (en) | Process reacting organic materials to give hydrogen gas | |
| KR101032178B1 (ko) | 탄소질 공급원료를 합성가스로 개질하는 가스화 시스템 및 이를 이용한 가스화 방법 | |
| JP5979670B2 (ja) | 炭素析出の評価方法及び炭素析出の判断方法 | |
| JP2019156706A (ja) | 水素の製造方法 | |
| EA030363B1 (ru) | Способ и устройство плазменной газификации органических отходов для получения синтез-газа | |
| EA015592B1 (ru) | Реактор с псевдоожиженным слоем для обработки псевдоожижаемых материалов и способ обработки псевдоожижаемых материалов в этом реакторе | |
| DE102005061949B4 (de) | Verwendung von Keramikrohren zu Verhinderung von prozeßbedingter Querschnittsverengungen und sonstigen Anlagen |